Гены, кот. занимают гомологические локусы в гомолог. хромосомах, наз-ся аллельными. У каждого организма есть по два аллельных гена.
Известны формы взаимод. между аллельными генами: полное доминир., неполное доминир., кодоминированием и сверхдоминирование. Осн. форма взаимодействия - полное доминирование(описано Г.Менделем). Суть его заключ. в том, что в гетерозиготном организме проявление одной из аллелей доминирует над проявлением др. При полном доминировании расщепления по генотипу 1:2:1 не совпадает с расщ-ем по фенотипу - 3:1. В мед.практике с 2-х т. моногенных наслед-ых болезней почти в половины доминир-ое проявления патолог-их генов над норм-ми. В гетерозигот патологич. аллель проявляется в большинстве случаев признаками заболевания (доминантный фенотип).
Неполное доминирование - форма взаимод., при кот. у гетерозиг. организма (Аа) домин-ый ген(А) не полностью подавляет рецессивный ген(а), из-за чего проявляется промежуточный между род. признак. Расщепление по генотипу и фенотипу совпадает и составляет 1:2:1. При кодоминировании в гетерозиг. орг-ах каждый из аллельных генов вызывает форм-ие зависимого от него продукта, т.е. оказываются продукты обеих аллелей. Классич. Пр. проявления явл. система групп крови, система АBО. Сверхдоминирование - когда доминантный ген в гетерозиг. состоянии проявляется сильнее, чем в гомозиготном.
Множественный аллелизм. У каждого орг-ма есть по 2 аллельных гена. В природе кол-во аллелей может быть более 2, если локус нах-ся в разных сост. Множ-ые аллели обознач. буквой с индексами(А,А3). В кариотипе всегда присутствуют по 2 гомолог. хромосомы, то при множественных аллелях организм может иметь по 2 одинаковых/различных аллели. В половую клетку попадает по одному из них. Для множ-ых аллелей характерное влияние всех аллелей на один и тот же признак. Вторая особенность: в соматических клетках или в клетках диплоидных орг-ов содерж. макс. по 2 аллели, т.к. расположены в одном локусе хромосомы.
Еще одна особенность: по характеру доминирования аллеломорфные признаки размещаются в послед. ряду: чаще норм-ый, неизмененный признак доминирует над др., 2-ой ген ряда рецессивный относительно первого, однако доминирует над след. и т.д. ПР. у человека есть группы крови системы АВО.
Множественный аллелизм имеет важное биологическое и практическое значение, поскольку усиливает комбинативную изменчивость, особенно генотипического.
Много случаев, когда признак или св-ва детерминируются двумя или более неалельнимы генами, которые взаимод. между собой. Хотя и здесь взаимодействие условно,т.к. взаимод. не гены, а контрол-ые ими продукты. При этом имеет место отклонение от менделеевских закономерностей расщепления.
Четыре осн. типа взаимод. генов: комплементарность, эпистаз, полимерию и модифицирующее действие (плейотропия).
Комплементарность это такой тип взаимод. неаллельних генов, когда 1 доминантный ген дополняет действие другого неаллельного доминантного гена, и они вместе определяют новый признак, который отсутствует у родителей. Причем этот признак развивается только в присутствии обоих неаллельних генов.
Примером комплементарного взаимодействия генов у человека может быть синтез защитного белка - интерферона.
Эпистаз - это такое взаимод. неаллельных генов, при кот. один ген подавляет действие другого неаллельного гена. Угнетение могут вызывать как домин-ые, так и рецессивные гены(А>В,а>В,В>А, В>А), поэтому различ. эпистаз доминантный и рецессивный. Подавляющий ген получил название ингибитора/супрессора. Гены-ингибиторы не детерминируют развитие опред. признака, а подавляют действие другого гена.
Ген, эффект которого подавляется, называется гипостатическим. При гипостатичном взаимод. генов расщепл. по фенотипу в F2 составляет 13:3; 12:3:1 или 9:3:4 и др. Окрас плодов тыквы, масть лошадей определяются этим типом взаимодействия.
По предложению Ламарка(1793г.) Королевский ботанич. сад, где он работал, был реорганизован в Музей естественной истории, где он стал профессором по кафедре зоологии насекомых, червей и микроскопических животных. Ламарк руководил этой кафедрой в течение 24 лет. Ламарк стал таким же знатоком в области зоологии, каким был в области ботаники.
Ламарк увлечённо взялся за изучение беспозвоночных животных (он и 1796 г. предложил назвать их «беспозвоночными»). С 1815 по 1822 год выходил в свет 7-митомный труд Ламарка «Естественная история беспозвоночных». В нём он описал все известные роды и виды беспозвоночных. Линней разделил их только на 2 класса (черви и насекомые), Ламарк выделил среди них 10 классов. Современные учёные выделяют среди беспозвоночных более 30 типов.
Ламарк ввёл в обращение и ещё один термин — «биология»(1802). Он сделал это одновременно с нем. учёным Г.Р. Тревиранусом и независимо от него.
Но самым важным трудом Ламарка стала книга «Философия зоологии»(1809). В ней он изложил свою теорию эволюции живого мира.
Ламаркисты создали научную школу, дополняя дарвиновскую идею отбора и «выживания наиболее приспособленного».
Жираф — пример приспособляемости животного к усл. среды в уч. Ламарка.
Если обстоятельства приводят к тому, что состояние индивидуумов стан-ся для них обычным и постоянным, то внутренняя организация таких индивидуумов изменяется. Потомство, получающееся при скрещивании таких индивидуумов, сохраняет приобретённые изменения и, в результате образуется порода, сильно отличающаяся от той, индивидуумы которой все время находились в условиях, благоприятных для их развития. Ж.-Б. Ламарк
В качестве примера действия обстоятельств через привычку Ламарк приводил жирафа:
Известно, что это самое высокое из млекопитающих животных обитает во внутренних областях Африки и водится в местах, где почва почти всегда сухая и лишена растительности. Это заставляет жирафа объедать листву деревьев и делать постоянные усилия, чтобы дотянуться до неё. Вследствие этой привычки передние ноги жирафа стали длиннее задних, а его шея настолько удлинилась, что это животное, даже не приподнимаясь на задних ногах, подняв только голову, достигает шести метров в высоту. Ж.-Б. Ламарк
Идея постепенного изменения всех видов раст. и жив. высказывалась многими учеными до Дарвина. Поэтому само понятие эволюции - процесс длительных, постепенных, медленных изменений, кот. приводят к коренным изменениям — возникновению новых орг-ов, структур, форм и видов, проникло в науку в к.XVIII в.
Но именно Дарвин выдвинул новую гипотезу в отношении живой природы, обобщив эволюц. идеи в одну - теорию эволюции.
Во время кругосветного путешествия Ч. Дарвин собрал богатейший материал об изменчивости видов растений и животных. Особенно поразительной находкой был огромный скелет ископаемого ленивца, обнаруженный в Ю.Америке. Он сравнил их с современными и это натолкнуло Дарвина на мысль об эволюции видов.
Богатейший материал, накопленный в географии, археологии, палеонтологии, физиологии, систематике, позволил Дарвину сделать вывод о длительной эволюции живой природы. Это Дарвин изложил в работе «Происхождение видов путём естественного отбора» (1859 г.). Книга имела успех, 1-ый тираж (1250 экз.) был продан в 1-ый день. При этом следует отметить, что идея постепенного появления в живой природе новых видов оказалась столь необычной, что была принята не сразу.
Дарвин предположил, что в популяциях животных сущ. конкуренция, благодаря которой выживают только особи, которые облад. выгодными в данных условиях свойствами, позволяющими оставить потомство. Основу эволюционной теории Дарвина составляют три принципа: а) наследственности и изменчивости; б) борьбы за существование; в) естественного отбора. Изменчивость является неотъемлемым свойством всего живого. Несмотря на похожесть живых организмов одного вида, внутри популяции невозможно обнаружить две одинаковые особи.
При изменении условий, особенно в неблагоприятную сторону, даже малейшее различие может дать одним организмам значительное преимущество перед другими. Дарвин различает неопределенную и определенную изменчивость.
Определенная изменчивость/адаптивная модификация — способность особей одного вида одинаковым образом реагировать на изменения окружающей среды. Эти групповые изменения не передаются по наследству.
Неопределенная изменчивость/мутация — индивидуальные изменения в организме, передаваемые по наследству. Мутации не связаны напрямую с изменениями условий окр. среды, но именно эта изменчивость играет важнейшую роль в эволюц. процессе. Случайно появившиеся позитивные изменения передаются по наследству. В итоге выживает и достигает зрелости лишь небольшая часть потомства, обладающая полезными наследственным и свойствами.
Дарвин указывал, что внутри вида рождается больше особей, чем доживает до взрослого состояния.
Естественный отбор — ведущий фактор эволюции, объясняющий механизм образования новых видов. Именно этот отбор выступает движущей силой эволюции. Механизм отбора приводит к избирательному уничтожению тех особей, которые менее приспособлены к условиям окружающей среды.
С возн-ем дарвинизма на первый план биологич. исследований выдвинулось несколько задач: -сбор доказательств самого факта эволюции;
накопление данных об адаптивном характере эволюции;
эксперим. изучение взаимод. Наслед-ой изменчивости, борьбы за сущ-ие и естественного отбора как движущей силы эволюции;
изучение закономерностей видообразования и макроэволюции.
Комплекс доказательств теории эволюции. Палеонтология занимается изуч ископаемых останков, т.е. любых сохр-ся в зем. коре следов живших орг-ов: целых организмов, твердых скелетных структур, окаменелостей, отпечатков.
В самых древних породах встреч. следы очень простых орг-ов. В молодых породах находят разнообразные орг-мы, имеющие более сложное строение. Много примеров сущ-я видов на одном из этапов геологич. истории Земли, после они исчезают. Понимается как возник-ие и вымир. видов с теч. времени.
*Географическое распространение. Все организмы приспособлены к среде своего обитания. Поэтому все виды возникли в каком-то опред ареале, а оттуда они могли распр-ться в обл. со схожими прир. усл. Степень расселения зависит от того, насколько успешно могут данные организмы обосноваться в новых местах. Поэтому распростр. видов идет лишь в том случае, если подходящие территории расположены близко друг от друга.
*Биологическая классификация. Еще К.Линней создал первую таксономич. классификацию, в кот. вошли единицы-таксоны. Он выделял: вид, род, семейство, отряд, класс, тип и царство. В основу своей классификации Линней положил структурное сходство между организмами, кот можно представить как результат их адаптации к опред. условиям среды на протяжении нек. периода. Эта классификация хорошо впис-ся в эволюц. теорию.
*Селекция растений и животных. Помимо естеств. отбора сущ. искусств. отбор, связ. с целенаправленной деятельностью человека по сохр. нужных видов. Этот тип отбора называется селекция. Именно путем селекции, из диких предков были выведены все культурные сорта раст. и породы дом. животных.
*Сравнительная анатомия. Она занимается сопоставлением групп раст. и жив. друг с другом. При выявлении общих структурных черт, становится ясно, что в своей основе они сходны. Сравн. анатомия выявляет гомолог. органы, построенные по одному плану и занимающие сходное положение.
*Сравнительная эмбриология. Одним из основоположников - К. Бэр, который изучал эмбриональное развитие у представителей разных групп позвоночных. При этом он обнаружил поразительное сходство в развитии зародышей всех групп, особенно на ранних этапах их развития.
*Сравнительная биохимия. Эта наука показала наличие одинаковых в-в у орг-ов. Вначале было док. родство белков, а позднее – нуклеиновых кислот.
Основные направления эволюции органического мира.
1. Прогрессивный хар-р развития жив. природы, эволюция от низших форм к высшим и приспособление видов к конкретным условиям. Главные линии эволюции жив.:1)подъём общ. орг-ии (ароморфоз);2) мелкие эволюц. измен, приспособление к опред. усл. обитания (идиоадаптация);3) эволюц. измен., ведущие к упрощению организации(дегенерация).
2. Осуществление подъёма общ. орг-ии орг-ов за счёт крупных эволюц. измен., повышающих интенсивность жизнедеят-ти, обеспеч. преимущества в борьбе за сущ-ие, освоение новых сред обитания. Пр. этого направления эволюции: возникновение легких и легочного дыхания у животных, четырехкамерного сердца у птиц и млекопитающих; возникновение хлорофилла и хлороплас-тов, фотосинтеза у растений, корней, цветка и плода у покрытосеменных.
3. Направление эволюции, способствующее развитию органич. мира, на основе мелких эволюц. изменений. Например, у одних видов птиц сформировались в процессе эволюции приспособления к полету (стриж, ласточка), у других — к плаванию (пеликан, утка), у третьих — к жизни в лесу (глухарь, серая куропатка).