Manual pentru clasele 10-11
Capitolul XI. Mecanisme ale procesului evolutiv
Charles Darwin în lucrarea sa clasică „Originea speciilor” a rezolvat problema principalelor forțe motrice (factori) ai procesului evolutiv. El a evidențiat următorii factori: ereditatea, variabilitatea, lupta pentru existență și selecția naturală. În plus, Darwin a subliniat rolul important al limitării încrucișării libere a indivizilor datorită izolării acestora unul de celălalt, care a apărut în procesul de divergență evolutivă a speciilor.
Cunoștințele moderne despre evoluție și factorii săi s-au dezvoltat în așa-numita teorie sintetică a evoluției, care este rezultatul dezvoltării darwinismului, geneticii, ecologiei și a altor științe biologice.
Teoria evoluționistă pornește de la faptul că unitatea evolutivă elementară, adică celula minimă care este capabilă de schimbare istorică (evoluează), este populația.
§ 45. Rolul variabilităţii în procesul evolutiv
Toți indivizii aceleiași specii de animale și plante sunt mai mult sau mai puțin diferiți unul de celălalt. Variabilitatea organismelor este un factor important în cursul procesului evolutiv.
variabilitate mutațională. Variabilitatea mutațională joacă rolul principalului furnizor de modificări ereditare. Ea este materialul primar al tuturor transformărilor evolutive. Unul dintre tipurile comune de mutații genomice este poliploidia, care este importantă în evoluția plantelor. Speciile de plante poliploide ocupă adesea zone arctice și alpine. Se crede că acest lucru se datorează rezistenței crescute a acestora la factorii de mediu negativi.
Mutațiile cromozomiale joacă, de asemenea, un rol evolutiv important. În primul rând, este necesar să subliniem duplicarea genelor într-un cromozom. Datorită dublării genelor, materialul genetic se acumulează în procesul de evoluție. Creșterea complexității organizării viețuitoarelor în cursul dezvoltării istorice s-a bazat în mare parte pe o creștere a cantității de material genetic. Este suficient să spunem că cantitatea de ADN dintr-o celulă la vertebratele superioare este de aproximativ 1000 de ori mai mare decât la bacterii. Un alt tip de mutație cromozomială, care se găsește destul de des la animale și plante, este deplasarea unui segment de cromozom.
Indivizii heterozigoți pentru astfel de mutații au adesea o fertilitate redusă, în timp ce homozigoții se reproduc normal. Unii oameni de știință cred că apariția unor astfel de mutații poate rupe unitatea genetică a speciei și poate duce la izolarea în cadrul populațiilor sale izolate reproductiv.
SERGEI SERGEEVICH CHETVERIKOV (1882-1959) - om de știință, evoluționist și genetician rus. Opera sa a dat naștere sintezei moderne a geneticii și darwinismul clasic.
Cel mai frecvent tip de mutații sunt genele. Ele joacă un rol foarte important în procesul evolutiv. Mutațiile genelor individuale sunt rare. O mutație genetică apare în medie la unul din 100.000 de gameți. Dar, deoarece numărul de gene dintr-un organism (de exemplu, mamifere) este de aproximativ 40.000, aproape fiecare individ poartă o mutație nou apărută. Majoritatea mutațiilor sunt recesive, mutațiile dominante apar mult mai rar. Mutațiile dominante și recesive se comportă diferit în populații. Mutațiile dominante, chiar dacă sunt în stare heterozigotă, apar în fenotipurile indivizilor aflati deja în prima generație și sunt supuse selecției naturale. Mutațiile recesive apar în fenotip doar în stare homozigotă.
O mutație recesivă, înainte de a se manifesta în fenotipul homozigoților, trebuie să se acumuleze în număr semnificativ în populație. Această idee a fost exprimată pentru prima dată de geneticianul intern S. S. Chetverikov. El a fost primul om de știință care a făcut un pas major spre unificarea geneticii cu teoria evoluționistă. În 1926, Chetverikov a publicat celebra lucrare „Despre unele momente ale procesului evolutiv din punctul de vedere al geneticii moderne”, care a început o nouă etapă în dezvoltarea teoriei evoluției.
S. S. Chetverikov a făcut o concluzie importantă despre saturația populațiilor naturale cu un număr mare de mutații recesive. El a scris că o populație, ca un burete, absoarbe mutații recesive, rămânând în același timp omogenă din punct de vedere fenotipic. Existența unei astfel de rezerve ascunse de variabilitate ereditară creează posibilitatea transformărilor evolutive ale populațiilor sub influența selecției naturale. După cum a arătat I. I. Shmalgauzen, însăși capacitatea populațiilor de a acumula variabilitate genetică este rezultatul selecției naturale.
Recent, datorită succeselor geneticii moleculare și ale geneticii de dezvoltare, a devenit din ce în ce mai clar ce rol uriaș îl joacă în evoluție mutațiile care apar nu în genele structurale (codificatoare de proteine) în sine, ci în regiunile de reglare ale acestor gene. . Ele pot modifica nivelul de transcripție al genelor structurale, timpul și locul pornirii și opririi lor, creând o mare varietate de forme și funcții ale organismelor. Diferențele morfologice semnificative între clasele de vertebrate depind de acumularea de mici mutații în elementele de reglare.
Să luăm în considerare un exemplu simplu. Mărimea și poziția pieptului la pui, șoarece și boa constrictor sunt controlate de aceeași genă structurală. Secvența de nucleotide din această genă este aceeași la toate cele trei specii (ca și la toate celelalte vertebrate). Cu toate acestea, modificările care au avut loc în elementele sale de reglare duc la faptul că la boa constrictor această genă funcționează în aproape toate celulele notocordului embrionului, la șoarece - în partea anterioară și la pui - în spatele notocordului. Ca urmare, pieptul boa constrictor este format de la cap aproape până la vârful cozii, la șoarece - mai aproape de cap, iar la pui - mai aproape de coadă.
În populațiile naturale, s-a acumulat un număr mare de mutații în elementele de reglare ale diferitelor gene structurale.
Variabilitatea combinației. După cum știți deja, variabilitatea combinativă este o consecință a încrucișării cromozomilor omologi, a divergenței lor aleatoare în meioză și a combinației aleatoare a gameților în timpul fertilizării. Variabilitatea combinativă duce la apariția unei varietăți infinit de mari de genotipuri și fenotipuri. Acesta servește ca o sursă inepuizabilă a diversității ereditare a speciilor și ca bază pentru selecția naturală. Dacă presupunem că în fiecare pereche de cromozomi omologi există doar o pereche de gene alelice, atunci pentru o persoană al cărei set haploid de cromozomi este 23, numărul de gameți posibili va fi 2 23, iar numărul de genotipuri posibile - 3 23 . Un astfel de număr mare de genotipuri este de 20 de ori mai mare decât numărul tuturor oamenilor de pe Pământ. Cu toate acestea, în realitate, cromozomii omologi diferă în mai multe gene, iar fenomenul de încrucișare nu este luat în considerare în calcul. Prin urmare, numărul de genotipuri posibile este exprimat printr-un număr astronomic și se poate spune cu certitudine că apariția a doi oameni identici este aproape de necrezut. Gemenii identici sunt o excepție.
Diversitatea enormă genotipică și, în consecință, fenotipică a populațiilor naturale este materialul evolutiv inițial cu care operează selecția naturală.
- Ce fel de variabilitate, în opinia dumneavoastră, joacă un rol principal în evoluție? Justificați răspunsul.
- Descrieți rolul variabilității în procesul evolutiv.
- Cum se poate explica omogenitatea fenotipică a populațiilor unei specii? Se poate argumenta că grupurile de gene ale populațiilor aceleiași specii sunt aceleași?
- Ce procese biologice care au loc în organism stau la baza variabilității combinative?
OPȚIUNEA - 2
1. Potrivit lui Ch. Darwin, forțele motrice ale evoluției sunt:
A) lupta pentru existență; B) selecția naturală;
B) variabilitate ereditară; D) toate cele de mai sus.
2. Următorul tip de variabilitate joacă un rol principal în evoluție:
Un anumit B) grup;
B) modificare; D) mutațional.
3. Forma de conducere a selecției duce de obicei la:
A) distrugerea indivizilor cu abateri; B) extinderea normei anterioare de reactie;
din viteza anterioară de reacție;
B) îngustarea normei anterioare de reacție; D) deplasarea vitezei anterioare de reacție.
4. Organisme similare sunt:
A) branhii de raci si branhii de peste; C) frunze de mesteacăn și ace de cactus;
B) laba de câine și aripa de pasăre; D) toate perechile enumerate.
5. În epoca glaciației a trăit:
A) Cro-Magnons B) sinantropi;
B) Neanderthalieni; D) toate cele de mai sus.
6. Productivitatea unui ecosistem se numește:
A) biomasa sa totală; C) biomasa totală a producătorilor;
B) creșterea acestei biomase pe unitatea de timp; D) biomasa totală a consumatorilor.
7. În celulele procariote există:
A) nuclee B) mitocondrii;
B) ribozomi; D) toate organelele enumerate.
8. Conform opiniilor lui A.I.Oparin, principalele surse de energie pentru sinteza abiogenă a substanțelor organice din substanțe anorganice pe Pământul antic au fost:
a) proiectile electrice; b) radiatii ultraviolete;
9. Viața pe Pământ a apărut:
a) inițial pe sushi; b) iniţial în ocean;
10. Ipoteza panstermiei sugerează
a) viața este adusă planetei noastre din exterior;
b) viața a apărut în mod repetat din materie nevie;
c) apariţia treptată a vieţii pe Pământ din substanţe anorganice
prin evoluție moleculară abiogenă pe termen lung;
d) viața a existat dintotdeauna.
11. Gena se referă la unitatea structurală și funcțională a nivelului de organizare a vieții
A) organismic B) molecular-genetic C) organoid-celular D) populație-specie
12. O populație este o colecție de indivizi dintr-o anumită specie care ocupă un anumit teritoriu și
13 Principalul motiv pentru regresia biologică a multor specii în prezent este:
A) schimbările climatice B) activitatea economică umană
C) modificarea reliefului D) creşterea numărului de prădători.
14. Știința studiilor citologiei:
15. Un rezervor locuit de diverse specii de plante și animale este:
16. Teoria abiogenezei a fost susținută de:
a) Aristotel b) F. Redi; c) L. Pasteur; d) K. Linney
17. Schimbările care nu sunt moștenite și apar ca adaptări la mediul extern se numesc:
A) nedefinit B) individual C) mutațional
D) modificare
18. Acidul dezoxiribonucleic este nivelul de organizare al vieții sălbatice:
19. Poporul antic include:
20. Fitnessul în procesul de evoluție apare ca urmare a:
OPȚIUNEA - 3
1. Acidul dezoxiribonucleic este nivelul de organizare al vieții sălbatice:
A) celular; B) moleculară;
B) organismic; D) populație
2. Știința studiilor citologiei:
A) structura celulelor organismelor unicelulare și pluricelulare;
B) structura organelor și sistemelor de organe ale organismelor pluricelulare;
C) fenotipul organismelor din diferite regate;
D) morfologia plantelor și caracteristicile dezvoltării lor.
3. Poporul antic include:
A) Neanderthal B) Pithecanthropus
C) Sinanthropus D) Cro-Magnon.
4. Există concurență între elan și zimbri, deoarece aceștia:
A) mâncați aceeași mâncare B) au aproximativ aceiași parametri corporali
C) au puțini descendenți D) aparțin clasei mamiferelor.
5. Fitnessul în procesul de evoluție apare ca urmare a:
A) izolarea geografică B) interacțiunea forțelor motrice ale evoluției
C) variabilitate mutațională D) selecție artificială.
6. Un rezervor locuit de diverse specii de plante și animale este:
A) biogeocenoza B) noosfera C) biosfera D) agroecosistem.
7. Viața pe Pământ a apărut:
a) inițial pe sushi; b) iniţial în ocean;
c) la granița terestră și oceanică; d) simultan pe uscat si ocean.
8. Acidul dezoxiribonucleic este nivelul de organizare al vieții sălbatice:
A) celular; B) moleculară; B) organismic; D) populație
9. O populație este o colecție de indivizi dintr-o anumită specie care ocupă un anumit teritoriu și
A) au un bazin genetic comun
B) asemănătoare între ele în toate privințele structurii externe
C) având diverse obstacole pentru trecerea liberă
D) să nu concureze între ele pentru hrană și alte condiții favorabile de mediu
10. Conform opiniilor lui A.I.Oparin, principalele surse de energie pentru sinteza abiogenă a substanțelor organice din substanțe anorganice pe Pământul antic au fost:
a) proiectile electrice;
b) radiatii ultraviolete;
c) radiatia termica de la eruptii vulcanice;
d) energia reacţiilor chimice
11. Noi specii în natură apar ca rezultat al interacțiunii:
A) variabilitatea ereditară, lupta pentru existență, selecția naturală
B) modificări neereditare și schimbări sezoniere ale naturii
C) adaptabilitatea organismelor și selecția artificială
D) factori de mediu abiotici
12. . Ch. Darwin a considerat cea mai intensă formă de luptă pentru existență:
A) lupta împotriva condițiilor nefavorabile; B) interspecific;
B) intraspecific; D) toate formele enumerate în mod egal.
Opțiunea 1
RĂSPUNS: 1 - C, 2 - B, 3 - B, 4 - C, 5 - C, 6 - B, 7 - D, 8 - B, 9 - D, 10 - B,
11 - C, 12 - C, 13 - B, 14 - C, 15 - A, 16 - A, 17 - B, 18 - A, 19 - A,
20 - G.
Opțiunea 2
RĂSPUNS: 1 - D, 2 - D, 3 - D, 4 - A, 5 - B, 6 - B, 7 - B, 8 - D, 9 - A, 10 - A,
11 - B, 12-A, 13-B, 14-A, 15-A, 16-A, 17-G, 18-B, 19-A, 20-B
Opțiunea 3
Răspunsuri: 1 - B, 2 - A, 3 - a, 4 - C, 5 - B, 6 - A, 7 - B, 8 - B, 9 - A
10 - D, 11 - A, 12 - B, 13 - C, 14 - A, 15 - B, 16 - D, 17 - A, 18 - A,
19 - B, 20 - B.
Descărcați material
Consultați fișierul descărcabil pentru textul integral.
Pagina conține doar un fragment din material.
Lecție generală pe tema: „Fundamentele doctrinei evoluției”
Nivelul A
1. Următorul tip de variabilitate joacă un rol principal în evoluție
Un anumit
B) modificare
B) grup
D) mutațional
2. Capacitatea ființelor vii de a produce un număr mare de descendenți și habitatele limitate și resursele de viață sunt cauzele imediate ale:
A) variație ereditară
B) lupta pentru existență
B) extincție
D) speciația
3. Charles Darwin a considerat cea mai intensă formă de luptă pentru existență:
A) tratarea unor condiții nefavorabile
B) intraspecific
B) interspecii
D) toate cele de mai sus în mod egal
4. Variabilitatea ereditară în procesul de evoluție:
A) creează noi specii
B) furnizează material pentru evoluție
C) fixează materialul creat în procesul de evoluţie
D) salvează cele mai utile modificări
5. Selecția naturală operează la nivelul:
A) organism individual
B) populaţiile
D) biocenoza
6. Forma de conducere a selecției are ca rezultat de obicei:
A) la distrugerea indivizilor cu abateri de la norma anterioară de reacție
B) extinderea vitezei anterioare de reacție
B) îngustarea normei anterioare de reacţie
D) o schimbare a vitezei anterioare de reacție
7. Rezultatul selecției naturale nu este:
a) adaptabilitatea organismelor la mediu
B) diversitatea lumii organice
B) lupta pentru existență
D) îmbunătățirea organizării ființelor vii
a) aromorfoza
B) idioadaptare
B) degenerare generală
D) evolutie dirijata
11. Idioadaptările includ:
A) multicelularitate
B) inima cu patru camere a mamiferelor
B) frunze asemănătoare cu ac ale plantelor de deșert
D) toate modificările evolutive de mai sus
12. Un exemplu de aromorfoză este:
A) turtirea corpului la pestii de fund
B) colorare protectoare
D) apariția procesului sexual
13. Selecția naturală este:
A) relații complexe dintre organisme și natura neînsuflețită
B) procesul de conservare a indivizilor cu trăsături ereditare utile
C) procesul de formare a unor noi specii în natură
D) procesul de creştere a populaţiei
14. Lupta pentru existență joacă un rol important în evoluție:
A) conservă indivizi predominant cu modificări benefice
B) conservă indivizii cu orice modificări ereditare
B) furnizează material pentru selecție
D) agravează relaţia dintre indivizi
15. Ca urmare a interacțiunii forțelor motrice ale evoluției, se întâmplă următoarele:
A) reproducerea organismelor
B) formarea de noi specii în natură
B) proces de mutație
D) izolarea populaţiilor
16. Subliniază afirmația incorectă: „În procesul de evoluție, lupta cu condițiile adverse duce la...”
A) pentru a crește rezistența organismelor
B) supraviețuirea celor mai viabile indivizi
B) dispariția speciilor
D) îmbunătățirea vederii
17. Forțele motrice ale evoluției includ:
A) varietatea speciilor
B) lupta pentru existență
B) speciația
D) fitness
18. Factorul de evoluție, a cărui bază este apariția barierelor în calea trecerii libere a indivizilor, se numește:
A) modificare
B) selecția naturală
B) izolare
D) valuri de populație
19. Dintre forțele motrice ale evoluției, care conduc la apariția unor adaptări la indivizi la mediu, caracterul călăuzitor are:
a) selecția naturală
B) selecția artificială
B) izolare
D) lupta pentru existență
20. Tipul de selecție care acționează în populațiile care trăiesc în condiții de mediu relativ constante, - ...
Natural
B) stabilizatoare
B) conducere
d) sexuale
21. Care sunt consecințele stabilizării selecției?
A) conservarea speciilor vechi
B) menținerea vitezei de reacție
C) apariţia de noi specii
D) conservarea indivizilor cu caracteristici neschimbate
22. Care sunt consecințele selecției motivelor?
A) conservarea speciilor vechi
B) menținerea vitezei de reacție
C) apariţia de noi specii
D) eliminarea indivizilor cu noi mutații
23. Formarea de noi specii în natură are loc ca urmare a
A) selecția metodologică
B) selecția artificială
B) activități umane
D) interacţiunile forţelor motrice ale evoluţiei
24. În cazul speciației geografice, formarea unei noi specii are loc ca urmare a:
A) dezintegrarea sau extinderea gamei inițiale
B) selecția artificială
C) izolarea populaţiilor din vechiul interval
D) deriva genetica
Nivelul B.
Stabiliți corespondențe între semnele de variabilitate și tipurile acesteia:
- Este cauzată de apariția de noi combinații de gene a. Mutațional
Cauzat de modificări ale genelor și cromozomilor b. combinativ
Progeniturile au trăsături noi
Progeniturile au trăsături parentale
La indivizi, cantitatea sau structura ADN-ului se modifică
Indivizii nu modifică cantitatea sau structura ADN-ului
Adaptări la viața în apă, formate în procesul de evoluție la balene:
B) respiratia oxigenului dizolvat in apa
B) forma raționalizată a corpului
D) stratul adipos subcutanat dezvoltat
D) temperatura corpului constantă
Rezultatul evoluției este:
B) apariția de noi soiuri de plante rezistente la secetă
C) creşterea raselor de bovine foarte productive
D) formarea de noi adaptări la viață în condiții schimbate
E) conservarea noilor specii în condiţii modificate
E) obţinerea de pui broiler de mare productivitate
Nivelul C.
Ce aromorfoze au permis amfibienilor antici să stăpânească pământul?
Ce aromorfoze au permis angiospermelor să ocupe o poziție dominantă pe Pământ?
Teoria evoluției de Ch. Darwin și A. Wallace.
Dispoziții de bază:
1. Tot felul de organisme vii au apărut în mod natural.
2. Organismele încet și treptat transformate și îmbunătățite.
3. Baza transformării speciilor este variabilitatea, ereditatea și selecția naturală. Selecția se realizează prin interacțiunile organismelor între ele și factorii de mediu. Aceste interacțiuni se numesc lupta pentru existență.
4. Indivizii care sunt cel mai adaptați la condițiile de mediu în schimbare supraviețuiesc și dau descendenți cu drepturi depline.
Teoria sintetică a evoluției - aceasta este o regândire a unui număr de prevederi ale darwinismului din punctul de vedere al geneticii (S. Chetverikov, J. Haldane, N. Timofeev-Resovsky, R. Fisher). Se caracterizează ca o teorie a evoluției care are loc prin selecția naturală a trăsăturilor determinate genetic.
Dispoziții de bază:
1. Unitatea elementară de evoluție este populația.
2. Materialul pentru evoluție este variabilitatea mutațională și combinațională.
3. Selecția naturală este considerată drept principalul motiv al dezvoltării adaptărilor, speciației și originii taxonilor supraspecifici.
4. O specie este un grup de populații izolate reproductiv de populațiile altor specii.
5. Speciația constă în apariția unor mecanisme de izolare genetică și se realizează în condiții de izolare geografică.
Procesul de formare a noilor genuri de la specii, de la genuri la familii, de la familii la ordine etc. numită macroevoluție. Spre deosebire de microevoluția care are loc în cadrul unei populații, macroevoluția este supraspecifică și evoluție pe termen foarte lung.
Dovada proceselor evolutive sunt date paleontologice, morfologice, embriologice și biochimice.
Există trei direcții principale de evoluție.
Aromorfoza – modificări evolutive care conduc la un nivel calitativ nou de organizare (multicelularitate, sistem nervos central, fotosinteză). Datorită aromorfozei, apar noi unități taxonomice mari: tipuri (departamente), clase.
Idioadaptare - mici modificări evolutive, exprimate în adaptarea la mediu. Nu există o creștere a nivelului de organizare. Datorită idioadaptării, se formează mici grupuri taxonomice: specii, genuri, familii.
Mutații apar constant în populații sub influența factorilor și provoacă modificări ale fondului său de gene. valuri de populație- acesta este un fenomen de fluctuații ale numărului de populații, care sunt asociate cu modificări periodice ale intensității factorilor de mediu (schimbarea anotimpurilor, precipitații, fluctuații de temperatură).
Izolatie contribuie la prevenirea încrucișărilor între indivizi din diferite părți ale populației și duce la o divergență de caractere în cadrul aceleiași specii.
Izolarea geografică duce la ruperea unui singur interval al unei specii în părți separate și împiedică traversarea.Motivele apariției sale sunt apariția munților, râurilor noi, strâmtorilor etc.
Izolarea mediului pe baza diferenţelor de răspândire sau de timpi de reproducere. De exemplu, unele specii de somoni depun icre într-un an, iar în aceleași râuri o populație de pești depune icre într-un an, iar alta într-altul.
izolare biologică asociat cu diferențe în structura organelor genitale, în cântecele de căsătorie, ritualuri de curte, mirosuri emise etc.
Cea mai mare importanță în procesul evolutiv este selecție naturală. Joacă un rol creativ în natură, deosebindu-se de schimbările ereditare nedirecționate doar pe cele care duc la formarea de noi grupuri de indivizi care vor fi mai adaptați la noile condiții de mediu.
Biologul sovietic I.I. Schmalhausen a dezvoltat (1946) conceptul de selecție de grup - supraviețuirea populațiilor, speciilor, genurilor, familiilor, ordinelor etc. Dar de atunci selecția de grup are loc pe baza experienței organismelor care alcătuiesc aceste grupuri, selecția naturală individuală joacă și ea un rol principal în evoluție – selecția celor mai adaptați indivizi.
