Реферати » Реферати з біології » Генетика і еволюція

Генетика і еволюція

тільки Грегор Мендель заклав основи сучасної теорії спадковості, або як її називають зараз, генетики.

4.1. Принципи менделевской теорії спадковості.

Менделевская спадковість об'єднує п'ять основних принципів, два з яких він сформулював у вигляді законів.
1) Спадковість дискретна, і за винятком статевих хромосом, внесок кожного з батьків у своє потомство рівноцінний. Матеріал, що визначає спадкові властивості, передається потомству сперматозоїдом і яйцеклітиною і не змішується. Спадковий матеріал являє собою набір дискретних частинок, званий генами. Гени - це гігантські молекули, що визначають своєю будовою і взаємодією з іншими аналогічними молекулами природу спадкових ознак.

2) Спадкові ознаки не "забруднюють» одне одного. Гени, отримані потомством від батьків, складають пари, причому таких пар в організмі може бути тисячі. Гени передаються в тому ж вигляді, в якому вони існували у предків.

3) При схрещуванні двох чистопорідних організмів, що розрізняються по парі контрастують ознак, перше покоління, як правило, має ознаками одного з батьків. Таким чином, вихідні (дідівські) форми знову виявляються в другому поколінні, або, як зараз кажуть, вищепляются. Це перший закон Менделя, що підтверджує вищевикладене друге положення, званий закон розщеплення.

4) Якщо схрестити організми, що розрізняються по двох або більшому числу пар контрастують ознак, то в другому поколінні ці ознаки розподіляються абсолютно незалежно один від одного. Це правило отримало назву закон незалежного розподілу.

5) П'ятим принципом теорії спадковості Менделя доводилася виняткова стабільність генів. Гени рідко зазнають змін (мутують) з утворенням різноманітних форм

(мутантів). Ці зміни можуть викликати появу нових спадкових ознак. З 50 000 тисяч статевих клітин тільки одна з них буде нести мутаційна зміна з якого-небудь гену. Значна частина статевих клітин буде нести, принаймні, одну нову мутацію.

3. Домінантність спадкових ознак.

Перш ніж говорити про домінантності, слід розкрити такі поняття: аллели, гомозиготи, гетерозиготний.

Гени, що контролюють спадкові властивості, укладені в хромосомах. Хромосоми парні, тому кожен ген у клітці представлений двічі, по одному в кожній хромосомі і в тому ж місці хромосоми. Гени, розташовані в одному і тому ж місці хромосоми називаються аллеморфамі
(алелями). Вони можуть бути однаковими, а можуть відрізнятися. Організм, що має пару однакових алельних генів, називається гомозиготних. Організм, що несе два різних аллеморфа, називається гетерозиготності.

Мендель працював з двома чистими лініями гороху: одна з яких з зеленими насінням gg, а інша з жовтими GG. (Gg - рецесивний ознака зелених насіння, GG - домінантний ознака жовтих насіння). За зовнішнім виглядом утворюється два види типу насіння відносно 3 жовтих до 1 зеленому. Фенотипом називається сукупність ознак, якими володіє організм, а генетичний склад, який визначає ці ознаки, називається генотипом. У менделевским схрещуванні є тільки два різних фенотипу у другому поколінні відносно 3 жовтих до 1 зеленому, але три генотипу відносно
1GG: 2Gg: 1gg.

При схрещуванні з двох чистих ліній, що розрізняють ознак, можна визначити домінантність одного з ознак з розщеплення у другому поколінні. Якщо одна з ознак домінує, то ми отримаємо два фенотипу щодо 3: 1, де особин з домінантним ознакою більшість. Але при отстутствии домінантності буде розщеплення у відношенні 1: 2: 1, де більшість гетерозигот. У наведеній схемі 1 дано результати поворотного схрещування, де співвідношення гетерозигот до гомозиготу дорівнює 1: 1.

5. Еволюція полігенних систем.

Гени, кожен з яких сам по собі дає незначний кумулятивний ефект, а в сумі котроліруют безперервну мінливість, називають полігенами. Особливо багато займався дослідженнями в цій галузі англійський учений К. Мазер. Між генами з сильним дією (головними генами) і генами зі слабким дією (полігенами) немає абсолютного відмінності, тому що гени можуть викликати також проміжні ефекти. Крім того, гени, які надають сильну дію на одні ознаки, можуть надавати слабку дію на інші.

У будь-яких умовах ненаправлення зміни ознаки лише по випадковості можуть виявитися сприятливими. Сучасний рівень розвитку генетики показує, що чим сильніше зміна, тим більше ймовірність, що воно виявиться шкідливим. Тому більшість еволюційних змін має бути викликане накопиченням багатьох змін.

Виходячи з того, що одні гени впливають на прояв інших, в процесі відбору в організмі виробляється збалансована система генів, звана генним комплексом.

В одній і тій же хромосомі знаходяться гени, контролюючі різні ознаки. Тому при проведенні досвіду з відбору якого-небудь ознаки відбирають не тільки нові комбінації полигенов, що впливають на цю ознаку, але також аллели інших локусів, які впливають на інші ознаки, але розташовані в іншій хромосомі. Це означає те, що в пресі відбору змінюються не тільки ті ознаки, за якими ведуть відбір, але також і інші.

«Незважаючи на те, що відбір іноді буває дуже інтенсивним, еволюція зазвичай протікає повільно. Це пояснюється двома обставинами. По-перше, організми звичайно добре пристосовані до середовища в результаті природного відбору, так що будь-яка зміна ознак більшої частини несприятливо. По-друге, якщо навіть відбувається така зміна в середовищі, що вираз ознаки стає неоптимальним, будь-яке його зміна буде утруднено внаслідок порушення всієї збалансованої системи полигенов.
Після того як небудь ознака зміниться під дією відбору, то, перш ніж буде досягнуто подальший прогрес, багато інших ознак також мають стати пристосованими » . (1)

У процесі еволюції виробляється певний генетичний комплекс, що забезпечує фенотипическую пластичність. Кожна ознака розвивається в результаті взаємодії середовища і генотипу. Різні умови будуть по-різному впливати на вираження ознаки, як, наприклад, на вагу насіння або зріст людини. Значить, будуть відбиратися ті гени або генні комбінації, які у взаємодії з даними умовами дадуть пристосований фенотип. Таким чином, створюється стійкий генний комплекс, що забезпечує пристосування до будь-яких умов середовища, з яким може зіткнутися організм і де ще не йшов природний відбір.

6. Генетичний дрейф.

Крім природного відбору, існує ще один фактор, який може сприяти підвищенню концентрації мутантного гена в популяції і навіть повністю витіснити його нормальний алллеломорф.

Біолог С. Райт досліджував цей випадковий процес (генетичний дрейф) за допомогою математичних моделей і застосував цей принцип до вивчення проблем еволюції. При постійних умовах генетичний дрейф має вирішальне значення в дуже маленьких популяціях, отже, популяція стає гомозиготною по багатьом генам і генетична мінливість зменшується. Також він вважав, що внаслідок дрейфу в популяції можуть виникнути ознаки шкідливі спадкові ознаки, в результаті чого така популяція може загинути і не внести свій внесок в еволюцію виду. З іншого боку, в дуже великих популяціях вирішальним фактором є відбір, тому генетична мінливість в популяції знову буде незначна. Популяція поступово добре пристосовується до умов навколишнього середовища, але подальші еволюційні зміни залежать від появи нових сприятливих мутацій. Такі мутації відбуваються повільно, тому еволюція у великих популяціях йде повільно. У популяціях проміжної величини генетична мінливість підвищена, нові вигідні комбінації генів утворюються випадково, і еволюція йде швидше, ніж двох інших описаних вище випадках популяціях.

Також слід пам'ятати, що, коли один аллель втрачається з популяції, він може знову з'явитися тільки завдяки певній мутації. Але у випадку, якщо вид розділений на ряд популяцій, в одних з яких втрачено один аллель, а в інших інший, то загублений з даної популяції ген може з'явитися в ній завдяки міграції з іншої популяції, де є даний ген. Ось таким чином збережеться генетична мінливість. Виходячи з цього Райт, припустив, що найбільш швидкі еволюційні зміни відбуватимуться у видів, підрозділених на численні популяції різної величини, причому між популяціями можлива деяка міграція.

Райт погоджувався з тим, що природний відбір - один з найважливіших чинників еволюції, проте генетичний дрейф, на його думку, також є суттєвим фактором, що визначає тривалі еволюційні зміни всередині виду, і що багато ознак, що відрізняють один вид від іншого, виникли шляхом дрейфу генів і були байдужі або навіть шкідливі за своїм впливом на життєздатність організмів.

З приводу теорії генетичного дрейфу розгорялися суперечки між вченими
- біологами. Наприклад, Т. Добжанський вважав, що не має сенсу ставити питання, який фактор відіграє велику роль - генетичний дрейф або природний відбір. Ці фактори взаємодіють між собою. Можливі дві ситуації:

1) Якщо в еволюції будь-яких видів чільне положення займає відбір, то в цьому випадку буде спостерігатися або спрямована зміна частот генів, або стабільний стан, яке визначається умовами навколишнього середовища.

2) Коли ж протягом тривалого періоду часу більш важливий дрейф, то тоді спрямовані еволюційні зміни не будуть пов'язані з природними умовами і навіть виникли незначні несприятливі ознаки можуть широко поширитися в популяції.

В цілому ж генетичний дрейф досліджено ще недостатньо добре і певного, єдиної думки про цей фактор ще в науці не склалося.

7. Висновок.

Дослідження в галузі генетики та екології виявили ряд факторів, що контролюють вироблення пристосувань і видоутворення.

Сторінки: 1 2 3

енциклопедія  з сиру  аджапсандалі  ананаси  узвар