Генетика и эволюция

Содержание

1. Введение……………………………………………………. . . . .3

2. Эволюционные воззрения  Ламарка…………………………… 4

3. Теория эволюции Дарвина………………………………….......5

4. Исследования Грегори  Менделя………………………………. 8

  4. 1. принципы менделевской теории наследственности………8

5. Доминантность наследственных признаков ………………….9

6. Эволюция полигенных систем……………………………….. 10

7. Генетический дрейф.………………………………………… ..11

8. Заключение. …………………………………………….……....14

9. Список использованной литературы………………………… .16

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Введение

Генетика — область  биологии, изучающая наследственность и изменчивость— свойства, присущие всем живым организмам. Бесконечное  разнообразие видов растений, животных и микроорганизмов поддерживается тем, что каждый вид сохраняет  в ряду поколений характерные  для него черты: на холодном Севере и в жарких странах корова всегда рождает теленка, курица выводит  цыплят, а пшеница воспроизводит  пшеницу. При этом живые существа индивидуальны: все люди разные, все  кошки чем-то отличаются друг от друга, и даже колоски пшеницы, если присмотреться  к ним повнимательнее, имеют свои особенности. Два эти важнейшие  свойства живых существ — быть похожими на своих родителей и  отличаться от них — и составляют суть понятий «наследственность» и  «изменчивость».

 Истоки генетики, как  и любой другой науки, следует  искать в практике. С тех пор  как люди занялись разведением  животных и растений, они стали  понимать, что признаки потомков  зависят от свойств их родителей.  Человек всегда стремился управлять  живой природой: структурно-функциональной  организацией живых существ, их  индивидуальным развитием, адаптацией  к окружающей среде, регуляцией  численности и т. д. Отбирая  и скрещивая лучших особей, человек  из поколения в поколение создавал  породы животных и сорта растений  с улучшенными свойствами. Бурное  развитие племенного дела и  растениеводства во второй половине 20 в. породило повышенный интерес  к анализу феномена наследственности. В то время считали, что материальный  субстрат наследственности —  это гомогенное вещество, а наследственные  субстанции родительских форм  смешиваются у потомства подобно  тому, как смешиваются друг с  другом взаиморастворимые жидкости. Считалось также, что у животных  и человека вещество наследственности  каким-то образом связано с  кровью: выражения «полукровка», «чистокровный»  и др. сохранились до наших  дней.

 Преемственность признаков  между поколениями, обеспечивается  процессом оплодотворения. Человеком  давно отмечены три явления,  относящиеся к наследственности: во-первых, сходство признаков потомков  и родителей; во-вторых, отличия  некоторых (иногда многих) признаков  потомков от соответствующих  родительских признаков; в-третьих,  возникновение в потомстве признаков,  которые были лишь у далеких  предков. Генетика ближе всего  подошла к решению этих задач,  вскрыв многие закономерности  наследственности и изменчивости  живых организмов и поставив  их на службу человеческому обществу. Этим объясняется ключевое положение генетики среди других биологических дисциплин.

Первые идеи о механизме  наследственности высказали еще  древнегреческие ученые Демокрит, Гиппократ, Платон, Аристотель. Автор первой научной  теории эволюции Ж.-Б. Ламарк воспользовался идеями древнегреческих ученых для  объяснения постулированного им на рубеже XVIII-XIX вв. принципа передачи приобретенных  в течение жизни индивидуума  новых признаков потомству. Ч. Дарвин выдвинул теорию пангенезиса, объяснявшую  наследование приобретенных признаков. Коллеги и современники не обратили внимания на результаты работы настоятеля монастыря в Брно Грегора Менделя  по скрещиванию гороха. Никто из тех, кто слушал доклад Менделя на заседании Общества естествоиспытателей  и врачей в 1865, не сумел разгадать  в каких-то «странных» количественных соотношениях, обнаруженных Менделем при анализе гибридов гороха, фундаментальные  биологические законы, а в человеке, открывшем их, основателя новой науки  — генетики. По свидетельству А.Е. Гайсиновича, до конца XIX в. ее цитировали всего пять раз, и только один ученый — русский ботаник И.О. Шмальгаузен  — оценил всю важность этой работы. По свидетельству А.Е. Гайсиновича, до конца XIX в. ее цитировали всего пять раз, и только один ученый — русский  ботаник И.О. Шмальгаузен — оценил всю важность этой работы. После 35 лет  забвения работа Менделя была оценена  по достоинству, а его имя вошло  в историю науки. В начале XX столетия законы, открытые им, были переоткрыты  практически одновременно и независимо друг от друга учеными К. Корренсом, Э. Чермаком и К. де Фризом. Значимость этих открытий сразу стала очевидна научному сообществу начала 1900-х годов; их признание было связано с определенными  успехами цитологии и формированием  гипотезы ядерной наследственности. Законы наследственности, открытые Г. Менделем, заложили основы становления  генетики как самостоятельной науки.

 

 Эволюционные воззрения Ламарка

Одним из первых ученых, занимавшихся исследованиями теории эволюции, был  французский биолог Жан Батист Ламарк (1774-1829) придерживавшийся взгляда, что  виды постепенно изменяются, порождая новые, т. е. эволюционируют. Значительный вклад Ламарка в биологическую  мысль состоял в том, что он привел убедительные (для своего времени) аргументы в поддержку теории эволюции, выступив противником теории независимого и неизменного развития видов, утверждавшей, что с течением времени наблюдаются слабые отклонения от нормальных форм, но, в конце концов, эти уклонившиеся формы возвращаются к прежнему состоянию, что не может привести к возникновению новых видов.

Ламарк выдвинул гипотезу о факторах, контролирующих эволюционные изменения. Ламарк предполагал, что  живые существа обладают способностью постепенно в течение многих поколений  изменяться от простой структуры  или организации к более сложной  и совершенной. Также он заметил, что часто используемые органы, как  правило, имеют тенденцию увеличиваться  в размере и выглядят более  развитыми по сравнению с теми, которые менее упражняются.

Ученый предположил, что  изменения, приобретенные организмом в течение жизни, могут наследоваться  потомством в определенной степени. Удивительно тонкую и сложную  структуру органов, обеспечивающих приспособленность к выполнению специфических функций, он объяснял изменениями, накапливаемыми в поколениях в результате наследования этих «приобретенных признаков».

Заслуга Ламарка состояла в том, что он строго придерживался  эволюционной теории в то время, когда  многие его коллеги твердо верили в создание определенных видов путем  отдельных актов творения. Тем  более, механизм наследования имел, вероятно, для него второстепенное значение по сравнению с главной целью  – убедить всех своих противников  в существовании процесса эволюции.

 

Теория эволюции Дарвина

Ученым, совершившим переворот  в развитии эволюционной теории, является Чарльз Дарвин. Дарвин вывел новую  концепцию эволюции. Дарвиновская концепция  эволюции признает существование такой  групповой изменчивости, которая  приобретается организмами под  действием определенных факторов, считает, что только случайные индивидуальные изменения, оказывающиеся полезными, могут передаваться по наследству и  тем самым влиять на процесс дальнейшей эволюции.

Вот несколько слов Чарльза  Дарвина в обоснование своей  гипотезы естественного отбора: «Можно ли сомневаться, учитывая борьбу каждой особи за существование, что любое  малое изменение в стремлении, привычках или инстинктах, способствующее лучшей приспособленности организма  к новым условиям, скажется на его  силе и благополучии. В борьбе за существование оно дает больше шансов выжить, и те потомки, которые унаследовали это изменение, пусть даже очень  малое, имеют больше преимуществ. Ежегодно появляется больше потомков, чем их может выжить. В течение жизни  поколения самый малый выигрыш  в балансе укажет, кто должен погибнуть  и кто выживет.

Пусть такое действие отбора, с одной стороны, и гибель особей, с другой, продолжаются в течение  тысяч поколений».(5)

Одним из важнейших аспектов теории Дарвина было ограничение  полового отбора от других форм отбора. Дарвин отмечал, что у животных, имеющих  два пола, существуют признаки, которые  не способствуют выживанию особи  и могут быть даже вредными для  нее. В особенности это относится  к самцам. Если самец имеет такое  строение или поведение, способствующее спариванию с ним самки в присутствии  конкурента, то этот признак дает ему  преимущества перед конкурентом  оставить больше потомства. Данный признак, по мнению Дарвина, будет развиваться, и совершенствоваться с течением времени, так как любые вариации, усиливающие его, дадут обладателю новые преимущества, и он оставит  больше потомства, чем его менее  удачливый соперник. В дальнейшем развитие признака прекращается лишь тогда, когда его половые преимущества точно уравновешиваются механическими, физиологическими и другими недостатками, или, по словам самого Дарвина, когда  половой отбор уравновешивается равным ему и противоположным  по направлению естественным отбором. Таким образом, Дарвин объяснил развитие многих вторичных половых признаков, таких, как красивые перья у райских  птиц и хвостовые перья у павлина, наличие которых объяснить иначе  невозможно.

В результате своих исследований Дарвин вывел основные принципы своей  эволюционной теории:

1) Первый из них постулирует  о том, что изменчивость является  неотъемлемой частью всего живого.

В природе не существуют два совершенно одинаковых, тождественных  организма. Мы все тщательнее и глубже изучаем природу и убеждаемся во всеобщем, универсальном характере изменчивости. Например, на первый взгляд может показаться, что все деревья в сосновом бору одинаковые, но более внимательное изучение может некоторые различия между ними. Одна из сосен дает более крупные семена, другая – в состоянии лучше переносить засуху, у третей – повышенное содержание хлорофилла в иголках и т. д. В определенных условиях это незначительное, на первый взгляд, различие может стать тем решающим изменением, которое и определит, останется ли организм в живых или нет. Дарвин различает два типа изменчивости:

1) «индивидуальная» или  «неопределенная» изменчивость, т.  е. передающаяся по наследству;

2) «определенная» или  «групповая» – подверженная той  группе организмов, которые оказываются  под воздействием определенного  фактора внешней среды.

3) Второй принцип теории  Дарвина состоит в раскрытии  внутреннего противоречия в развитии  живой природы. С одной стороны  все виды организмов имеют  тенденцию к размножению в  геометрической прогрессии, а с  другой – выживает и достигает  зрелости лишь небольшая часть  потомства.

Чарльз Дарвин характеризует  этот принцип как «борьбу за существование». Под этим термином Дарвин подразумевает  различные отношения между организмами, начиная от сотрудничества внутри вида против неблагоприятных условий  окружающей среды, заканчивая конкуренцией между организмами.

4) Третьим принципом называется  принципом естественного отбора, играющий фундаментальную роль  во всех эволюционных теориях.

С помощью этого принципа Дарвин объясняет, почему из большого количества организмов выживают и развиваются  лишь небольшое количество особей. Чарльз Дарвин писал: «Выражаясь метафорически, можно сказать, что естественный отбор ежедневно и ежечасно расследует по всему свету мельчайшие изменения, отбрасывая дурные, сохраняя и слагая хорошие, работая неслышно и невидимо, где бы и когда ни представился к тому случай, над усовершенствованием  каждого органического существа в связи с условиями его  жизни, органическими и неорганическими».

Самым слабым местом в теории Дарвина были его представления  о наследственности. Неясным оставалось тот факт, каким образом изменения, связанные со случайным появлением полезных изменений могут сохраняться в потомстве и передаваться следующему поколению. Таким образом, теория

Дарвина нуждалась в доработке  и обосновании с учетом других биологических дисциплин, а в  частности – генетики.

 

Исследования Грегори  Менделя

Дарвин понимал, что для  создания теории эволюции необходимо знание законов наследственности. Ко времени издания «Происхождения видов» Дарвина науке ничего не было известно о наследовании признаков. Согласно взглядам

Дарвина на наследственность считалось, что некое вещество, образуемое каждым из родителей, необратимо смешивается  в потомстве, что и определяет развитие определенных признаков у  последующих поколений. Исходя из этого  считалось, что внук имеет смешанную  наследственность. Состоящую на одну четверть из вещества (или « крови»), полученного от деда и бабки.

И только Грегор Мендель  заложил основы современной теории наследственности, или как её называют сейчас, генетики.

Принципы  менделевской теории наследственности

Менделевская наследственность объединяет пять основных принципов, два  из которых он сформулировал в  виде законов.

1) Наследственность дискретна,  и за исключением половых хромосом, вклад каждого из родителей  в свое потомство равноценен. Материал, определяющий наследственные  свойства, передается потомству  сперматозоидом и яйцеклеткой  и не смешивается. Наследственный  материал представляет собой  набор дискретных частиц, называемый  генами. Гены – это гигантские  молекулы, определяющие своим строением  и взаимодействием с другими  аналогичными молекулами природу  наследственных признаков.

2) Наследственные признаки  не «загрязняют» друг друга.  Гены, полученные потомством от  родителей, составляют пары, причем  таких пар в организме может  быть тысячи. Гены передаются  в том же виде, в котором  они существовали у предков.

3) При скрещивании двух  чистопородных организмов, различающихся  по паре контрастирующих признаков,  первое поколение, как правило,  обладает признаками одного из  родителей. Таким образом, исходные (дедовские) формы вновь выявляются  во втором поколении, или, как  сейчас говорят, выщепляются.  Это первый закон Менделя, подтверждающий  вышеизложенное второе положение,  называемый законом расщепленя.

4) Если скрестить организмы,  различающиеся по двум или  большему числу пар контрастирующих  признаков, то во втором поколении  эти признаки распределяются  совершенно независимо друг от  друга. Это правило получило  название закон независимого  распределения.