Тема: Вид. Критерии вида. Генетика популяций.

Тема: Вид. Критерии вида. Генетика популяций.

ЦЕЛИ:

1. Учебные:

· Рассмотреть основные понятия темы: вид, популяция, численность, смертность, панмиксия, инбридинг, апомикс, партеногенез, гиногенез, андрогенез

· Выделить критерии вида

· Углубить школьные знания студентов о популяции

· Выявить эволюционную роль мутаций

· Изучить понятие видообразования и механизмы

2. Развивающие

· Развивать логическое мышление

· Формировать мировоззрение студентов

3. Воспитательные:

· Воспитывать добросовестное отношение к предмету

Межпредметные связи: экология

Внутрипредметные связи: темы раздела.

ПРОВЕРКА Д/З ПО ВОПРОСАМ:

1. Развитие эволюционных идей с древности до н.вр.

2. Теория К.Линнея, Ж.Б. Ламарка. Предпосылки возникновения теории Ч.Дарвина.

3. Жизнь и деятельность Ч.Дарвина. Основные положения его теории.

ДОМАШНЕЕ ЗАДАНИЕ:

1. Подготовить презентацию «Критерии вида»

2. Подготовить сообщения:

· Проблемы макроэволюции

· Современное состояние эволюционного учения

РАССМОТРЕНИЕ ВОПРОСОВ ТЕМЫ ПО ПЛАНУ:

ПЛАН:

1. Вид. Критерии вида.

2. Популяция- элементарная эволюционная единица.Идеальная и реальная популяция. Закон Харди-Вайнберга.

3. Видообразование.

Заслуга Ч. Дарвина в том, что он доказал существование эволюции в природе,, объяснил процесс развития и становления видов, а не в том, что он вскрыл механизм эволюции, что превратило эволюционное учение в теорию.

Представление о виде после работ Дарвина развивалось многопланово. В 20-е г считали, что реально существующие виды в данных условиях разделены на элементарные единицы, которыми считались чистые линии, расы. В 30-е г было сформулировано представление о сложной видовой структуре.

- вид→подвид→разновидность→популяция

Вид- это сложная динамическая система во времени. К 40-г сформировалось учение о необходимости определенных критериев. Чтобы доказать, что относится к данному виду.

Вид является основной «структурной единицей живой природы. Он возникает, развивается, а при изменении условий существования может исчезнуть или преобразоваться в другие виды.

Дж. Рей- ВИД- мелкая совокупность организмов, обитающих совместно, оставляющих потомство и сходных морфологически.

К. Линней- ВИД- универсальная реальная единица структуры всего живого (бинарная номенклатура)

Видом называют совокупность особей, сходных по морфофизиологическим свойствам, имеющих общее происхождение, занимающих определенный ареал, могущих свободно скрещиваться и давать плодовитое потомство. Одни виды отличаются от других рядом признаков, которые называют критериями вида.

Морфологический критерий предполагает описание особенностей внешнего и внутреннего строения особей одного вида. Особи одного вида морфологически сходны. Морфологические различия между видами могут быть четкими или едва уловимыми. (у многих видов есть двойники, особенно у амфибий, птиц, рептилий, грызунов)

Генетический критерийоснован на характерном для каждого вида наборе хромосом, строго определенном их числе, размерах, форме (сходство кариотипов у особей одного вида).

Физиологический критерий описывает сходство всех процессов жизнедеятельности (обмен веществ, раздражимость, размножение и др.) у особей одного вида и объясняет степень половой изоляции групп организмов. Каждый вид имеет индивидуальные определенные характерные для этого вида физиологические процессы- например, бобовые- способны накапливать азот

Биохимический критерий подразумевает сходство химического состава и протекания биохимических реакций у особей одного вида. Инсулин вырабатывается только у хордовых

Географический критерий связывает вид с ареалом, занимаемым им в природе. Он может быть большим или меньшим, прерывистым или сплошным.

Экологический критерий учитывает совокупность факторов внешней среды, необходимых для существования данного вида, и его взаимоотношения с другими видами.

Все критерии в отдельности имеют относительный характер. Например, морфологическое сходство могут иметь разные виды (виды-двойники), но они не скрещиваются между собой (6 видов-двойников у малярийного комара). Биохимические критерии (например соотношение пуриновых и пиримидиновых оснований в молекуле ДНК) могут быть различными у видов одного рода, а виды разных родов могут обладать сходными биохимическими характеристиками. Поэтому для установления видовой принадлежности недостаточно использовать „какой-либо один критерий; только совокупное их изучение может дать правильную характеристику вида.

Основным критерием вида является способность его особей к скрещиванию. Существует много разных препятствий, не позволяющих скрещиваться особям различных видов. Например, отличия в наборе хромосом (генетический критерий), несовпадение сроков размножения или размножение при разных температурах (экологический критерий); различия в строении половых органов (морфологический критерий) и брачном поведении (физиологический критерий) и др. Таким образом, вид представляет собой генетически изолированную систему. Главная черта вида — относительная стабильность его генофонда, которая поддерживается репродуктивной изоляцией особей от других видов. Единство вида обеспечивается свободным скрещиванием между особями, в результате которого происходит постоянный обмен генами, способствующий устойчивому существованию вида на протяжении многих поколений. В то же время генетическая структура вида постоянно изменяется под действием эволюционных факторов (мутации, отбор), поэтому вид оказывается неоднородным.

2. В пределах ареала какого-либо вида его особи распространены неравномерно, так как условия существования на разных его участках различны. Например, лягушки и рыбы одного озера могут быть изолированы от другого, соседнего; заросли крапивы встречаются лишь по оврагам и канавам. Такая изоляция препятствует свободному скрещиванию между группами особей одного вида, хотя в некоторых случаях они могут обмениваться генами с соседними группами. Такие относительно изолированные группы особей одного вида называются популяциями.

Популяция — это совокупность особей одного вида, длительно существующих на определенной территории, свободно скрещивающихся и относительно изолированных от других особей того же вида.

Каждая популяция характеризуется плотностью (числом особей, приходящихся на единицу площади), численностью (общим количеством особей) и возрастным составом (соотношением молодых, зрелых и старых особей).

Популяция — это форма существования вида в конкретных условиях среды и единица эволюции.

Особи одной популяции характеризуются максимальным сходством признаков вследствие высокой возможности скрещивания внутри популяции и одинаковым давлением отбора. Вместе с тем популяции генетически неоднородны вследствие непрерывной наследственной изменчивости. Популяции одного вида отличаются друг от друга частотой встречаемости тех или иных признаков (и соответствующих аллелей), так как в разных условиях существования естественному отбору подвергаются разные признаки (разные блоки генов). В популяциях идет борьба за существование и, следовательно, действует естественный отбор, благодаря которому выживают и оставляют потомство лишь особи с полезными в данных условиях изменениями. В зонах ареала, где граничат разные популяции одного вида, происходит обмен генами между ними, обеспечивающий генетическое единство вида. Такая взаимосвязь между популяциями способствует большей изменчивости вида и лучшей приспособленности его к условиям обитания.

Вследствие относительной генетической изоляции каждая популяция эволюционирует независимо от других популяций того же вида. Это наименьшая часть вида, представляющая собой элементарную единицу эволюции. Отдельная особь не может быть единицей эволюции, так как ее генотип определяется в момент оплодотворения и она смертна. Популяция же потенциально бессмертна. Вклад организма в эволюцию определяется передачей генов своим потомкам.

Породы домашних животных и сорта культурных растений представляют собой искусственные популяции, созданные человеком.

Черты популяций:

1. Полная изолированность от других популяций, способность воспроизводить все свои характеристики на протяжении длительного ряда поколений

2. Воспроизведение популяций происходит только половым путем. При этом рассматриваемый признак не влияет на образование брачных пар. При размножении образуется геометрический резервуар. Встреча гамет равновероятна, а зиготы формируются случайным образом.

3. Моноцикличность- размножение особей происходит 1 раз, после чего родители погибают.

Генетическая структура популяций:

Опрелеляется исходным соотношением аллелей, естественным отбором и элементарными эволюционными факторами – мутационный процесс и давление мутационной изоляции, популяционные волны, эффект основателя, миграции и др.

Генетическая структура включает структуру аллелофонда и генофонда.

Аллелофонд- это совокупность аллелей в популяции. Если рассматривается 2 аллеля одного гена, то структура описывается уравнением:

pA+qa=1, где pA- частота аллеля А, qa- частота аллеля а

Структуры генофонда- это совокупность всех генотипов в популяции. Описывается законом популяционной генетики- Харди-Вайнберга:

В равновесной популяции существует постоянное соотношение частот аллелей и частот генотипов, которые описывает уравнение:

(pA+qa)2=р2АА=2рqАа+q2аа=1

ЗаконХарди-Вайнберга выполняется только при соблюдении условий, т.е справедлив для идеальных популяций. Сравним идеальные и реальные популяции.

Идеальная	Реальная
1. Численность популяции бесконечно большая и случайная гибель части особей не влияет на структуру популяции	Популяция состоит из конечного числа особей
2. Отсутствует половая дифференцировка, женские и мужские гаметы равноценны	Существуют различные типы дифференцировки, различные способы воспроизведения и различные системы скрещивания
3. Наличие панмиксии- свободного скрещивания, существование гаметного резервуара, равновероятность встречи гамет, образование зигот независимо от генотипа и вероятности родителей	Существует избирательность при образовании брачных пар, при встрече гамет и образовании зигот
4. в популяции отсутствуют мутации	Мутации происходят всегда
5. в популяции отсутствует естественный отбор	Всегда существует дифференцированное воспроизведение генотипов, включающее дифференцированное выживание и дифференцированный успех в размножении
6. популяция изолирована от других популяций этого вида	Существуют миграции- поток генов

Практическое значение закона Х-В-га

1. В здравоохранении позволяет оценить популяционный риск генетически обусловленных заболеваний, т.к. каждая популяция обладает собственным аллелофондом и соответственно, разными частотами неблагоприятных аллелей

2. В селекции позволяет выявить генетический потенциал природных популяций, а также сортов и пород народной селекции

3. В экологии позволяет выявить влияние разнообразных факторов на генетическую структуру популяций

В настоящее время на основе генетики популяций развиваются следующие разделы генетики:

· Фармокинетика- изучение генетически обусловленные реакции на воздействие лекарственных препаратов

· Генетическая токсикология- изучение генетически обусловленных реакций на воздействие вредных веществ

· Экогенетика- изучает генетически обусловленных реакций на воздействие разнообразных факторов

12 Следующая ⇒