A ciência moderna tem muitos fatos que provam a existência do processo evolutivo. Estes são dados de bioquímica, genética, embriologia, anatomia, taxonomia, biogeografia, paleontologia e muitas outras disciplinas.

Evidência da unidade da origem do mundo orgânico. Todos os organismos, sejam eles vírus, bactérias, plantas, animais ou fungos, têm uma composição química elementar surpreendentemente próxima. Em todos eles, proteínas e ácidos nucléicos desempenham um papel particularmente importante nos fenômenos da vida, que são construídos de acordo com um único princípio e a partir de componentes semelhantes. É especialmente importante enfatizar que um alto grau de similaridade é encontrado não apenas na estrutura das moléculas biológicas, mas também na maneira como elas funcionam. Os princípios de codificação genética, biossíntese de proteínas e ácidos nucléicos (ver § 14-16) são os mesmos para todos os seres vivos. Na grande maioria dos organismos, o ATP é usado como moléculas de armazenamento de energia, os mecanismos para a quebra de açúcares e o principal ciclo energético da célula também são os mesmos.

A maioria dos organismos tem uma estrutura celular. A célula é o bloco de construção básico da vida. Sua estrutura e funcionamento são muito semelhantes em diferentes organismos. A divisão celular - mitose e nas células germinativas - meiose - é realizada de maneira fundamentalmente semelhante em todos os eucariotos.

É extremamente improvável que uma semelhança tão surpreendente na estrutura e no funcionamento dos organismos vivos tenha sido resultado de uma coincidência aleatória. É o resultado de sua origem comum.

Evidências embriológicas para a evolução. Os dados embriológicos falam a favor da origem evolutiva do mundo orgânico.

O cientista russo Karl Baer (1792-1876) descobriu uma semelhança impressionante entre os embriões de vários vertebrados. Ele escreveu: “Os embriões de mamíferos, pássaros, lagartos e cobras são extremamente semelhantes entre si nos estágios iniciais, tanto em geral quanto no modo de desenvolvimento de partes individuais. Eu tenho dois pequenos germes no meu álcool que esqueci de rotular, e agora sou completamente incapaz de dizer a que classe eles pertencem. Talvez sejam lagartos, talvez sejam pequenos pássaros, e talvez sejam mamíferos muito pequenos, a semelhança na estrutura da cabeça e do corpo desses animais é tão grande. No entanto, esses embriões ainda não têm membros. Mas mesmo que estivessem nos estágios iniciais de seu desenvolvimento, mesmo assim não saberíamos nada, porque as pernas de lagartos e mamíferos, as asas e pernas de pássaros, assim como os braços e pernas do homem, desenvolvem-se da mesma forma básica. .

Arroz. 52. A semelhança dos estágios iniciais do desenvolvimento embrionário dos vertebrados

Em estágios posteriores de desenvolvimento, as diferenças entre os embriões aumentam, aparecem sinais de uma classe, ordem, família (Fig. 52). C. Darwin considerou a semelhança dos estágios iniciais da ontogênese em diferentes representantes de grandes taxa como uma indicação de sua origem através da evolução de ancestrais comuns. Descobertas recentes em genética do desenvolvimento confirmaram a hipótese de Darwin. Foi demonstrado, por exemplo, que os processos mais importantes da ontogenia inicial em todos os vertebrados são controlados pelos mesmos genes. Além disso, muitos desses genes reguladores também foram encontrados em invertebrados (vermes, moluscos e artrópodes). A Figura 53 mostra as áreas de atividade dos genes da família Hox durante a formação do sistema nervoso em Drosophila e camundongos. O último ancestral comum dessas duas espécies de animais existiu há mais de 500 milhões de anos. Apesar disso, em camundongos e Drosophila, não apenas os próprios genes reguladores permaneceram praticamente inalterados, mas também a ordem de seu arranjo nos cromossomos, a sequência de sua inclusão na ontogênese e a posição mútua das regiões do sistema nervoso em desenvolvimento. em que esses genes estão ativos.

Arroz. 53. Comparação de regiões de atividade de genes que controlam o desenvolvimento do sistema nervoso em Drosophila e camundongos

Evidências morfológicas para a evolução. De particular valor para provar a unidade da origem do mundo orgânico são as formas que combinam as características de várias grandes unidades sistemáticas. A existência de tais formas intermediárias indica que em épocas geológicas anteriores viveram organismos que foram os ancestrais de vários grupos sistemáticos. Um bom exemplo disso é o organismo unicelular Euglena green. Ao mesmo tempo, apresenta características típicas de plantas (cloroplastos, a capacidade de usar dióxido de carbono) e de protozoários (flagelos, um olho sensível à luz e até uma aparência de abertura da boca).

Lamarck também introduziu a divisão dos animais em vertebrados e invertebrados. Por muito tempo, nenhuma ligação foi encontrada entre eles, até que os estudos do cientista doméstico A. O. Kovalevsky estabeleceram uma conexão entre esses grupos de animais. A. O. Kovalevsky provou que um invertebrado aparentemente típico - uma ascídia séssil - se desenvolve a partir de uma larva que nada livremente. Tem uma corda e é muito semelhante ao lancelet, um representante, como se acreditava então, dos vertebrados. Com base nesses estudos, todo o grupo de animais, ao qual pertenciam as ascídias, foi anexado aos vertebrados e esse tipo recebeu o nome de cordados.

A conexão entre diferentes classes de animais também ilustra bem a semelhança de sua origem. Ovíparos (por exemplo, equidna e ornitorrinco) em várias características de sua organização são intermediários entre répteis e mamíferos.

A estrutura dos membros anteriores de alguns vertebrados (Fig. 54), por exemplo, nadadeiras de baleia, golfinho, patas de toupeira, asa de morcego, pata de crocodilo, asa de pássaro, mão humana, apesar do desempenho de funções completamente diferentes por esses órgãos, é semelhante em princípio. Alguns ossos no esqueleto dos membros podem estar ausentes, outros podem crescer juntos, os tamanhos relativos dos ossos podem mudar, mas sua homologia, ou seja, semelhança baseada em uma origem comum, é bastante óbvia. Órgãos homólogos são aqueles que se desenvolvem a partir do mesmo primórdio embrionário de maneira semelhante.

Arroz. 54. Homologia dos membros anteriores dos vertebrados

Alguns órgãos ou suas partes não funcionam em animais adultos e são supérfluos para eles - são os chamados órgãos vestigiais, ou rudimentos. A presença de rudimentos, assim como de órgãos homólogos, também é evidência de uma origem comum. Olhos rudimentares são encontrados em animais completamente cegos que levam um estilo de vida subterrâneo. O esqueleto do membro posterior da baleia, escondido dentro do corpo, é um vestígio que atesta a origem terrestre de seus ancestrais. Em humanos, também são conhecidos órgãos rudimentares. Tais são os músculos que movem a aurícula, o vestígio da terceira pálpebra, ou a chamada membrana nictitante, etc.

Evidências paleontológicas para a evolução. O desenvolvimento de, por exemplo, cordados foi realizado em etapas. No início, surgiram os cordados inferiores, depois os peixes, anfíbios e répteis surgiram sequencialmente no tempo. Os répteis, por sua vez, dão origem a mamíferos e aves. No início de seu desenvolvimento evolutivo, os mamíferos eram representados por um pequeno número de espécies, enquanto os répteis floresciam. Mais tarde, o número de espécies de mamíferos e aves aumenta acentuadamente e a maioria das espécies de répteis desaparece. Assim, os dados paleontológicos indicam uma mudança nas formas de animais e plantas ao longo do tempo.

Em alguns casos, a paleontologia aponta para as causas das transformações evolutivas. A este respeito, a evolução dos cavalos é interessante. Os cavalos modernos descendem de pequenos ancestrais onívoros que viveram há 60-70 milhões de anos nas florestas e tinham um membro de cinco dedos. A mudança climática na Terra, que implicou uma redução nas áreas florestais e um aumento no tamanho das estepes, levou ao fato de os ancestrais dos cavalos modernos começarem a desenvolver um novo habitat - as estepes. A necessidade de proteção contra predadores e o deslocamento por longas distâncias em busca de boas pastagens levaram à transformação dos membros - diminuição do número de falanges para uma (Fig. 55). Paralelamente à mudança nos membros, todo o organismo se transformou: um aumento no tamanho do corpo, uma mudança na forma do crânio e a complicação da estrutura dos dentes, o surgimento do trato digestivo característico de mamíferos herbívoros e muito mais.

Arroz. 55. Série histórica de mudanças na estrutura do membro anterior do cavalo

Como resultado de mudanças nas condições externas sob a influência da seleção natural, ocorreu uma transformação gradual de pequenos onívoros de cinco dedos em grandes herbívoros. O material paleontológico mais rico é uma das evidências mais convincentes do processo evolutivo que vem acontecendo em nosso planeta há mais de 3 bilhões de anos.

Evidências biogeográficas para a evolução. Uma evidência impressionante das mudanças evolutivas passadas e em curso é a disseminação de animais e plantas na superfície do nosso planeta. Mesmo na época das grandes descobertas geográficas, viajantes e naturalistas ficaram maravilhados com a diversidade de animais em países distantes, as características de sua distribuição. No entanto, apenas A. Wallace conseguiu trazer todas as informações para o sistema e identificar seis regiões biogeográficas (Fig. 56): 1) Paleoártico, 2) Neoártico (zonas paleoárticas e neoárticas são frequentemente combinadas na região Holártica), 3) Indo -Malaia, 4) Etíope, 5) Neotropical e 6) Australiana.

Arroz. 56. Mapa de zonas biogeográficas

A comparação dos mundos animal e vegetal de diferentes zonas fornece o material científico mais rico para provar o processo evolutivo. A fauna e a flora das regiões paleoártica (eurasiana) e neoártica (norte-americana), por exemplo, têm muito em comum. Isso é explicado pelo fato de que no passado havia uma ponte de terra entre essas áreas - o Istmo de Bering. Em contraste, as regiões Neoártica e Neotropical têm pouco em comum, embora atualmente estejam conectadas pelo Istmo do Panamá. Isso se deve ao isolamento da América do Sul por várias dezenas de milhões de anos. Após o surgimento da Ponte do Panamá, apenas algumas espécies sul-americanas conseguiram penetrar no norte (porco-espinho, tatu, gambá). Espécies norte-americanas tiveram um pouco mais de sucesso no desenvolvimento da região sul-americana. Lhamas, veados, raposas, lontras, ursos entraram na América do Sul, mas não tiveram um impacto significativo em sua composição única de espécies.

A fauna da região australiana é interessante e original. Sabe-se que a Austrália se separou do sul da Ásia antes mesmo do surgimento dos mamíferos superiores.

Assim, a distribuição das espécies animais e vegetais na superfície do planeta e seu agrupamento em zonas biogeográficas refletem o processo de desenvolvimento histórico da Terra e a evolução dos seres vivos.

Fauna e flora da ilha. Para compreender o processo evolutivo, interessa a fauna e a flora das ilhas. A composição da sua fauna e flora depende inteiramente da história da origem das ilhas. As ilhas podem ser de origem continental, ou seja, podem ser resultado da separação de uma parte do continente, ou de origem oceânica (vulcânica e coral).

As ilhas do continente são caracterizadas por fauna e flora semelhantes em composição ao continente. No entanto, quanto mais antiga a ilha e mais significativa a barreira de água, mais diferenças são encontradas. As Ilhas Britânicas separaram-se da Europa muito recentemente e têm uma fauna idêntica à da Europa. Em ilhas isoladas há muito tempo, o processo de divergência de espécies vai muito além. Em Madagascar, por exemplo, não existem grandes ungulados típicos da África: touros, antílopes, rinocerontes, zebras. Não há grandes predadores (leões, leopardos, hienas), macacos superiores (babuínos, macacos). No entanto, muitos primatas inferiores são lêmures, que não são encontrados em nenhum outro lugar.

Um quadro completamente diferente é revelado ao examinar as faunas das ilhas oceânicas. Sua composição de espécies é muito pobre. Na maioria dessas ilhas, não há mamíferos terrestres e anfíbios que sejam incapazes de superar obstáculos hídricos significativos. Toda a fauna das ilhas oceânicas é resultado da introdução acidental de algumas espécies, geralmente aves, répteis e insetos. Representantes de tais espécies que caíram em ilhas oceânicas recebem amplas oportunidades de reprodução. Por exemplo, nas Ilhas Galápagos, das 108 espécies de aves, 82 são endêmicas (ou seja, não são encontradas em nenhum outro lugar) e todas as 8 espécies de répteis são características apenas dessas ilhas. Uma grande variedade de caracóis foi encontrada nas ilhas havaianas, das quais 300 espécies endêmicas pertencem ao mesmo gênero.

Um grande número de diversos fatos biogeográficos indicam que as características da distribuição dos seres vivos no planeta estão intimamente relacionadas à transformação da crosta terrestre e às mudanças evolutivas das espécies.

Evidência molecular para a evolução. Atualmente, a decodificação completa do genoma humano (a totalidade de todos os genes) e dos genomas de vários animais, plantas e microorganismos está quase concluída. A sequência completa de nucleotídeos no DNA é conhecida em um grande número de espécies de organismos vivos. A comparação dessas sequências fornece uma nova pista para a construção da genealogia da vida na Terra.

Muitas mutações são substituições de um nucleotídeo por outro. As mutações ocorrem, via de regra, durante a replicação do DNA (ver § 14). Segue-se que quanto mais gerações se passaram desde a divergência de duas espécies de um ancestral comum, mais substituições aleatórias de nucleotídeos devem ter se acumulado nos genomas dessas espécies filhas. O ancestral comum de humanos e chimpanzés existia há cerca de cinco milhões de anos, e o ancestral comum de humanos e camundongos há mais de 80 milhões de anos. Quando comparamos as sequências de nucleotídeos de genes, como o gene da beta-globina, vemos que há muito menos diferenças entre genes humanos e de chimpanzés do que entre genes humanos (ou chimpanzés) e camundongos.

Uma avaliação quantitativa dessas diferenças permite construir uma árvore genealógica mostrando a relação de vários táxons (espécies, ordens, famílias, classes) e determinar o tempo relativo de sua divergência. Basicamente, esta árvore coincide com aquelas que foram construídas com base em dados morfológicos, embriológicos e paleontológicos. No entanto, em alguns casos, coisas surpreendentes são reveladas. Descobriu-se que baleias e artiodáctilos são parentes muito mais próximos do que artiodáctilos e equídeos. A toupeira-dourada africana está filogeneticamente mais próxima do elefante do que das nossas toupeiras. Métodos modernos de genética molecular permitem analisar os genes não apenas de organismos vivos, mas também de espécies extintas há muito tempo, usando vestígios de DNA em restos fósseis. Isso ajuda a traçar o caminho da evolução da vida na Terra.

1. 0 como evidenciado pelos seguintes fatos: uma organização similar de processos moleculares em todos os organismos que vivem na Terra; a presença de formas intermediárias e órgãos rudimentares? Justifique a resposta.
2. A fauna e a flora da América do Norte e da Eurásia são semelhantes entre si, enquanto a flora e a fauna da América do Norte e do Sul são muito diferentes. Como você explica esses fatos?
3. Normalmente, as espécies endêmicas são bastante comuns nas ilhas (não encontradas em nenhum outro lugar do globo). Como isso pode ser explicado?
4. O animal fóssil - Archaeopteryx tinha sinais de um pássaro e um réptil. Avalie este fato do ponto de vista científico.

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Testes estatísticos formais confirmam a origem de todos os organismos vivos de um único ancestral

A ideia da unidade da origem de todos os seres vivos é geralmente aceita entre os biólogos, mas os argumentos a seu favor são principalmente qualitativos, não quantitativos. Testes estatísticos formais baseados na "teoria da seleção de modelos" e não usando a suposição a priori de que a similaridade das moléculas de proteínas indica sua relação, mostraram que a hipótese de uma única origem de todos os seres vivos é muito mais plausível do que modelos alternativos, sugerindo a origem independente de diferentes grupos de organismos de diferentes ancestrais.

Darwin pensava que todos os organismos vivos se originavam de uma forma inicial ou de várias (ver descendência comum). Darwin deixou em aberto a questão do número de primeiros ancestrais, porque no século 19 a ciência ainda não tinha os meios para resolver esse problema. Hoje, a maioria dos biólogos acredita que todos os seres vivos vieram do "último ancestral comum universal" (último ancestral comum universal, LUCA). Esse ancestral, no entanto, dificilmente era um único organismo ou "espécie" no sentido moderno da palavra, mas sim uma comunidade microbiana polimórfica na qual ocorreu uma troca gênica horizontal ativa.

É claro que LUCA não foi o primeiro ser vivo do mundo: seu surgimento foi precedido por uma longa evolução (durante a qual, em particular, se formaram o código genético moderno e o aparato de síntese de proteínas, ver: Vetsigian, Woese, Goldenfeld. 2006. Evolução coletiva e o código genético). Outras criaturas provavelmente viveram na mesma época que LUCA, mas seus descendentes morreram. A maioria dos especialistas acredita que o LUCA já tinha DNA e RNA, enzimas de replicação e transcrição, ribossomos e outros componentes do aparelho de síntese de proteínas. O argumento mais forte a favor da realidade do LUCA é a unidade do código genético e a semelhança fundamental dos sistemas moleculares de DNA, RNA e síntese de proteínas em todos os organismos vivos (ver: Molecular genetic evidence for evolution). Mas esse argumento, apesar de todo o seu poder de persuasão, não é quantitativo, mas qualitativo. É muito difícil estimar sua força numericamente.

Se a vida se originou na Terra ou no espaço, teoricamente poderia ter se originado várias vezes. Em princípio, pode-se supor que a vida moderna descende de mais de um ancestral. Por exemplo, bactérias podem ter descendido de um, e archaea de outro ancestral (esse ponto de vista é ocasionalmente expresso, embora tenha poucos adeptos).

Procedimentos estatísticos rigorosos para resolver esse dilema até agora praticamente não foram utilizados. Técnicas padrão para comparar sequências de nucleotídeos de DNA e sequências de aminoácidos de proteínas envolvem o cálculo de uma série de pontuações que refletem a probabilidade de que a similaridade observada seja resultado do acaso (ver: The Statistics of Sequence Similarity Scores). Os baixos valores desses indicadores indicam a significância estatística (não aleatoriedade) da semelhança, mas em princípio não são uma prova estrita da relação (unidade de origem) das moléculas comparadas. A alta similaridade de duas sequências pode teoricamente ser explicada não apenas pela origem comum, mas também pela evolução convergente sob a influência de fatores de seleção semelhantes.

Afirmações ainda mais sérias podem ser feitas contra a maioria dos programas de computador projetados para construir árvores evolutivas. Esses programas, via de regra, estão focados em construir a “melhor” árvore evolutiva com base em qualquer conjunto de sequências comparadas, ou seja, ter o máximo suporte estatístico. Esses programas simplesmente não consideram a possibilidade de várias árvores não relacionadas crescerem de várias raízes independentes. Esses métodos podem quantificar e comparar a "probabilidade" de diferentes árvores, mas não é possível entender se um modelo com uma única árvore é mais ou menos provável do que modelos com duas ou três árvores independentes. Em outras palavras, a ideia de um único ancestral comum está "embutida" nesses programas desde o início (o que reflete a profunda convicção dos biólogos de que tal ancestral existe em qualquer par de organismos vivos).

Douglas L. Theobald da Brandeis University (EUA) tentou superar essas limitações e desenvolver testes estatísticos independentes para testar a hipótese LUCA, que não teria a ideia de que a semelhança de sequências é uma medida de sua relação, e muito menos a ideia de a unidade de origem teria sido inicialmente estabelecida. Theobald não tentou descobrir quão estatisticamente significativa é a unidade do código genético de todos os organismos. Sua tarefa era mais restrita: ele queria quantificar quão confiável (ou não confiável) é a evidência para LUCA nas sequências de aminoácidos de proteínas-chave que todos os seres vivos possuem.

A abordagem de Theobald é baseada em testes desenvolvidos dentro teoria da seleção de modelos(teoria da seleção de modelos). Três testes foram usados ​​para comparar modelos evolucionários concorrentes: 1) razão de verossimilhança logarítmica, LLR (ver Likelihood-ratiotest; 2) critério de informação de Akaike (AIC); 3) fator log Bayes. Esses testes quantificam a “verossimilhança” dos modelos comparados (neste caso, reconstruções evolutivas que consistem em uma ou várias árvores) com base em dois critérios principais: 1) a precisão da correspondência do modelo com fatos reais, 2) a parcimonicidade (parcimônia) do modelo. Em outras palavras, esta técnica permite escolher entre uma variedade de modelos aquele que descreve (explica) com maior precisão os fatos observados, utilizando o número mínimo de suposições (“parâmetros livres”) para isso.

Theobald analisou as sequências de aminoácidos de 23 proteínas que todos os organismos vivos possuem (principalmente proteínas envolvidas na síntese da proteína aminoacil-tRNA sintetase, proteínas ribossomais, fatores de alongamento, etc.). Sequências de proteínas foram retiradas de 12 organismos: quatro bactérias, quatro archaea e quatro eucariotos (levedura, Drosophila, worm C.elegans, Humano).

Os modelos evolutivos comparados foram construídos com base em uma série de suposições geralmente aceitas. Supunha-se que as sequências de aminoácidos podem mudar gradualmente no curso da evolução, substituindo alguns aminoácidos por outros. Foram utilizadas matrizes 20 × 20 previamente desenvolvidas, refletindo a probabilidade empírica ou frequência de substituição de cada aminoácido por qualquer outro. Também foi assumido que as substituições de aminoácidos que ocorrem em diferentes linhas evolutivas e em diferentes regiões da proteína não estão correlacionadas entre si.

A hipótese de um único ancestral comum (LUCA) foi comparada com hipóteses sobre vários ancestrais comuns, e a questão de uma única ou múltipla origem da vida foi deixada nos bastidores. O fato é que a hipótese LUCA é bastante compatível com a origem múltipla da vida. Nesse caso, ou todas as outras formas de vida antigas, exceto LUCA, não deixaram descendentes que sobreviveram até hoje, ou representantes de várias populações emergentes independentes adquiriram a capacidade de trocar genes entre si durante a evolução e realmente se fundiram em uma espécie. Os modelos considerados por Theobald são compatíveis com ambos os cenários.

Modelos evolutivos alternativos, que são comparados no artigo discutido em Natureza. uma- todos os seres vivos vêm de dois ou mais ancestrais diferentes, b de um único ancestral. linhas pontilhadas os eventos de troca genética horizontal são indicados. Arroz. da sinopse popular ao artigo Steel & Penny em questão

O autor considerou duas classes de modelos: no primeiro deles, a troca genética horizontal não foi levada em consideração, e os organismos tiveram que evoluir de acordo com esquemas de árvore. Os modelos da segunda classe permitiam a troca horizontal (incluindo a fusão simbiogenética de dois organismos em um), de modo que os esquemas não eram semelhantes a árvores, mas entrelaçados, com jumpers entre os ramos. Dentro de cada classe, os modelos mais plausíveis foram comparados entre si, construídos com base em várias suposições sobre o número de ancestrais originais. O modelo de origem única (ABE, onde A é archaea, B é bactéria, E é eucariotos) foi comparado com uma variedade de modelos de origem múltipla: AE + B (arqueia e eucariotos tiveram um ancestral comum, mas as bactérias evoluíram de um ancestral diferente) , AB + E , BE + A, A + B + E, etc. Até mesmo a possibilidade de uma origem independente de animais multicelulares ou humanos foi considerada.

Todos os três testes usados ​​em todos os casos apoiaram fortemente a hipótese LUCA em oposição às hipóteses alternativas de origem múltipla. Por exemplo, para os modelos de classe 1, a “probabilidade” da hipótese ABE acabou sendo 10 2860 vezes maior que a de seu concorrente mais próximo (os modelos AE + B). Esse número não pode nem ser chamado de "astronômico", não existem números tão grandes em astronomia. Aproximadamente o mesmo suporte confiável foi recebido pelas hipóteses de classe 2 (com transferência horizontal) quando comparadas com as hipóteses de classe 1. troca genética horizontal entre linhagens em evolução. Este modelo, em particular, reflete adequadamente a origem simbiogenética dos eucariotos: algumas das 23 proteínas consideradas eucarióticas claramente herdadas de bactérias, enquanto outras de archaea.

Assim, as sequências de aminoácidos de proteínas-chave encontradas em todas as células vivas fornecem forte suporte estatístico para a hipótese LUCA. Ao mesmo tempo, a principal evidência a favor da unidade de origem não é a magnitude da similaridade como tal (a similaridade real de proteínas homólogas em humanos, leveduras e bactérias na verdade não é tão grande), mas personagem(ou estrutura) dessa semelhança, ou seja, a distribuição de aminoácidos que são idênticos ou semelhantes em propriedades ao longo de uma molécula de proteína em diferentes organismos. A estrutura da semelhança observada é tal que garante a "derivabilidade" de algumas proteínas de outras e, portanto, a hipótese de uma única origem explica todo o quadro muito melhor do que outros modelos. Em materiais suplementares (PDF, 352 Kb) ao artigo em discussão, Douglas Theobald fornece exemplos fictícios de moléculas de proteínas que têm uma similaridade muito alta, mas para as quais uma origem única é menos provável do que múltipla. Por exemplo, isso acontece se a proteína A for semelhante à proteína B em algumas posições de aminoácidos e à proteína C em outras. Quanto às proteínas reais, a hipótese LUCA explica a semelhança observada da maneira mais "parcimoniosa".

Se incluirmos proteínas que nem todos têm, mas apenas alguns organismos (por exemplo, apenas eucariotos), os resultados permanecem os mesmos, porque novos tipos de proteínas de alguma forma tiveram que surgir em diferentes linhas evolutivas - independentemente de essas linhas terem as mesmas ou origens diferentes.

Este trabalho, é claro, não é a solução final para o problema colocado - antes, deve ser considerado como um primeiro passo. É bastante difícil excluir completamente todas as possíveis interpretações alternativas dos resultados obtidos. Isso exigirá um conhecimento mais detalhado dos padrões de evolução das proteínas e métodos estatísticos ainda mais sofisticados.

Origens:
1) Douglas L. Theobald. Um teste formal da teoria da ancestralidade comum universal // Natureza. 2010. V. 465. P. 219-222.
2) Mike Steel, David Penny. Ancestralidade comum posta à prova // Natureza. 2010. V. 465. P. 168-169.

Para trás para a frente

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Forma de aula: frontal, individual.

Métodos de ensino: método heurístico, explicativo e ilustrativo, prático, visual.

Equipamento: Apresentação "Evidências Básicas da Evolução", computador, projetor multimídia, coleções "Formas de Plantas e Animais Fósseis".

O objetivo da lição: formar e revelar a essência das principais evidências da evolução.

Lições objetivas:

• identificar as principais evidências para o desenvolvimento do mundo orgânico;
• avaliar a lei biogenética de F. Müller e E. Haeckel como evidência embriológica;
• descobrir o significado para a ciência das formas transicionais fósseis como evidência paleontológica, estudar evidências anatômicas (morfológicas) e biogeográficas comparativas da evolução.
• continuar a formação de habilidades para o trabalho independente com texto, com apostilas, com apresentação.

Durante as aulas

I. Teste de conhecimento.

Conversa frontal sobre questões-chave sobre o tema “Evolução”.

• Defina o conceito de evolução.
• Cite os períodos de desenvolvimento da evolução.
• Defina criacionismo. Qual é a essência da cosmovisão metafísica?
• Conte-nos sobre as principais visões e erros de K. Linnaeus, determine o papel de suas obras no desenvolvimento da biologia.
• Conte-nos sobre as principais visões e erros de J. B. Lamarck, determine o papel de suas obras no desenvolvimento da biologia.
• Que pré-requisitos para o surgimento do darwinismo você conhece?
• Conte-nos sobre as principais etapas da vida do grande naturalista inglês Charles Darwin.
• Quais são as principais disposições da teoria da evolução de Ch. Darwin.
• Explique do ponto de vista de C. Linnaeus, J-B. Lamarck, C. Darwin, a formação de um pescoço longo em uma girafa e a ausência de órgãos de visão em um rato-toupeira.

II. Aprender novo material (o tópico da lição sobre slide 1).

Apresentação - "Evidências Básicas da Evolução".

O fato da evolução, ou seja, o desenvolvimento histórico dos organismos vivos desde formas simples até formas mais altamente organizadas, que se baseia nos processos do funcionamento único da informação genética, foi aceito e confirmado pelos dados da bioquímica, paleontologia, genética , embriologia, anatomia, taxonomia e muitas outras ciências que possuíam fatos que comprovavam a existência de um processo evolutivo.

A principal evidência da evolução é (slide 2):

1. Composição química semelhante das células de todos os organismos vivos.

2. O plano geral da estrutura das células de todos os organismos vivos.

3. Universalidade do código genético.

4. Princípios uniformes de armazenamento, implementação e transferência de informação genética.

5. Evidência embrionária da evolução.

6. Evidência morfológica da evolução.

7. Evidência paleontológica para evolução.

8. Evidência biogeográfica da evolução.

(Conversa frontal com a definição das principais disposições da prova)

Qual é a composição química dos organismos? (Composição química elementar semelhante de células de todos os organismos) (slide 3);

Qual é a unidade estrutural básica de todos os organismos vivos? (Uma célula é uma unidade elementar de um ser vivo, sua estrutura e funcionamento são muito semelhantes em todos os organismos) (Slide 4);

O que diz a universalidade do código genético? (Proteínas e ácidos nucleicos são sempre construídos de acordo com o mesmo princípio e a partir de componentes semelhantes, desempenham um papel particularmente importante nos processos de vida de todos os organismos) (slide 5);

Os princípios de codificação genética, biossíntese de proteínas e ácidos nucléicos são os mesmos para todos os seres vivos. (slide 6) .

Evidência embriológica

O fato da unidade da origem dos organismos vivos foi estabelecido com base em estudos embriológicos, que se baseiam nos dados da ciência da embriologia.

A embriologia (do grego embrião - embrião e logos - doutrina) é uma ciência que estuda o desenvolvimento embrionário dos organismos. Todos os animais multicelulares se desenvolvem a partir de um único ovo fertilizado. No processo de desenvolvimento individual, eles passam pelos estágios de esmagamento, formação de embriões de duas e três camadas, formação de órgãos das camadas germinativas. A semelhança do desenvolvimento embrionário dos animais atesta a unidade de sua origem.

A embriologia, dependendo das tarefas, é dividida em: geral, comparativa, experimental, populacional e ecológica.

Os dados embriológicos que são evidência da evolução incluem :

1. Lei da semelhança germinal de Karl Baer (slides 7, 8) , onde se lê: "Os embriões mostram, desde os primeiros estágios, uma semelhança geral conhecida dentro do filo" . Em todos os cordados, nos estágios iniciais de desenvolvimento, uma notocorda é colocada, um tubo neural aparece, brânquias se formam na parte anterior da faringe, etc. A semelhança dos embriões indica a origem comum desses organismos. À medida que os embriões se desenvolvem, as características de suas diferenças tornam-se cada vez mais pronunciadas. K. Baer foi o primeiro a descobrir que no curso do desenvolvimento embrionário aparecem primeiro os sinais gerais de um tipo, depois sucessivamente de uma classe, ordem e, finalmente, de uma espécie.

A divergência de sinais de embriões em processo de desenvolvimento é chamada de divergência embrionária, e é explicada pela história desta espécie.

2. Lei biogenética de Haeckel-Muller (slides 7, 9) indicando a relação entre o desenvolvimento individual (ontogenia) e histórico (filogênese). Esta lei foi formulada em 1864-1866. Cientistas alemães F. Müller e E. Haeckel. Em seu desenvolvimento, os organismos multicelulares passam por um estágio unicelular (estágio de zigoto), que pode ser considerado como uma repetição do estágio filogenético da ameba primitiva. Em todos os vertebrados, a notocorda é colocada, que é então substituída pela coluna vertebral, e em seus ancestrais a notocorda permaneceu por toda a vida. Durante o desenvolvimento embrionário de aves e mamíferos, fendas branquiais aparecem na faringe. Esse fato pode ser explicado pela origem desses animais terrestres de ancestrais semelhantes a peixes. Esses e outros fatos levaram Haeckel e Müller a formular a lei biogenética. Diz: "A ontogenia é uma repetição curta e rápida da filogenia, cada organismo em seu desenvolvimento individual repete os estágios de desenvolvimento de seus ancestrais". Falando figurativamente, todo animal durante seu desenvolvimento sobe em sua própria árvore genealógica. No entanto, a ontogenia não repete exatamente a filogenia. Portanto, a repetição das etapas do desenvolvimento histórico de uma espécie em desenvolvimento embrionário ocorre de forma comprimida, com a perda de uma série de etapas. Além disso, os embriões não se assemelham a formas adultas de ancestrais, mas com seus embriões.

Evidência morfológica

Evidências para a evolução deste grupo incluem:

1) Estudos anatômicos comparativos mostraram a presença na flora e fauna modernas formas transicionais de organismos (slide 10) , combinando as características de várias grandes unidades sistemáticas. Por exemplo, a euglena verde combina as características de uma planta (cloroplastos, fotossíntese) e animais (flagelos, um olho fotossensível, uma espécie de aparelho bucal); equidna e ornitorrinco ficam entre répteis e mamíferos (põem ovos e alimentam seus filhotes com leite). A existência de tais formas intermediárias indica que em épocas geológicas anteriores viveram organismos que foram os ancestrais de vários grupos sistemáticos.

2) Disponibilidade dentro de uma classe, tipo homólogo corpos (slide 11) , formações semelhantes entre si em termos do plano geral da estrutura, posição no corpo e aparência no processo de ontogênese. A homologia está associada à presença em diferentes espécies de fatores hereditários igualmente ativos (os chamados genes homólogos) herdados de um ancestral comum. Por exemplo, as nadadeiras de uma baleia, as patas de uma toupeira, um crocodilo, as asas de um pássaro, um morcego, uma mão humana, apesar de desempenharem funções completamente diferentes, a estrutura é semelhante em princípio. Órgãos homólogos são o resultado de divergência - uma divergência de características dentro de uma população de uma espécie que ocorre sob a influência da seleção natural. O padrão geral de evolução que leva à formação de novas espécies, gêneros, classes, etc.

3) Disponibilidade vestígios(do lat. rudimentum - germe, princípio fundamental) (slide 12, 13) - relativamente simplificado, subdesenvolvido, em comparação com as estruturas homólogas dos ancestrais, órgãos que perderam seu significado principal no corpo durante o desenvolvimento evolutivo (Slide 11-13). Os rudimentos são colocados durante o desenvolvimento embrionário do organismo, mas não se desenvolvem completamente. Eles são encontrados em todos os indivíduos desta espécie. Por exemplo, a fíbula em pássaros, a cintura pélvica em uma baleia, os olhos em animais escavadores, etc.; A presença de rudimentos, assim como de órgãos homólogos, atesta a origem comum das formas vivas. Os membros posteriores da baleia, escondidos dentro do corpo, são um vestígio que comprova a origem terrestre de seus ancestrais. Nos humanos, também são conhecidos órgãos rudimentares: músculos que movem a aurícula, um vestígio da terceira pálpebra, etc. Em alguns organismos, órgãos vestigiais podem se desenvolver em órgãos de tamanho normal. Tal retorno à estrutura do órgão de formas ancestrais é chamado atavismo.

4) Disponibilidade atavismos(do lat. atavus - ancestral) (slide 14) , traços que aparecem em indivíduos individuais de uma determinada espécie que existiram em ancestrais distantes, mas foram perdidos no processo de evolução. Por exemplo, membros posteriores que ocasionalmente aparecem em baleias, entre milhares de cavalos de um dedo, ocasionalmente encontram indivíduos que desenvolveram pequenos cascos de dedos II e IV. Existem casos conhecidos do aparecimento de sinais atávicos em humanos: o nascimento de crianças com cabelo primário, cauda longa, etc. A ocorrência de atavismos indica a possível estrutura de um ou outro órgão em formas ancestrais. Os atavismos são manifestações da memória evolutiva dos ancestrais. As razões para seu aparecimento são que os genes responsáveis ​​por uma determinada característica são preservados na evolução de uma determinada espécie, mas sua ação durante o desenvolvimento normal é bloqueada por genes repressores. Após muitas gerações na ontogênese de indivíduos individuais, por razões específicas, o bloqueio é removido e o traço aparece novamente.

evidência paleontológica

A evidência paleontológica é baseada na ciência da paleontologia.

Paleontologia (do grego. paleo - antigo; ontos - uma criatura; logos - ensino) - ciência que estuda os restos de organismos extintos, revelando suas semelhanças e diferenças com os organismos modernos. Fundadores da paleontologia: J. Cuvier, J.-B. Lamarck, A. Brongniard. O termo "paleontologia" foi proposto em 1822 por A. Blainville. As bases da paleontologia evolutiva moderna foram lançadas por V.O. Kovalevsky.

A paleontologia resolve as seguintes tarefas:

• o estudo da flora e fauna do passado, porque os restos fósseis fornecem muito material sobre as relações sucessivas entre vários grupos sistemáticos;
• identificação dos estágios iniciais da evolução da vida e eventos nos limites das principais divisões da história da Terra;
• identificação do isolamento dos troncos do mundo orgânico;
• identificação das principais etapas do desenvolvimento do mundo orgânico; comparando os restos fósseis das camadas da Terra de diferentes eras geológicas, eles concluem que o mundo orgânico mudou ao longo do tempo.

A paleontologia fornece os seguintes dados a favor da evolução:

1) Informações sobre séries filogenéticas (evolutivas) (slide 15), que não são apenas uma excelente ilustração da evolução, mas também permitem que você descubra a razão da evolução de grupos individuais de organismos. Obras de V.O. Kovalevsky foram os primeiros estudos paleontológicos que conseguiram mostrar que algumas espécies descendem de outras. Investigando a história do desenvolvimento dos cavalos, V.O. Kovalevsky mostrou que os animais modernos de um dedo descendem de pequenos ancestrais onívoros de cinco dedos que viveram 60-70 milhões de anos atrás nas florestas. A mudança no clima da Terra, que implicou uma redução na área de florestas e um aumento no tamanho das estepes, levou ao fato de que os ancestrais dos cavalos modernos começaram a desenvolver um novo habitat - as estepes. A necessidade de proteção contra predadores e movimentação por longas distâncias em busca de boas pastagens levou à transformação dos membros - uma diminuição do número de falanges para uma. Paralelamente à mudança nos membros, todo o organismo se transformou: um aumento no tamanho do corpo, uma mudança na forma do crânio e a complicação da estrutura dos dentes, o surgimento do trato digestivo característico de mamíferos herbívoros e muito mais.

2) Informações sobre formas de transição fósseis (a definição de formas de transição foi dada acima), que não sobreviveram até hoje e estão presentes apenas na forma de restos fósseis. A existência de formas de transição entre diferentes tipos e classes mostra que a natureza gradual do desenvolvimento histórico é característica não apenas das categorias sistemáticas inferiores (espécies, gêneros, famílias), mas também das categorias superiores, e que também são um resultado natural do desenvolvimento evolutivo. Exemplos de formas de transição fósseis são: peixes antigos com nadadeiras lobadas, ligando peixes a anfíbios tetrápodes terrestres; samambaias de sementes - um grupo de transição entre samambaias e gimnospermas, psilófitas, lagartos de dentes de animais, Archaeopteryx, etc. (Slides 16, 17).

Evidência biogeográfica

Biogeografia (do grego bio - vida, geo - terra, gráfico - escrevo) - a ciência dos padrões de distribuição ao redor do globo de comunidades de organismos vivos e seus componentes - espécies, gêneros e outros táxons. A biogeografia inclui zoogeografia e geografia botânica. As principais seções da biogeografia começaram a tomar forma no final do século XVIII e na primeira metade do século XIX, graças a inúmeras expedições. Nas origens da biogeografia estavam A. Humboldt, A.R. Wallace, F. Sclater, P. S. Palas, I. G. Borshov e outros.

A evidência biogeográfica para a evolução inclui o seguinte:

1. Características da distribuição de animais e plantas em diferentes continentes (slides 18, 19) , como evidência clara do processo evolutivo. R.A. Wallace, um dos destacados antecessores de Charles Darwin, trouxe para o sistema todas as informações sobre a distribuição de animais e plantas e identificou seis regiões zoogeográficas (os alunos trabalham com um mapa das regiões zoogeográficas do mundo):

1) Paleoártico (Europa, Norte da África, Norte e Ásia Central, Japão);

2) Neoártico (América do Norte);

3) Etíope (África Subsaariana);

4) Indomalaio (Sul da Ásia, Arquipélago Malaio);

5) Neotropical (América do Sul e Central);

6) Australiano (Austrália, Nova Guiné, Nova Zelândia, Nova Caledônia).

O grau de semelhança e diferença de floras e faunas entre diferentes regiões biogeográficas não é o mesmo. Assim, as regiões paleoárticas e neoárticas, apesar da ausência de ligação terrestre entre elas, apresentam uma significativa similaridade de floras e faunas. A flora e a fauna das regiões neoárticas e neotropicais, embora haja um istmo terrestre do Panamá entre elas, são muito diferentes umas das outras. Como isso pode ser explicado? Isso pode ser explicado pelo fato de que uma vez que a Eurásia e a América do Norte fizeram parte do único continente da Laurásia e seu mundo orgânico se desenvolveu juntos. A conexão terrestre entre a América do Norte e a América do Sul, por outro lado, é relativamente recente, e suas floras e faunas evoluíram separadamente. O mundo orgânico da Austrália se destaca, que se separou do sul da Ásia há mais de 100 milhões de anos, e somente durante a Idade do Gelo alguns animais placentários - camundongos e cachorros - se mudaram para cá pelo arquipélago de Sunda. Assim, quanto mais próxima a conexão dos continentes, quanto mais formas relacionadas vivem ali, quanto mais antigo o isolamento de partes do mundo umas das outras, maior a diferença entre suas populações.

2. As características da fauna e flora das ilhas também testemunham a favor da evolução. O mundo orgânico das ilhas continentais está próximo do continente se a separação da ilha ocorreu recentemente (Sakhalin, Grã-Bretanha). Quanto mais antiga a ilha e maior a barreira de água, maiores são as diferenças no mundo orgânico desta ilha e do continente vizinho (Madagáscar). O mundo orgânico das ilhas vulcânicas e corais é pobre e é o resultado da introdução acidental de certas espécies capazes de se mover pelo ar.

ilhas continentais

O mundo dos vivos está perto do continente. Britânico, Sacalina as ilhas se separaram da terra há vários milhares de anos, então o mundo vivo é muito semelhante ao continente. Quanto mais antiga a ilha e mais significativa a barreira de água, mais diferenças são encontradas.

Madagáscar (slide 20). Não há grandes ungulados típicos da África: touros, antílopes, zebras. Não há grandes predadores: leões, leopardos, hienas, macacos superiores. Mas esta ilha é o último refúgio dos lêmures. Era uma vez, antes do advento dos macacos, os lêmures eram os primatas dominantes. Mas eles não podiam competir com seus parentes mais avançados e desapareceram em todos os lugares, exceto em Madagascar, que se separou do continente antes que os macacos evoluíssem. Existem 46 gêneros de aves em Madagascar que não são encontrados em nenhum outro lugar do mundo. Camaleões– maior e mais diversificada do que na África. Ao contrário da África, não há cobras venenosas na ilha. Mas existem muitas pítons e cobras não venenosas. De acordo com a história do mundo vivo, as cobras apareceram muito tarde em comparação com outros répteis, e as cobras venenosas são as mais jovens. Madagascar se separou do continente antes que as cobras aparecessem lá. Existem cerca de 150 espécies de sapos em Madagascar.

ilhas oceânicas

A composição de espécies da fauna das ilhas oceânicas é pobre e é resultado da introdução acidental de certas espécies, geralmente aves, répteis e insetos. Mamíferos terrestres, anfíbios e outros animais não são capazes de superar barreiras de água significativas; a maioria dessas ilhas está ausente. Ilhas Galápogos (slide 21) - afastado da costa da América do Sul por 700 km. Essa distância só pode ser superada por formas que voam bem. 15% das espécies de aves são representadas por espécies sul-americanas e 85% são diferentes do continente e não são encontradas em nenhum outro lugar.

III. Consolidação do conhecimento.

1. Liste todas as evidências da evolução.

2. Faça um trabalho de teste.

Teste “Evidências da Evolução”

1. Que evidência para a evolução é baseada em dados paleontológicos?

1. Morfológico.
2. Embriológico.
3. Paleontológico.
4. Biogeográfico.

2. Quais órgãos dos cavalos sofreram as maiores mudanças?

1. Membros.
2. Um coração.
3. Trato digestivo.
4. Dimensões do corpo.

3. Quais são os órgãos homólogos?

1. Asa de borboleta e asa de pássaro.
2. Poligamia em humanos.

4. Cite órgãos semelhantes?

1. Membros anteriores de vertebrados.
2. Asa de borboleta e asa de pássaro.
3. Músculos que movem a aurícula em humanos.
4. Poligamia em humanos.

5. Quais são os órgãos vestigiais?

1. Membros anteriores de vertebrados.
2. Asa de borboleta e asa de pássaro.
3. Músculos que movem a aurícula em humanos.
4. Poligamia em humanos

6. Que evidência para a evolução é baseada na anatomia comparada?

1. Fauna e flora da ilha.
2. Unidade da origem do mundo orgânico.
3. Morfológico.
4. Embriológico.

7. Quem formulou a lei biogenética?

1. Cap. Darwin.
2. A. N. Severtsev.
3. Müller e Haeckel.
4. K. Linney.

8. Quantas regiões zoogeográficas A. Wallace identificou?

9. O que determina a diversidade de flora e fauna das ilhas?

1. Da história de origem.
2. Da composição de espécies do continente.
3. das condições ambientais.
4. Da distância do continente.

10. Em que se baseiam as provas da unidade da origem do mundo orgânico?

1. Semelhanças na composição química das células.
2. Semelhanças entre os processos de mitose e meiose.
3. Estrutura celular dos organismos.
4. variedade de organismos vivos.

4. Lição de casa: aprenda o resumo da lição; prepare-se para uma pesquisa frontal sobre as evidências da evolução.

Por que os organismos crescem e se reproduzem?
que substâncias são encontradas nas células dos organismos vivos e estão ausentes nos corpos de natureza inanimada?
Qual é a evidência da similaridade da composição e estrutura das células de todos os organismos vivos?

nesta tarefa 30 pontos só responda as questões corretamente carro este corpo farinha este corpo pão este corpo foda este corpo ordenhe este corpo casa este corpo,

A próxima pergunta é: quais organismos ajudam a transformar resíduos em alimentos? Adicione os nomes de "profissões" de organismos vivos ao esquema para que a circulação de substâncias fique fechada. Os nomes das profissões são: produtores consumidores alimentos resíduos planos, a próxima pergunta é qual o papel do sol para todos os habitantes da terra? Adicione uma frase, a frase é esta: O sol é ........... a existência de todos os organismos vivos. próxima questão. Verifique o fenômeno em que o armazenamento de energia não ocorre, os fenômenos em si são os seguintes: Acúmulo de nutrientes na raiz de uma cenoura. A formação de gordura subcutânea em um javali. Dispersão de sementes em dente-de-leão. LEMBRE-SE SE VOCÊ RESPONDEU CORRETAMENTE 30 PONTOS SUA E APENAS SUAS TAREFAS SÃO DADAS PARA 3 AULAS NAS DIVISÕES DE ASSUNTOS DA TERRA NÃO EXISTE TAL ENTÃO EU ESCOLHO BIOLOGIA

1. Estamos cercados por inanimados e... natureza - organismos vivos. 2. Os organismos vivos diferem da natureza inanimada porque: a) respiram, b) ..., c) ..., d) ...

3. Os organismos vivos vivem: a) na terra, b) ..., c) ....

4. Quais células compõem os organismos vivos.

5. Em plantas, animais e humanos, as células do corpo são distinguidas por células sexuais especiais - gametas:

♀ - ...,♂ - ... .

1. O termo ecologia foi introduzido pelo 2. fundador da biogeografia 3. Ramo da biologia que estuda a relação dos organismos vivos entre si e com a natureza inanimada.4. dentro

como uma ciência independente, a ecologia começou a se desenvolver 5. a direção do movimento dita a seleção natural 6. Fatores ambientais que afetam o corpo 7. Um grupo de fatores ambientais devido à influência de organismos vivos 8. Um grupo de fatores ambientais devido a a influência de organismos vivos 9. Um grupo de fatores ambientais devido à influência da natureza inanimada 10. Um fator de natureza inanimada que dá impulso às mudanças sazonais na vida de plantas e animais. 11. a capacidade dos organismos vivos de alterar seus ritmos biológicos dependendo da duração das horas de luz do dia 12. O fator mais significativo para a sobrevivência 13. A luz, a composição química do ar, água e solo, pressão atmosférica e temperatura estão entre os fatores 14 15. Predação ou simbiose está relacionada a fatores 16. plantas de anos longos vivem 17. plantas de dias curtos 18. plantas de tundra pertencem a 19. Plantas de semi- desertos, estepes e desertos pertencem a 20. Um indicador característico de uma população. 21. A totalidade de todos os tipos de organismos vivos que habitam um determinado território e interagem uns com os outros 22. O ecossistema do nosso planeta mais rico em diversidade de espécies 23. grupo ecológico de organismos vivos que criam substâncias orgânicas 24. grupo ecológico de organismos vivos que consomem substâncias orgânicas prontas, mas não realizam mineralização 25. um grupo ecológico de organismos vivos que consomem substâncias orgânicas prontas e contribuem para sua completa transformação em substâncias minerais 26. energia útil vai para o próximo nível trófico (alimento) 27. consumidores de 1ª ordem 28. consumidores de 2ª ou 3ª ordem 29. uma medida da sensibilidade das comunidades de organismos vivos a mudanças em certas condições 30. a capacidade das comunidades (ecossistemas ou biogeocenoses) de manter sua constância e resistir às mudanças ambientais condições fontes de energia e alta produtividade são características de 32. biocenose artificial com a maior taxa metabólica por unidade de área. com o envolvimento da circulação de novos materiais e a excreção de uma grande quantidade de resíduos não aproveitáveis ​​são características de 33. terras aráveis ​​são ocupadas por 34. cidades ocupam 35. a casca do planeta habitada por organismos vivos 36. o autor do estudo da biosfera 37. o limite superior da biosfera 38. o limite da biosfera nas profundezas do oceano. 39 o limite inferior da biosfera na litosfera. 40. uma organização não governamental internacional fundada em 1971, que realiza as ações mais efetivas em defesa da natureza.

Citologia é a ciência da célula (do grego "cytos" - célula, "logos" - ciência).

Citologia é o estudo das células. As células são as unidades elementares de um sistema vivo. E eles são chamados de elementares, porque na natureza não existem sistemas menores que tenham todos os signos e propriedades dos vivos.

Sabe-se que na natureza os organismos são unicelulares (por exemplo, bactérias, algas protozoárias) ou multicelulares.

A célula realiza o metabolismo e a troca de energia, cresce, se reproduz, transfere suas propriedades por herança, reage ao meio externo e se movimenta. As funções acima na célula são realizadas por organelas - o núcleo, as mitocôndrias, etc.

Tudo isso é estudado pela complexa ciência da citologia. Esta ciência tem cerca de 100 anos e está intimamente relacionada com outras ciências.

A própria célula tem mais de 300 anos. E pela primeira vez Robert Hooke as viu com um microscópio em 1665 e chamou as células que viu em uma seção fina de cortiça de "células". Depois disso, o microscópio inventado por Hooke começou a ser amplamente utilizado em pesquisas e descobertas científicas. Organismos unicelulares foram descobertos e células foram encontradas nos tecidos de muitos animais e plantas.

Nos anos 30 do século XIX. O cientista escocês Robert Brown, observando a estrutura de uma folha através de um microscópio, fez uma descoberta notável: ele descobriu uma formação arredondada e densa, que ele chamou de núcleo.

Em 1838, o cientista alemão Schleiden resumiu suas observações e chegou à conclusão de que o núcleo está incluído em todas as células vegetais.

Outro cientista alemão Schwann, observando células de origem animal e comparando-as com células vegetais, chegou à conclusão: todas as células mais diversas possuem núcleos e essa é a sua semelhança.

Resumindo todos os fatos, experimentos e observações díspares, Schwann e Schleiden formularam uma das principais disposições da teoria celular:

Todos os organismos vegetais e animais são compostos de células que são semelhantes em estrutura.

20 anos depois, em 1858, uma contribuição significativa para a citologia foi feita pelo cientista alemão Rudolf Virchow, que argumentou que as células surgem apenas por divisão. Ele formulou o princípio mais importante: "Cada célula de uma célula".

O zoólogo Schneider descreveu pela primeira vez em 1873 a divisão indireta de células animais - "mitose".

Em 1882, Fleming estudou detalhadamente o processo de divisão celular e organizou suas fases em uma determinada ordem.

O acadêmico da Academia Russa de Ciências Karl Baer descobriu o ovo de mamífero e descobriu que todos os organismos multicelulares começam seu desenvolvimento a partir de uma célula e esta célula é um zigoto. Essa descoberta mostrou que a célula não é apenas uma unidade de estrutura, mas também uma unidade de desenvolvimento de todos os organismos vivos.

F. Engels apreciou muito a teoria celular, chamando-a de uma das grandes descobertas do século XIX e comparando seu surgimento com a descoberta da lei da conservação da energia e os ensinamentos de Charles Darwin sobre a evolução do mundo orgânico.

A teoria celular fundamenta as ideias sobre a unidade de todos os seres vivos, a semelhança de sua origem e desenvolvimento evolutivo.

O microscópio de luz foi aprimorado constantemente e de forma muito significativa, assim como os métodos de coloração de células e, graças a isso, as descobertas científicas rapidamente se sucederam. O núcleo, citoplasma e outras organelas da célula foram isolados e estudados.

Atualmente, ao estudar células, eles usam os métodos físicos e químicos mais recentes, bem como microscópios eletrônicos modernos, dando um aumento de 1.000.000. São usados ​​​​corantes especiais e o método de centrifugação é usado para estudar a composição química da célula. Baseia-se na densidade desigual de diferentes organelas celulares. Durante a rotação rápida na ultracentrífuga, várias organelas de células pré-trituradas são dispostas em camadas. Camadas densas se acomodam mais rapidamente e acabam na parte inferior, camadas menos densas no topo. As camadas são separadas e estudadas separadamente.

Um estudo tão moderno e detalhado da organização química da célula levou à conclusão de que são os processos químicos que fundamentam sua vida, que as células de todos os organismos são semelhantes em composição química, possuem os mesmos processos metabólicos básicos.

Dados sobre a semelhança da composição química das células mais uma vez confirmaram a unidade de todo o mundo orgânico.

Graças aos métodos mais modernos de pesquisa física e química, as principais disposições da teoria celular no atual estágio de desenvolvimento da biologia são formuladas da seguinte forma:

1. A célula é a unidade estrutural e funcional básica da vida. Todos os organismos são compostos de células, a vida do organismo como um todo é devido à interação de suas células constituintes.

2. As células de todos os organismos são semelhantes em sua composição química, estrutura e funções.

3. Todas as novas células são formadas durante a divisão das células originais.

Com base nas disposições da teoria celular, fica claro que as células são caracterizadas pela capacidade de crescer, reproduzir, respirar, liberar, usar e converter energia, elas respondem à irritação, ou seja, as células têm as propriedades necessárias para sustentar a vida, e apenas a totalidade das estruturas que formam a célula.

Usando as conquistas da biologia, uma ciência adjacente à medicina foi formada - a microbiologia na segunda metade do século XIX. Seu fundador L. Pasteur.

Início dos anos 50 do século XIX. estudando microorganismos benéficos, descobriu-se um método de "pasterilização". E então, nos anos 70 e 80, Pasteur, estudando os patógenos de doenças contagiosas em humanos e animais, desenvolveu um método de lidar com eles por meio de vacinas preventivas:

1879 - uma receita de vacinação contra a cólera das galinhas;

1881 - contra o antraz;

1885 - contra a raiva;

Os estudos de Pasteur sobre micróbios patogênicos formaram a base da doutrina da imunidade.

1876 - na Rússia, O. Motuchkovsky descobriu o agente causador do tifo no sangue de um paciente;

E a médica Nicole provou que o piolho do corpo é o portador do tifo.

1882 - cientistas alemães R. Koch - o agente causador da turbuculose;

1883 - o agente causador da cólera;

1884 - Gafke descobriu bastões de febre tifóide,

Leffer - difteria, mormo, febre aftosa e peste suína.

Estudos de toxinas - venenos secretados por micróbios levaram à descoberta

soros antitóxicos: antidifteria, tétano, etc.

Os estudos celulares são de grande importância no desvendamento de doenças.

Todos os fatos acima atestam a importância da comunalidade da composição química e estrutura da célula - a principal unidade estrutural e funcional dos organismos vivos - para a biologia, medicina e medicina veterinária, e também testemunha a unidade da origem da vida na terra.