Filogenie. evolutia organelor si functiilor. Doar cu ajutorul catalizatorilor extrem de selectivi Evoluția istorică a filogenezei sistemelor vii este reversibilă

Să trecem acum la luarea în considerare a cauzelor și factorilor determinanți evolutie biologica.

(1) Ce este filogeneza

Procesul de ireversibil dezvoltare istorica se numește lumea organismelor vii, atât în ​​grupele taxonomice generale, cât și individuale filogeneza (din greaca. phylon clan, trib și geneză origine, apariție).

Dezvoltarea, atât individuală, cât și istorică, cea mai importantă proprietate viaţă. Dar dezvoltarea, autoorganizarea sunt inerente materiei în general. Într-un sens larg, procesul de dezvoltare este mișcare, schimbare în spațiu și timp. Mișcarea ca mod de existență a materiei nu apare și nu dispare, ea există pentru totdeauna - fără început și sfârșit. În același timp, mișcarea este un proces vectorial, dirijat, ireversibil, ceea ce înseamnă că are un început și un sfârșit pe segmente separate: ... à ... à ... à ...

Înseamnă că dezvoltarea istorică ca mișcare este infinită și, în același timp, există de fiecare dată ca un proces finit separat. Aceste contradicții aparente sunt rezolvate cu o viziune filozofică a procesului de dezvoltare. Dezvoltarea istorică a oricărui sistem: fizic, biologic, social - este supusă legi generale dialectică și sinergetică. Dezvoltarea este realizată într-o spirală (acesta este din dialectică) si insotita de periodice bifurcații (după legile sinergetice) (Fig. 6.5).

Într-adevăr, o întoarcere a spiralei este un anumit proces final. În schema de dezvoltare a vieții pe Pământ, o astfel de întorsătură reprezintă un separat ontogeneză - dezvoltarea individuală a unui individ. Bifurcațiile, sau divergențele, sunt divergența căilor de dezvoltare, formarea multor ontogenii noi, adică. tipuri noi. Apoi, spirala cu numeroasele sale ramificații de bifurcare reprezintă un proces istoric nesfârșit filogenie - evoluția ireversibilă a organismelor, ducând la creșterea și complicarea biodiversității.

Orez. 6.5. Principiul dezvoltării bifurcației în spirală

Fiecare rotire a spiralei este o ontogeneză separată; intreaga elica ramificata – filogeneza

Prin urmare, transformările filogenetice apar prin restructurarea ontogeneilor indivizilor; în același timp, modificările oricărei etape pot avea valoare adaptativă dezvoltarea individuală. Se poate spune că filogeneza este o serie succesivă (și ținând cont de divergențe - un arbore) ontogenii ale generațiilor succesive.

(2) De la Lamarck și Darwin la o teorie sintetică a evoluției

Ce factori și cum asigură dezvoltarea filogenetică? De ce apar modificări în ontogeneile individuale? Ce se întâmplă în punctul de bifurcare (divergență), după care o specie biologică se transformă în două sau mai multe specii cu caracteristici noi? Aceste întrebări primesc răspuns de către modern teoria sintetică a evoluției . Formarea sa are propria sa istorie complexă și cu greu poate fi considerată completă.

Primul evoluționist adevărat a fost biologul francez Jean Baptiste Lamarck (1744–1829). În celebra sa carte „Filosofia zoologiei” (1809), el a propus prima teorie holistică a evoluției lumii vii, respingând ideea metafizică a constanței și imuabilității speciilor. Doctrina lui Lamarck se bazează pe un amplu material anatomic comparativ și pe o nouă viziune asupra sistemului - de la organisme simple la cele complexe. A afirmat dezvoltarea progresivă a vieții pe Pământ. În același timp, marea majoritate a teoreticienilor biologici consideră că Lamarck a greșit în evaluarea forțelor (factorii) motrice ale evoluției. Recunoscând pe bună dreptate rolul principal în schimbarea speciilor pentru condițiile externe (climă, sol, hrană, lumină, căldură etc.), el credea că organismele însele au o „dorință internă de îmbunătățire”. Lamarck credea asta exercitarea organelor la un individ duce la schimbarea, îmbunătățirea lor specifică, intenționată, iar aceste modificări benefice sunt fixate automat la descendenți, sunt moștenite (moștenirea trăsăturilor dobândite). Un exemplu exagerat în acest sens este binecunoscut: girafele, ca urmare a „exercițiilor” constante de a culege frunze din copaci, au dobândit un gât lung în mai multe generații.

Cauzele și cauzele proceselor filogenetice au fost regândite de Darwin la scurt timp după Lamarck. Charles Darwin (1809-1882) - marele naturalist englez, creatorul teoriei originii speciilor prin selecția naturală. În 1831-1836, tânărul Darwin, ca naturalist, a făcut o călătorie în jurul lumii pe vasul Beagle, în timpul căreia a adunat un mare material biologic, geografic, geologic și paleontologic care a stat la baza învățăturii sale. În plus, Darwin a studiat amănunțit istoria reproducerii și selecției animalelor și plantelor domestice și a ajuns la concluzia că selecție artificială folosit în practica agricolă, în „lucrări” sălbatice selecție naturală, care joacă rolul principal creativ în formarea celor mai adaptate specii.

Teoria sintetică a evoluției dezvoltată până la mijlocul secolului al XX-lea pe baza Teoria clasică a evoluției, genetică și ecologie a populației a lui Darwin. În vremea noastră, încercând să contribuim imunologie. De fapt, teoria sintetică dezvoltă la un nou nivel de cunoaștere ideea selecției naturale, fundamentată de Darwin cu 100 de ani înainte de această sinteză. Ce prevederi de bază au fost introduse în teoria sintetică din surse anterioare?

(3) Darwinismul este baza teoriei sintetice a evoluției

darwinismul a rămas fundamentul noii teorii. În clasicul lui Darwin Despre originea speciilor prin selecția naturală... principalii factori, sau forțe motrice, ale procesului evolutiv. Teoria lui Darwin include mai multe prevederi.

1. Indivizii produc mai mulți descendenți decât este necesar pentru a-și menține numărul, prin urmare, organismele sunt capabile de reproducere nelimitată; în timp ce acestea sunt caracterizate variabilitate ereditară nedefinită(non-direcțional, aleatoriu - în contrast cu o anumită variabilitate direcționată în Lamarck).

2. Din cauza limitate resurse naturale(hrană, spațiu etc.) între indivizi apare lupta pentru existență, în timpul căreia majoritatea moare si nu produce urmasi. Rețineți că ideea luptei pentru existență „era în aer”, Darwin a preluat-o și a dezvoltat-o ​​după T. Malthus, care a folosit „lupta pentru existență” în teoria sa sociologică a reglementării populației.

3. Organismele care sunt cele mai adaptate la condițiile de mediu date supraviețuiesc și lasă urmași, ceea ce se manifestă în selecție naturală.

4. Ca rezultat al selecției, indivizii aceleiași specii se acumulează diferit trăsături adaptative (rol creativ selecție), ceea ce duce la lor divergente(lat. diverge- deviază, diverge și formarea de noi specii.

Astfel, potrivit lui Darwin, variabilitate ereditară reprezintă premisa evoluţiei , lupta pentru existență și selecție naturală este procesul său și speciația- rezultat.

(4) Contribuția geneticii la teoria evoluției

Genetica deja în noul secol XX a dat o înțelegere natura eredității (cromozomi, ADN) și mecanismele de variabilitate (mutații și recombinări ale genelor). Legile descoperite de Mendel în 1865 și redescoperite în 1900 moștenire independentă semnele individuale şi păstrarea lor în stare latentă a permis să explice ceea ce Darwin nu înțelegea și nu putea înțelege, deoarece natura eredității în vremea lui era necunoscută. Genetica și citologia au arătat că fiecare trăsătură dintr-un organism este codificată de două gene alelice localizat în cromozomi omologi – din doi părinți (mult de cromozomi diploid). Acest lucru permite organismului să „încerce” diferite variante de variabilitate mutațională într-una dintre alele fără riscul morții imediate.

Astăzi știm că variabilitatea mutațională a indivizilor apare ca urmare a mutațiilor spontane sau induse în celulele germinale ale părinților și poartă potențiale noi trăsături. Mutațiile spontane (spontane) apar ca erori de selecție a nucleotidelor în timpul replicării ADN-ului. Mutațiile induse sau induse sunt cauzate de expunerea la o varietate de factori mutageni. Mutagenii naturali sunt: radiatii ionizante spațiul și interiorul pământului, ultraviolete lumina soarelui, chimică, inclusiv alimente, substanțe (în special radicalii liberi de oxigen activ), viruși etc.

În dezvoltarea acestor construcții genetice, biologul rus S.S. Chetverikov în anii 20 ai secolului XX a dezvoltat o prevedere importantă privind fondul genetic de specii și populații, care este înțeles ca totalitatea tuturor variantelor sălbatice și mutante ale genelor (la toți indivizii) prezente într-o anumită specie sau populație și care participă la încrucișarea liberă. În timpul reproducerii sexuale, semnele ascunse anterior apar în combinații noi și se manifestă ca o nouă culoare, formă nouă, activitate enzimatică nouă etc., și apoi testat prin selecție naturală pentru utilitatea sau nocivitatea sa. Prin urmare, cu cât populația este mai saturată de mutații latente, cu atât mai des apar noi combinații de mutanți ca noi propuneri de selecție. Baza genetică este o rezervă variabilitate ereditară populaţiile şi potenţialul său evolutiv.

Modern imunogeneticaîn căutarea mecanismelor de dezvoltare și moștenire a așa-numitei imunități dobândite ajunge la o concluzie alternativă neașteptată în spiritul neo-lamarckismul. O serie de oameni de știință cred că mutațiile în producția de imunoglobuline utile care apar în limfocite (și aceasta somatic celule) pot fi selectate și transferate în celulele germinale și astfel fixate la descendenți. Se pare că organismul părinte creează în celule somatice(limfocite) regizat, variabilitate imunitară evident benefică și remedieri prin celulele germinale la descendenți (Steele și colab., 2002). Aceste date noi, dacă sunt recunoscute pe scară largă, pot schimba sau completa semnificativ ideile deja stabilite despre mecanismele variabilității ereditare.

(5) Modele de mediuîn teoria evoluţiei

In cele din urma, ecologia populatiei a dat teoriei sintetice a evoluţiei înţelegerea că procese elementare de variabilitate, încrucișare și moștenire au loc în cadrul întregii populații de organisme. O populație este o unitate structurală a procesului evolutiv. Conceptul de valuri de populație Oh- fluctuații ale numărului de populații care apar în mod regulat în timpul autoreglării în lanțurile trofice, în legătură cu ciclurile lunare (lunare), sezoniere (anuale), solare (11 ani) și alte cicluri, ca urmare a unor cicluri naturale sau artificiale; dezastre - incendii, secete, inundații, glaciații și așa mai departe. Doctrina valurilor populației a contribuit la înțelegerea fenomenelor deviere genetică, adică modificarea bruscă a frecvenței anumitor gene în populații extrem de mici. Conceptul de deriva genetică, la rândul său, a ajuns să fie văzut ca un mecanism important pentru schimbarea evolutivă locală rapidă.

În plus, de la ecologie la teoria evoluționistă se foloseşte cunoaşterea cauzelor şi mecanismelor izolare geografică și de mediu. Izolarea este apariția diferitelor obstacole în calea încrucișării libere a indivizilor în cadrul unei populații, precum și între populații apropiate care încă mențin schimbul genetic la marginile zonelor lor. Când are loc izolarea, reproducerea are loc în cadrul izolatelor - grupuri izolate, astfel încât schimbul de gene între ele se oprește. Modificările genotipului care au avut loc mai devreme sunt fixate la descendenți și se intensifică, ceea ce duce la o divergență a trăsăturilor indivizilor (divergență) în cadrul fostei populații omogene.

În ansamblu, se poate concluziona că evoluția biologică, ca și originea vieții, este un proces material natural al dezvoltării Pământului, o continuare a evoluției geologice. Ar fi destul de logic să găsim cauze comune și forțe motrice în aceste transformări globale ale naturii.

Să încercăm să aplicăm principiul ternar pe care l-am testat deja la definirea esenței evoluției biologice, pentru a găsi cei „trei stâlpi” care susțin evoluția organismelor vii. În primul rând, aceasta genetica - ereditatea speciei fondatoare, pe baza căreia au loc procese evolutive. Datele geneticii moleculare arată că la speciile strâns înrudite, asemănarea (omologia) ADN-ului este mai mare de 99%. În al doilea rând, aceasta epigenetica - ansamblul diverșilor factori de mediu care ghidează atât procesul de mutație (variabilitatea ereditară), cât și selecția naturală. În sfârșit, în al treilea rând, sinergie - procese de auto-organizare. Pentru a găsi această a treia componentă în mecanismele evoluției, să reamintim că în învățăturile lui Darwin locul cel mai important îl ocupă conceptul divergenţă, adică divergenţa organismelor înrudite în funcţie de caracteristicile nou formate. Acesta este rezultatul direct al variabilității și selecției ereditare, care în cele din urmă duce la formarea de noi specii din speciile precursoare. Divergența în populații apare ca urmare a mutațiilor genetice aleatorii și recombinărilor (cele din urmă apar în timpul reproducerii sexuale). Este destul de evident că mutații și recombinări genele reprezintă o anumită manifestare biologică fluctuatiiîn sinergetică și darwiniană divergenţă- este tipic bifurcare urmată de o „catastrofă” elementară sub forma unui act de autoorganizare a unui sistem calitativ nou. După cum se poate observa, Darwin a anticipat conceptele sinergetice moderne ale mecanismelor de dezvoltare, încă din proces speciația, descris de el, include elemente tipice autoorganizare, iar un nou aspect este un sistem calitativ nou.

Subliniem că această abordare nu înseamnă reducerea evoluției biologice exclusiv la procese de autoorganizare, așa cum au încercat să facă unii autori. Mai mult, el nu neagă teoria selecției naturale a lui Darwin. Dimpotrivă, principiul ternar al determinării esenței evoluției indică locul său diverșilor factori motrici - factori ereditari, de auto-organizare și factori de mediu.

Încă o dată suntem convinși că dezvoltarea ca formă generală a mișcării materiei are și forțe motrice fundamentale comune. Am văzut triada „genetică – sinergetică – epigenetică” în dezvoltarea individuală a organismelor (vezi 4.7), în presupusele mecanisme ale originii vieții pe Pământ (vezi 6.2) și găsim în aceeași combinație semantică în procesele de globalizare. evolutie biologica.

1. Evoluția istorică a sistemelor vii (filogeneza) este...

spontan

nedirectional

reversibil

strict previzibile

Soluţie:

Evoluția istorică a sistemelor vii este spontană, este rezultatul capacităților interne ale sistemelor vii și a acțiunii forțelor selecției naturale.

2. Teoria sintetică a evoluției constă structural din teorii ale micro și macroevoluției. Studiile teoria microevoluției...

modificări direcționate în pool-urile de gene ale populațiilor

principalele legi ale dezvoltării vieții pe Pământ în ansamblu

transformări evolutive care duc la apariţia de noi genuri

dezvoltarea organismelor individuale de la naștere până la moarte

Soluţie:

Studiile de teoria microevoluției au direcționat schimbări în pool-urile de gene ale populațiilor sub influența diverșilor factori. Microevoluția se termină cu formarea de noi specii de organisme, astfel se studiază procesul de speciație, dar nu și formarea taxonilor mai mari.

3. Conform teoriei sintetice a evoluției, elementar fenomen evolutiv serveste ca o schimbare...

fondul genetic al populației

genotipul organismului

gena individuală

setul de cromozomi al organismului

Soluţie:

Un fenomen evolutiv elementar este o schimbare a fondului genetic al unei populații. Un individ suferă doar o dezvoltare ontogenetică de la naștere până la moarte și nu are posibilitatea de a evolua, prin urmare, modificările genelor individuale, un set de gene (genotipuri) sau un set de cromozomi ai unui organism individual nu pot fi un fenomen evolutiv elementar.

4. Evoluția istorică a sistemelor vii (filogeneza) este...

ireversibil

nedirectional

nu spontan

strict previzibile

Soluţie:

Evoluția istorică a sistemelor vii este ireversibilă. Evoluția organismelor se bazează pe procese probabilistice, în special, pe apariția mutațiilor aleatorii și, prin urmare, este ireversibilă.

5. Factorul evolutiv, datorită căruia evoluția capătă un caracter dirijat, este (sunt) ...

selecție naturală

proces de mutație

izolatie

valuri de populație

Soluţie:

Factorul evolutiv, datorită căruia evoluția capătă un caracter dirijat, este selecția naturală.

Tema 26: Istoria vieții pe Pământ și metode de studiere a evoluției (evoluția și dezvoltarea sistemelor vii)

1. Metodele morfologice pentru studierea evoluției faunei sălbatice includ studiul ...

organe vestigiale care sunt subdezvoltate și și-au pierdut semnificația primară, ceea ce poate indica forme ancestrale

forme relicve, adică grupuri mici de organisme cu un set de trăsături caracteristice speciilor dispărute de mult timp

stadiile incipiente ale ontogenezei, la care se găsesc mai multe asemănări între diverse grupuri organisme

adaptarea reciprocă a speciilor între ele în comunitățile naturale

Soluţie:

Metodele morfologice pentru studiul evoluției sunt asociate cu studiul trăsăturilor structurale ale organelor și organismelor de forme comparate și, în consecință, studiul organelor subdezvoltate și rudimentare care și-au pierdut semnificația principală, ceea ce poate indica forme ancestrale, aparține metodele de morfologie.

2. Metodele biogeografice pentru studierea evoluției faunei sălbatice includ ...

compararea compoziției faunei și florei insulelor cu istoria originii lor

studiul organelor vestigiale care indică formele ancestrale ale organismelor vii

compararea stadiilor incipiente ale ontogenezei organismelor din diferite grupuri

studiul adaptării reciproce a speciilor între ele în comunitățile naturale

Soluţie:

Metodele biogeografice pentru studierea evoluției sunt asociate cu studiul distribuției plantelor și animalelor pe suprafața planetei noastre și, prin urmare, o comparație a compoziției faunei și florei insulelor cu istoria originii lor aparține metodelor. a biogeografiei.

3. Consecința apariției eucariotelor în istoria vieții pe Pământ este...

ordinea și localizarea aparatului de ereditate în celulă

apariția respirației aerobe

Soluţie:

Consecința apariției eucariotelor în istoria vieții pe Pământ este ordinea și localizarea aparatului de ereditate în celulă. Protoplasma unei celule eucariote este dificil de diferențiat; nucleul și alte organite sunt izolate în ea. Aparatul cromozomial este localizat în nucleu, în care se concentrează cea mai mare parte a informațiilor ereditare.

4. Metode de mediu studiile despre evoluția faunei sălbatice includ studiul...

rolul adaptărilor specifice asupra populaţiilor model

legăturile dintre unicitatea florei, faunei și istoria geologică teritorii

subdezvoltate și și-au pierdut semnificația principală de organe rudimentare

procesul de ontogeneză a organismelor unei specii date în stadiile incipiente

Soluţie:

Procesul evolutiv este procesul de apariție și dezvoltare a adaptărilor. Ecologie, studiind condițiile de existență și relația dintre organismele vii în sisteme naturale sau pe populații model, relevă semnificația adaptărilor specifice.

5. Consecința fotosintezei - cea mai importantă aromorfoză din istoria vieții pe Pământ - este...

formarea scutului de ozon

localizarea aparatului de ereditate în celulă

diferențierea țesuturilor, organelor și a funcțiilor acestora

îmbunătățirea respirației anaerobe

Soluţie:

Consecința fotosintezei - cea mai importantă aromorfoză din istoria vieții pe Pământ - este formarea unui ecran de ozon, care a apărut ca oxigen acumulat în atmosfera Pământului.

6. Extinderea arenei vieții în istoria dezvoltării lumii organice a fost facilitată de...

acumularea de oxigen în atmosferă

apariția eucariotelor

o scădere bruscă a temperaturii medii a suprafeței Pământului

inundarea cea mai mare parte a continentelor de către apele mărilor

Soluţie:

Expansiunea arenei vieții în istoria dezvoltării lumii organice a fost facilitată de acumularea de oxigen în atmosferă, urmată de formarea stratului de ozon. Scutul de ozon a fost protejat de radiațiile ultraviolete dure, în urma cărora organismele au stăpânit straturile superioare ale rezervoarelor, mai bogate în energie, apoi zonele de coastă, și apoi au ajuns pe uscat. În absența unui scut de ozon, viața era posibilă doar sub protecția unui strat de apă de aproximativ 10 metri grosime.

7. Aromorfoza, care a apărut în timpul evoluției lumii organice, este ...

apariția fotosintezei

apariţia adaptărilor pentru polenizare

schimbarea culorii florii

apariția acelor și coloanelor de protecție

Soluţie:

Aromorfozele sunt astfel de modificări ale structurii și funcțiilor organelor care au o importanță generală pentru organism în ansamblu și ridică nivelul organizării acestuia. Cea mai importantă aromorfoză care a apărut în cursul evoluției lumii organice este fotosinteza. Apariția fotosintezei a dus la o serie de transformări evolutive, atât în ​​organismele vii, cât și în mediul înconjurător: apariția respirației aerobe, extinderea nutriției autotrofe, saturarea atmosferei Pământului cu oxigen, apariția stratului de ozon, colonizarea solului și aerului de către organisme.

Ca urmare a studiilor vechi de secole ale morfologiei animalelor, s-au acumulat suficiente cunoștințe care au făcut posibil deja la sfârșitul secolului trecut să se arate cum sunt construite organismele complexe, în funcție de ce legi dezvoltă fiecare individ (de la concepție până la bătrânețe) și modul în care dezvoltarea istorică, evoluția organismelor, indisolubil legată de dezvoltarea vieții pe planeta noastră.
Dezvoltarea individuală a fiecărui organism a fost numită ontogeneză (din grecescul ontos - ființă, individ, geneză - dezvoltare, origine). Dezvoltarea istorică a fiecărei specii de animale existente a fost numită filogenie (din grecescul phylon - trib, gen). Poate fi numit procesul de a deveni specie. Ne va interesa filogenia mamiferelor și păsărilor, deoarece animalele domestice sunt reprezentanți ai acestor două clase de vertebrate.
Despre regularitățile în știința vieții, V.G. Pușkarski: „... Modelele biologice sunt drumuri care nu sunt construite sau alese, ci caută să afle și să determine unde duc acestea”. Până la urmă, scopul doctrinei evoluționiste este de a dezvălui modelele de dezvoltare ale lumii organice pentru a obține posibilitatea controlului ulterior al acestor procese.
Modelele stabilite de ontogeneză și filogeneză ale animalelor au stat la baza căreia o persoană, domesticind animalele, având grijă de sănătatea lor, a avut ocazia să controleze transformarea organismelor în direcția de care avea nevoie, influențând creșterea și dezvoltarea lor. Impactul special vizat asupra animalelor domestice de către oameni s-a dovedit a fi un factor suplimentar de mediu care le modifică organismele, făcând posibilă reproducerea de noi rase, creșterea productivității, creșterea numărului și tratarea animalelor.
Pentru a reconstrui, a gestiona corpul, a-l trata, trebuie să știi după ce legi a fost construit și construit, să înțelegi mecanismul de acțiune asupra corpului a factorilor externi de mediu și esența legilor de adaptare (adaptare) la modificările lor. Corpul este foarte complex sistem viu, care se caracterizează în primul rând prin caracteristici precum integritatea și discretitatea. În ea, toate structurile și funcțiile lor sunt interconectate și interdependente atât între ele, cât și cu mediul. Printre sistemele vii, nu există doi indivizi identici - aceasta este o manifestare unică a discretității celor vii, bazată pe fenomenul de reduplicare convariantă (auto-reproducere cu modificări). Din punct de vedere istoric, organismul nu și-a încheiat dezvoltarea și continuă să se schimbe odată cu natura în schimbare și sub influența omului.
Cel mai bogat material acumulat de anatomiști comparativi, embriologi și paleontologi a făcut posibilă stabilirea unui model interesant - toate rearanjamentele în procesul de filogeneză, transformările istorice care schimbă organele sub influența factorilor de mediu în schimbare și mutațiile apar în primele etape ale ontogenezei - în perioada dezvoltării timpurii a embrionului. Mai mult, ceea ce este important de înțeles este că organele nu apar în corp de la sine ca rudimente independente, ci doar prin separarea și izolarea treptată de un alt organ care are o funcție de natură mai generală, adică prin diferențierea celor deja existente. organe sau părți ale corpului.
Opriți-vă atenția și încercați să înțelegeți că cuvântul „diferențiere” înseamnă împărțirea morfologică a omogenului în părți separate care diferă prin structurile și funcțiile lor. Prin diferențiere ia naștere tot ce este nou și, din punct de vedere istoric, datorită acesteia, organismul capătă o structură din ce în ce mai complexă.

Comandă scrierea unei lucrări unice

„> Genetica și evoluția. Istoria vieții pe Pământ și metode de studiere a evoluției (evoluția și dezvoltarea sistemelor vii). Originea vieții (evoluția și dezvoltarea sistemelor vii). Trăsături ale nivelului biologic al organizării materiei.

1. Stabiliți o corespondență între tipul de trăsătură și capacitatea sa de a se manifesta într-o generație:

1) culoarea ochilor albaștri trăsătură recesivă

2) trăsătură dominantă a ochilor căprui

1 nu apare în stare heterozigotă

2 apare în stare heterozigotă

3 nu apare în stare homozigotă

2. Stabiliți o corespondență între concept și definiția acestuia:

1) organism homozigot

2) organism heterozigot

1organism care are aceleași structuri ale unui anumit tip de genă

2 un organism care are alele diferite ale aceleiași gene

3 un organism care are toate genele din aceeași structură

3. Stabiliți o corespondență între concept și definiția acestuia:

1) genotip

2) fenotip

1 set de toate genele setului diploid de cromozomi al organismului

2 totalitatea tuturor proprietăților și caracteristicilor unui anumit organism

3 set de gene ale setului haploid de cromozomi al unui organism

4. Stabiliți o corespondență între tipul de variabilitate și exemplul acesteia:

1) variabilitate mutațională

2) variabilitatea modificării

1 malformații sistem nervos, care sunt rezultatul unei încălcări a structurii unei secțiuni a cromozomului

2 schimbarea culorii florii în funcție de temperatură și umiditate

3 culoarea ochilor copilului diferită de cea a părinților, care este rezultatul unei combinații de gene în timpul reproducerii sexuale

5. Stabiliți o corespondență între proprietatea materialului genetic și manifestarea acestei proprietăți:

1) discretie

2) continuitate

1 există unități elementare ale genelor materiale ereditare

2 viața se caracterizează prin durata existenței în timp, care este asigurată de capacitatea sistemelor vii de a se reproduce.

3 unități de gene ereditate sunt localizate pe cromozomi într-o anumită secvență

6. Stabiliți o corespondență între concept și definiția acestuia:

1) cromozom

1 structura nucleului, care este un complex de ADN și proteine, a cărui funcție este stocarea și transmiterea informațiilor ereditare

2 unități de informații ereditare, care este un fragment dintr-o moleculă de biopolimer

3 moleculă de biopolimer, a cărei funcție este stocarea și transmiterea informațiilor ereditare

7. Stabiliți o corespondență între genotipuri și manifestarea lor în fenotip:

1 două genotipuri pentru aceeași trăsătură, manifestate în mod egal în fenotip

2 două genotipuri pentru aceeași trăsătură, manifestate diferit în fenotip

3 două genotipuri pentru două trăsături diferite, manifestate diferit în fenotip

8. Stabiliți o corespondență între proprietatea materialului genetic și manifestarea acestei proprietăți:

1) liniaritate

2) discretie

1 gene sunt localizate pe cromozomi într-o anumită secvență

2 determină posibilitatea dezvoltării unei calități separate a unui organism dat

3 material ereditar are capacitatea de a se reproduce

9. Un exemplu de adaptare care a apărut la animale este...

schimbarea culorii blanii

apariția atavismului

apariția eucariotelor

10. Metodele ecologice pentru studierea evoluției faunei sălbatice includ studiul ...

rolul adaptărilor specifice asupra populaţiilor model

legături între unicitatea florei, faunei și istoria geologică a teritoriilor

subdezvoltate și și-au pierdut semnificația principală de organe rudimentare

procesul de ontogeneză a organismelor unei specii date în stadiile incipiente

11. Consecința fotosintezei cea mai importantă aromorfoză din istoria vieții pe Pământ este...

formarea scutului de ozon

localizarea aparatului de ereditate în celulă

diferențierea țesuturilor, organelor și a funcțiilor acestora

îmbunătățirea respirației anaerobe

12. Printre grupurile taxonomice de organisme numite, o etapă anterioară a dezvoltării evolutive din istoria vieții pe Pământ a fost ocupată de...

amfibieni

reptile

mamifere

13. Metodele biochimice pentru studierea evoluției faunei sălbatice includ studiul ...

14. Un exemplu de adaptare care a apărut la animale este...

schimbarea culorii blanii

apariția atavismului

apariția eucariotelor

existenţa unor organe vestigiale

15. Aromorfoza care a apărut în timpul evoluției lumii organice este...

apariția fotosintezei

apariţia adaptărilor pentru polenizare

schimbarea culorii florii

apariția acelor și coloanelor de protecție

16. Extinderea arenei vieții în istoria dezvoltării lumii organice a fost facilitată de...

acumularea de oxigen în atmosferă

apariția eucariotelor

o scădere bruscă a temperaturii medii a suprafeței Pământului

inundarea cea mai mare parte a continentelor de către apele mărilor

17. Stabiliți o corespondență între concept și definiția acestuia:

1) heterotrofe

2) anaerobi

3) eucariote

1 organisme incapabile să formeze organice nutrienți din nu compusi organici

2 organisme care pot trăi în absența oxigenului liber din mediu

3 organisme cu un nucleu celular formalizat

4 organisme care pot trăi doar în prezența oxigenului în mediu

18. Stabiliți o corespondență între conceptul de origine a vieții și conținutul ei:

2) stare de echilibru

3) creaţionism

1 începutul vieții este asociat cu formarea abiogenă a substanțelor organice din anorganice

2 tipuri de materie vie, ca Pământul, nu au apărut niciodată, ci au existat pentru totdeauna

3 viața a fost creată de Creator în trecutul îndepărtat

4 viața este adusă din spațiu sub formă de spori de microorganisme

19. Stabiliți o corespondență între concept și definiția acestuia:

1) autotrofi

3) anaerobi

20. Stabiliți o corespondență între conceptul de origine a vieții și conținutul ei:

1) teoria evoluției biochimice

2) generare spontană constantă

3) panspermie

2 viața a apărut în mod repetat în mod spontan din materie nevie, care include un factor activ nematerial

3 vieți pe Pământ aduse din spațiu

4 probleme ale originii vieții nu există, viața a fost întotdeauna

21. Stabiliți o corespondență între conceptul de origine a vieții și conținutul ei:

1) teoria evoluției biochimice

2) stare de echilibru

3) creaţionism

1 apariția vieții este rezultatul unor procese pe termen lung de auto-organizare a materiei neînsuflețite

2 probleme ale originii vieții nu există, viața a fost întotdeauna

3 viața este rezultatul creației divine

4 viața pământească are o origine cosmică

22. Evoluția istorică a sistemelor vii (filogeneza) este...

regizat

reversibil

nu spontan

strict previzibile

23. Factorul evolutiv, care se numește în teoria sintetică a evoluției și care nu a fost în teoria lui Ch. Darwin, este (sunt) ...

valuri de populație

variabilitate

selecție naturală

lupta pentru existență

24. Evoluția istorică a sistemelor vii (filogeneza) este...

ireversibil

nedirectional

nu spontan

strict previzibile

25. Factorul evolutiv, datorită căruia evoluția capătă un caracter dirijat, este (sunt) ...

selecție naturală

proces de mutație

izolatie

valuri de populație

26. Potriviți nivelurile organizației sisteme biologice si exemplele lor:

1) organele

2) biopolimeri

1 mitocondrie

2 acizi nucleici

3 eritrocite

27. Stabiliți o corespondență între nivelurile de organizare a sistemelor biologice și exemplele acestora:

1) organele

2) biopolimer

1 complex Golgi

3 leucocite

28. Stabiliți o corespondență între un element chimic și rolul său principal într-o celulă vie:

2) hidrogen

1 element organogen, care face parte din grupele funcționale molecule organice

2 element-organogen, care, împreună cu carbonul, formează baza structurală a compușilor organici

3 oligoelement, care face parte din enzime și vitamine

4 macroelement, care este baza structurală a naturii anorganice

29. Stabiliți o corespondență între un element chimic și rolul său principal într-o celulă vie:

1) calciu

1 macronutrient, care face parte din țesuturi, oase, tendoane

2 element-organogen, care face parte din grupele funcționale și determină activitatea chimică a moleculelor organice

3 oligoelement, care face parte din enzime, stimulente

4 elementul principal al lumii vii, care formează baza structurală a întregii varietăți de compuși organici

30. Stabiliți o corespondență între nivelurile de organizare a sistemelor biologice și exemplele acestora:

1) organele

2) biopolimeri

1 mitocondrie

2 acizi nucleici

3 eritrocite

31. Meci caracteristică sistemele vii și una dintre manifestările sale:

1) chiralitate moleculară

2) natura catalitică a chimiei celor vii

3) homeostazie

1 multe substanțe organice ale sistemelor vii sunt asimetrice, iar reacțiile sunt stereoselective

Cele mai complexe 2 procese biochimice apar în condiții destul de blânde datorită enzimelor de natură proteică

3 există mecanisme moleculare pentru menținerea unui regim de temperatură constant în țesuturile și celulele sistemelor vii

4 în sistemele vii a fost elaborat mecanismul de sinteză a matricei, care stă la baza păstrării și transmiterii în timp a informațiilor.

32. Stabiliți o corespondență între proprietatea apei și semnificația acesteia pentru viața de pe Pământ:

2) densitate anormală a gheții

3) capacitate termică mare

33. Evoluția istorică a sistemelor vii (filogeneza) este...

ireversibil

nedirectional

nu spontan

strict previzibile

34. Factorul evolutiv, datorită căruia evoluția capătă un caracter dirijat, este (sunt) ...

selecție naturală

proces de mutație

izolatie

valuri de populație

35. Evoluția istorică a sistemelor vii (filogeneza) este...

ireversibil

nedirectional

nu spontan

strict previzibile

36. Stabiliți o corespondență între experimentul efectuat pentru a verifica conceptul de evoluție biochimică, care explică originea vieții, și ipoteza că experimentul a testat:

1) în primăvara lui 2009, un grup de oameni de știință britanici condus de J. Sutherland a sintetizat un fragment de nucleotide din substanțe cu greutate moleculară mică (cianuri, acetilenă, formaldehidă și fosfați)

2) în experimentele omului de știință american L. Orgel, la trecerea unei descărcări electrice scânteie printr-un amestec de nucleotide, s-au obținut acizi nucleici

3) în experimentele lui A.I. Oparin și S. Fox când sunt amestecate mediu acvatic biopolimeri, s-au obținut complecșii acestora, posezând rudimentele proprietăților celulelor moderne

1 ipoteza sintezei spontane a monomerilor acizi nucleici din materii prime destul de simple care ar putea fi în condițiile Pământului timpuriu

A doua ipoteză despre posibilitatea sintetizării biopolimerilor din compuși cu greutate moleculară mică în condițiile Pământului timpuriu

3 idee despre formarea spontană a coacervatelor în condițiile Pământului timpuriu

4 Ipoteza de auto-replicare a acizilor nucleici în condițiile Pământului timpuriu

37. Metodele biochimice pentru studierea evoluției faunei sălbatice includ studiul ...

variaţiile proteice în populaţiile aceleiaşi specii

locuitori din peșteri adânci și din rezervoare izolate

rolul adaptărilor specifice în sistemele naturale existente

caracteristici ale structurii cromozomilor în grupuri de specii înrudite

Soluţie:

Metodele biochimice pentru studierea evoluției faunei sălbatice includ studiul variațiilor proteinelor în populațiile aceleiași specii, deoarece studiile de biochimie compoziție chimică, proprietățile substanțelor vii și procesele chimice din organismele vii.

38. Factorul evolutiv, datorită căruia evoluția capătă un caracter dirijat, este (sunt) ...

selecție naturală

proces de mutație

izolatie

valuri de populație

39. Factorul evolutiv, datorită căruia evoluția capătă un caracter dirijat, este (sunt) ...

izolatie

valuri de populație

selecție naturală

proces de mutație

40. Conform conceptului evolutiv al lui J. B. Lamarck, ...

unul dintre factorii evoluţiei este izolarea

evoluția este condusă de selecția naturală

forța motrice a evoluției este dorința organismelor de perfecțiune

unul dintre factorii evoluţiei este exercitarea organelor

41. Rezultatul macroevoluției este...

modificarea fondului genetic al populațiilor

scăderea numărului de indivizi ai unei specii

formarea de noi specii

apariţia adaptărilor sens general

42. O modificare a structurii cromozomilor care afectează mai multe gene se numește mutație _______________.

genotipic

cromozomiale

genomic

43. Meci elemente chimiceși rolul lor în viața sălbatică:

1) mangan, cobalt, cupru, zinc, seleniu

2) carbon, hidrogen, oxigen, azot, fosfor, sulf

3) sodiu, potasiu, magneziu, calciu, clor

macronutrienți; sunt doar o parte a mediului extern al lumii vii

macronutrienți; sunt elemente organogenice, formează întreaga varietate de molecule organice

macronutrienți; participă la menținerea echilibrului apă-sare, fac parte din diferite țesuturi și organe

oligoelemente; fac parte din enzime, stimulente, hormoni, vitamine

44. Stabiliți o corespondență între aromorfoza din istoria vieții și schimbarea evolutivă care o însoțește:

1) apariția multicelularității

2) apariția eucariotelor

3) apariția fotosintezei

creşterea eficienţei nutriţiei autotrofe

îmbunătățirea mecanismului de diviziune celulară

trecerea la alimentația heterotrofă

diferențierea funcțiilor sistemului vii

45. Stabiliți o corespondență între proprietatea apei și semnificația acesteia pentru viața de pe Pământ:

1) tensiune superficială ridicată

2) densitate anormală a gheții

3) capacitate termică mare

participarea ca reactiv în procesele vieții

existența vieții la suprafața corpurilor de apă

menţinând un interval de temperatură destul de îngust al suprafeţei terestre

conservarea vieții în apele înghețate

46. ​​​​Stabiliți o corespondență între numele etapei din conceptul de evoluție biochimică și un exemplu de modificări care au loc în această etapă:

1) abiogeneza

2) coacervare

3) bioevoluție

1 sinteza de molecule organice din gaze anorganice

2 concentrarea moleculelor organice și formarea de complexe multimoleculare

3 apariţia autotrofilor

4 Formarea atmosferei reducătoare a Pământului tânăr

47. Stabiliți o corespondență între proprietatea apei și semnificația acesteia pentru viața de pe Pământ:

1) tensiune superficială ridicată

2) densitate anormală a gheții

3) capacitate termică mare

1 oportunitate de mișcare solutii apoase de la rădăcini la tulpini și frunze

2 conservarea vieții ființelor vii care locuiesc în corpurile de apă înghețate

3 participarea apei hidrosferei la reglarea climei de pe planeta noastră

4 capacitatea de a dizolva solide, lichide, substante gazoase

48. Stabiliți o corespondență între concept și definiția acestuia:

1) autotrofi

3) anaerobi

1 Organisme care produc alimente organice din produse anorganice

2 organisme care pot trăi doar în prezența oxigenului

3 organisme care trăiesc în absența oxigenului

4 organisme care se hrănesc cu preparate materie organică

49. Fenomene naturale legate de mutageni...
o temperatură

b) radiatii
c) metale grele
d) metale ușoare
e) virusuri

50. Clonarea este:

a) formarea unui nou organism în cadrul altuia pe baza informațiilor ereditare ale unui terț organism
b) modificarea aleatorie a informațiilor ereditare
c) selecţia
d) procesul natural de adaptare a organismului la condiţii mediu inconjurator

51. Factori care vorbesc în favoarea ipotezei unui singur centru (temporal și spațial) al originii vieții
a) asemănarea formei tuturor organismelor vii
b) unitate cod genetic toate organismele vii
c) prezența „aminoacizilor magici”
G) structura celulara toate organismele vii

106. Principiile teoriei evoluţiei
a) selecția naturală
b) variabilitate
c) adaptare
d) varietatea speciilor

107. Sinteza proteinelor are loc în...
a) nucleul celular
b) mitocondriile
c) ribozomi

108. Primele organisme vii de pe Pământ au fost...
a) eucariote
b) procariote anaerobi
c) fotosintetice procariote

109. Baza procesului evolutiv este (sunt) ...
a) dorinta organismului de a se adapta la conditiile de mediu in schimbare
b) prezenţa unor gene speciale responsabile de adaptabilitatea organismului
c) modificări aleatorii ale genotipului

110. Celulele corpului uman, care conțin o jumătate de set (haploid) de cromozomi
somatic
mutant
genital

111. Ecosistemul este...
ansamblu de populații care ocupă o zonă dată
unitatea funcțională a comunității organismelor vii și a mediului neînsuflețit
un grup de populații care ocupă o anumită zonă și formează un singur lanț trofic

112. Corespondența dintre numele oamenilor de știință și ideile lor
Legile de distribuţie a trăsăturilor ereditare G. Mendel
Evoluţia prin modificări aleatorii supuse selecţiei naturale C. Darwin
Evoluţia prin moştenire a trăsăturilor dobândite J. Lamarck

113. Genele sunt...
molecule care codifică informații despre structura ADN-ului
părți ale moleculei de ADN care codifică informații despre structura proteinelor
organele situate în interiorul celulei și care conțin proteine ​​specifice responsabile de semnele externe (fenotipice) ale corpului
celule speciale care transportă informații ereditare

114. Unitate de bază a taxonomiei ființelor vii
populatia
gen
vedere
individual

116. Speciația poate fi efectuată datorită...
fluctuatiile populatiei
catastrofe globale
izolarea spațială a populațiilor
hibridizare

117. Succesiunea cronologică a evenimentelor
prima formulare a ideii de evoluție a organismelor vii
descoperirea legii selecției naturale
prima formulare a conceptului genetic
descoperirea ADN-ului ca purtător de informații ereditare
descifrarea genomului uman

118. Sistematizarea ființelor vii, propusă de K. Linnaeus, s-a bazat pe ideea ...
modificări bruște în compoziția speciilor a biosferei ca urmare a dezastrelor
schimbare evolutivă constantă a speciilor
imuabilitatea speciilor de la crearea lor

119. Teoria originii vieții de Oparin Haldane presupunea...
proces constant de apariție a viețuitoarelor din nevii
apariţia accidentală a primelor molecule autoreplicabile
perioadă lungă de evoluție chimică
aducând viață din spațiu

120. Semnificația evolutivă a reproducerii sexuale este asociată cu...
o creștere a ratelor de creștere a populației și, ca urmare, o creștere a presiunii selecției naturale
întărirea dependenței reciproce a organismelor și, în consecință, formarea de populații, comunități și ecosisteme
o creștere a diversității genotipurilor ca urmare a combinării genotipurilor diferiților indivizi

121. Totalitatea organismelor vii de pe Pământ, care se află în relație cu mediul fizic, se numește...
biosferă
noosferă
biogeocenoza
biota

122. Ipoteza panspermiei afirmă că...
vieţuitoarele se formează în mod constant din materie inertă
viața a existat întotdeauna pe pământ
viața a fost adusă pe pământ din spațiul cosmic

30. O secțiune a unei molecule de ADN conține 180 de nucleotide. Câte resturi de aminoacizi sunt în proteina codificată de această regiune?

123. Succesiunea obiectelor în ordinea creșterii complexității lor structurale
amino acid
proteină
virus
bacterie
amibă
ciupercă

124. Afirmație adevărată
Toate celulele din organism conțin același set de gene
celulele diferitelor țesuturi și organe conțin gene diferite
celulele diferitelor țesuturi și organe conțin același set de cromozomi, dar gene diferite

125. Esența valurilor de populație ca factor elementar de evoluție constă în...
fluctuații periodice ale mărimii populației
modificări periodice ale condițiilor de mediu
distribuţia geografică şi izolarea diferitelor populaţii ale aceleiaşi specii

126. Totalitatea semnelor externe ale unui organism este...
arhetip
genomului
genotip
fenotip

127. Câte nucleotide sunt necesare dintr-o moleculă de ADN pentru a codifica o moleculă de proteină constând din 120 de resturi de aminoacizi?
360

128. Cauza mutațiilor
modificare aleatorie a secvenței de nucleotide dintr-o moleculă de ADN
modificarea structurii ADN-ului ca urmare a dorinței organismului de a se adapta la condițiile de mediu
incertitudinea mecanică cuantică fundamentală în atomii de acid nucleic

129. Oamenii de stiinta care au primit Premiul Nobelîn fiziologie pentru descoperirea structurii moleculare a ADN-ului
N. Koltsov
J. Watson
F. Creek
G. Mendel
R.Fischer

130. Rezultatul implementării proiectului „Genom uman”
crearea unei hărți genetice complete a populației umane
descifrarea codului genetic
determinarea secvenței de nucleotide din genomul unei anumite persoane
determinarea semnificației funcționale a tuturor genelor incluse în genomul uman

131. Un fapt care vorbește în favoarea ipotezei unui centru (temporal și spațial) al originii vieții
structura celulară a tuturor organismelor vii
unitatea codului genetic al tuturor organismelor vii
asemănarea formei tuturor organismelor vii

132. Direcție promițătoare biologie modernă, încercând să întocmească o listă completă a tuturor proteinelor care alcătuiesc structura organismelor vii
bionica
proteomica
genomica

133. Funcţiile principale ale acizilor nucleici
cataliza reacțiilor biochimice
reglarea sintezei proteinelor
stocarea informațiilor ereditare
reglarea metabolismului
producerea de informații ereditare

134. Sistemul de „traducere” a unei secvențe de nucleotide dintr-o moleculă de ADN într-o secvență de aminoacizi dintr-o moleculă de proteină este...
genotip
mitoză
genomului
cod genetic

135. O moleculă de ADN este formată din două lanțuri (complementare) care se oglindesc unul pe altul. Acest lucru este necesar pentru…
reproducerea moleculei de ADN
crește stabilitatea moleculei de ADN
garanții de integritate informația genetică

136. Corespondența dintre un proces și funcția sa biologică
Replicare Dublarea moleculei de ADN
Transcriere Crearea unei molecule de ARN pe baza unei molecule de ADN
Traducere Sinteza proteinelor pe baza unei molecule de ARN

137. Unitate structurală elementară a vieții
organ
individual
populatia
celulă

PRELEZA 15

Întrebări pentru consolidarea materialului.

1. Ce este speciația?

2. Principalele căi și mijloace de speciație.

3. Principiul fondatorului, din ce urmează acțiunea acestuia?

SECȚIUNEA 4 PROBLEME ALE MACROEVOLUȚIEI.

1 Conceptul de macroevoluție, asemănări și diferențe între micro și macroevoluție.

2 Reprezentări generale asupra ontogeniei și a evoluției ontogeniei.

3 Legea biogenetică, recapitularea, doctrina filembriogenezei.

4 Principii de transformare a organelor și funcțiilor.

1 Conceptul de macroevoluție, asemănări și diferențe între micro și macroevoluție. Pe vremea lui Charles Darwin și în perioada de glorie ulterioară a învățăturii sale evoluționiste, aproape nimic nu se știa despre două astfel de fenomene de bază ale vieții și cele mai caracteristici generale organismele vii de pe Pământ ca ereditate și variabilitate. Fenomenele de ereditate și variabilitate a organismelor vii erau cunoscute de oameni, dar nu existau idei științifice despre natura și mecanismele de moștenire a trăsăturilor și variabilitatea acestora. Abia după dezvoltare genetica modernă de la începutul secolului al XX-lea, a devenit posibil să se pună informații destul de precise despre principalele modele de moștenire și variabilitate a caracteristicilor și proprietăților organismelor în baza unei noi etape microevolutive în studiul procesului evolutiv. În epoca dezvoltării darwinismului clasic, construcția teoriei evoluționiste a fost realizată pe baza rezultatelor obținute în cele mai diverse ramuri ale biologiei, de către cercetători care au lucrat folosind doar metode descriptive și comparative. Acest lucru a făcut posibilă realizarea unei imagini destul de detaliate a principalelor etape și fenomene ale procesului evolutiv, precum și crearea, ca primă aproximare, a unei scheme generale a filogenezei organismelor vii. O astfel de direcție clasică în dezvoltarea ideilor evolutive este studiul procesului de macroevoluție. Procesul macroevoluționar, spre deosebire de cel microevoluționar, acoperă perioade mari de timp, teritorii vaste și toți (inclusiv superiori) taxonii organismelor vii, precum și toate principalele fenomene generale și speciale ale evoluției.

Date de taxonomie, paleontologie, biogeografie, anatomie comparată, biologie moleculara iar alte discipline biologice fac posibilă restabilirea cu mare precizie a cursului procesului evolutiv la orice niveluri deasupra speciei. Totalitatea acestor date formează baza filogeneticii - o disciplină dedicată elucidării trăsăturilor evoluției. grupuri mari lumea organică. Compararea cursului procesului evolutiv în diferite grupuri, în diferite condiții de mediu, în diferite medii biotice și abiotice etc. vă permite să evidențiați trăsăturile dezvoltării istorice care sunt comune majorității grupurilor. La nivel macroevoluționar, procesul de microevoluție continuă fără nicio întrerupere în cadrul formelor nou apărute. Numai natura relației dintre speciile nou apărute este încălcată. Acum pot intra într-o relație interfurcă. Aceste relaţii sunt capabile să influenţeze un eveniment evolutiv numai prin modificarea presiunii şi direcţiei acţiunii factorilor evolutivi elementari, adică prin nivelul microevoluţionar. Fenomenele macroevoluționare, având scări de timp uriașe, exclud posibilitatea directă a acestora studiu pilot. Aceasta înseamnă că rezultatele lor sunt de înțeles doar din punctul de vedere al mecanismului de implementare a evoluției - din punctul de vedere al microevoluției. La nivel microevoluționar (intraspecific), la studierea evoluției, s-a dovedit a fi posibilă aplicarea unor abordări experimentale precise care au ajutat la clarificarea rolului factorilor evolutivi individuali, la formularea de idei despre o unitate evolutivă elementară, material evolutiv elementar și fenomen.

În anii 30 ai secolului XX. ca urmare a dezvoltării intensive genetica populatiei a apărut o oportunitate obiectivă pentru o cunoaștere mai profundă a mecanismului de apariție a noilor trăsături (adaptări) și a mecanismului de apariție a speciilor decât era posibil anterior, doar pe baza observațiilor din natură. Un moment esențial în acest sens a fost posibilitatea experimentului direct în studierea mecanismului evoluției: datorită utilizării unor specii de organisme care se înmulțesc rapid, a devenit posibilă modelarea situațiilor evolutive și observarea cursului procesului evolutiv. În scurt timp, a devenit posibilă observarea unor schimbări evolutive semnificative în populațiile studiate, până la apariția izolării reproductive a formei originale.

2 Idei generale despre ontogeneză și evoluția ontogenezei.Ontogeneză(gr. ontos - ființă, geneză - origine) este dezvoltarea individuală a organismelor, în cursul căreia un organism adult se dezvoltă dintr-un ovul fecundat (în partenogeneză din unul nefertilizat). La protozoare, ontogeneza se realizează în cadrul organizării celulare. Termenul a fost introdus de E. Haeckel în 1866. Ontogenia este o proprietate integrală a vieții, ca și evoluția și produsul ei. Procesul de ontogeneză este realizarea informației genetice. Ontogeneza este un proces prestabilit și, spre deosebire de evoluție, este dezvoltare după un program (este genotipul unui individ dat), dezvoltare îndreptată către un anumit scop final, care este atingerea maturității sexuale și a reproducerii. Totodată, complicarea organizaţiei într-un număr de generaţii este rezultatul procesului de evoluţie. Cu cât organizarea unui organism adult este mai complexă, iar aceasta este o reflectare a evoluției, cu atât procesul de ontogeneză a acestuia este mai complex și mai lung. Astfel, dezvoltarea și evoluția individuală se dovedesc a fi strâns legate între ele (Figura 4). Ontogenia constă din etape (etapele sunt o altă caracteristică a ontogenezei): stadiul embrionar, dezvoltarea postembrionară și viața unui organism adult. Etapele (perioadele) mari de dezvoltare pot fi subdivizate în mai multe etape fracționate, ca în dezvoltarea embrionară a vertebratelor - blastula, gastrula, neurula. Etapa de zdrobire, la rândul său, poate fi

împărțit în etape de două, patru, opt sau mai multe blastomere. Ca urmare, ideea etapelor ontogenezei se pierde și apare un proces complet lin de dezvoltare individuală. După cum puteți vedea, ontogenia este o secvență ordonată de procese (A.S. Severtsov, 1987, 2005).

Schimbările evolutive sunt asociate nu numai cu formarea și dispariția speciilor, transformarea organelor, ci și cu restructurarea dezvoltării ontogenetice. Filogenia este de neconceput fără modificări ale stadiilor individuale ale ontogeniei. Filogenie (gr. phyle - trib, gen, specie, geneza - origine) - dezvoltarea istorică a lumii organice, diferite grupuri sistematice, organe individuale și sistemele lor. Există filogeneze de grupuri de animale, plante, filogeneze de organe.

În cursul evoluției, se observă integrarea organismului - stabilirea unor legături dinamice tot mai strânse între structurile sale. Acest principiu se reflectă parțial în cursul embriogenezei. Evoluția vieții este însoțită de o creștere treptată a diferențierii și integrității ontogeniei, de o creștere a stabilității ontogenei în cursul evoluției vieții. Un organism aflat în ontogeneză în orice stadiu de dezvoltare nu este un mozaic de părți, organe sau trăsături. Integritatea morfologică și funcțională a organismului în manifestările sale vitale nu ridică niciun dubiu. Chiar și Aristotel, când a comparat diferite organisme, a stabilit unitatea structurii lor și a fundamentat doctrina asemănării morfologice,

exprimat în poziția și structura organelor la diferite animale (omologie modernă a organelor), a dezvoltat o idee a raportului dintre organe, a interdependențelor în structura lor. Părerile lui J. Cuvier au fost de mare importanță în istoria chestiunii interdependenței părților corpului. Potrivit lui, după cum sa menționat mai devreme, cadavrul este sistem complet, a cărei structură este determinată de funcția sa; părțile și organele individuale sunt interconectate, funcțiile lor sunt coordonate și adaptate la condițiile de mediu cunoscute (principiul corelației și principiul condițiilor de existență). Ch. Darwin a subliniat adaptarea unui organism la mediul extern și complicarea structurii sale ca fiind cea mai frapantă caracteristică a procesului evolutiv. El a observat că coordonarea părților este rezultatul procesului istoric de adaptare a organismului la condițiile de viață. Mai târziu, mulți oameni de știință au subliniat faptul că organismul se dezvoltă întotdeauna ca un întreg. Există un sistem foarte complex de conexiuni care unesc toate părțile unui organism în curs de dezvoltare într-un singur întreg. Datorită prezenței acestor conexiuni, care acționează ca principalii factori interni ai dezvoltării individuale, nu se formează un haos aleatoriu de organe și țesuturi din ou, ci un organism construit sistematic cu părți funcționale coordonate. Întreaga oportunitate a reacțiilor organismului în timpul contactului normal al uneia dintre părțile sale în curs de dezvoltare cu alta este rezultatul dezvoltării istorice a acestor relații, adică. rezultatul evoluţiei întregului mecanism al dezvoltării individuale.

Modalități (modalități) de îmbunătățire a ontogenezei în procesul de evoluție: 1) apariția unor noi etape, cauzate de formarea unor complexe de adaptări care asigură supraviețuirea organismului și atingerea maturității, ducând la complicarea ontogenezei; 2) excluderea anumitor etape și încetarea eliminării mergând la acestea, însoțită de o simplificare secundară.

Embrionizare, autonomizare, canalizare a ontogenezei. E Mbrionizarea, autonomizarea și raționalizarea sunt rezultatele evoluției ontogeniei. Embriozare- aceasta este calea de dezvoltare, cand ontogenia are loc sub protectia membranelor de ou, este izolata de mediul extern pentru mai mult timp, are o complexitate mai mica de organizare stadii embrionare. Evoluția de la plante spori la gimnosperme și de la acestea la angiosperme a decurs prin embrionizare. Trecerea de la dezvoltarea larvară (la nevertebrate, pești, amfibieni) la depunerea de ouă mari protejate de cochilii dese (la reptile, păsări), la dezvoltarea intrauterină, nașterea vie (la mamifere) este rezultatul embrionizării. Embrionizarea se manifestă în îngrijirea urmașilor - incubarea ouălor, a naște pui, a construi cuiburi, a transfera experiența individuală către urmași, a proteja sămânța cu un ovar, un fruct. Se manifestă prin simplificarea ciclurilor de dezvoltare - aceasta este trecerea de la dezvoltarea cu metamorfoză la dezvoltarea directă, la neotenie. Autonomizare manifestată prin creșterea independenței ontogeniei față de influențele externe și interne, această cale de evoluție creează continuitatea formelor în procesul evolutiv. Autonomizarea dezvoltării individuale se datorează acţiunii de stabilizare a selecţiei. Raționalizarea este de a îmbunătăți procesul prin simplificarea acestuia.

Una dintre tendințele evoluției duce la canalizarea ontogenezei (I.I. Shmalgauzen, K. Waddington ș.a.). Principalul agent care acționează în acest caz este selecția naturală, care acționează ca o selecție canalizantă. Determină apariția unui fenotip „standard” într-o mare varietate de condiții fluctuante ale mediului intern și extern.

În general, evoluția ontogenezei are unele trăsături, urmează anumite căi, duce la rezultate importante, este interconectată cu filogeneza, care se reflectă în legea biogenetică (care va fi discutată mai târziu).

Semnificația corelațiilor și coordonărilor.În procesul ontogenezei au loc diferențierea organismului (separarea întregului în părți) și integrarea acestuia (combinarea părților într-un singur întreg). Acest lucru se realizează prin același mecanism - interacțiunea rudimentelor în curs de dezvoltare. În ontogeneză, trei valuri de dependențe corelative sunt suprapuse secvențial una peste alta: corelații genomice, morfogenetice și ergonice. Corelații genomice- corelații bazate pe interacțiunea genelor, exprimate în fenomenele de legare a genelor și pleiotropie (efectul unei gene asupra formării diferitelor trăsături). Corelații morfogenetice– interacțiuni ale primordiilor în curs de dezvoltare bazate pe funcționarea genelor. Orice diferențiere a primordiilor în curs de dezvoltare este precedată de una genetică, exprimată în reprimarea diferențială și dereprimarea genelor. Corelații ergonomice- modificări corelative ale organelor între ele. Un exemplu este dezvoltarea crescută a oaselor, formarea crestelor pe ele în punctele de atașare a mușchilor.

coordonareînseamnă interdependenţă în procesele de transformări filogenetice. Din punct de vedere istoric, ele se dezvoltă pe baza modificărilor ereditare ale părților conectate printr-un sistem de corelații, de exemplu. schimbarea inevitabilă a acestuia din urmă, sau pe o altă bază - schimbarea ereditară a părților care nu sunt legate direct prin corelații. Dacă un organism este un întreg coordonat, atunci în schimbările structurii sale în procesul de evoluție trebuie să păstreze valoarea unui întreg coordonat. Aceasta implică o schimbare coordonată a părților și organelor. Există multe exemple de coordonare. Acestea sunt dependențe de modificări ale dimensiunii și formei craniului și ale mărimii și formei creierului - în procesul de evoluție s-a dezvoltat o corespondență foarte precisă a formei și dimensiunii acestor organe. Coordonarea este raportul dintre dimensiunea relativă a ochilor și forma craniului - o creștere a dimensiunii ochilor este asociată cu o creștere a dimensiunii orbitelor. Coordonarile includ dependente intre gradul de dezvoltare a organelor de simt (miros, atingere etc.) si gradul de dezvoltare al centrilor si zonelor corespunzatoare ale creierului. Există coordonări între organe interne ca o relație între dezvoltarea progresivă a mușchiului pectoral, a inimii și a plămânilor la păsări. La ungulate apare o coordonare biologică foarte simplă între lungimea membrelor anterioare și posterioare.

3 Legea biogenetică, recapitularea, doctrina filembriogenezei. Pentru prima dată, relația dintre ontogeneză și filogeneză a fost dezvăluită de K. Baer într-o serie de prevederi, cărora C. Darwin le-a dat numele generalizat „Legea asemănării germinale”. În embrionul descendenților, a scris Charles Darwin, vedem un „portret vag” al strămoșilor. O mare similitudine a diferitelor specii în cadrul unui filum este dezvăluită deja în stadiile incipiente ale embriogenezei. Prin urmare, istoria unei anumite specii poate fi urmărită prin dezvoltarea individuală. În 1864, F. Muller a formulat teza că transformările filogenetice sunt asociate cu modificări ontogenetice și că această relație se manifestă în două moduri. În primul caz, dezvoltarea individuală a descendenților se desfășoară în mod similar cu dezvoltarea strămoșilor numai până când o nouă trăsătură apare în ontogeneză. Modificarea proceselor de morfogeneză determină repetarea în dezvoltarea embrionară a istoriei strămoșilor doar în termeni generali. În al doilea caz, descendenții repetă întreaga dezvoltare a strămoșilor lor, dar se adaugă noi etape până la sfârșitul embriogenezei. F. Müller a numit repetarea semnelor strămoșilor adulți în embriogeneza descendenților recapitulare. Lucrările lui F. Muller au servit drept bază pentru formularea de către E. Haeckel (1866) a legii biogenetice, conform căreia „ontogenia este o scurtă și rapidă repetare a filogeniei”. Baza legii biogenetice, precum și a recapitulării, stă în regularitatea empirică reflectată în legea similitudinii germinale de K. Baer. Esența sa este următoarea: etapa cea mai timpurie păstrează o asemănare semnificativă cu etapele corespunzătoare în dezvoltarea formelor înrudite. Astfel, procesul de ontogeneză este o repetare (recapitulare) cunoscută a multor trăsături structurale ale formelor ancestrale, în stadiile incipiente ale dezvoltării - strămoși mai îndepărtați, iar în etapele ulterioare - forme mai înrudite.

În prezent, fenomenul recapitulării este interpretat mai larg ca o succesiune de etape ale embriogenezei, reflectând succesiunea istorică a transformărilor evolutive ale unei specii date. Recapitularea se explică prin complexitatea corelațiilor, mai ales în stadiile incipiente de dezvoltare, și dificultatea restructurării sistemului de interdependențe între procesele de modelare. Tulburările radicale ale embriogenezei sunt însoțite de consecințe letale. Recapitulările sunt cele mai complete în acele organisme și în acele sisteme de organe în care dependențele morfogenetice ating o complexitate deosebit de mare. Prin urmare, cele mai bune exemple de recapitulare se găsesc în ontogeneza vertebratelor superioare.

Filembriogeneza- sunt modificări care apar în diferite momente ale ontogenezei, ducând la transformări filogenetice (filembriogeneză – transformări evolutive ale organismelor prin modificarea cursului dezvoltării embrionare a strămoșilor lor, ducând la apariția de noi caractere în organismele adulte). Creatorul teoriei filembriogenezei este A.N. Severtsov. Conform ideilor sale, ontogenia este complet reconstruită în procesul de evoluție. Noi schimbări apar adesea în ultimele etape de modelare. Complicațiile ontogeniei prin adăugarea sau adăugarea de etape se numesc anabolism. Extensia adaugă noi caracteristici ale structurii organelor, are loc dezvoltarea lor ulterioară. În acest caz, există toate premisele pentru repetarea în ontogeneză a etapelor istorice în dezvoltarea acestor părți în strămoșii îndepărtați. Prin urmare, în timpul anabolismului principalul legea biogenetică. În etapele ulterioare de dezvoltare, apar de obicei modificări în structura scheletului vertebratelor, apar modificări în diferențierea musculară și în distribuția vaselor de sânge. Prin anabolism, la păsări și mamifere ia naștere o inimă cu patru camere. Septul dintre ventricule este o extensie, se formează în ultimele etape ale dezvoltării inimii. Ca anabolism, în plante au apărut frunzele disecate. Ontogenia se poate schimba, totuși, chiar și în stadiile mijlocii de dezvoltare, deviând toate etapele ulterioare de la calea anterioară. Acest mod de modificare a ontogenezei se numește abatere. Abaterea duce la restructurarea organelor care au existat la strămoși. Un exemplu de abatere este formarea solzilor de reptile cornoase, care se formează inițial ca solzii placoizi ai peștilor de rechin. Apoi, la rechini, formațiunile de țesut conjunctiv din papilă încep să se dezvolte intens, iar la reptile, partea epidermică. Prin abatere, se formează spini, lăstarii sunt transformați într-un tubercul sau bulb. Pe lângă modalitățile (metodele) notate de modificare a ontogenezei, este, de asemenea, posibilă modificarea rudimentelor organelor sau părților acestora - acest mod se numește arhalaxie. Un bun exemplu în acest sens este dezvoltarea părului la mamifere. Prin arhalaxie se modifică numărul de vertebre, numărul de dinți la animale etc.. Arhalaxia a avut loc atunci când s-a dublat numărul de stamine, originea monocotiledonatelor la plante. Schimbările evolutive considerate în ontogeneză sunt prezentate în figurile 4, 5.

Semnificația principală a teoriei filembriogenezei constă în faptul că explică mecanismul de evoluție al ontogenezei, mecanismul transformărilor evolutive ale organelor, apariția unor noi trăsături în ontogeneză și explică faptul recapitulării. Filembriogeneza este rezultatul unei restructurări ereditare a aparatelor de modelare, un complex de transformări adaptative condiționate ereditar ale ontogenezei.

Integritatea corpului, multifuncționalitate. Poziția asupra integrității corpului este discutată în detaliu mai sus. Cu toate acestea, trebuie remarcat faptul că, simultan cu această caracteristică, organismul se caracterizează prin autonomia organelor sale individuale. Această poziție este confirmată de fenomenul de multifuncționalitate și de posibilitatea unor modificări calitative și cantitative ale funcțiilor. Transformările filogenetice ale organelor și funcțiile lor au două premise: fiecare organ este caracterizat de multifuncționalitate, iar funcțiile au capacitatea de a se schimba cantitativ. Aceste categorii stau la baza principiilor schimbării evolutive în organe și funcțiile acestora. Multifuncționalitatea organelor constă în faptul că fiecare organ are, pe lângă funcția sa principală caracteristică, o serie de altele secundare. Deci, funcția principală a unei frunze este fotosinteza, dar, în plus, îndeplinește funcțiile de a da și absorbi apă, un organ de stocare, un organ de reproducere etc. Tubul digestiv la animale nu este doar un organ digestiv, ci și cea mai importantă verigă din lanțul de organe endocrine, o verigă importantă în sistemul limfatic și circulator. Una și aceeași funcție se poate manifesta în organismele cu o intensitate mai mare sau mai mică, prin urmare orice formă de activitate a vieții are nu numai o caracteristică calitativă, ci și cantitativă. funcția de rulare,

de exemplu, este mai pronunțat la unele specii de mamifere și mai slab la altele. Pentru oricare dintre proprietăți, există întotdeauna diferențe cantitative între indivizii speciei. Oricare dintre funcțiile corpului se modifică cantitativ în procesul de dezvoltare individuală a individului.

4 Principii de transformare a organelor și funcțiilor. Mai mult de o duzină și jumătate de moduri de evoluție a organelor și funcțiilor, principiile transformării lor sunt cunoscute. Cele mai importante dintre ele sunt următoarele.

1) Schimbarea funcțiilor: atunci când se schimbă condițiile de existență, funcția principală își poate pierde din valoare, iar oricare dintre cele secundare poate dobândi valoarea celei principale (diviziunea stomacului în două la păsări - glandular și muscular) .

2) Principiul extinderii funcțiilor: însoțește adesea dezvoltarea progresivă (trunfa de elefant, urechi de elefant african).

3) Principiul funcțiilor de îngustare (naboare de balenă).

4) Întărirea sau intensificarea funcțiilor: asociată cu dezvoltarea progresivă a organului, concentrarea mai mare a acestuia (dezvoltarea progresivă a creierului mamiferelor).

5) Activarea functiilor - transformarea organelor pasive in cele active (dintele otravitor la serpi).

6) Imobilizarea funcţiilor: transformarea unui organ activ în unul pasiv (pierderea mobilităţii maxilarului superior la un număr de vertebrate).

7) Separarea funcțiilor: însoțită de împărțirea unui organ (de exemplu, mușchi, părți ale scheletului) în secțiuni independente. Un exemplu este împărțirea aripioarei nepereche a peștilor în secțiuni și modificările asociate în funcțiile părților individuale. Secțiunile anterioare - aripioarele dorsale și anale devin cârmele care ghidează mișcarea peștelui, secțiunea cozii - organul motor principal.

8) Fixarea fazelor: la mers și alergare, animalele plantigrade se ridică în picioare, prin această fază se stabilește digitizarea ungulatelor.

9) Înlocuirea organelor: în acest caz, un organ se pierde și funcția acestuia este îndeplinită de altul (înlocuirea coardei cu coloana vertebrală).

10) Simularea funcțiilor: organele care anterior erau diferite ca formă și funcție devin similare între ele (la șerpi, segmente corporale similare au apărut ca urmare a simulării funcțiilor lor).

11) Principii de oligomerizare și polimerizare. În timpul oligomerizării, numărul de organe omoloage și similare din punct de vedere funcțional scade, ceea ce este însoțit de modificări fundamentale în relațiile corelative dintre organe și sisteme. Da, corpul anelide constă din multe segmente care se repetă, la insecte numărul lor este semnificativ redus, iar la vertebratele superioare nu există deloc segmente identice ale corpului. Polimerizarea este însoțită de o creștere a numărului de organite și organe. A avut o mare importanță în evoluția protozoarelor. Această cale de dezvoltare a dus la apariția coloniilor și apoi la apariția multicelularității. O creștere a numărului de organe omogene a avut loc și la animalele pluricelulare (ca și la șerpi). În cursul evoluției, oligomerizarea a fost înlocuită cu polimerizare și invers.

Trebuie remarcat faptul că orice organism este un întreg coordonat, în care părțile individuale sunt în subordonare și interdependență complexă. După cum sa menționat mai sus, interdependența structurilor individuale (corelația) este bine studiată în procesul de ontogeneză, precum și corelațiile care se manifestă în procesul de filogeneză și sunt desemnate ca coordonări. Complexitatea relațiilor evolutive ale organelor și sistemelor este vizibilă în analiza principiilor transformării organelor și funcțiilor. Aceste principii permit o înțelegere mai profundă a posibilităților evolutive de transformare a unei organizații în direcții diferite, în ciuda limitărilor impuse de corelații.

Rata de evoluție a trăsăturilor și structurilor individuale, precum și rata de evoluție a formelor (specii, genuri, familii, ordine etc.) determină ritmul de evoluție în ansamblu, acesta din urmă trebuie luat în considerare în practica umană. activitate. De exemplu, atunci când se utilizează substanțe chimice, ar trebui să știm cât de repede una sau alta specie poate dezvolta rezistență la medicamente: medicamente la om, insecticide la insecte etc. Rata de evoluție a trăsăturilor individuale în populații, precum și rata de evoluție a structurile și organele întregi depind de mulți factori: numărul de populații din cadrul unei specii, densitatea indivizilor în populații, speranța de viață a generațiilor. Orice factor va afecta în primul rând rata de schimbare a populației și a speciilor printr-o schimbare a presiunii factorilor evolutivi elementari.