Эволюция

Эволюция — наука о историческом развитии организмов.

Теория Ламарка

1. Ламарк считал, что если особь приобретает какой-то полезный признак, то он наследуется потомством.

Info

Наследуются только мутации в половых клетках

2. Ламарк считал, что движущая сила эволюции — какое-то особое внутреннее стремление стать лучше.

3. Ламарк считал, что условия среды меняют организм в лучшую сторону. Изменения организма возникают из-за мутаций, и это случайные изменения.

4. Ламарк, имея большой опыт в систематике, отрицал существование видов, полагал, что имеются лишь отдельные особи. Что тоже неверно.

Теория Дарвина

1. Дарвин утверждал, что единственный материал для эволюции, это не фенотипические изменения органов вследствие упражнений, а наследственные изменения и способность особей передавать их.

Наследственная изменчивость — материал для эволюции. Когда возникает какая-то мутация, особь получает новый признак. Далее в процессе жизни особи в определенных условиях среды данная мутация может стать либо полезной, либо бесполезной или даже вредной.

2. Дарвин утверждал, что движущая сила эволюции — естественный отбор. Помимо естественного отбора Дарвин выделил и искусственный отбор, в котором фактором отбора является не борьба за существование, а человек. Человек решает, кому давать потомство, а кому нет. В результате особи получают не те признаки, которые помогут им выжить, а те, которые нужны человеку.

3. Вид — единица эволюции. Виды реально существуют в природе и формируются длительное время. Внутри вида расхождение признаков приводит к видообразованию.

Синтетическая теория эволюции

Популяция — единица эволюции.

Все виды состоят из популяций, занимающих различные территории. В популяциях происходит процесс микроэволюции. В результате микроэволюции происходит видообразование.

Факторы эволюции (по СТЭ)

1. Естественный отбор — избирательное воспроизведение генотипов. В СТЭ его делят на:

• Движущий
• Дизруптивный
• Стабилизирующий

• Движущий естественный отбор способствует выживанию особей с новыми признаками в меняющихся условиях среды. К результатам движущего отбора относят появление нового окраса у бабочек, увеличение длины конечности лошади, формирование устойчивости бактерий к антибиотикам, редукция зрения у крота и т.п.

• Стабилизирующий отбор направлен на сохранение особей с минимальным отклонением от «среднего» признака в постоянных условиях среды. К результатам стабилизирующего отбора относят гибель птиц со слишком большими или слишком маленькими крыльями при сильной буре, смерть новорожденных млекопитающих с очень низким и очень высоким весом, сохранение в популяциях зайцев особей с оптимальной длиной конечностей и т.п.

• Дизруптивный отбор направлен на одновременное возникновение нескольких новых форм признака. К результатам действия дизруптивного отбора относятся формирование на сенокосных лугах двух популяций погремка — раннецветущей и позднецветущей, существование весенних и осенних форм и видов грибов из-за повторяющейся в середине лета засухи, образование у насекомого, проживающего на океанических островах, двух популяций: бескрылых и с мощными крыльями (особей со средними крыльями сдувает ветер).

2. Наследственная изменчивость. Наследственная изменчивость бывает комбинативной и мутационной. Комбинативная изменчивость возникает при сочетании в потомках генов обоих родителей. Обусловлена кроссинговером (обменом участками гомологичных хромосом при мейозе) и панмиксией. Панмиксия — это свободное скрещивание разнополых особей в популяции. Благодаря комбинативной изменчивости происходит обмен генетическим (эволюционным) материалом. Мутационная изменчивость возникает при спонтанном изменении генетического материала. Такие изменения называются мутациями. Мутации бывают генными, хромосомными и геномными.

Генные мутации

Они происходят внутри гена, то есть с конкретными нуклеотидами. К последствиям генных мутаций относят альбинизм, полидактилию, фенилкетонурию, гемофилию, серповидноклеточную анемию и дальтонизм.

Хромосомные мутации

Они происходят внутри хромосомы, то есть хромосома изменяет свою структуру. Хромосомные мутации у человека часто приводят к тяжёлым формам умственной отсталости, заболеваниям крови, снижению жизнеспособности организма. Примером хромосомной мутации является синдром кошачьего крика.

Геномные мутации

Это изменение числа хромосом в кариотипе. Возникают при нарушении расхождения хромосом во время деления. К геномным мутациям относят не только синдром Дауна. Есть ещё: Синдром Клайнфельтера, Синдром Шерешевского-Тёрнера.

Модификационная изменчивость. Определяется прежде всего факторами внешней среды, не передаётся по наследству. Насколько сильно они могут измениться, определяется нормой реакции признака, которая контролируется генотипом.

Норма реакции — это все возможные фенотипы, возможные для данного генотипа.

3. Борьба за существование.

Ещё один немаловажный фактор эволюции. Борьба за существование тесно связана с факторами среды, которые присутствуют в жизни любого организма. Выделяют три фактора среды: биотический, абиотический и антропогенный.

Биотический фактор — это вся живая природа в целом. То есть, чтобы выжить в живой природе, зайцу так или иначе приходится бороться с ней. В связи с этим выделяют два вида борьбы с биотическим фактором: внутривидовая борьба и межвидовая борьба.

• Внутривидовая борьба — самая ожесточенная, возникает между особями одного вида: за еду, партнёра, место жительства.

• Межвидовая борьба возникает, когда организмы состоят в каких-либо отношениях: симбиоз, хищничество, паразитизм. То есть зайцу нужно бороться с волком, чтобы выжить, так же, как и волку нужно бороться с зайцем.

Антропогенный фактор возник с появлением человеческой культуры.

Борьба с абиотическим фактором — это борьба с неблагоприятными условиями среды.

4. Популяционные волны.

Популяционные волны — это колебания численности популяции, возникающие по множествам причин.

5. Дрейф генов. Дрейф генов — резкое изменение частоты определенного аллеля в популяции. Проявляется в основном в малочисленных популяциях.

6. Изоляция. Изоляция — важнейший эволюционный фактор. При возникновении определённых преград, особи из одной популяции прекращают спариваться друг с другом. В результате происходит образование двух новых видов. Есть несколько форм изоляции:

• Экологическая
• Географическая

При географической изоляции часть особей из одной популяции «отрезается» от другой части непреодолимым препятствием. Это препятствие может быть горным хребтом, большим расстоянием, ледником и другими явлениями, мешающими прямому контакту особей.

Экологическая изоляция подразумевает разделение особей на основе их экологической специализации. Например, существуют две разные популяции в одном водоёме, которые питаются разной пищей. Или другой пример: на одном лугу растут растения двух популяций, которые цветут (размножаются) в разное время.

Видообразование

В результате разделения вида на несколько популяций в результате изоляции, вскоре могут возникнуть два новых вида. В связи с этим выделяют два типа видообразования:

• Аллопатрическое (географическое видообразование)

• Симпатрическое (экологическое видообразование)

Критерии вида

• Морфологический критерий — сходство внешнего и внутреннего строения. Например, длина крыльев, окраска, форма печени.

• Физиологический критерий — сходство процессов жизнедеятельности организма. Например, продолжительность жизни, выделение яда, особенности размножения, суточная активность, качество зрения.

• Биохимический критерий — сходство выделяемых или накапливаемых химических веществ. Например, накопление муравьиной кислоты в крапиве, накопление алкалоидов в побеге паслёновых, количественное содержание БЖУ, витаминов и прочих веществ.

• Генетический критерий — сходство генов. Например, схожесть 4-ой хромосомы у различных особей мушки-дрозофилы, наличие схожих последовательностей между генотипами собак.

• Географический критерий — сходство определенного места обитания. Примеров много, все они похожи тем, что в них есть географические названия.

• Экологический критерий — сходство в экологической специализации. Особи едят одну еду, живут в одном месте, предпочитают одну погоду, любят одну температуру. То есть экологический критерий показывает взаимодействие с факторами среды.

Направления эволюции

У эволюции есть два направления**:** биологический прогресс и биологический регресс.

Биологический прогресс

Если вид находится в биологическом прогрессе, то для него характерны следующие особенности:

• Большой ареал распространения

• Большая численность особей вида

• Большое число популяций

Существует три пути достижения биологического прогресса: ароморфоз, идиоадаптация, общая дегенерация. Эти пути относят к макроэволюции, так как они приводят к появлению надвидовых таксонов.

• Ароморфоз — крупное эволюционное изменение, приводящее к формированию надвидовых таксонов (новые царства, типы, классы). К ароморфозам относятся: появление фотосинтеза, многоклеточности, теплокровности, появление полового размножения, семян. В каждой статье по зоологии и ботанике описаны конкретные ароморфозы каждого нового таксона.

• Идиоадаптация — небольшое эволюционное изменение. Идиоадаптации необходимы для приспособленности организмов к конкретным условиям среды**.** К идиоадаптациям относятся: белая шерсть полярного медведя, хобот у слона, длина конечностей у лошади, ласты кита, роющие конечности и редукция зрения у крота.

• • Общая дегенерация — эволюционное изменение, приводящее к упрощению строения организма, обязательно связанное с паразитическим или сидячим образом жизни. К общей дегенерации относятся: анаэробность у паразитов, отсутствие пищеварительной системы у ленточных червей, отсутствие хорды у асцидий, отсутствие головы у двустворчатых моллюсков. При этом важно помнить, что общую дегенерацию относят к путям достижения биологического прогресса**,** так как это процесс адаптации организма к новым условиям среды.

Биологический регресс

Если вид находится в состоянии биологического регресса, то для него характерны следующие особенности:

• Маленький ареал распространения

• Маленькая численность особей вида

• Маленькое число популяций

Способы осуществления эволюции

Есть два способа: дивергенция и конвергенция**.**

Дивергенция — самый частый способ осуществления эволюции. При дивергенции происходит расхождение признаков.

К общем эта схема выглядит так: имелся какой-либо орган, в ходе эволюции он преобразовался в два и более отличающихся друг от друга по функции органа.

Конвергенция — редкий способ осуществления эволюции. При конвергенции происходит, наоборот, схождение признаков в функции.

Эта схема выглядит так: имелись два органа с совершенно разным происхождением (например, роющие конечности медведки — насекомого, и крота — млекопитающего), однако они в процессе эволюции сошлись по функции**.