თითოეული ცოცხალი ორგანიზმის ქიმიური იდენტურობა განისაზღვრება ამ ორგანიზმის დნმ-ში ფუძეების წყვილთა თანმიმდევრობით. ევოლუციის თეორია ამბობს, რომ სახეობები დროთა განმავლობაში ვითარდებიან და მათი დნმ ამ განვითარების პარალელურად იცვლება. სხვადასხვა მოვლენამ შეიძლება გამოიწვიოს დნმ-ის ცვლილება. მაგალითად, მუტაციების ნელი დაგროვება, კოპირების მასიური შეცდომები ან ვირუსული თანმიმდევრობის შეღწევა. ნუკლეინის მჟავა. მაგრამ ერთი რამ თამამად შეიძლება ითქვას - რაც უფრო მეტი დრო გავიდა მას შემდეგ რაც ვცხოვრობდი საერთო წინაპარიორი სახეობა, რაც უფრო გრძელია პერიოდი, რომლის დროსაც მოხდა ეს ცვლილებები და, შესაბამისად, მით უფრო განსხვავებულია ორი სახეობის დნმ-ის თანმიმდევრობა.

ამ მტკიცების შესახებ რამდენიმე რამ უნდა აღინიშნოს. პირველ რიგში, დნმ-ის თანმიმდევრობებს შორის განსხვავებების დათვლით, ჩვენ შეგვიძლია შევქმნათ ყველა ცოცხალი ორგანიზმის ოჯახის ხე. მაგალითად, ადამიანები და შიმპანზეები იზიარებენ თავიანთი დნმ-ის 98%-ს. ეს ნიშნავს, რომ ჩვენი საერთო წინაპარი სულ ცოტა ხნის წინ ცხოვრობდა. ამავდროულად, ადამიანებში და ბაყაყებში, დნმ-ის შესატყვისი ნაწილი გაცილებით ნაკლებია, ამიტომ ჩვენი ტოტი გაცილებით ადრე გამოეყო ამფიბიების მიერ დაკავებულ ტოტს. ევოლუციის თეორია პროგნოზირებს, რომ ამ გზით აშენებული საგვარეულო ხე უნდა იყოს გასულ საუკუნეში აშენებული ნამარხების შესწავლის საფუძველზე. ჩემი აზრით, ამ ორის დამთხვევაა ოჯახის ხეებიარის ერთ-ერთი ყველაზე მყარი მტკიცებულებაევოლუცია. ის ასევე აჩვენებს, რომ ევოლუციის თეორიის შემოწმება შესაძლებელია (როგორც უკვე აღვნიშნეთ შესავალში, ეს არის ერთ-ერთი აუცილებელი მოთხოვნებინებისმიერი მეცნიერული თეორია), იმდენად, რამდენადაც შეეძლოაღმოჩნდა, რომ ადამიანები გენეტიკურად უფრო ახლოს არიან ბაყაყებთან, ვიდრე შიმპანზეებთან.

მოლეკულური საათის მეთოდი უფრო ფუნდამენტურად იყენებს დნმ-ის მონაცემებს. თუ დნმ-ის ცვლილებები ხდება ზოგიერთთან საშუალო სიჩქარე- თუ მოლეკულური საათი თანაბრად იკეცება - მაშინ ორი სახეობის მიმდევრობაში სხვადასხვა ბაზის წყვილების რაოდენობის დათვლით, შეგვიძლია მივიღოთ წარმოდგენა მათი ბოლო საერთო წინაპრის სიცოცხლის ხანგრძლივობაზე. თუ დნმ-ის ცვლილებების სიხშირე მუდმივია, თანამედროვე დნმ-ის ანალიზს შეუძლია გვითხრას დროის მასშტაბებზე სხვადასხვა ეტაპებიოჯახის ხის განვითარება.

1980-იან წლებში, როდესაც პირველად შემოგვთავაზეს მოლეკულური საათის კონცეფცია, მკვლევარებმა უნდა გაიგონ, რომ ყველა დნმ-ში ცვლილებები ხდება ერთი და იგივე სიჩქარით - რომ ყველა საათი ერთსა და იმავე ინტერვალზე იკეცება. თუმცა, აღმოჩნდა, რომ არსებობს მრავალი განსხვავებული მოლეკულური საათი და ისინი ყველა სხვადასხვა სიჩქარით მუშაობს. მაგალითად, მნიშვნელოვანი გენის თანმიმდევრობით ფუძე წყვილები დიდად ვერ შეიცვლება ორგანიზმისთვის მთლიანი ზიანის მიყენების გარეშე, ამიტომ საათი, რომელიც ასეთ გენებში ბაზის წყვილების დროს უთითებს, შედარებით ნელია. მეორეს მხრივ, დნმ-ის სეგმენტების უმეტესობა გავლენას არ ახდენს ქიმიური პროცესებისხეულში, ასე რომ, საათი ამ სეგმენტებისთვის შეიძლება უფრო სწრაფად იმუშაოს.

ალბათ ყველაზე მიმზიდველი მოლეკულური საათის მეთოდთან დაკავშირებით არის მისი გამოყენების პერსპექტივა ადამიანის უახლეს ევოლუციაში. ამ ყველაფრის უკეთ გასაგებად, თქვენ უნდა იცოდეთ, რომ მაღალგანვითარებული ორგანიზმების ყოველი უჯრედის შიგნით არის პაწაწინა ორგანელები - მიტოქონდრია. უჯრედის საწვავი მათში იწვის - ანუ ხორციელდება აუცილებელი ფუნქციამეტაბოლიზმს. ითვლება, რომ მიტოქონდრიები პირველად შევიდნენ უფრო რთულ უჯრედებში მილიონობით წლის წინ სიმბიოზის პროცესში. ორმა უჯრედმა, რომლებიც ერთმანეთისგან დამოუკიდებლად განვითარდა, აღმოაჩინეს, რომ ისინი სარგებლობენ პარტნიორობით, სადაც ერთი უჯრედი მეორის შიგნით ცხოვრობს. ის ფაქტი, რომ მიტოქონდრიონი შეიცავს საკუთარ პატარა მარყუჟის მსგავს დნმ-ს (ადამიანის მიტოქონდრიულ დნმ-ში არის 26 გენი) ვარაუდობს, რომ ეს მოვლენა ძალიან დიდი ხნის წინ მოხდა.

სპერმას არ აქვს მიტოქონდრია, ამიტომ მთელი მიტოქონდრიული დნმ თქვენს ორგანიზმში დედის კვერცხუჯრედიდან მოდის. სხვა სიტყვებით რომ ვთქვათ, მიტოქონდრიული დნმ გადადის დედის ხაზით. დადგენილია, რომ მიტოქონდრიული დნმ-ის მოლეკულური საათი თითქმის 10-ჯერ უფრო სწრაფად იკეცება, ვიდრე უჯრედის ბირთვში შემავალი დნმ-ის საათი. ამიტომ, ანალიზისთვის შეირჩა მიტოქონდრიული დნმ - ბოლოს და ბოლოს, ამისთვის გარკვეული ინტერვალიდროთა განმავლობაში ის მნიშვნელოვნად მეტ ცვლილებას განიცდის, ვიდრე ბირთვული დნმ.

მიტოქონდრიული დნმ პირველად მოექცა საზოგადოების ყურადღების ცენტრში 1987 წელს ჯგუფის შემდეგ ამერიკელი მკვლევარებიმიღებული მიტოქონდრიული დნმ 147 წარმომადგენლიდან სხვადასხვა რასებიმსოფლიოს სხვადასხვა კუთხიდან და დაადგინეთ მუტაციების რაოდენობა, რომლებიც განასხვავებენ მათ. პირველი ანალიზის შედეგებზე დაყრდნობით ჩანდა, რომ ყველა თანამედროვე ადამიანებიისინი წარმოიშვნენ იმავე ქალისგან, რომელიც ცხოვრობდა აფრიკაში დაახლოებით 200 000 წლის წინ. ამ ქალს მაშინვე დაარქვეს ევა (ან, უფრო მეცნიერული გარეგნობისთვის, მიტოქონდრიული ევა) და მოათავსეს კიდეც მთავარი სოციალურ-პოლიტიკური ჟურნალის გარეკანზე.

სამწუხაროდ, ამ განსაცვიფრებელმა შედეგმა მეტი გამოცდა ვერ გაუძლო სრული ანალიზიდა მეცნიერებს აღარ ახსოვთ ევა (ის გახდა მსხვერპლი კრიტიკული ანალიზიდამზადებულია დნმ კომპიუტერული პროგრამა). უახლესი სამეცნიერო ტენდენციების მიხედვით, დნმ-ის მონაცემები მიუთითებს, რომ ყველა თანამედროვე ადამიანი წარმოიშვა საკმაოდ მცირე მოსახლეობისგან - დაახლოებით 5-10 ათასი ადამიანიდან, რომლებიც ცხოვრობდნენ აფრიკაში 100-200 ათასი წლის წინ.

მოლეკულური საათი

რადიოკარბონთან და კალიუმ-არგონთან დათარიღებასთან ერთად, არსებობს კიდევ ერთი მეთოდი, რომელიც საშუალებას გაძლევთ განსაზღვროთ, როდის გამოეყო ცხოველთა ერთი ჯგუფი მეორისგან - მოლეკულური საათი. 1962 წელს ლეგენდარული მოლეკულური ბიოლოგი ლინუს პაულინგი (ორი გამარჯვებული ნობელის პრემიები) და ემილ ცუკერკანდლმა პირველებმა გამოიყენეს მოლეკულური მეთოდები ორგანიზმებს შორის ევოლუციური ურთიერთობების ხის ასაგებად. ეს იყო ევოლუციის პირველი მტკიცებულება ჩვენივე უჯრედებიდან და დნმ-დან. პაულინგმა და ცუკერკანდლმა შენიშნეს, რომ ჰემოგლობინის მოლეკულებში ამინომჟავების განსხვავებების რაოდენობა არ შეესაბამება მხოლოდ შესწავლილი ცხოველების ევოლუციური ტოტების დაყოფას; ცვლილების რაოდენობა პროპორციულია იმის, თუ რამდენი ხნის წინ დაშორდა ორი ორგანიზმი ერთმანეთს. ერთი წლის შემდეგ, კიდევ ერთი დამფუძნებელი მოლეკულური ბიოლოგიაემანუელ მარგოლიაშმა აღნიშნა:

როგორც ჩანს, ნარჩენი განსხვავებები ციტოქრომ c-ს შორის ნებისმიერი ორიდან სახეობაძირითადად იმის გამო, თუ რამდენი ხნის წინ განსხვავდებოდა ევოლუციური ხაზები, რომლებსაც ორივე სახეობა ეკუთვნის. თუ ეს ჰიპოთეზა სწორია, ყველა ძუძუმწოვრების ციტოქრომი c თანაბრად უნდა განსხვავდებოდეს ყველა ფრინველის ციტოქრომ c-სგან. მას შემდეგ, რაც თევზი გამოეყო მთავარს ევოლუციური ხეხერხემლიანები უფრო ადრე, ვიდრე ფრინველები და ძუძუმწოვრები, ციტოქრომი c ფრინველებში და ძუძუმწოვრებში უნდა განსხვავდებოდეს ციტოქრომ c თევზისგან. ანალოგიურად, ყველა ხერხემლიანის ციტოქრომი c უნდა თანაბრადგანსხვავდება საფუარის ცილისგან.

ყველა ეს მტკიცებულება ვარაუდობს, რომ მოლეკულური ცვლილებები დროთა განმავლობაში დაგროვდა ევოლუციური დივერგენციის დროს. სხვადასხვა ჯგუფებიცხოველები და რომ მოლეკულების ცვლილების სიჩქარე პროპორციულია ევოლუციური ხაზების გამოყოფის ასაკისა.

ამასობაში დაიწყო ფაქტების გამოვლენა, რომლებმაც აჩვენეს, რომ ცხოველებში დნმ-ის უმეტესობა არის „ნაგავი“ ან სულ მცირე არაფუნქციონალური. გენომის უზარმაზარი ნაწილი უბრალოდ არასოდეს იკითხება გენების გამოხატვისას და, შესაბამისად, რჩება უხილავი ბუნებრივი გადარჩევისთვის ან ადაპტაციურად ნეიტრალური. იაპონელი ბიოქიმიკოსის მოტო კიმურას პიონერულმა მუშაობამ, კერძოდ, აჩვენა, რომ დნმ-ის ბმულების უმეტესობა გავლენას არ ახდენს ორგანიზმში მიმდინარე პროცესებზე. ამ „ადაპტაციურ შეუმჩნეველ“ ბმულებს შეუძლიათ სპონტანურად მუტაცია და ბუნებრივი გადარჩევაარ გამოასწორებს ზოგიერთ ვარიანტს სხვების სასარგებლოდ. დროთა განმავლობაში, ასეთი მუტაციები აგრძელებს რეგულარული ტემპით დაგროვებას - საათის მსგავსად. ვინაიდან ბუნებრივი გადარჩევა ვერ ამჩნევს ასეთ ცვლილებებს, მოლეკულური საათის ტიკტიკა ხდება მოსახერხებელი ინსტრუმენტი გეოლოგიური მასშტაბის ნებისმიერ ორ ევოლუციურ ხაზს შორის განსხვავების შესაფასებლად. რჩება მხოლოდ მათი დაკალიბრება, ნამარხებში ჩაწერილი ძირითადი ევოლუციური განსხვავებების კარგად ცნობილი მომენტების საფუძველზე.

მალე ბევრი მოლეკულური ბიოლოგებიდაიწყო მჭიდრო თანამშრომლობა მოლეკულური საათი, ცხოველთა სხვადასხვა ჯგუფის განსხვავების ისტორიის შეფასება და დროის შეჯერება. გარდაცვლილი ვინსენტ სარიჩისა და ბერკლის უნივერსიტეტის ალან უილსონის ნაშრომებმა არაერთხელ აჩვენა, რომ მოლეკულური საათის მიხედვით, ადამიანებისა და შიმპანზეების ევოლუციური ხაზები განსხვავდებოდნენ მხოლოდ 7-დან 5 მილიონი წლის წინ და არა უადრეს 8 მილიონი წლის წინ. , არა 14 მილიონი წლის წინ, როცა რამაპითეკი ცხოვრობდა. მაგრამ პალეონტოლოგებმა ხაზი გამართეს. ისინი სკეპტიკურად უყურებდნენ მოლეკულური მეთოდი, როგორც დაუმტკიცებელი და არასანდო, რადგან ის დროდადრო ძალიან უცნაურ და სასაცილო შედეგებს იღებდა. (ეს ჯერ კიდევ ხდება და ჩვენ ყოველთვის არ გვესმის რატომ.)

1970-იან და 1980-იან წლებში დაპირისპირება გამწვავდა, დამკვიდრებული ოპონენტები კამათობდნენ კონფერენციებზე და ცხარე დებატები გვერდებზე. სამეცნიერო ჟურნალები. სარიჩი და ვილსონი დარწმუნებულნი იყვნენ თავიანთი მონაცემების სანდოობაში: რამპითეკუსს ან მის ასაკს რაღაც აწუხებდა. სარიჩი სიმპათიური, მაღალი, შთამბეჭდავი ჯენტლმენი იყო ბუჩქოვანი წვერი, ფლობდა დიდი ხმითდა უკომპრომისო იყო კამათში. არ ყოყმანობდა ხალხის შეურაცხყოფას და შეურაცხყოფას, თუ საჭიროდ ჩათვლიდა. 1971 წელს მან თქვა: „თქვენ არ გაქვთ უფლება უწოდოთ რვა მილიონ წელზე მეტი ასაკის ნამარხს ჰომინიდი, რაც არ უნდა გამოიყურებოდეს ის“. რა თქმა უნდა, ეს იმედგაცრუებული იყო ისეთი მკვლევრებისთვის, როგორებიც იყვნენ სიმონსი და პილბიმი, რომლებიც განაგრძობდნენ დაჟინებით ამტკიცებდნენ, რომ რამაპითეკუსი უარყოფდა მოლეკულური ბიოლოგების არგუმენტებს.

ჩიხი მოგვარდა სივალიკში მორიგი აღმოჩენის შემდეგ. 1982 წელს პილბიმმა გამოაცხადა რამპითეკუსის ახალი ძვლების აღმოჩენა, რომელიც მოიცავდა არა მხოლოდ სრულ ქვედა ყბას, არამედ ნაწილობრივ შემონახულ თავის ქალას. თავის ქალასთან ერთად, ეს ცხოველი ბევრად უფრო მოგაგონებდათ ნამარხ ორანგუტანს, რომელსაც გაი პილიგრიმმა, რომელმაც პირველად გათხარა სივალიკში, 1910 წელს სივაპითეკუსი უწოდა. Ქვედა ყბარამპითეკუსი ეკუთვნოდა მხოლოდ ორანგუტანის ნამარხ ნათესავს, ჰომინინის მსგავსი. ანთროპოლოგები მალევე იძულებულნი გახდნენ უკან დაეხიათ და ეღიარებინათ თავიანთი შეცდომა და მასთან ერთად სარიჩის, ვილსონისა და მოლეკულური ბიოლოგიის გამარჯვება. ახლა, როდესაც პალეონტოლოგებმა იცოდნენ, რომ ნამარხი ჰომინინები არ არსებობდნენ 14 მილიონი წლის წინ, გაჩნდა კითხვა: რომელიცარის ადამიანის ნამარხი წინაპარი უძველესი? ეს მართლაც არაუმეტეს 8 მილიონი წლისაა, როგორც სარიჩმა და უილსონმა იწინასწარმეტყველეს?

რაც უფრო მეტი დრო აშორებს ორ სახეობას იმ ეპოქიდან, როდესაც მათი საერთო წინაპარი ცხოვრობდა, მით უფრო განსხვავდება ამ სახეობების დნმ.

მოლეკულური ბიოლოგიის ცენტრალური დოგმის მიხედვით, ქიმიური იდენტურობათითოეული ცოცხალი ორგანიზმი განისაზღვრება ამ ორგანიზმის დნმ-ში ფუძეების წყვილთა თანმიმდევრობით. ევოლუციის თეორია ამბობს, რომ სახეობები დროთა განმავლობაში ვითარდებიან და მათი დნმ ამ განვითარების პარალელურად იცვლება. სხვადასხვა მოვლენამ შეიძლება გამოიწვიოს დნმ-ის ცვლილება. მაგალითად, მუტაციების ნელი დაგროვება, კოპირების მასიური შეცდომები ან ვირუსული ნუკლეინის მჟავების თანმიმდევრობების შეღწევა. მაგრამ ერთი რამ შეიძლება ითქვას - რაც უფრო მეტი დრო გავიდა მას შემდეგ, რაც ორი სახეობის საერთო წინაპარი ცხოვრობდა, მით უფრო გრძელია პერიოდი, რომლის დროსაც მოხდა ეს ცვლილებები და, შესაბამისად, მით უფრო განსხვავდება ამ ორი სახეობის დნმ-ის თანმიმდევრობა.

ამ მტკიცების შესახებ რამდენიმე რამ უნდა აღინიშნოს. პირველ რიგში, დნმ-ის თანმიმდევრობებს შორის განსხვავებების დათვლით, ჩვენ შეგვიძლია შევქმნათ ყველა ცოცხალი ორგანიზმის ოჯახის ხე. მაგალითად, ადამიანები და შიმპანზეები იზიარებენ თავიანთი დნმ-ის 98%-ს. ეს ნიშნავს, რომ ჩვენი საერთო წინაპარი სულ ცოტა ხნის წინ ცხოვრობდა. ამავდროულად, ადამიანებში და ბაყაყებში, დნმ-ის შესატყვისი ნაწილი გაცილებით ნაკლებია, ამიტომ ჩვენი ტოტი გაცილებით ადრე გამოეყო ამფიბიების მიერ დაკავებულ ტოტს. ევოლუციის თეორია პროგნოზირებს, რომ ამ გზით აშენებული საგვარეულო ხე უნდა იყოს გასულ საუკუნეში აშენებული ნამარხების შესწავლის საფუძველზე. ჩემი აზრით, ორი ოჯახის ხის დამთხვევა ევოლუციის ერთ-ერთი ყველაზე ძლიერი მტკიცებულებაა. ის ასევე გვიჩვენებს, რომ ევოლუციის თეორიის ტესტირება შესაძლებელია (როგორც უკვე აღვნიშნეთ შესავალში, ეს არის ნებისმიერი სამეცნიერო თეორიის ერთ-ერთი ყველაზე მნიშვნელოვანი მოთხოვნა), ვინაიდან შეეძლოაღმოჩნდა, რომ ადამიანები გენეტიკურად უფრო ახლოს არიან ბაყაყებთან, ვიდრე შიმპანზეებთან.

მოლეკულური საათის მეთოდი უფრო ფუნდამენტურად იყენებს დნმ-ის მონაცემებს. თუ დნმ იცვლება რაიმე საშუალო სიჩქარით - თუ მოლეკულური საათი იკეცება თანაბრად - მაშინ ორი სახეობის მიმდევრობაში სხვადასხვა ბაზის წყვილების რაოდენობის დათვლით შეგვიძლია წარმოდგენა მივიღოთ მათი ბოლო საერთო წინაპრის სიცოცხლეზე. თუ დნმ-ის ცვლილებების სიხშირე მუდმივია, თანამედროვე დნმ-ის ანალიზმა შეიძლება გვითხრას საგვარეულო ხის განვითარების სხვადასხვა ეტაპებზე დროის მასშტაბებზე.

1980-იან წლებში, როდესაც პირველად შემოგვთავაზეს მოლეკულური საათის კონცეფცია, მკვლევარებმა უნდა გაიგონ, რომ ყველა დნმ-ში ცვლილებები ხდება ერთი და იგივე სიჩქარით - რომ ყველა საათი ერთსა და იმავე ინტერვალზე იკეცება. თუმცა, აღმოჩნდა, რომ არსებობს მრავალი განსხვავებული მოლეკულური საათი და ისინი ყველა სხვადასხვა სიჩქარით მუშაობს. მაგალითად, მნიშვნელოვანი გენის თანმიმდევრობაში ფუძის წყვილები დიდად ვერ შეიცვლება მთლიან ორგანიზმზე ზიანის მიყენების გარეშე, ამიტომ საათი, რომელიც ასეთ გენებში ბაზის წყვილების დროს უთითებს, შედარებით ნელია. მეორეს მხრივ, დნმ-ის სეგმენტების უმეტესობა გავლენას არ ახდენს ორგანიზმში მიმდინარე ქიმიურ პროცესებზე, ამიტომ საათი ამ სეგმენტებისთვის უფრო სწრაფად მუშაობს.

ალბათ ყველაზე მიმზიდველი მოლეკულური საათის მეთოდთან დაკავშირებით არის მისი გამოყენების პერსპექტივა ადამიანის უახლეს ევოლუციაში. ამ ყველაფრის უკეთ გასაგებად, თქვენ უნდა იცოდეთ, რომ მაღალგანვითარებული ორგანიზმების ყოველი უჯრედის შიგნით არის პაწაწინა ორგანელები - მიტოქონდრია. ისინი წვავენ უჯრედის საწვავს – ანუ სრულდება უმნიშვნელოვანესი მეტაბოლური ფუნქცია. ითვლება, რომ მიტოქონდრიები პირველად შევიდნენ უფრო რთულ უჯრედებში მილიონობით წლის წინ სიმბიოზის პროცესში. ორმა უჯრედმა, რომლებიც ერთმანეთისგან დამოუკიდებლად განვითარდა, აღმოაჩინეს, რომ ისინი სარგებლობენ პარტნიორობით, სადაც ერთი უჯრედი მეორის შიგნით ცხოვრობს. ის ფაქტი, რომ მიტოქონდრიონი შეიცავს საკუთარ პატარა მარყუჟის მსგავს დნმ-ს (ადამიანის მიტოქონდრიულ დნმ-ში არის 26 გენი) ვარაუდობს, რომ ეს მოვლენა ძალიან დიდი ხნის წინ მოხდა.

სპერმას არ აქვს მიტოქონდრია, ამიტომ მთელი მიტოქონდრიული დნმ თქვენს ორგანიზმში დედის კვერცხუჯრედიდან მოდის. სხვა სიტყვებით რომ ვთქვათ, მიტოქონდრიული დნმ გადადის დედის ხაზით. დადგენილია, რომ მიტოქონდრიული დნმ-ის მოლეკულური საათი თითქმის 10-ჯერ უფრო სწრაფად იკეცება, ვიდრე უჯრედის ბირთვში შემავალი დნმ-ის საათი. ამიტომ ანალიზისთვის შეირჩა მიტოქონდრიული დნმ – ის ხომ გარკვეული პერიოდის განმავლობაში მნიშვნელოვნად მეტ ცვლილებას განიცდის, ვიდრე ბირთვულ დნმ-ში.

მიტოქონდრიული დნმ პირველად საზოგადოების ყურადღების ცენტრში მოექცა მას შემდეგ, რაც ამერიკელმა მკვლევართა ჯგუფმა 1987 წელს მიტოქონდრიული დნმ მოიპოვა სხვადასხვა რასის 147 წარმომადგენლისგან მსოფლიოს სხვადასხვა კუთხიდან და დაადგინა მუტაციების რაოდენობა, რომლებიც განასხვავებენ მათ. პირველი ანალიზის შედეგების მიხედვით, ჩანდა, რომ ყველა თანამედროვე ადამიანი წარმოშობს ერთი და იგივე ქალისგან, რომელიც ცხოვრობდა აფრიკაში დაახლოებით 200 000 წლის წინ. ამ ქალს მაშინვე დაარქვეს ევა (ან, უფრო მეცნიერული გარეგნობისთვის, მიტოქონდრიული ევა) და მოათავსეს კიდეც მთავარი სოციალურ-პოლიტიკური ჟურნალის გარეკანზე.

სამწუხაროდ, ამ განსაცვიფრებელმა შედეგმა ვერ გაუძლო უფრო სრულყოფილი ანალიზის გამოცდას და მეცნიერებს აღარ ახსოვთ ევა (ის გახდა კომპიუტერული პროგრამის მიერ გაკეთებული დნმ-ის კრიტიკული ანალიზის მსხვერპლი). უახლესი სამეცნიერო ტენდენციების მიხედვით, დნმ-ის მონაცემები მიუთითებს, რომ ყველა თანამედროვე ადამიანი წარმოიშვა საკმაოდ მცირე მოსახლეობისგან - დაახლოებით 5-10 ათასი ადამიანიდან, რომლებიც ცხოვრობდნენ აფრიკაში 100-200 ათასი წლის წინ.

ვინაიდან შემთხვევითი გენეტიკური მუტაციების უმეტესობა არც ზიანს აყენებს და არც სარგებელს მოაქვს ორგანიზმს, ისინი გროვდებიან მუდმივი (გეოლოგიური დროის მასშტაბით) სიჩქარით; და მათგან შეიძლება ვიმსჯელოთ იმ დროის შესახებ, რაც გავიდა საერთო წინაპრისგან წარმოშობილი ორი სახეობის გამოყოფიდან. ასეთი ცვლილებების დაგროვების სიჩქარეს მოლეკულური საათის კურსს უწოდებენ.

მოლეკულური საათი (მოლეკულური საათი) არის ფილოგენეტიკური მოვლენების დათარიღების მეთოდი, რომელიც ეფუძნება ზემოხსენებულ აქსიომატურ განცხადებას, რომ ნუკლეინის მჟავებს აქვთ მოლეკულური მონომერების (ნუკლეოტიდების) ევოლუციურად მნიშვნელოვანი ჩანაცვლების თითქმის მუდმივი სიჩქარე. აქედან გამომდინარეობს, რომ დრო გავიდა თითოეული წყვილი ტოტების განსხვავებიდან საგვარეულო ხე("დის ჯგუფები"), პროპორციულია მოლეკულური ჩანაცვლების რაოდენობისა შერჩევითი წნევის არარსებობის შემთხვევაში. განსხვავება ორი სხვადასხვა სახეობის ორთოლოგიურ მოლეკულებს შორის გამოიყენება იმ დროის დასადგენად, რაც ამ ორ სახეობას ბოლოს ჰყავდა საერთო წინაპარი (სხვადასხვა ევოლუციური მოვლენის დროის გამოსათვლელად. სინამდვილეში, მუტაციის სიჩქარე არათანაბარი და განსხვავებულია. განსხვავებული ტიპებიასე რომ, მოლეკულურ საათებზე დაფუძნებული გამოთვლები ძალიან სავარაუდოა.

მოლეკულური საათის ჰიპოთეზა წამოაყენეს ჰემოგლობინისა და ციტოქრომ C სხვადასხვა სახეობის შედარების გზით. ცუკერკანდლმა და პაულინგმა (Zuckerkandl and Pauling, 1962) შენიშნეს, რომ ამ ცილებში ამინომჟავების ჩანაცვლების სიჩქარე დაახლოებით ერთნაირია სხვადასხვა ძუძუმწოვრების შედარებისას. მათ ვარაუდობდნენ, რომ ყველა ფილოგენეტიკური ხაზის ნებისმიერი ცილისთვის, ევოლუციის სიჩქარე მუდმივია.

ამ ჰიპოთეზამ ბევრი წინააღმდეგობა გამოიწვია. კლასიკური ევოლუციონისტები აპროტესტებდნენ, რადგან მორფოლოგიურ დონეზე სიჩქარის მუდმივობა არ შეინიშნება. წინააღმდეგობები ამ ჰიპოთეზაზე გაძლიერდა მას შემდეგ, რაც დათარიღება მოლეკულური მეთოდებით იყო ადამიანებისა და აფრიკული დიდი მაიმუნების განსხვავების დრო. მოლეკულური მონაცემებით ეს მაჩვენებელი 5 მილიონი წელი იყო, ხოლო პალეონტოლოგების საყოველთაოდ მიღებული მოსაზრებით 15 მილიონი წელი.

კვლევებმა (მაგალითად, გუდმენი, 1981) აჩვენა, რომ ყველა ხაზს არ აქვს ევოლუციის მუდმივი სიჩქარე: სხვადასხვა ტაქსონებს აქვთ ევოლუციის განსხვავებული სიჩქარე. სავარაუდოდ, არ არსებობს გლობალური მოლეკულური საათი, მაგრამ არის ადგილობრივი ტაქსონებში. მართლაც, ტაქსონებში ხშირად არ არის მნიშვნელოვანი განსხვავებები ჩანაცვლების მაჩვენებლებში.

ევოლუციის სიჩქარეში განსხვავებები ხშირად აიხსნება გენერირების დროის ეფექტით ან სარემონტო სისტემების განსხვავებული ეფექტურობით, ჩანაცვლების სიხშირე იზრდება გენის დუბლირების შემდეგ და ადაპტაციური გამოსხივების დროს.

მიუხედავად ამისა, მიუხედავად მოლეკულური საათის ჰიპოთეზის წინააღმდეგობისა, იგი ფართოდ გამოიყენება სახეობების განსხვავების დროების შესაფასებლად და ფილოგენეტიკური ხეების ასაშენებლად.

ბილეთის ნომერი 19 მუტაციების სახეობები. მუტაციები ევოლუციის საგანია.

მუტაცია (ლათ. მუტაცია- ცვლილება) - მუდმივი (ანუ ის, რაც შეიძლება მემკვიდრეობით მიიღონ მოცემულის შთამომავლებმა უჯრედებიან ორგანიზმი) შეცვლა გენოტიპიხდება გარე ან შიდა გარემოს გავლენის ქვეშ. შემოთავაზებული ვადა უგო დე ვრისი. მუტაციის პროცესს ე.წ მუტაგენეზი .

მუტაციები იყოფა სპონტანურიდა გამოწვეული. სპონტანური მუტაციები სპონტანურად ხდება ორგანიზმის სიცოცხლის განმავლობაში ნორმალურ პირობებში. გარემოსიხშირით დაახლოებით ნუკლეოტიდიფიჭურისთვის თაობა.

გამოწვეული მუტაციები მემკვიდრეობითი ცვლილებებია. გენომიწარმოიქმნება გარკვეული მუტაგენური ზემოქმედების შედეგად ხელოვნურ (ექსპერიმენტულ) პირობებში ან არასასურველი ზემოქმედების ქვეშ გარემო.

მუტაციები მუდმივად ჩნდება ცოცხალ უჯრედში მიმდინარე პროცესების დროს. ძირითადი პროცესები, რომლებიც იწვევს მუტაციების წარმოქმნას, არის დნმ-ის რეპლიკაცია, დარღვევები დნმ-ის შეკეთებადა გენეტიკური რეკომბინაცია.

არსებობს მუტაციების რამდენიმე კლასიფიკაცია სხვადასხვა კრიტერიუმების მიხედვით. მიოლერიშესთავაზა მუტაციების დაყოფა გენის ფუნქციონირების ცვლილების ბუნების მიხედვით ჰიპომორფული(განახლდა ალელებიიმოქმედოს იმავე მიმართულებით, როგორც ველური ტიპის ალელები; სინთეზირდება მხოლოდ ნაკლები ცილოვანი პროდუქტი) ამორფული(მუტაცია ჰგავს გენის ფუნქციის სრულ დაკარგვას, მაგალითად, მუტაციას თეთრიზე დროზოფილა), ანტიმორფული(მუტანტის თვისება იცვლება, მაგალითად, სიმინდის მარცვლის ფერი იცვლება მეწამულიდან ყავისფერში) და ნეომორფული.

თანამედროვე საგანმანათლებლო ლიტერატურაში ასევე გამოიყენება უფრო ფორმალური კლასიფიკაცია, რომელიც ეფუძნება ცალკეული გენების, ქრომოსომების და მთლიანად გენომის სტრუქტურაში ცვლილებების ბუნებას. ამ კლასიფიკაციის ფარგლებში განასხვავებენ მუტაციების შემდეგ ტიპებს:

გენომური;

ქრომოსომული;

გენეტიკური.

გენომური: - პოლიპლოიდიზაცია(ორგანიზმების ან უჯრედების წარმოქმნა, რომელთა გენომი წარმოდგენილია ქრომოსომების ორზე მეტი (3n, 4n, 6n და ა.შ.) კომპლექტით) და ანევპლოიდია(ჰეტეროპლოიდი) - ქრომოსომების რაოდენობის ცვლილება, რომელიც არ არის ჰაპლოიდური ნაკრების ჯერადი (იხ. ინგე-ვეხტომოვი, 1989). ქრომოსომული ნაკრების წარმოშობიდან გამომდინარე, პოლიპლოიდებს შორის განასხვავებენ ალოპოლიპლოიდებს, რომლებსაც აქვთ ქრომოსომების ნაკრები, რომლებიც მიღებულია სხვადასხვა სახეობის ჰიბრიდიზაციით, და აუტოპოლიპლოიდები, რომლებშიც იზრდება საკუთარი გენომის ქრომოსომების კომპლექტების რაოდენობა, მრავალჯერადი. ნ.

ზე ქრომოსომული მუტაციებიხდება ცალკეული ქრომოსომების სტრუქტურის დიდი გადაწყობა. ამ შემთხვევაში არის დანაკარგი ( წაშლა) ან ნაწილის გაორმაგება ( დუბლირება) ერთი ან მეტი ქრომოსომის გენეტიკური მასალა, ცალკეულ ქრომოსომებში ქრომოსომის სეგმენტების ორიენტაციის ცვლილება ( ინვერსია), ასევე გენეტიკური მასალის ნაწილის გადატანა ერთი ქრომოსომიდან მეორეში ( გადაადგილება) (უკიდურესი შემთხვევაა მთლიანი ქრომოსომების გაერთიანება, ე.წ. რობერტსონის ტრანსლოკაცია, რომელიც არის გარდამავალი ვარიანტი ქრომოსომული მუტაციიდან გენომურზე).

Ზე გენომიმუტაციების გავლენის ქვეშ დნმ-ის გენების პირველადი სტრუქტურის ცვლილებების დონე ნაკლებად მნიშვნელოვანია, ვიდრე ქრომოსომული მუტაციებითუმცა, გენის მუტაციები უფრო ხშირია. Როგორც შედეგი გენის მუტაციებიხდება ერთი ან მეტი ნუკლეოტიდის ჩანაცვლება, წაშლა და ჩასმა, გენის სხვადასხვა ნაწილის ტრანსლოკაცია, დუბლირება და ინვერსია. იმ შემთხვევაში, როდესაც მხოლოდ ერთი ნუკლეოტიდი იცვლება მუტაციის გავლენის ქვეშ, ისინი საუბრობენ წერტილოვანი მუტაციები. რადგან დნმ შედგება აზოტოვანი ფუძეებიმხოლოდ ორი ტიპი - პურინები და პირიმიდინები, ყველა წერტილის მუტაცია ბაზის ჩანაცვლებით იყოფა ორ კლასად: გადასვლები (პურინის ჩანაცვლება პურინით ან პირიმიდინით პირიმიდინით) და ტრანსვერსიები (პურინის ჩანაცვლება პირიმიდინით ან პირიქით). წერტილოვანი მუტაციების ოთხი შესაძლო გენეტიკური შედეგია: 1) მნიშვნელობის შენარჩუნება კოდონიგენეტიკური კოდის გადაგვარების გამო (სინონიმური ნუკლეოტიდის ჩანაცვლება), 2) კოდონის მნიშვნელობის ცვლილება, რაც იწვევს ამინომჟავის ჩანაცვლებას პოლიპეპტიდური ჯაჭვის შესაბამის ადგილას (missense მუტაცია), 3) ფორმირება. უაზრო კოდონის ნაადრევი შეწყვეტით (უაზრო მუტაცია). გენეტიკურ კოდში სამი უაზრო კოდონია: ქარვა - UAG, ოხერი - UAA და ოპალი - UGA (ამის შესაბამისად, დასახელებულია მუტაციები, რომლებიც იწვევს უაზრო სამეულების წარმოქმნას - მაგალითად, ქარვის მუტაციას), 4) საპირისპირო ჩანაცვლება. (კოდონის გაჩერება კოდონის საგრძნობად).

ავტორი გავლენა გენის ექსპრესიაზე მუტაციები იყოფა ორ კატეგორიად: ბაზის წყვილის მუტაციებიდა ჩარჩოს ცვლის ტიპი. ეს უკანასკნელი არის ნუკლეოტიდების წაშლა ან ჩასმა, რომელთა რიცხვი არ არის სამის ჯერადი, რაც დაკავშირებულია გენეტიკური კოდის სამეულ ბუნებასთან.

პირველად მუტაციას ზოგჯერ უწოდებენ პირდაპირი მუტაციადა მუტაცია, რომელიც აღადგენს გენის თავდაპირველ სტრუქტურას, - ზურგის მუტაცია,ან რევერსია. ორიგინალში დაბრუნება ფენოტიპიმუტანტ ორგანიზმში, მუტანტური გენის ფუნქციის აღდგენის გამო, ხშირად ხდება არა ჭეშმარიტი რევერსიის, არამედ იმავე გენის სხვა ნაწილის ან თუნდაც სხვა არაალელური გენის მუტაციის გამო. ამ შემთხვევაში, უკანა მუტაციას ეწოდება სუპრესორული მუტაცია. გენეტიკური მექანიზმები, რომლითაც ხდება მუტანტის ფენოტიპის ჩახშობა, ძალიან მრავალფეროვანია.

თირკმლის მუტაციები- მუდმივი უეცარი გენეტიკური ცვლილებები მცენარეთა ცალკეულ კვირტებში. ზე მცენარეული რეპროდუქციაშენახულები არიან. ბევრი ჯიშებიკულტივირებული მცენარეები კვირტის მუტაციაა.

ბილეთის ნომერი 20 ევოლუციის მოლეკულური საათი. ადამიანის გენომი

Მიხედვით მოლეკულური ბიოლოგიის ცენტრალური დოგმატი, თითოეული ცოცხალი ორგანიზმის ქიმიური იდენტურობა განისაზღვრება ბაზის წყვილების თანმიმდევრობით დნმამ ორგანიზმს. ევოლუციის თეორიააცხადებს, რომ სახეობები დროთა განმავლობაში ვითარდებიან და მათი დნმ იცვლება ამ განვითარების პარალელურად. სხვადასხვა მოვლენამ შეიძლება გამოიწვიოს დნმ-ის ცვლილება. მაგალითად, მუტაციების ნელი დაგროვება, კოპირების მასიური შეცდომები ან ვირუსული ნუკლეინის მჟავების თანმიმდევრობების შეღწევა. მაგრამ ერთი რამ შეიძლება ითქვას - რაც უფრო მეტი დრო გავიდა მას შემდეგ, რაც ორი სახეობის საერთო წინაპარი ცხოვრობდა, მით უფრო გრძელია პერიოდი, რომლის დროსაც მოხდა ეს ცვლილებები და, შესაბამისად, მით უფრო განსხვავდება ამ ორი სახეობის დნმ-ის თანმიმდევრობა.

ამ მტკიცების შესახებ რამდენიმე რამ უნდა აღინიშნოს. პირველ რიგში, დნმ-ის თანმიმდევრობებს შორის განსხვავებების დათვლით, ჩვენ შეგვიძლია შევქმნათ ყველა ცოცხალი ორგანიზმის ოჯახის ხე. მაგალითად, ადამიანები და შიმპანზეები იზიარებენ თავიანთი დნმ-ის 98%-ს. ეს ნიშნავს, რომ ჩვენი საერთო წინაპარი სულ ცოტა ხნის წინ ცხოვრობდა. ამავდროულად, ადამიანებში და ბაყაყებში, დნმ-ის შესატყვისი ნაწილი გაცილებით ნაკლებია, ამიტომ ჩვენი ტოტი გაცილებით ადრე გამოეყო ამფიბიების მიერ დაკავებულ ტოტს. ევოლუციის თეორია პროგნოზირებს, რომ ამ გზით აშენებული საგვარეულო ხე უნდა იყოს გასულ საუკუნეში აშენებული ნამარხების შესწავლის საფუძველზე. ჩემი აზრით, ორი ოჯახის ხის დამთხვევა ევოლუციის ერთ-ერთი ყველაზე ძლიერი მტკიცებულებაა. ის ასევე აჩვენებს, რომ ევოლუციის თეორიის ტესტირება შესაძლებელია (როგორც განხილულია ადმინისტრირება, ეს არის ნებისმიერი სამეცნიერო თეორიის ერთ-ერთი ყველაზე მნიშვნელოვანი მოთხოვნა), ვინაიდან შეეძლოაღმოჩნდა, რომ ადამიანები გენეტიკურად უფრო ახლოს არიან ბაყაყებთან, ვიდრე შიმპანზეებთან.მოლეკულური საათის მეთოდი უფრო ფუნდამენტურად იყენებს დნმ-ის მონაცემებს. თუ დნმ იცვლება რაიმე საშუალო სიჩქარით - თუ მოლეკულური საათი იკეცება თანაბრად - მაშინ ორი სახეობის მიმდევრობაში სხვადასხვა ბაზის წყვილების რაოდენობის დათვლით შეგვიძლია წარმოდგენა მივიღოთ მათი ბოლო საერთო წინაპრის სიცოცხლეზე. თუ დნმ-ის ცვლილებების სიხშირე მუდმივია, თანამედროვე დნმ-ის ანალიზს შეუძლია გვითხრას დროის მასშტაბებზე საგვარეულო ხის განვითარების სხვადასხვა ეტაპებზე.1980-იან წლებში, როდესაც პირველად შემოგვთავაზეს მოლეკულური საათის კონცეფცია, მკვლევარებს მოელოდათ. გაიგე, რომ ყველა დნმ-ში ცვლილებები ხდება ერთი და იგივე სიჩქარით - რომ ყველა საათი ერთსა და იმავე ინტერვალზე იკეცება. თუმცა, აღმოჩნდა, რომ არსებობს მრავალი განსხვავებული მოლეკულური საათი და ისინი ყველა სხვადასხვა სიჩქარით მუშაობს. მაგალითად, მნიშვნელოვანი გენის თანმიმდევრობით ფუძე წყვილები დიდად ვერ შეიცვლება ორგანიზმისთვის მთლიანი ზიანის მიყენების გარეშე, ამიტომ საათი, რომელიც ასეთ გენებში ბაზის წყვილების დროს უთითებს, შედარებით ნელია. მეორეს მხრივ, დნმ-ის სეგმენტების უმეტესობა გავლენას არ ახდენს ორგანიზმში არსებულ ქიმიურ პროცესებზე, ამიტომ ამ სეგმენტებისთვის საათი შეიძლება უფრო სწრაფად იმუშაოს.ალბათ ყველაზე მიმზიდველი მოლეკულური საათის მეთოდში არის მისი გამოყენების პერსპექტივა ადამიანის ბოლოდროინდელ ევოლუციაში. ამ ყველაფრის უკეთ გასაგებად, თქვენ უნდა იცოდეთ, რომ მაღალგანვითარებული ორგანიზმების ყოველი უჯრედის შიგნით არის პაწაწინა ორგანელები - მიტოქონდრია. ისინი წვავენ უჯრედის საწვავს – ანუ სრულდება უმნიშვნელოვანესი მეტაბოლური ფუნქცია. ითვლება, რომ მიტოქონდრია პირველად შეაღწია უფრო რთულ უჯრედებში მილიონობით წლის წინ ამ პროცესში სიმბიოზი. ორმა უჯრედმა, რომლებიც ერთმანეთისგან დამოუკიდებლად განვითარდა, აღმოაჩინეს, რომ ისინი სარგებლობენ პარტნიორობით, სადაც ერთი უჯრედი მეორის შიგნით ცხოვრობს. ის ფაქტი, რომ მიტოქონდრიონი შეიცავს საკუთარ პატარა მარყუჟის მსგავს დნმ-ს (ადამიანის მიტოქონდრიულ დნმ-ში არის 26 გენი) ვარაუდობს, რომ ეს მოვლენა ძალიან დიდი ხნის წინ მოხდა.

სპერმას არ აქვს მიტოქონდრია, ამიტომ მთელი მიტოქონდრიული დნმ თქვენს ორგანიზმში დედის კვერცხუჯრედიდან მოდის. სხვა სიტყვებით რომ ვთქვათ, მიტოქონდრიული დნმ გადადის დედის ხაზით. დადგენილია, რომ მიტოქონდრიული დნმ-ის მოლეკულური საათი თითქმის 10-ჯერ უფრო სწრაფად იკეცება, ვიდრე უჯრედის ბირთვში შემავალი დნმ-ის საათი. ამიტომ, ანალიზისთვის შეირჩა მიტოქონდრიული დნმ - ყოველივე ამის შემდეგ, გარკვეული პერიოდის განმავლობაში, ის მნიშვნელოვნად მეტ ცვლილებებს განიცდის, ვიდრე ბირთვულ დნმ-ში. მიტოქონდრიულმა დნმ-მა პირველად მიიპყრო ზოგადი ყურადღება მას შემდეგ, რაც 1987 წელს ამერიკელმა მკვლევართა ჯგუფმა მიიღო მიტოქონდრიული დნმ 147 წარმომადგენლისგან. სხვადასხვა რასები მსოფლიოს სხვადასხვა კუთხიდან და დაადგინეთ მუტაციების რაოდენობა, რომლებიც განასხვავებენ მათ. პირველი ანალიზის შედეგების მიხედვით, ჩანდა, რომ ყველა თანამედროვე ადამიანი წარმოშობს ერთი და იგივე ქალისგან, რომელიც ცხოვრობდა აფრიკაში დაახლოებით 200 000 წლის წინ. ამ ქალს მაშინვე შეარქვეს ევა (ან მიტოქონდრიული ევა, უფრო მეცნიერული რომ ყოფილიყო) და გამოაქვეყნეს კიდეც მთავარი სოციალურ-პოლიტიკური ჟურნალის გარეკანზე. დნმ-ის კრიტიკული ანალიზი, რომელიც შესრულებულია კომპიუტერული პროგრამით). უახლესი სამეცნიერო ტენდენციების მიხედვით, დნმ-ის მონაცემები მიუთითებს, რომ ყველა თანამედროვე ადამიანი წარმოიშვა საკმაოდ მცირე მოსახლეობისგან - დაახლოებით 5-10 ათასი ადამიანიდან, რომლებიც ცხოვრობდნენ აფრიკაში 100-200 ათასი წლის წინ.

ბილეთის ნომერი 21 პროკარიოტები და ევკარიოტები. ავტოტროფები და ჰეტეროტროფები

პროკარიოტები და ევკარიოტები

სტრუქტურულად, თითოეული ცოცხალი უჯრედიშედგება მინიმუმ სამი ნაწილისაგან: ბირთვი, ციტოპლაზმა (უჯრედის შიდა გარემო) და მისი მემბრანა (ან მემბრანა) თუ უჯრედის ბირთვი არ არის გამოხატული, დნმ თითქმის თანაბრად ავსებს უჯრედის მთელ შიდა მოცულობას (პირველი. ეტაპი უჯრედის სიცოცხლე), და თავად უჯრედები პრაქტიკულად არ განსხვავდებიან ერთმანეთისგან, ორგანიზმებს უწოდებენ პროკარიოტები.

უჯრედის ბირთვების უფრო დიდი სიმძიმით და მათში ყოფნით რამდენიმექრომოსომებს (დნმ მიმდებარე რნმ-ით და პროტეინებით), ორგანიზმებს უწოდებენ ევკარიოტები.

გარე პირობების გავლენის ქვეშ ზოგიერთინიშნები ინდივიდუალურიდნმ ერთ ან რამდენიმექრომოსომებს შეუძლიათ პატარაშეცვლა. საბოლოო ჯამში, ეს განსხვავებები იწვევს იმავე ბიოლოგიური სახეობის ორგანიზმების წარმოქმნას, მაგრამ განსხვავებული ნახევრად(სმ. ევოლუცია).

ევკარიოტებს აქვთ უჯრედის მემბრანების დიდი მოქნილობა და, შესაბამისად, მათი მობილურობა (აქედან გამომდინარე, მათი უმეტესობა ჯერ კიდევ ცხოველია). ეს მოქნილობა და მოქნილობა მიდის იქამდე, რომ ზოგიერთ მათგანს შეუძლია არა მხოლოდ მარტივი ნივთიერებების შეწოვა და ორგანული მოლეკულები, არამედ მთლიანად შთანთქავს სხვა უჯრედებიუფრო მცირე ზომის. (ისინი გახდნენ პირველი მტაცებლები). ბოლო ორი ქვესექციადან ირკვევა, რომ ყველა მტაცებელი არის ჰეტეროტროფები და ევკარიოტები. ევკარიოტები არიან როგორც მცენარეთა, ისე ცხოველთა სამეფოებში, თუმცა ერთუჯრედიან ორგანიზმებს შორის შეიძლება ძალიან რთული იყოს მათ შორის მკაფიო ხაზის დადგენა. .

Ტიპიური ბარიერი(მდებარეობს მცენარეებსა და ცხოველებს შორის) ერთუჯრედიანი ორგანიზმია ევგენა მწვანე(იხილეთ მარცხენა ჩარჩო). ის, როგორც მცენარე, შეიცავს ქლოროფილს და შეუძლია დღისით განახორციელოს ფოტოსინთეზი, რაც განსაზღვრავს მას. ავტოტროფიულისაკვების ტიპი ამ პირობებში. თუმცა, სიბნელეში ეგლენა იკვებება მხოლოდ ოსმოსით (წოვით სასარგებლო მასალაგარემოდან უჯრედის მემბრანის გავლით). ეს ეხება ორგანიზმებს ჰეტეროტროფიულისაკვების სახეობა (როგორც წესი, ასეთი ორგანიზმები ცხოველები არიან).

ავტოტროფები და ჰეტეროტროფები

ბილეთის ნომერი 22 ევოლუციის თეორიის პრობლემა. არისტოტელეს, ლინეუსის, ლამარკის სისტემები

ევოლუციის თეორია იღებს განსაკუთრებული ადგილიცხოვრების ისტორიის შესწავლაში. მან იავლი. საფუძველი ყველა საბუნებისმეტყველო მეცნიერებისთვის. ცოცხალ ორგანიზმებთან მიმართებაში, ევოლუცია შეიძლება განისაზღვროს, როგორც რთული ორგანიზმების თანდათანობითი განვითარება ადრე არსებული უფრო მარტივიდან დროთა განმავლობაში. ევოლუციის იდეა სათავეს იღებს არისტოტელედან (ძვ. წ. 384-322 წწ.) სწორედ მან ჩამოაყალიბა უსულო მატერიიდან ცოცხალი არსებების უწყვეტი განვითარების თეორია, შექმნა იდეა "ბუნების კიბის" შესახებ. ცხოველთა სამყარო. ყველა ორგ. სხეულებში მან გამოყო ორი მხარე: მატერია, რომელსაც აქვს სხვადასხვა შესაძლებლობა და ფორმა - სული. არისტოტელემ გამოყო სულის სამი ტიპი: მცენარეული, მცენარეებისთვის დამახასიათებელი; მგრძნობიარე, ცხოველთათვის დამახასიათებელი და რაციონალური, რომლითაც მხოლოდ ადამიანია დაჯილდოებული. დიდი წვლილი შეიტანა სისტემის შექმნაში. შეხედულებები ევოლუციის თეორიაზე კარლ ლინეუსი(1707-1778 წწ.). მან შემოგვთავაზა სისტემა: კლასები აწესრიგებენ ადამიანებს àvid. ამ უკანასკნელით, მას ესმოდა ორგანიზმების ჯგუფი, რომლებიც წარმოიშვა საერთო წინაპრებიდან და ნაყოფიერ შთამომავლობას აწარმოებდა შეჯვარებისას. ლინეუსმა ყველა ცხოველი დაყო 6 კლასად (ძუძუმწოვრები, ფრინველები, ამფიბიები, თევზები, მწერები და ჭიები), დააყენა ადამიანი მაიმუნების გვერდით და დაადგინა, რომ სისტემაში სიახლოვე არ მიუთითებს სისხლის ნათესაობაზე. ლინნეუსისთვის სახეობების წარმოშობის საკითხი არ არსებობდა. მას სჯეროდა, რომ ყველა სახეობა შექმნილია „ყოვლისშემძლე შემოქმედის მიერ“. პირველი ევოლუციური დოქტრინის შექმნის გამორჩეული დამსახურება ფრანგებს ეკუთვნის. ნატურალისტი ლამარკი(1744-1829) მან გამოკვეთა ორგანულის განვითარების ისტორია. სამყარო, უარყოფს სახეობათა მუდმივობის იდეას და ეწინააღმდეგება მათ ცვალებადობას. ლამარკს ეჭვი არ ეპარებოდა, რომ ცოცხალი არაცოცხალისგან მოდის. მას სჯეროდა, რომ ბუნება ქმნის უმარტივეს ცხოველურ არსებებს და რთული ორგანიზმები წარმოიქმნება მათი ნელი და თანდათანობითი გართულებით. ამ პროცესს ლამარკმა გრადაცია უწოდა. მისი აზრით, ყველა ცოცხალი არსება, როგორც იქნა, ადის კიბის საფეხურს, თუმცა ლამარკმა დაუშვა სერიოზული შეცდომები, უპირველეს ყოვლისა, ევოლუციური პროცესის ფაქტორების გააზრებაში, რაც მათ სრულყოფილებისკენ სწრაფვისგან გამომდინარეობდა, რომელიც თითქოსდა ყველა ცოცხალ არსებას თან ახლავს. მან ასევე არასწორად გაიგო ფიტნესის მიზეზები, პირდაპირ უკავშირებს მათ გარემოს გავლენას. ამან წარმოშვა ძალიან გავრცელებული, მაგრამ მეცნიერულად უსაფუძვლო იდეები ორგანიზმების მიერ გარემოს უშუალო გავლენით შეძენილი თვისებების მემკვიდრეობის შესახებ. მაგრამ ყველა ძირითადი ნაკლოვანებით, ლამარკის იდეებმა საფუძველი ჩაუყარა პირველ ევოლუციური თეორიას.

ბილეთის ნომერი 23 დარვინის თეორია. ევოლუციის სინთეზური თეორია

მთელი ინსულტი განვითარება XIXსაუკუნემ შეუდარებლად გამოიწვია ბუნებისა და ევოლუციის შესახებ ახალი შეხედულების ჩამოყალიბება. Ნატურალური მეცნიერებაამ დროისთვის მათ დააგროვეს უზარმაზარი ფაქტები, რომლებიც ვერ გაერთიანდებოდა ბუნების უცვლელობის შესახებ მეტაფიზიკურ იდეებთან. ამ ყველაფრის შედეგი იყო ჩვენი თეორიის გაჩენა, რომლის შემქმნელიც ჩარლზ დარვინი იყო. მან თავისი ევოლუციური სწავლების ძირითადი პრინციპები შემდეგ დებულებამდე შეამცირა: 1. თითოეულ სახეობას შეუძლია შეუზღუდავი გამრავლება 2. შეზღუდული სიცოცხლის რესურსები აფერხებს რეპროდუქციის პოტენციალის რეალიზებას. ( უმეტესობაინდივიდები იღუპებიან არსებობისთვის ბრძოლაში და არ ტოვებენ შთამომავლობას). 3. სიკვდილი ან წარმატება არსებობისთვის ბრძოლაში შერჩევითია. ერთი და იგივე სახეობის ორგანიზმები ერთმანეთისგან განსხვავდებიან მახასიათებლების ნაკრებით. ბუნებაში, ის ინდივიდები, რომლებიც უკეთესად არიან ადაპტირებული, ძირითადად გადარჩებიან და ტოვებენ შთამომავლობას. ჩ.დარვინმა უწოდა ამგვარ შერჩევით გადარჩენას და ყველაზე მორგებული ორგანიზმების რეპროდუქციას ბუნებრივ გადარჩევას 4. ბუნებრივი გადარჩევის გავლენის ქვეშ, რომელიც ხდება სხვადასხვა პირობები, ერთი და იმავე სახეობის ინდივიდთა ჯგუფები აგროვებენ სხვადასხვა ადაპტაციურ თვისებებს თაობიდან თაობაში. ისინი იძენენ ისეთ მნიშვნელოვან განსხვავებებს, რომ ისინი გადაიქცევიან ახალ სახეობებად. სხვადასხვა ქვეყნების წამყვანმა მეცნიერებმა წვლილი შეიტანეს დარვინის ევოლუციური თეორიის გავრცელებაში, დაიცვეს იგი თავდასხმებისგან და თავადაც შეუწყეს ხელი მის შემდგომ განვითარებას. დარვინიზმმა ძლიერი გავლენა მოახდინა არა მხოლოდ ბიოლოგიაზე, არამედ ადამიანის კულტურაზეც, რამაც ხელი შეუწყო ბუნებისმეტყველების შეხედულებების განვითარებას ველური ბუნების და თავად ადამიანის გაჩენისა და განვითარების შესახებ. თანამედროვე გენეტიკამ განაპირობა ახალი იდეები ევოლუციის შესახებ, რომელსაც ე.წ ევოლუციის სინთეზური თეორია(ნეოდარვინიზმი). ის შეიძლება განისაზღვროს, როგორც ორგანული ევოლუციის თეორია გენეტიკურად განსაზღვრული თვისებების ბუნებრივი გადარჩევით. ასეთმა შეხედულებამ არა მარტო დაადასტურა დარვინის თეორია, არამედ თვისობრივად ახალ დონეზეც ახსნა. ევოლუციის მექანიზმი დაიწყო განიხილება, როგორც ორი ნაწილისგან შემდგარი: შემთხვევითი მუტაციები გენეტიკური დონედა გარემოსთან ადაპტაციის თვალსაზრისით ყველაზე წარმატებული მუტაციების მემკვიდრეობა, ტკ. მათი მატარებლები გადარჩებიან და შთამომავლობას ტოვებენ.

ბილეთის ნომერი 24 სისტემების თეორიაევოლუცია, ევოლუციის ცნება სინერგეტიკაში

ევოლუციის სისტემური თეორია აკავშირებს ნებისმიერის განვითარებას ბიოლოგიური სისტემასისტემების ევოლუციასთან ერთად უფრო მაღალი შეკვეთა, რომელშიც ის შედის ელემენტად. „ზემოდან ქვევით ხედი, ბიოსფეროდან ცალკეულ ეკოსისტემებამდე, თემებამდე, პოპულაციამდე, ორგანიზმებამდე, გენებამდე, ავლენს მიზეზობრივ კავშირებს მოვლენებს შორის, რომლებსაც ტრადიციული ქვემოდან ზევით ხედვა შემთხვევით აღიქვამს. პრინციპში, სისტემურ მიდგომას შეუძლია ევოლუციური პროცესის საკმაოდ სრული ახსნა და მისი მიზნების საკითხის დაყენება“ (კრასილოვი, 1992, გვ. 27).

ბოლო დრომდე, ბუნებაში მიზანდასახულობის კონცეფცია გადადიოდა მეტაფიზიკის სფეროში და არა პოზიტიურ მეცნიერებაში. სიტუაცია შეიცვალა არათანაბარი პროცესების თეორიის განვითარებით. ფაქტია, რომ დახურულ (იზოლირებულ) სისტემებში განვითარება ხდება ენტროპიის ზრდის კანონის შესაბამისად (თერმოდინამიკის მეორე კანონი), ხოლო ღია (ცოცხალ) სისტემებში სტაციონარული მდგომარეობა შეესაბამება ენტროპიის მინიმალურ წარმოებას. უმაღლესი ორგანიზმები ქვედასგან განსხვავდებიან ძირითადად ენტროპიის ნაკლები წარმოქმნით - ცოცხალი ნივთიერების ნეკროზით - მათ პოპულაციაში.სისტემა. ევოლუციის თეორია, ევოლუციის ცნება სინერგეტიკაში

ნებისმიერი ბიოლოგიური სისტემის განვითარება დაკავშირებულია უფრო მაღალი რანგის სისტემების ევოლუციასთან, რომელშიც ის შედის როგორც ელემენტი. ამ თეორიას ევოლუციის სისტემის თეორია ეწოდება. ის გულისხმობს ურთიერთქმედებების განხილვას „ზემოდან ქვემოდან“: ბიოსფეროდან ეკოსისტემამდე – თემები – ორგანიზმები და ა.შ. ეს მიდგომა საშუალებას გვაძლევს გამოვყოთ პირველადი კავშირები, რომლებსაც ტრადიციული ქვემოდან ზევით ხედვა აღიქვამს, როგორც შემთხვევით და უმნიშვნელოს. მსოფლიოში, როგორც ვიცით, მუდმივად მიმდინარეობს სხვადასხვა სახის სისტემების ახალი, ევოლუციისა და განვითარების პროცესი. დარვინის ევოლუციური თეორიის მიხედვით, ცოცხალი ბუნებავითარდება მცენარეთა და ცხოველთა ოდესმე ახალი სახეობების გაუმჯობესებისა და გართულების მიმართულებით. უფრო მეტიც, არსებობისთვის ბრძოლის ამ პროცესის დროს სიკვდილი ან წარმატება ბუნებით შერჩევითია და ბუნებით უკეთესად ადაპტირებული ინდივიდები უპირატესად გადარჩებიან და ტოვებენ შთამომავლობას. ("გაძლიერების გადარჩენა" - ბუნებრივი გადარჩევის პრინციპი). საკითხავია, აქედან გამომდინარე, როგორ უნდა აიხსნას ეს ფენომენი სინერგეტიკის თვალსაზრისით. და შესაძლებელია? გამოდის, რომ შესაძლებელია! ახლის გაჩენა ყოველთვის ჩანს წარმოუდგენელი სასწაული. პასუხის გასაცემად კითხვაზე, თუ როგორ ხდება ეს, სინერგეტიკამ გადაწყვიტა ახალ არაბალანსურ თერმოდინამიკასთან, ღია სისტემების თეორიასთან ერთად. კერძოდ, ღია არაბალანსირებულ სისტემებში, ილია პრიგოჟინის თეორიის მიხედვით, სტაციონარული მდგომარეობა შეესაბამება ენტროპიის მინიმალურ გამომუშავებას. ხოლო ევოლუციის პროცესი დაკავშირებულია დაგროვების პროცესთან უფასო ენერგიადა ენტროპიის შემცირება. კიბერნეტიკური სისტემა სტაბილურია საკმარისი შიდა მრავალფეროვნებით. წესრიგის განსხვავებული დონე წარმოშობს ახალ, უფრო მაღალ დონეს ორგანული სამყაროდა ჩვენ ვხედავთ როგორ ბიომრავალფეროვნებაორგანიზმები ვლინდება მოლეკულურ-კინეტიკური, პოპულაციის, სახეობებისა და ბიოცენოტიკურ დონეზე. ევოლუცია არის მარადიული თვითორგანიზაცია, სტრუქტურების ძიება მათი ოპტიმალური ცვალებად პირობებში. მისი არსი სინერგეტიკაში არის ქაოსისა და წესრიგის მარადიული ბრძოლა, სტრუქტურული და უსტრუქტურო სამყაროში. ამ ბრძოლაში ბიფურკაციის პრინციპმა შეიძლება იმუშაოს (მაგალითი თმიანი სპილო). წარმოშობილმა ავარიებმა შეიძლება მიიყვანოს სისტემა გაზრდილ არაწონასწორობამდე - რყევებამდე, ე.ი. გადახრები საშუალო მნიშვნელობიდან - და შედეგად, შეიძლება მოხდეს გარემოს მიერ მხარდაჭერილი მუტაციები. უკან დაბრუნება პრაქტიკულად შეუძლებელია, მუტაციები კი ევოლუციის მასალად იქცევა, რაც მას წინ უძღვის მუდმივ განვითარებას.

ბილეთის ნომერი 25 კოევოლუციის კონცეფცია, გაია-დედამიწა. (გორელოვის მიხედვით)

დარვინიზმის კრიტიკა ტარდებოდა მისი დაარსების დღიდან. ზოგიერთს არ მოეწონა ის ფაქტი, რომ ცვლილებები, დარვინის აზრით, შეიძლება ყველა შესაძლო მიმართულებით და შემთხვევით წავიდეს. ნომოგენეზის კონცეფცია ამტკიცებდა, რომ ცვლილებები არ ხდება შემთხვევით და შემთხვევით, არამედ ფორმების კანონების მიხედვით. რუსი მეცნიერი და რევოლუციონერი პ.ა. კროპოტკინი იცავდა თვალსაზრისს, რომლის თანახმად, ურთიერთდახმარება უფრო მნიშვნელოვანი ფაქტორია ევოლუციაში, ვიდრე ბრძოლა.

ამ წინააღმდეგობებმა ვერ შეარყია ევოლუციის ზოგადი თეორია, სანამ არ გაჩნდა ეკოლოგიური კვლევის გავლენით კოევოლუციის კონცეფცია, რომელმაც შეძლო აეხსნა სქესის და სხვა ფენომენების გაჩენა. როგორ ქიმიური ევოლუცია- ქიმიური ელემენტების ურთიერთქმედების შედეგი, ამიტომ, ანალოგიით, ბიოლოგიური ევოლუცია შეიძლება ჩაითვალოს ორგანიზმების ურთიერთქმედების შედეგად. შემთხვევით წარმოქმნილი უფრო რთული ფორმები ზრდის ეკოსისტემების მრავალფეროვნებას და, შესაბამისად, სტაბილურობას. ყველა სახის ცხოვრების საოცარი თანმიმდევრულობა კოევოლუციის შედეგია.

კოევოლუციის კონცეფცია ასევე განმარტავს ცხოველებში ალტრუიზმის ფაქტებს: ბავშვებზე ზრუნვა, აგრესიის აღმოფხვრა „დამშვიდებული პოზების“ დემონსტრირებით, ლიდერებისადმი მორჩილება, ურთიერთდახმარება რთულ სიტუაციებში და ა.შ.

გაია-დედამიწის ჰიპოთეზა .

ეს ჰიპოთეზა წარმოიშვა ბოლო ორი ათწლეულის განმავლობაში ბიოსფეროს, ეკოლოგიისა და კოევოლუციის კონცეფციის საფუძველზე. მისი ავტორები არიან ინგლისელი ქიმიკოსი ჯეიმს ლავლოკი და ამერიკელი მიკრობიოლოგი ლინ მარგულისი. ჯერ აღმოაჩინეს დედამიწის ატმოსფეროს ქიმიური არაწონასწორობა, რაც სიცოცხლის ნიშნად ითვლება. ლავლოკის აზრით, თუ სიცოცხლე გლობალური არსებაა, მისი არსებობა შეიძლება გამოვლინდეს ცვლილებებით ქიმიური შემადგენლობაპლანეტის ატმოსფერო.

ლავლოკმა შემოიტანა გეოფიზიოლოგიის ცნება, რომელიც აღნიშნავს სისტემურ მიდგომას დედამიწის მეცნიერებებისადმი. გაიას ჰიპოთეზის მიხედვით, დედამიწის ატმოსფეროს ხანგრძლივი ქიმიური არაბალანსის არსებობა განპირობებულია დედამიწაზე სასიცოცხლო პროცესების მთლიანობით. სიცოცხლის დასაწყისიდან 3,5 მილიარდი წლის წინ, არსებობდა ბიოლოგიური ავტომატური თერმოსტატული მექანიზმი, რომელშიც ატმოსფეროში აზოტის დიოქსიდის ჭარბი მარეგულირებელი როლი ითამაშა, რაც ხელს უშლის დათბობის ტენდენციას, რომელიც დაკავშირებულია მზის სიკაშკაშის ზრდასთან. სხვა სიტყვებით რომ ვთქვათ, არსებობს უკუკავშირის მექანიზმი.

ლავლოკმა ააშენა მოდელი, რომლის მიხედვითაც, მზის ნაკადების სიკაშკაშე იცვლება, მრავალფეროვნება იზრდება, რაც იწვევს პლანეტის ზედაპირის ტემპერატურის რეგულირების უნარის ზრდას, ასევე ბიომასის ზრდას.