Современные теории биологической эволюции

В середине XX века на основе теории Дарвина сформировалась синтетическая теория эволюции (сокращённо СТЭ). СТЭ является в настоящее время наиболее разработанной системой представлений о процессах видообразования. Основой для эволюции по СТЭ является динамика генетической структуры популяций. Основным движущим фактором эволюции считается естественный отбор. Однако, наука не стоит на месте и, достигнутые передовыми теоретическими разработками современнейшие положения отличаются от первоначальных постулатов синтетической теории эволюции. Существует также группа эволюционных представлений, согласно которым видообразование (ключевой момент биологической эволюции) происходит быстро — за несколько поколений. При этом влияние каких-либо длительно действующих эволюционных факторов исключается (кроме отсекающего отбора). Подобные эволюционные воззрения называются сальтационизмом. Сальтационизм является слабо разработанным направлением в теории эволюции. Показано, что видообразование у растений на основе полиплоидии носит сальтационный характер.

Микроэволюция — это распространение в популяции малых изменений в частотах аллелей на протяжении нескольких поколений; эволюционные изменения на внутривидовом уровне.^[1] Такие изменения происходят из-за следующих процессов: мутации, естественный отбор, искусственный отбор, перенос генов и дрейф генов. Эти изменения приводят к дивергенции популяций внутри вида, и, в конечном итоге, к видообразованию.^[2]

современная теория эволюции представляет собой синтетическую науку, базирующуюся на всех науках биологического комплекса. Современная теория эволюции основана на учении Дарвина о происхождении жизни, возникновении разнообразия живой природы, адаптации и целесообразности у живых организмов, о возникновении человека, возникновении пород и сортов. Современный дарвинизм часто называют неодарвинизмом, синтетической теорией эволюции. Правильнее называть науку, изучающую процесс эволюции органического мира, эволюционной теорией.лагодаря работам Дж. Холдейна, С.С. Четверикова, Р.Фишера и С. Райта в 20-30-х годах XX века произошёл синтез дарвинизма и генетики (первый этап развития современной, или синтетической теории эволюции). На этой основе началось становление так называемой «синтетической» теории эволюции (Ф.Г. Добржанский, Дж. Холдейн, Н.В. Тимофеев-Ресовский, Б. Ренш, Дж. Хаксли, Э. Майр, И.И. Шмальгаузен, Дж. Симпсон и многие др.). Второй этап развития синтетической теории эволюции приходится на 30-40-е годы XX века, когда синтетическая теория эволюции развивается и совершенствуется на основе успехов экологии, и осуществляется новый этап синтеза достижений генетики, экологии и дарвинизма. Современная теория эволюции названа «синтетической» Дж. Хаксли.

Первый шаг к сближению генетики с дарвинизмом сделал С.С. Четвериков (1880-1959). Он показал, что природные популяции дрозофилы

(Drosophila melanogaster) достаточно насыщены разнообразными рецессивными мутациями и, несмотря на это, с помощью отбора продолжают включать в свой генофонд новые рецессивные мутантные аллели. Это открытие позволило снять существенное возражение дарвинизму - тезис о «нехватке материала» для естественного отбора.

В 1927 году отечественный биолог Ю.А. Филипченко (1882-1930) предложил разделить эволюцию на микроэволюцию, т.е. дивергенцию от популяционного до видового уровня, и макроэволюцию, дивергенцию на надвидовых уровнях. Это разделение оказалось полезным, хотя сам Ю.А. Филипченко считал, что мутации, их комбинации и отбор могут объяснить лишь микроэволюцию, а макроэволюция определяется какими-то другими процессами.

. В 1984 году Н.Н. Воронцов обобщил все достижения синтетической (современной) теории эволюции в 11 положений (постулатов).

1. Материалом для эволюции служат, как правило, очень мелкие, однако дискретные изменения наследственности - мутации. Мутационная изменчивость, которая носит случайный характер, поставляет материал для естественного отбора.

2. Ведущим движущим фактором эволюции является естественный отбор, основанный на отборе случайных и мелких мутаций.

3. Элементарная (наименьшая) единица эволюции - популяция.

4. Эволюция носит в основном дивергентный характер: один таксон (систематическая группа) может стать предком нескольких дочерних таксонов, однако каждый вид происходит от единственного предкового вида, единственной предковой популяции.

5. Эволюция носит постепенный и длительный характер. Видообразование представляет собой поэтапную смену одной временной популяции чредой последующих временных популяций.

6. Вид состоит из множества соподчинённых, морфологически изолированных единиц - подвидов, популяций (эта концепция получила название концепции широко политипического вида).

7. Обмен аллелями, «поток генов» возможны лишь внутри вида. Если мутация имеет положительную селективную ценность на территории всего ареала вида, то она может распространиться по всем его популяциям и подвидам. Следовательно, вид является генетически целостной и замкнутой системой.

8. Поскольку основным критерием вида является его репродуктивная (генетическая) изоляция, то, естественно, что этот критерий неприменим к формам без полового процесса, например, к агамным и партеногене-тическим организмам (из-за этого СТЭ оставила вне видового статуса огромное множество прокариот, низших эукариот, не имеющих полового процесса). Репродуктивный критерий вида неприменим также для видов во времени, поэтому использование этого критерия заставляет отказаться от понятия вида в палеонтологии.

9. Макроэволюция, или эволюция выше вида (надвидовая эволюция), идёт лишь путём микроэволюции, так как не существует закономерностей макроэволюции, отличающихся от микроэволюционных.

10. Каждая систематическая группа (вид, род и т.д.) должна иметь единственный корень (монофилетическое происхождение). Это обязательное условие для существования единой систематической группы (таксона). Ведь эволюционная систематика строит свою классификацию, исходя не из сходства организмов, а из их родства. Согласно четвёртому

постулату, родственны только те группы, которые идут от одной эволюционной ветви. Если у таксона обнаруживаются две разные предковые ветви, его, вероятнее всего, следует разделить.

11. Из всех упомянутых постулатов следует, что эволюция непредсказуема; она не направлена к некой конечной цели, т.е. носит нефиналистиче-ский характер.

2. В клинику поступил больной, приехавший из экваториальной Африки. Больной жаловался на увеличение лимфатических узлов, лихорадку, сонливость, особенно в утренние часы, нарушение сна в ночное время, головные боли, апатию. Для уточнения диагноза была взята кровь и пунктат лимфатических узлов. После проведенной качественной реакции в плазме крови и пунктате были обнаружены паразиты, имеющие удлиненное тело с волнообразной мембраной вдоль тела.

- Укажите, систематическое положение паразита обнаруженного у больного.

- Отметьте, особенности его жизненного цикла.

- Объясните, как могло произойти заражение и, какие важно соблюдать меры профилактики в целях предотвращения инвазии.

Ответ:1) В крови были обнаружены трипомастиготы трипаносомы. 2) Человек болен африканским трипаносомозом. 3) Заражение произошло через укус мухи це-це.

Ttypanosoma brucei gambiense и T.b. rhodesiense (кл. Жгутиковые) — возбудители африканского трипаносомоза, или сонной болезни. Паразит имеет извилистую заостренную с обеих сторон форму. Длина его 17—28 мкм. Стадии, паразитирующие у человека, имеют один жгутик, ундулирующую мембрану сбоку и хорошо заметный кинетопласт у основания жгутика.

Трипаносомы поселяются у человека в крови, лимфе, спинно­мозговой жидкости, в тканях головного и спинного мозга и в серозных полостях. T.b. gambiense встречается в Западной Африке, а T.b. rhodesiense — в Восточной и Юго-Восточной Африке.

Жизненный циклэтих паразитов протекает в организме человека, домашних и диких млекопитающих, в первую очередь копытных. T.b. gambiense чаще поражает человека, свиней и собак, T.b. rhodesiense — диких животных — антилоп и носорогов. Переносчиком первого под­вида является муха це-це Glossina palpalis, живущая поблизости от жилища человека, второго — G. morsitans, обитающая в открытых са­ваннах и саванновых лесах. В связи с этим сонная болезнь, возбуди­телем которой является T.b. gambiense, встречается в антропогенных очагах культурных ландшафтов. Ежегодно регистрируется около 10 000 новых случаев заражения. Восточноафриканский трипаносомоз рас­пространен значительно реже в естественной природе. В основном заболевают охотники, туристы, сезонные рабочие, каждый год — около 1500 человек.

Лабораторная диагностика— исследование мазков крови и спин­номозговой жидкости больного для выявления в них возбудителя. Используются также иммунологические реакции и заражение лабора­торных животных.

Профилактика— кроме борьбы с переносчиками применяют про­филактическое лечение здоровых людей, живущих в очагах трипано­сомоза, делающее организм невосприимчивым к инвазии. Практико­вавшийся ранее отстрел диких животных, являющихся природным резервуаром паразита, вряд ли рационален в связи с возможным нарушением экологического баланса, который складывался в биогео­ценозах на протяжении тысячелетий.

Диагностика— в острой форме заболевания возможно обнаруже­ние трипаносом в крови. При хроническом течении рационально введение крови больного морским свинкам, у которых они обнаружи­ваются в большом количестве на 14-е сутки. Существует еще и свое­образный метод диагностики — кормление на больном неинвазированных переносчиков-клопов, в кишечнике которых трипаносомы быстро размножаются и легко обнаруживаются. Применяют также и методы иммунодиагностики.

Трипаносомы представляют большой интерес не только потому, что способны вызывать у человека серьезные, смертельно опасные заболевания. Колоссальная экологическая пластичность, обеспечива­ющая им эффективное паразитирование в организме хозяина на протяжении нескольких лет, в условиях постоянно действующих ме­ханизмов иммунитета, позволяет этим паразитам осваивать и новых хозяев.

3. Плече - лопаточно - лицевая форма миопатии (атрофия мышц) и близорукость наследуются как аутосомно - доминантные признаки. Мать и отец гетерозиготны по обеим признакам. Какова вероятность рождения здоровых детей в этой семье?

Утверждено на заседании кафедры биологии с экологией и курсом фармакогнозии протокол № от « « 2011г.

Зав. кафедрой биологии с экологией

и курсом фармакогнозии /Т.Я.Орлянская /

^{название кафедры подпись ФИО}

Государственное образовательное учреждение высшего профессионального образования «Красноярский государственный медицинский университет

Имени профессора В.Ф. Войно-Ясенецкого» Министерства здравоохранения и социального развития Российской Федерации

ЭКЗАМЕНАЦИОННЫЙ БИЛЕТ № 13

На 2010 -2011 учебный год

по дисциплине «Биология с экологией»