Заняття № 38

Синтетична теорія еволюції. Популяційна структура людства

Тема:Синтетична теорія еволюції. Популяційна структура людства.

Вид заняття:лабораторно-практичне

Актуальність теми:вивчення положень синтетичної теорії еволюції дає можливість пояснити поліморфізм людства. Дія еволюційних факторів призводить до накопичення спадкових захворювань в популяціях, спалаху паразитарних захворювань. Знання теоретичних основ еволюції є важливим для розуміння закономірностей розвитку довкілля.

Мета заняття:познайомитись із основними положеннями синтетичної теорії еволюції, впливом факторів еволюції на генетичну структуру популяції, поліморфізм людства.

Зміст теми:

1. Синтетична теорія еволюції.

2. Популяції людей. Структура шлюбів.

3. Фактори еволюції: хвилі життя, ізоляція, дрейф генів, мутаційний процес.

4. Природний добір, специфіка дії в популяціях.

5. Генетичний і фенотипів поліморфізм людства.

Обладнання для проведення заняття:навчальні таблиці, методичні матеріали.

Інтегративні зв”язки теми:знання питань теми будуть необхідні студентам при вивченні проблеми генетичного обтяження і впливу мутагенних факторів на популяції людей в курсі гігієни, епідеміології, інфекційних хвороб.

Хід заняття:

1. Контроль вихідного рівня знань студентів з даної теми ( на основі перелічених питань змісту теми )

2. Практична частина

2.1 Характеристика етапів роботи

2.1.1 Положення синтетичної теорії еволюції

Синтетична гіпотеза еволюції виникла в 20-50 х роках ХХ ст. Це комплекс уявлень про еволюційний процес, що ґрунтується на поєднанні знань про мутації як єдиного джерела спадкової мінливості, популяцію як основну одиницю еволюції та дарвінівських уявлень про боротьбу за існування та природній добір.

Основні її положення такі :

1. Єдиним джерелом спадкової мінливості є мутації.

2. Усі еволюційні перетворення відбуваються в популяціях, які і є елементарною одиницею еволюції.

3. Елементарними факторами еволюції є хвилі життя, ізоляція, дрейф генів.

4. Існує три види еволюційного процесу: мікроеволюція, видоутворення та макроеволюція.

5. Рушійною силою еволюції є природний добір, який діє на сукупність фенотипів популяції.

6. Природний добір буває стабілізуючим, рушійним та розривним ( дизруптивним ).

7. Будь-яка систематична група організмів може або процвітати ( біологічний прогрес ), або вимирати ( біологічний регрес ).

8. Біологічний прогрес досягається завдяки змінам у будові організмів : ароморфозам, ідіоадаптаціям чи загальній дегенерації.

Головними складовими одиницями виду є популяції. Популяція – сукупність особин одного виду, які населяють ареал, вільно схрещуються між собою ( панміксія ) і відносно ізольовані від інших популяцій того самого виду. Вид – генетично закрита система. Популяція – генетично відкрита система, особини з різних популяцій вільно схрещуються між собою під час міграцій і обмінюються генетичним матеріалом.

Популяції одного виду характеризуються спільними:

1. Морфо-фізіологічними ознаками;

2. Екологічними характеристиками ( ареал, чисельність ). Розміри популяційних ареалів значною мірою залежать від ступеня рухливості особин – радіуса індивідуальної активності .Популяції наземного слимака розміщуються на території одного парку чи галявини, а популяції деяких птахів ( качки ) займають простір у мільйони квадратних кілометрів. Ареал популяції може бути трофічним ( для живлення ) і репродуктивним ( для розмноження ).

3. Генетичною характеристикою. Генетично кожна популяція характеризується певним генофондом ( сукупність усіх генів популяції ). Носіями генів є особини популяції. Гени існують у різних формах ( алелях ). У генотипі представлені тільки два алелі даного гена; у генофонді можуть бути всі алелі даного гена в різних співвідношеннях.

У ряді випадків у популяцію можуть одночасно входити особини як із домінантними так і рецесивними ознаками. На питання , чому рецесивний алель не витісняється домінантними, дали відповідь в 1908 р. незалежно один від одного математик Дж.Харді і лікар В.Вайнберг. Цю закономірність назвали законом Харді-Вайнберга для ідеальної популяції: у вільносхрещуваній популяції частоти алелів залишаються постійними з покоління в покоління за певних умов ( велика чисельність, відсутність мутацій, відсутність природного добору за ознакою, яку кодує даний ген, відсутні міграції).

4. Генофондом ( алелофонд ) популяції. Природним популяціям властива гетерогенність ( спадкова різноманітність, генетичний поліморфізм ). Генетична гетерогенність популяції дозволяє виду використовувати як нові спадкові зміни, що виникли за життя одного покоління , так і ознаки набуті в попередніх поколіннях.

Генофонд популяції змінюється під впливом явищ і процесів, які називають елементарними еволюційними факторами. Ці фактори поділяють на не напрямлені та напрямлені . До ненапрямлених відносять:

а) мутаційний процес – постачає еволюційний матеріал ( мутації ). Спонтанні мутації збільшують генофонд, генетичну мінливість і гетерозиготність популяцій.

б) популяційні хвилі – „ хвилі життя „ – коливання чисельності особин у природних популяціях ( причина коливань: їжа, клімат, збудники захворювань);

в) ізоляція – виникнення будь-яких бар”єрів, які перешкоджають панміксії. Ізоляція – обов”язкова умова утворення і збереження виду як дискретної одиниці живої природи. Ізоляція сприяє дивергенції.

г) міграція – переміщення особин або їх гамет з однієї популяції в іншу;

д) дрейф генів – зміни частот алелів у малих популяціях ( дрейф генів становить виняток із закону Харді-Вайнберга ).

Напрямлені фактори – природний добір, який поділяють на :

1. Рушійний ( спрямований добір відбувається у відповідь на односпрямовану поступову зміну середовища ( приклад світлих і темних метеликів);

2. Стабілізуючий добір ( за стабільних умов , розміри приймочки маточки)

3. Дизруптивний ( розсікаючий) добір – за умови тривалої і різноспрямованої зміни середовища зберігає крайні варіанти й елімінує середні ( комахи на океанічних островах ).

Мікроеволюція , що складає основу синтетичної теорії еволюції– еволюційний процес, який відбувається всередині виду, веде до його диференціації і може завершитися утворенням нового виду.

Головними результати мікроеволюції є: видоутворення ( процес утворення нових видів), генетичний поліморфізм (переривчаста мінливість за гомологічними алелями одного і того ж генного локуса ), адаптації і механізми видоутворення.

Шляхи видоутворення: а) географічний : утворення нових видів з популяцій, роз’єднаних між собою простором;

б) симпатричний : без географічної ізоляції, коли нові види виникають всередині ареалу вихідного виду. Основні способи цього видоутворення: поліплоїдія, міжвидова гібридизація, хромосомні перебудови, видоутворення на основі екологічної ізоляції.

Макроеволюція – еволюційний процес утворення із видів, надвидових груп ( родів, родин, рядів, класів, типів), що виникли в результаті мікроеволюції упродовж певного історичного періоду.

0. Головні напрямки органічної еволюції

Для розуміння шляхів еволюції велике значення має вчення О.М.Сєверцова про біологічний і морфофізіологічний прогрес ( відповідно, регрес). Під морфофізіологічним прогресом розуміють зміни структури організму , що лежать в основі еволюції форм життя від простих до складних, від одноклітинних до багатоклітинних. Морфофізіологічний регрес – спрощення організації. Біологічний прогрес у процесі розвитку органічного світу проявляється у тих систематичних категорій, які виявляються найбільш пристосованими до навколишнього середовища. У зв”язку з цим значно збільшується чисельність особин цієї групи організмів і розширяється зайнятий ними ареал.

Біологічний регрес пов”язаний із зниженням пристосованості організмів до середовища, зниженням чисельності і скороченням ареалу.

О.М.Сєверцов встановив три щляхи реалізації еволюції: ароморфози, ідіоадаптації, дегенерація.

Ароморфози – зміни, які підвищують морфофізіологічну організацію, загальну життєдіяльність організмів і не пов’язані із пристосуванням до вузьких умов існування. Ідіоадаптації _ зміни, які не підвищують рівень організації, але дають можливість краще пристосуватися даному виду до вузьких конкретних умов життя.

Загальна дегенерація – зміни, які пов”язані із спрощенням організації , зниженням активних функцій ряду органів і ведуть до морфологічного регресу.

2.2 Оформлення результатів практичної роботи

1. Заповнити таблицю:

	Тип	Клас	Ароморфоз	Ідіоадаптація
1.

2. Користуючись законом Харді-Вайнберга, розглянути і розв”язати наступні задачі:

Задача 1.

В ізольованій популяції людей нараховується 16% резус-від”ємних особин ( рецесивна ознака ). Визначте число гетерозиготних особин.

Задача 2.

В місті із населенням 500000 чоловік зареєстровано 2 випадки альбінізму. Визначте генетичну структуру популяції.

Задача 3.

В місті із населенням 100000 чоловік, зареєстровано 10 випадків галактоземії.

1. Визначте частоту алелей А і а в популяції.

2. Визначте частоту гетерозиготних носіїв гена галактоземії.

2. Питання для контролю засвоєння теми:

1. Критерії виду, їх характеристика.

2. Популяція – головна складова одиниця виду.

3. Закон Харді-Вайнберга.

4. Елементарні еволюційні фактори.

5. Форми природного добору.

6. Шляхи видоутворення.

7. Результати мікроеволюції.

2. Тестовий контроль до практичного заняття №38

1. Вкажіть, що призводить до виникнення різноманітних форм життя :

А. Мімікрія

В. Елімінація

С. Дивергенція

D. Доцільність

Е. Відносність

2. Невеликі популяції людей, де представники інших груп складають близько 1% називаються :

А. Ізолятами

В. Демами

С. Ідеальними популяціями

D. Відкритими популяціями

Е. Закритими популяціями

3. Явище довільних шлюбів у великій популяції людей називається :

А. Гібридизацією

В. Інбридингом

С. Аутбридингом

D. Дрейфом генів

Е. Панміксією

4. Серпоподібноклітинна анемія розповсюджена в районах поширення малярії. Це є наслідком :

А. Добору проти гомозигот

В. Стабілізуючого добору

С. Несумісності батьків за групами крові

D. Добору проти гетерозигот

Е. Несумісності батьків за Rh-фактором

5. Увесь поліморфізм людства є наслідком :

А. Прискореного приросту населення Землі

В. Старіння населення Землі

С. Мутаційних змін

D. Пандемій тажких інфекційних хвороб

Е. Збільшенням кількості розлучень

6. Назвіть елементарний еволюційний матеріал :

А. Мутація

В. Популяція

С. Генофонд

D. Ген

Е. Вид

7. Поява темних метеликів і їх перевага у забруднених районах зумовлена дією добору :

А. Рушійного

В. Штучного

С. Стабілізуючого

D. Дизруптивного

Е. Не є формою природного добору

8. Людські популяції, чисельність яких не перевищує 1500 осіб, а споріднені шлюби складають більше 90% називаються :

А. Ізолятами

В. Демами

С. Ідеальними популяціями

D. Відкритими популяціями

Е. Закрити популяціями

9. Сукупність особин, які характеризуються подібними критеріями, населяють окремий ареал, вільно схрещуються і дають плодяче потомство :

А. Популяція

В. Вид

С. Рід

D. Клас

Е. Родина

10. Еволюція має характер:

А. Дивергентний

В. Стрибкоподібний

С. Короткочасний

D. Конвергентний

Е. Фіналістичний