234. Каков механизм формирования генетического полиморфизма в человеческих популяциях?

Сущность генетического полиморфизма заключается в существовании закрепленного в ходе эволюции многообразия в проявлении отдельных признаков и функций организма. Многообразие это обеспечивается мутационной и рекомбинационной изменчивостью, а биологический смысл этого явления – создание резерва приспособительных реакций к меняющимся условиям окружающей среды.: чем шире выражено генетическое многообразие вида, тем большими приспособительными возможностями он обладает в ходе эволюции..

235. Как соотносятся понятия микроэволюция и макроэволюция?

Микроэволюция – эволюционные события, происходящие внутри видов, их популяций. Макроэволюция – эволюция больших групп животных(континенты) Макроэволюция следствие микроэволюции.

236. Объясните какими путями происходит эволюция индивидуального развития?

Индивидуальное развитие, или онтогенез — следствие и отражение длительного исторического процесса взаимосвязи организма с внешней средой. Этот процесс закрепляется в генотипе организма. Индивидуальное развитие начинается с оплодотворенной яйцеклетки и продолжается до смерти организма. Оно осуществляется на основе генотипа в определенных условиях внешней среды. В онтогенезе происходит дифференциация соматических тканей, при этом клетки претерпевают изменения, однородность их ядра и хромосом в большинстве случаев утрачивается. Зигота содержит «записанную» в структуре молекул ДНК программу развития будущего организма. Развивающиеся из нее дочерние клетки получают информацию, которая позволяет им во взаимодействии с условиями внешней среды вырасти в заранее предопределенный организм. Например, в одинаковых условиях выращивания ржи и пшеницы будет реализоваться наследственность, присущая этим двум родам растений. В любых условиях, если они не вызывают гибели организма, зигота пшеницы развивается в растение пшеницы, а оплодотворенная яйцеклетка ржи дает рожь. Однако признаки, свойственные данному виду или сорту растений, в процессе онтогенеза под влиянием различных внешних условий могут сильно изменяться, но наследование этих признаков невозможно, так как все они исчезают вместе со смертью организма. В каждом новом поколении признаки развиваются заново на основе передачи наследственных молекулярных структур — генов. Новые признаки и свойства возникают у организмов лишь в результате изменения генетического материала воспроизводящих клеток. Онтогенез, несмотря на его целостность, складывается из последовательно проходящих морфологических и физиологических процессов.

237. Охарактеризуйте общие закономерности морфофункциональных преобразований биологических структур?

238. Что означает термин макроэволюция?

Макроэволюция – процесс формирования крупных систематических единиц: из видов новых родов, из родов – новых семейств. Движущие силы макроэволюции – наследственность, изменчивость, естест.отбор и репродуктивная изоляция.

239) Определите следующие понятия: уровень организации, дивергентная и конвергентная эволюция?

Уровень организации живой материи-это совокупность количественных и качественных параметров определенной биологической системы (клетка, организм, популяция и т.д.), которые определяют условия и границы ее существования.

Дивергентная эволюция - это форма эволюции, при которой развиваются отличительные признаки у организмов, которые происходят от одного предка.

Конвергентная эволюция - эволюционный процесс, при котором возникает сходство между организмами различных систематических групп, обитающих в сходных условиях, то есть относящихся к одной экологической гильдии.

240) Как взаимосвязаны онтогенез и филогенез?

Онтогинез - это игдивидуальное развитие, филогинез - это историческое развитие.

Онтогенез есть краткое повторене филогенеза.

241) Как А.Н. Северцов дополнил и развил основной биогенетический закон?

По современной трактовке биогенетического закона, предложенной русским биологом А. Н. Северцовым в начале 20 века, в онтогенезе происходит повторение признаков не взрослых особей предков, а их зародышей.

242) Какие основные вехи исторического развития организмов? Какими методами оно изучается?

Предшественники современных организмов (архебионты) характеризовались наличием основных компонентов клетки: плазмалеммы, цитоплазмы и генетического аппарата. Существовали системы обмена веществ (электрон–транспортные цепи) и системы воспроизведения, передачи и реализации наследственной информации (репликация нуклеиновых кислот и биосинтез белка на основании генетического кода).

Дальнейшее развитие органического мира включает эволюцию отдельных групп организмов в составе экосистем. Экосистема должна включать не менее трех компонентов: продуцентов, консументов и редуцентов. Таким образом, на ранних этапах развития органического мира должны были сформироваться основные способы питания: фотоавтотрофный (голофитный), гетеротрофный голозойный и гетеротрофный сапротрофный. Фотоавтотрофный (голофитный) тип питания включает поглощение неорганических веществ поверхностью тела и последующий хемосинтез или фотосинтез. При гетеротрофном сапротрофном типе питания происходит поглощение растворенных органических веществ всей поверхностью тела, а при гетеротрофном голозойном типе питания – захват крупных пищевых частиц и их переваривание.

В условиях избытка готовых органических веществ гетеротрофный (сапротрофный) способ питания является первичным. Большая часть архебионтов специализировалась именно на гетеротрофном сапротрофном питании. У них формируются сложные ферментные системы. Это привело к увеличению объема генетической информации, появлению ядерной оболочки, разнообразных внутриклеточных мембран и органоидов движения. У части гетеротрофов происходит переход от сапротрофного питания к голозойному. В дальнейшем появляются белки-гистоны, что сделало возможным появление настоящих хромосом и совершенных способов деления клетки: митоза и мейоза. Таким образом, происходит переход от прокариотического типа организации клеток к эукариотическому.

Другая часть архебионтов специализировалась на автотрофном питании. Древнейшим способом автотрофного питания является хемосинтез. На основе ферментно-транспортных систем хемосинтеза возникает фотосинтез – совокупность обменных процессов, основанных на поглощении световой энергии с помощью разнообразных фотосинтетических пигментов (бактериохлорофилла, хлорофиллов a, b, c, d и других). Избыток углеводов, образующихся при фиксации СО2, позволил синтезировать разнообразные полисахариды.

Все перечисленные признаки у гетеротрофов и автотрофов являются крупными ароморфозами.

Вероятно, на ранних стадиях эволюции органического мира Земли был широко распространен обмен генами между совершенно разными организмами (перенос генов путем трансдукции, межвидовой гибридизации и внутриклеточного симбиоза). В ходе синтезогенеза свойства гетеротрофных и фотоавтотрофных организмов объединились в одной клетке. Это привело к формированию различных отделов водорослей – первых настоящих растений.

Сравнительный метод основан на раскрытии сущности предметов и явлений путем определения их сходства и различий. Это позволяет выявить закономерности, общие для различных предметов и явлений. Результаты исследований, полученные с помощью данного метода, помогли в создании в XVIII в. систематики растений и животных (К. Линней), а в XIX в. заложить основы клеточной теории (М. Шлейден, Т. Шванн). В настоящее время этот метод также широко применяется в биологии.

Исторический метод. Использование этого метода в биологии связано с именем Ч. Дарвина и явилось причиной появления глубоких и качественных изменений в данной науке. В настоящее время исторический метод стал основой изучения явлений жизнедеятельности, так как он позволяет выявлять процессы развития живых организмов на основе данных о современном мире и его прошлом.

Экспериментальный или основанный на опыте метод, начал применяться в биологии еще в средние века, но подлинного расцвета он достиг в XIX—XX вв. благодаря использованию физических и химических методов исследования. Но сегодня трудно определить различия между изложенными выше методами, поскольку все они используются в соответствующих областях биологии и взаимно дополняют друг друга.

243) Что такое биологический прогресс и регресс?

Биологический прогресс означает победу вида или другой систематической группы в борьбе за существование. Признаками биологического прогресса являются увеличение численности особей данной систематической группы, расширение ее ареала и распадение на подчиненные систематические группы. Основными путями достижения биологического прогресса являются ароморфоз, идиоадаптация, общая дегенерация . Иногда этот процесс может идти на фоне морфофизиологического регресса, то есть упрощения организации (например, у паразитических ленточных червей) .

Биологический регресс характеризуется обратными признаками: снижением численности особей, сужением ареала, постепенным или быстрым уменьшением популяционного и видового многообразия группы. Биологический регресс может привести вид к вымиранию. Общая причина биологического регресса - отставание в темпах эволюции группы от скорости изменений внешней среды.

244) В чем сходство и различие основных направлений макроэволюции: аллогенеза и арогенеза?

Аллогенез — эволюционное направление, сопровождающееся приобретением идиоадаптаций или алломорфозов.

Аллогенез выражается в адаптивных преобразованиях (при смене средобитания, например, наземной на водную) — алломорфозах, или идиоадаптациях. При аллогенезе одни органы прогрессивно развиваются и дифференцируются, другие — теряют функциональное значение и редуцируются; при этом происходит гармоничное преобразование всех стадий онтогенеза.

Арогенез — процесс преобразования организации, ведущий к ароморфозу.

Арогенез в качестве макроэволюционного процесса не может быть непрерывным, поскольку в этом случае утрачивается преемственность, и адаптации для организмов (таксонов) оказываются невозможными.

Арогенез — направление эволюции, при котором, в результате приобретения новых крупных приспособлений, развитие групп сопровождается расширением адаптивной зоны и выходом в другие природные зоны.

245) Что означают термины «градуализм» и «сальтационизм»?

Градуализм - это постепенность процессов эволюционного развития.

Сальтационизм — группа эволюционных теорий, согласно которым видообразование происходит очень быстро — в течение нескольких поколений. Процесс связан с появлением новых особей, резко отличающихся и репродуктивно изолированных от представителей родительского вида.

246) Какова роль мобильных генетических элементов в процессе эволюции?

Транспозиционная активность МГЭ является основной причиной возникновения спонтанных мутаций (Spradling et al., 1999). МГЭ имеют определенную структурную организа- цию, благодаря которой могут перемещаться в геноме как в пределах одной хромосомы, так и между хромосомами. МГЭ имеют способность увеличивать число копий в геноме хозяина, вызывать мутации, встраиваясь в гены или окрестности генов, служить причиной хромосомных перестроек, влиять на фертильность особей и даже приводить организм к гибели (Хесин, 1984; Mobile DNA, 1989, 2002). Достаточно неожиданной оказалась способность мобиль- ных элементов изменять – как понижать, так и повышать – уровень активности близлежащих генов (Kidwell, Lisch, 1997). Изучение первичной последовательности МГЭ выявило, что в их структуре есть большое количество регулятор- ных сайтов и сигнальных последовательностей, а это означает, что МГЭ могут очень интенсивно воздействовать на работу гена, не разрушая сам ген (Гвоздев, 1998). Возникающие мутации могут не сказывать- ся на жизнеспособности организма, если они возникли в гене, который отвечает, например, за формирование фенотипического признака. В редких случаях мутационные изменения могут иметь адаптивное значение и особи с такими мутациями получают преимущество перед другими сородичами для выживания и оставления 262 Вавиловский журнал генетики и селекции, 2011, Том 15, № 2 потомства. Однако чаще всего мутации вредны для организма и приводят к стерильности или гибели особи.

247) Каково значение экологических кризисов в эволюционном процессе?

Эволюционная роль кризисов огромна. Стабильные сообщества тормозят, ограничивают и канализируют (направляют) эволюцию видов. Эволюция биосферы в спокойные периоды идет сравнительно медленно и детерминированно ("когерентная эволюция"). Вновь появляющиеся формы, даже самые прогрессивные, почти никогда не могут вытеснить прежних доминантов из занятых ими ниш (а эти ниши - самые лучшие!). Тем же покрытосеменным это удалось далеко не сразу, а млекопитающим и вовсе пришлось ждать 100 млн. лет, пока наконец не упал астероид и не освободил для них эволюционное пространство, прикончив динозавров.

В результате кризиса появляется много свободного нишевого пространства; стабилизирующий отбор резко слабеет; происходит дестабилизация адаптивных норм, рост изменчивости и бурное формообразование (адаптивная радиация). Эволюция при этом становится очень быстрой и мало предсказуемой ("некогерентная эволюция"). Хотя, конечно, полностью непредсказуемой и "случайной" она не становится никогда, поскольку возможные пути эволюционных изменений очень жестко предопределены (канализированы) структурой организма и его онтогенеза. Снимается только один из двух главных ограничивающих и направляющих факторов эволюции - экосистемный (ценотический); второй - организменный, "эпигенетический" - остается.

248) Каково значение в эволюции НОХ-генов?

Гены, которые содержат гомеобокс, образуют отдельное семейство. Гомеобокс — последовательность ДНК, обнаруженная в генах, вовлечённых в регуляцию развития у животных, грибов и растений. Эти гены кодируют факторы транскрипции, которые, как правило, переключают каскады других генов. Гомеобокс состоит приблизительно из 180 пар нуклеотидов и кодирует белковый домен длиной в 60 аминокислот (гомеодомен), который может связывать ДНК. Наиболее изученными и наиболее консервативными из них являются Hox-гены, которые контролируют сегментацию во время развития.

Hox-гены являются абсолютно необходимыми для развития многоклеточных, они определяют регионы развития эмбриона вдоль передне-задней оси. Мутации генов, содержащих гомеобокс, могут иметь значительные видимые фенотипические проявления.

249) Какое значение в эволюции могут иметь изменения места положения в геноме мобильных генетических элементов?

В нормальных условиях уровень перемещений отдельных копий МГЭ незначителен и в среднем составляет 10–4-10–5 на геном за поколение, но в определенных условиях скорость транспозиций мобильных элементов может увеличиваться на несколько порядков, что ведет к индуцированному усилению их воздействия на геном хозяина. Причины возрастания уровня транспозиций могут обусловливаться или генетическими механизмами, как в случае гибридного дисгенеза у Drosophila melanogaster, или действием неблагоприятных (мутагенных) внешних факторов.

Возможно, что при перемещении некоторые МГЭ выполняют функцию модификаторов генетической экспрессии количественных и адаптивных признаков.

250) Имеют ли эволюционное значение мутации в некодирующих последовательностях нуклеотидов генома?

Да, имеют.

Международный коллектив исследователей сообщил о прочтении генома серого короткохвостого опоссума Monodelphis domestica. Сравнение генома опоссума с геномами плацентарных (человека, мыши, крысы, собаки) показало, что ключевую роль в эволюции млекопитающих играли не изменения белок-кодирующих генов, а появление новых некодирующих последовательностей, выполняющих регуляторные функции. Значительная часть этих последовательностей сформировалась из фрагментов мобильных генетических элементов (транспозонов). Ученым впервые удалось показать, что возникновение эволюционных новшеств при участии транспозонов — не исключение, а правило.

Как выяснилось, в белок-кодирующих областях геномов сумчатых и плацентарных за 180 миллионов лет, прошедших после разделения этих линий, возникло сравнительно мало эволюционных инноваций. По современным представлениям, ведущую роль в эволюции высших организмов должны были играть изменения регуляторных участков генома, которые сами не кодируют белков, но влияют на работу белок-кодирующих генов. Геном опоссума блестяще подтвердил эту теорию.

251) Каково значение хромосомных и геномных перестроек в процессе видообразования?

Видообразова́ние — процесс возникновения новых биологических видов и изменения их во времени. При этом генетическая несовместимость новообразованных видов, то есть их неспособность производить плодотворное потомство или вообще потомство, при скрещивании называется межвидовым барьером, или барьером межвидовой совместимости.

Хромосомные перестройки — тип мутаций, которые изменяют структуру хромосом.

Хромосомные мутации - это перестройки хромосом. Участки хромосом могут изменить свое положение, потеряться или удвоиться. Хромосомные мутации - это мутации, нарушающие существующие группы сцепления или приводящие к возникновению новых групп сцепления .

Геномные перестройки не всегда спонтанны. Генные порядки изменяются в результате инверсий, транслокаций и транспозиций. Вместе с тем эволюция генных порядков в разных группах прокариот имеет свои специфические особенности, которые необходимо учитывать при интерпретации результатов сравнительного анализа геномов. Можно выделить две такие особенности, по которым характер эволюции генных порядков может существенно различаться у разных прокариот: темп (частота) перестроек и их величина (соотношение мелких и крупных перестроек).

252. В чем заключается блочный принцип эволюционных преобразований?

БЛОЧНЫЙ (МОДУЛЬНЫЙ) ПРИНЦИП ЭВОЛЮЦИИ .

• «...все ныне сущее возникло за счет комбинаторики исходно возникшего небольшого числа неких инвариантных доменов, которые далее комбинировались в разных сочетаниях» (Инге-Вечтомов).

• Возникновение крупных таксонов идет путем все большей и большей дивергенции. Основой дивергенции является дупликация и последующее расхождение.

• Без отбора эволюция невозможна.

Блочный принцип эволюции и наличие полиморфной части генома, ответственной за адаптацию популяций путем повышения ее разнообразия и мономорфной части генома, изменения которой определяют межвидовые различия (Алтухов, 2004), подразумевают принципиальное различие микро- и макроэволюционных процессов

253. Объясните термины «аллогенные» и «атавистические» аномалии развития. Чем они сходны и в чем их различия.(из учебника)

Аллогенные аномалии – врождённые пороки имеющие в своей основе генетические дефекты. Являются вырождением закона гомологичных рядов. Например ген альбинизма гомологичен у всех млекопитающих, а также и у других классов позвоночных.

Атавистические аномалии – это признаки, которые при нормальных условиях не встречаются, но присутствуют у более и менее отдалённых предков и характеризуются тем, что снижают жизнеспособность и проявляются как морфологические аномалии. Различают три вида атавизмов: связанное с недоразвитием органа(волчья пасть); результат нарушения редукции(наличие рёбер в шейном отделе); нарушение перемещение органов в онтогенезе.(тазовое положение почек, не опущение яичек). Ведущими механизмами атавизмов являются не обратные мутации, а мутации регуляторных генов, которые контролируют скорость морфогенеза и запуск процессов , направленных на редукцию органов.

И атавистические и аллогенные пороки развития относятся к разделу филогенетических пороков.

254.Что называется парамутациями и могут ли они играть роль в эволюции?

Парамутацией называют наследственное изменение свойств гена, возникающее в результате взаимодействия разных копий (аллельных вариантов) гена между собой и не сопровождающееся изменениями последовательности нуклеотидов. Американским генетикам удалось идентифицировать один из белков, необходимых для поддержания «парамутантного» состояния гена pl1, от которого зависит окраска пыльников у кукурузы. Открытие показало, что парамутация — весьма сложное явление, в регуляции которого участвует множество специализированных молекул РНК и белков.

На сегодняшний день хорошо известно, что далеко не вся наследственная информация, передающаяся из поколения в поколение, «записана» в последовательности нуклеотидов в молекулах ДНК. Кроме этой генетической информации есть еще и так называемая «эпигенетическая». Например, определенные нуклеотиды в ДНК могут подвергаться химической модификации — метилированию. В ходе репликации (удвоения) молекул ДНК специальные ферменты не всегда, но часто метилируют в новой молекуле ДНК те же нуклеотиды, которые были метилированы в «родительской» молекуле. Таким образом, паттерн метилирования может передаваться по наследству, а от него зависит активность генов и, соответственно, фенотипические признаки. «Внегенетическая» наследственная информация может передаваться и с другими молекулами (например, РНК), которые имеются в цитоплазме половых клеток.

Эпигенетическая наследственность порой приводит к «нарушениям» основополагающих законов классической генетики (законов Менделя). Типичным примером являются так называемые парамутации, обнаруженные у растений полвека назад, а недавно зарегистрированные и у животных (подробно об этом открытии и о сути явления см. в заметке Наследственная информация записана не только в ДНК, «Элементы», 01.06.2006). Парамутация — это устойчивое, наследуемое изменение свойств гена, которое возникает в результате взаимодействия разных вариантов (аллелей) этого гена между собой и при котором нуклеотидная последовательность гена не меняется (в отличие от обычных мутаций).

255.В чем заключается основные различия между синтетической теорией эволюции и эпигенетической теорией эволюции?( не полностью)

Синтетическая теория- элементарное эволюционное явление, с которого начинается видообразование, заключается в изменении генетического состава популяции.

256.Формы межвидовых биотических связей в биоценозах?

Две формы:

Антибиоз – невозможность сосуществования двух видов организмов, основанная на конкуренции прежде вего за источник питания.(сапрофитные бактерии и плесневые грибы)

Симбиоз- сожительство. Бывают разные виды: Мутуализм- не возможность существовать друг без друга. (кишечная палочка и человек) Комменсализм – один используют остатки жизнедеятельности другого.(ротовая и кишечная амёба у человека) Хищничество – один раз убил вот и все взаимодействие. Паразитизм – многократное использование для питания.

257.Классификация паразитизма и паразитов? Приведите примеры

• По обязательности паразитического образа жизни:

Истинный паразитизм – взаимоотношения между хозяином и паразитом закономерны и имею эволюционную основу.

Ложный паразитизм - явление для вида случайное. В нормальных условия вид имеет свободный тип обитания. (пиявки в носу или носоглотке)

Облигатный паразитизм – обязательный для данного вида организмов. Абсолютное большинство всех видов паразитов.

Факультативный – паразиты способны вести свободный образ жизни, но попадая в организм хозяина, проходят в нем часть цикла своего развития и способны вызывать нарушение его жизнедеятельности. (многие виды синантропных мух)

• По времени контакта хозяина и паразита;

Временные – посещают хозяина только для питания. (комары)

Постоянные – делятся на

1. стационарных – вся жизнь на хозяине или внутри него

2. периодических – часть жизни паразитируют часть обитают свободно(угрица кишечная)

• По части жизни когда паразитируют:

Ларвальные- паразитируют только личинки(оводы)

Шлагинальные – паразитирует зрелая особь (анкилостомиды)

• По локализации в организме человека:

Эктопаразиты –на покровах хозяина.(кровососущее насекомые и клещи)

Эндопаразиты- внутри хозяина:

1. В полости органов связанных с внешней средой(аскарида лёгочный сосальщик)

2. В тканях внутренней среды(ришта, малярийный плазмодий)

258. Универсальные адаптации к паразитическому образу жизни.

К ним относятся:

1)высокая плодовитость и особенность половой системы- образуется огромное количество половых продуктов, первичный гермафродитизм, размножение личиночных стадий, внутреннее наружное почкование. Множественное деление – шизогонии и спорогонии.

2) для прикрепления к телу( присасывателиные диски, присоски, шипики и т д)

3) покровы для защиты от ферментов хозяина и инкапсулированные

4) колюще сосущий ротовой аппарат и сильно растяжимый хитиновый покров, часто разветвлённую пищеварительную трубку.

5) органы ориентации в среде и органы передвижения

6) органы проникновения позволяющий попадать в организм хозяина.

7) наличии хозяев-переносчиков

8) полная зависимость паразита от жизнедеятельности хозяина.

9) синхронизация с образом жизни хозяина

10) модификация поведения хозяина для большей вероятности попадания к основному хозяину. Рыбы поражённые плавают у поверхности.

11) переживать неблагоприятные условия

259.Жизненный цикл паразитического организма? Окончательные и промежуточные хозяева паразитов. Резервуарные хозяева. Пути проникновения паразитов в организм человека.

Большинство паразитов развиваются со сложным метаморфозом. Включающим много личиночных стадий, обитающих в разных средах и выполняющих разные функции: расселения, активного роста, пассивного ожидания попадания в другую среду обитания и иногда даже размножения. Совокупность всех стадий - жизненный цикл. Личинки могут вести себя как свободный так и паразитический образ жизни. Хозяин в котором обитаю личинки - промежуточный хозяин. Окончательный хозяин – тот хозяин в котором развивается и размножатся половым путём половозрелая особь. Резервуар паразита – хозяин в организме которого паразит может жить долго, накапливаясь, размножаясь и расселяясь по окружающей территории.

Способы заражения: Трансмиссивный – кровососущие членистоногие:

а) Инокулятявный – проникает в хозяина через ротовой аппарат

б) контаминативный – выделяется переносчиком с фекалиями на кожу или слизистые

Через промежуточных хозяев – промежуточный хозяин поедается окончательным

Заражение окончательного хозяина покоящимися стадиями – цистами, яйцами и инкапсулированными личинками.

Внедряются в кожу на стадии личинок ил в слизистую

260.Экологические основы профилактики паразитических заболеваний?

Связано с тем что может быть включено большое количество хозяив, а часто и переносчиков, разрушение целых биогенетичесих комплексов возникших в результате эволюционного процесса. В большенстве случаев профилактика направленна на индивидуальную защиту в соответствии с путями циркуляции в природе конкрктных возбудителей.