Наследственность, изменчивость, отбор в естствознании

Содержание:

1.        Введение.

2.        Наследственность.

3.        Изменчивость.

3.1.      К.Линней.

3.2.      Ламаркизм.

3.3.      Катастрофизм.

3.4.      Унифоризм. Актуалистический метод.

3.5.      Дарвинова революция.

4.         Заключение.

5.         Эволюционные факторы.

6.         Естественный отбор.

7.         Биография.

Введение

В природе  постоянно происходит колебание  численности популяций: число особей в популяции то сокращается, то увеличивается. Эти процессы сменяют друг друга  более или менее регулярно, поэтому  их называют волнами жизни или  популяционными волнами. В одних  случаях они связаны с сезоном  года (у многих насекомых, у однолетних растений). В других случаях волны  наблюдаются через более длительные сроки и связаны с колебаниями  климатических условий или урожаев  кормов (массовое размножение белок, зайцев, мышей, насекомых). Иногда причиной изменения численности популяций  являются лесной пожар, наводнение, очень  сильные морозы или засухи.

Волны эти  совершенно случайно и резко изменяют в популяции концентрации редко  встречающихся генов и генотипов. В период спада волн одни гены и  генотипы могут исчезнуть полностью, притом случайно и независимо от их биологической ценности. А другие также случайно останутся и при  том новом нарастании численности  популяции резко повысят свою концентрацию. Популяционные волны, как и мутационный процесс, поставляют случайный, ненаправленный наследственный материал для борьбы за существование  и естественного отбора.

Дарвин  отметил соотносительный характер наследственной изменчивости:

длинные конечности животных почти всегда сопровождаются удлиненной шеей, у бесшерстных собак  наблюдаются недоразвитые зубы.

Связан  с тем, что один и тот же ген  оказывает влияние на формирование не одного, а двух и более признаков. В основе всех видов наследственной изменчивости лежит изменение гена или совокупности генов. Поэтому, проводя  отбор по одному, нужному признаку, следует учитывать возможность  появления в потомстве других, иногда нежелательных признаков, соотносительно с ним связанных.

Неопределенная  изменчивость, которая затрагивает  хромосомы или гены, т.е. материальные основы наследственности, она обусловлена  изменением генов или образованием новых комбинаций  их в потомстве.

-          мутации – обусловлены изменением генов

-          комбинативная – вызван новой комбинацией генов в потомстве

-          соотносительная – связана с тем, что один и тот же ген оказывает влияние на формирование не одного, а двух и более признаков.

Наследственность  и изменчивость, – разные свойства организмов, обусловливающие сходство и несходство потомства с родителями и с более отдаленными предками. Наследственность выражает устойчивость органических форм в ряду поколений, а изменчивость – их способность  к преобразованию.    

Дивергенция (от ср. - век. Лат. Диверго – отклоняюсь), расхождение признаков и свойств у первоначально близких групп организмов в ходе эволюции. Результат обитания в разных условиях и неодинаково направленного Е.О. Понятие дивергенция введено Дарвином для объяснения многообразия сортов культурных р-нтй, пород домашних ж-ных и биолиг. Видов   

В неопределенную изменчивость входит мутация, а мутация  – это элемент. Эволюционным материалом.

Наследственность          

Революция в генетике была подготовлена всем ходом могущественного развития цдей и методов мендилизма и хромосомной теории наследственности. Уже в недрах этой теории было показано, что существуют явления трансформаций у бактерий; что хромосомы - это комплексные компоненты, состоящие из белка и нуклеиновой кислоты. Молекулярная генетика - это истинное детище всего XX века, которое на новом уровне впитало в себя прогрессивные итоги развития хромосомной теории наследственности, теории мутации, теории гена, методов цитологии и генетического анализа. На путях молекулярных иследований в течении последних 20 лет генетика претерпела поистене революционные изменения. Она является одной из самых блестящих участниц в общей революции современного естествознания. Благодаря ее развитию появилась новая концепция о сущестности жизни, в практику вошли новые могущественные методы управления и познания наследственности, оказавшие влияние на сельское хозяйство, медицину и производство.           

Основным  в этой революции было раскрытие  молекулярных основ наследственности. Оказалось, что сравнительно простые  молекулыдизоксирибонуклеиновых кислот (ДНК) несут в своей структуре запись генетической информации. Эти открытия создали единую платформу генетиков, физиков и химиков в анализе проблем наследственности. Оказалось, что генетическая информация действует в клетке по принципам управляющих систем, что ввело в генетику во многих случаях язык и логику кибернетики.          

Вопреки старым воззрениям на всеобъемлющую  роль белка как основу жизни, эти  открытия показали, что в основе приемственности жизни лежат молекулы нуклеиновых кислот. Под их влиянием в каждой клетке формируются специфические белки. Управляющий аппарат клетки собран в ее ядре, точнее - в хромосомах, из линейных наборов генов. Каждый ген, являющийся элементарной единицей наследственности, вместе с тем представляет собой сложный микромир в виде химической структуры, свойственной определенному отрезку молекулы ДНК.          

Таким образом  современная генетика открывает  перед человеком сокровенные  глубины организации и функций  жизни. Как всякие великие открытия, хромосомная теория наследственности, теория гена и мутаций (учения о формах изменчивости генов и хромосом) оказывали  глубокое влияние на жизнь. Развитие физико-химической сущности явления  наследственности неразрывно связано  с выяснением материальных основ  всех явлений жизни. В явлении  жизни нет ничего кроме атомов и молекул, однако форма их движения качественно специфична. Наследственность не автономное, независимое свойство, оно неотделимо от проявления свойств  клетки в целом.

Взаимодействие  молекул ДНК, белков и РНК лежит  в основе жизнедеятельности клетки и ее воспроизведения. Поскольку  явление наследственности, в общем  смысле этого понятия, есть воспроизведение  по поколениям сходного типа обмена веществ, очевидно, что общим субстратом наследственности является клетка в целом.          

Явление наследственности в целом необусловлено исключительно генами и хромосомами, которые представляют собой все же только элементы более сложной системы - клетки. Это не умаляет роли генов и ДНК, в них записана генетическая информация, т. е. возможность воспроизведения определенного типа обмена веществ. Однако реализация этой возможности, т. е. процессы развития особи или процессы жизнедеятельности клетки, базируется целостной саморегулирующейся системе в виде клетки или организма. В настоящее время в качестве первоочередной встает задача, выяснить, как осуществляется высший синтез физических и химических форм движения, появление которого знаменовало собой возникновение жизни и наследственности. Явление жизни нельзя свести к химии и физике, ибо жизнь - это особая форма движения материи. Однако ясно, что сущность этой особой формы движения материи не может быть принята без знания природы простых форм, которые входят в него уже как бы в "снятом виде". Поэтому проблема физических и химических основ наследственности является ныне одной из центральных в генетике. Ее разработка должна заложить основы для решения проблем наследственности во всей сложности ее биологического содержания. Совершенно ясно, что важнейшие вопросы философского материализма связаны с разработкой этой проблемы. Материалистическая постановка решающих вопросов наследственности не мыслима без признания того, что явление наследственности материально обусловлено, что в клетке которая образует поколение, должны иметься определенные материальные вещества и структуры, физические и химические формы движения которых благодаря их специфическому взаимодействию создают явление наследственности.           

В свете  сказанного вполне понятно то значение, которое имеет полная физико-химическая расшифровка строения биологически важных молекул. Несколько лет назад  впервые химическими средствами вне организма была синтезирована  белковая молекула - гормон инсулин, управляющий  углеводным обменом в организме  человека. Недавно была расшифрована физическая структура двух белков - дыхательных пигментов крови  и мышц - гемоглобина и миоглобина. Для молекулы фермента лизоцина физики открыли пространственное расположение каждого из тысячи атомов, участвующих в построении его молекул. Установлено место в молекуле, ответственное за каталитический эффект этого биологического катализатора, недопускающего проникновения вирусов в клетку.          

После этих событий, связанных с раскрытием природы генетического кода и  генетических механизмов в синтезе  белков, впервые удалось дать полный химический анализ и формулы строения молекулы транспортной РНК. Все эти  открытия, включая замечательный  факт, что синтез молекул ДНК идет под координирующим влиянием затравки (матричной ДНК), показывает, какой  серьезный шаг сделала генетическая биохимия к созданию прототипа живого.           

Поистине  фантастические горизонты открываются  на путях синтеза генов в искуственных условиях, которые осуществлены в исследованиях Г. Корана и его группы ученых-последователей. Другим выдающимся открытием послужила разработка условий для искусственного самоудвоения ДНК вбесклеточной системе. Было установлено, что молекулы ДНК (по крайней мере у вирусов и бактерий) сущесвуют в форме замкнутого кольца и в таком виде служат матрицей для ДНК-полимеразы.

Изменчивость

Ч. Дарвин о причинах эволюции животного мира (наследственность, изменчивость, естественный отбор). Ч.Дарвин в своей работе «Происхождение видов путем естественного отбора, вешедшей в 1859 году, раскрыл главные движущие силы эволюции растений и животных - это изменчивость, наследственность и отбор.  

Изменчивостью называют общее свойство организмов приобретать новые признаки -   различия между особями в пределах вида. Изменчивы все признаки организмов:  внешнего и внутреннего строения, физиологические, поведения, повадок и др. В   потомстве одной пары животных невозможно встретить совершенно одинаковых   особей. В стаде овец одной породы каждое животное отличается еле уловимыми   особенностями: размерами тела, длиной ног, головы, окраской, длиной и   плотностью завитка шерсти, голосом, повадками. Дарвин совершенно правильно   различал 2 формы изменчивости: ненаследственную и наследственную.  Наследственностью называют общее свойство всех организмов сохранять и  передовать признаки строения и функций от предков к потомству. Например,  цыплята, выведенные в инкубаторе из яиц яйценосных кур, будут яйценоскими.  

Давно было замечено, что особи данной породы, сорта или вида под влиянием   определенных причин изменяются в одном направлении. Причиной служит   непосредственное влияние факторов внешней среды. Эта изменчивость не   затрагивает наследственную основу организма, т.е. его генотип. Но существует   еще наследственная изменчивость, связанная с изменением генов или целых   хромосом и их участков. Это свойство является наследственным и передается в   ряду поколений. Им Дарвин придавал особенно большое значение, т.к. эта форма   изменчивости дает материал для искусственного и естественного отбора.   

На основании  многочисленных наблюдений Дарвин пришел к выводу, что в природе   происходит отбор изменений, передающихся по наследству. Так, хищники,  охотящиеся на растительноядных животных, прежде всего уничтожают слабых   особей. В процессе такого отбора из поколения в поколение выживают те особи,  которые быстрее бегают, более выносливы. Лучше сохраняются и те из них, чья   окраска более соответствует фону. С другой стороны, растительноядные животные   влияют на отбор среди хищников (тот, кто не поймает добычу, остается   голодным). Если животное какого-либо вида интенсивно размножаются и занимают   большую территорию, отбор может идти в разных направлениях. Так,  клест-сосновник и клест-еловик произошли от одного вида птиц, благодаря тому,  что их предки при расселении оказались в разных условиях.  Выживание наиболее приспособленных к условиям жизни животных Дарвин назвал   естественным отбором. Он доказал, что все многообразие видов в природе и все   приспособления животных к условиям жизни - результат естественного отбора.  Дарвин различал 2 формы отбора: стабилизирующий и движущий.

К.Линней

В плеяде выдающихся биологов XVIII в. звезды первой величины – Ж. Бюффон (1707 –1788) и К. Линней (1707 – 1778). В своем творчестве они воплощают разные исследовательские  традиции, которые для них были и различными жизненными ориентирами. Бюффон в 36-томной “Естественной истории” одним из первых в развернутой  форме излагал концепцию трансформизма (ограниченная изменчивость видов и происхождение видов в пределах относительно узких подразделений (от одного единого предка) под влиянием среды); он догадывался о роли искусственного отбора, как предшественник Ж. Сент-Илера сформулировал идею единства живой природы и единства плана строения живых существ (на основе представления о биологическом атомизме).

Своей искусственной  классификацией К. Линней подытожил (в  этой единственно возможной тогда  форме) длительный исторический период эмпирического накопления биологических  знаний (он описал свыше 10 тыс. видов  растений и свыше 4 тыс. видов животных). Вместе с тем, К. Линней осознавал  ограниченность задачи создания искусственной  системы и ее возможности. По его  мнению, естественная система есть идеал, к которому должна стремиться ботаника и зоология. Историческая заслуга К. Линнея в том, что он через создание искусственной системы  подвел биологическое познание к  необходимости рассмотрения колоссального  эмпирического материала с позиций  глубинных, общих теоретических  принципов (“естественный метод”), поставил задачу его научно-теоретической  рационализации. В XVIII в. идеи естественной классификации развивались Б. Жюсье (1699--1777), который рассадил растения в соответствии со своими представлениями об их родстве в ботаническом саду Трианона, И. Гартнером (1732 – 1791) и М. Адансоном (1726 –1806) и др. Первые естественные системы не опирались на представление об историческом развитии организмов, а предполагали лишь некоторое “сродство”. Но сама постановка вопроса о “естественном сродстве” толкала на выявление