Глава 11. Механизмы эволюционного процесса

Материал главы раскрывает значение главных движущих сил эволюции, открытых Ч.Дарвином — изменчивости, наследственности, естественному отбору. Ч.Дарвин указал и на значение изоляции для видообразования. Дается характеристика другим факторам эволюции, значение которых было раскрыто последователями Ч.Дарвина — популяционным волнам и дрейфу генов. Формируются представления об основных положениях современной синтетической теории эволюции.

Распределение уроков:

Й урок. Роль изменчивости в эволюционном процессе

Й урок. Борьба за существование и естественный отбор

Й урок. Формы естественного отбора

Й урок. Дрейф генов, популяционные волны и изоляция

Й урок. Приспособленность — результат действия факторов эволюции

Й урок. Основные направления эволюционного процесса

Й урок. Основные положения синтетической теории эволюции

Урок 1. Роль изменчивости в эволюционном процессе

Задачи. Провести зачет по теме «Развитие эволюционных представлений. Доказательства эволюции». Дать характеристику ненаследственной и наследственной изменчивости и их значения для эволюции. Сформировать знания об основных типах мутаций, раскрыть роль мутаций как элементарного эволюционного материала. Показать значение комбинативной изменчивости.

Оборудование. Демонстрационный материал: Листочки с напечатанными заданиями, таблицы по общей биологии, кодограмма (приложение 1), презентация.

 

Ход урока:

Зачет.

Вариант 1,2. Дайте ответу одним предложением:

 

1. Перечислите биогеографические области, выделенные А.Уоллесом.
2. Приведите примеры ископаемых переходных форм, известные науке.
3. Что является единицей эволюции по Ламарку? По Дарвину?
4. Какие органы называются гомологичными?
5. Кто из ученых предложил теорию градации, разделил животный мир на 14 классов и расположил их на 6 ступенях, считал, что всем организмам присуще стремление к прогрессу?
6. Какие видовые критерии вам известны?
7. Движущие силы эволюции по Ч.Дарвину.
8. Как появилось многообразие видов и приспособленность организмов с точки зрения трансформизма?
9. Биогенетический закон Мюллера-Геккеля, формулировка.
10. Приведите примеры ныне живущих организмов, сочетающих признаки крупных систематических единиц.

 

1. Что такое вид?
2. Движущие силы эволюции по Ж.Б.Ламарку.
3. Как появилось многообразие видов и приспособленность организмов с точки зрения креационизма?
4. Приведите примеры рудиментов.
5. Какие данные палеонтологии можно считать доказательствами эволюции?
6. Кто из ученых считал, что благоприобретенные признаки передаются по наследству?
7. Что по Ч. Дарвину лежит в основе естественного отбора?
8. Что такое популяция?
9. Какой фактор Ч. Дарвин считал главным, направляющим фактором, который приводит к приспособленности организмов к среде?
10. Что называется видовым критерием?

 

Вариант 3,4. Дайте формулировку терминам или объяснение следующим понятиям:

 

1. Движущие силы эволюции по Ч.Дарвину.
2. Критерий вида (определение).
3. Биогенетический закон Ф.Мюллера и Э.Геккеля.
4. Трансформизм.
5. Берингов перешеек.
6. Искусственность классификации К.Линнея.
7. Гомологичные органы.
8. Естественный отбор.
9. Филогенетические ряды.
10. Ископаемые переходные формы.

 

1. Теория градации Ж.Б.Ламарка.
2. Онтогенез.
3. Рудименты.
4. Голарктическая область.
5. Креационизм.
6. Генетический критерий вида.
7. Филогенез.
8. Движущие силы эволюции по Ж.Б.Ламарку.
9. Биохимический критерий вида.
10. Ареал.

 

Изучение нового материала. Объяснение с помощью таблиц, кодограммы.

Наследственная изменчивость

Для раскрытия механизма эволюционного процесса Дарвин обращается к практике сельского хозяйства Англии. В то время в этой стране было много пород собак, овец, свиней, кур, крупного рогатого скота. Только голубей было около 150 пород, причем сторонники постоянства видов утверждали, что каждая порода животных или сорт растений произошли от своего дикого предка. Дарвин доказал, что все породы кур произошли от дикой банкивской курицы, свиней — от дикой свиньи; породы крупного рогатого скота — от двух видов диких туров, собак — от волка (некоторые породы, возможно от шакала). Дарвин содержал и скрещивал большое количество пород голубей и экспериментально доказал, что они произошли от дикого скалистого голубя. Каким же образом человек создает новые породы животных и сорта растений? Дарвин приходит к выводу, что в основе работы лежит изменчивость признаков, отбор, который проводит человек и наследование потомством признаков родителей.

Дарвин различает две основные формы изменчивости: групповую, или определенную (модификационную по современной терминологии) и индивидуальную, или неопределенную. Групповая изменчивость зависит от условий, в которых находятся организмы, при этом не происходит изменения генотипов особей, и наследования признаков не происходит. Например, коровы при хорошем кормлении дают больше молока. Неопределенная изменчивость связана с изменениями генотипов особей, проявляется в незначительных отличиях особей друг от друга, причем эти изменения передаются следующему поколению.

Для эволюции и для селекции важна только наследственная изменчивость, изменчивость связанная с изменением не только фенотипа, но и генотипа. Наследственная изменчивость поставляет материал для естественного или искусственного отбора. Наследственная (генотипическая) изменчивость может быть: комбинативной — возникающей в результате полового размножения и мутационной — возникающей в результате внезапного изменения состояния генетического материала.

Мутационная изменчивость

Мутации по характеру изменения генотипа классифицируются на генные, хромосомные, геномные.

Генными мутациями называют изменения структуры молекулы ДНК на участке определенного гена, кодирующего структуру определенной молекулы белка. Эти мутации влекут за собой изменение строения белков, то есть появляется новая последовательность аминокислот в полипептидной цепи, в результате чего происходит изменение функциональной активности белковой молекулы.

Хромосомные мутации — мутации, вызывающие изменения структуры хромосом. Они возникают в результате перестройки как в пределах одной хромосомы — внутрихромосомные мутации, так и между негомологичными хромосомами — межхромосомные мутации.

Геномными называют мутации, в результате которых происходит изменение в клетке числа хромосом. Геномные мутации возникают в результате нарушения митоза или мейоза, приводящих либо к неравномерному расхождению хромосом к полюсам клетки (г етероплоидии), либо к удвоению хромосом, но без деления цитоплазмы. В последнем случае возникают полиплоидные организмы. Полиплоидия чаще наблюдается у растений.

По характеру проявления мутации могут быть доминантными, которые обязательно проявляются у гетерозигот и рецессивными — мутации, не проявляющиеся у гетерозигот, поэтому длительное время сохраняющиеся в популяции и образующие резерв наследственной изменчивости (при изменении условий среды обитания носители таких мутаций могут получить преимущество в борьбе за существование). С.С.Четвериков сравнил природные популяции с губкой, впитывающей рецессивные мутации, оставаясь при этом фенотипически однородной.

Мутации каждого отдельного гена происходят в норме достаточно редко — в среднем в одной из 100 000 гамет, но так как у человека в генотипе около 50 000 пар генов, то каждый человек несет вновь возникшую мутацию. Мутации происходят ненаправленно, происходит случайное изменение генотипа организма. Таким образом, мутационный процесс — элементарный фактор эволюции, поставщик мутаций, именно мутации являются элементарным эволюционным материалом.

Комбинативная изменчивость.

В результате полового размножения в популяции возникают новые, уникальные сочетания аллелей различных генов в генотипах особей. Перекомбинация родительского генетического материала происходит в процессе мейоза — при кроссинговере и при случайном сочетании родительских хромосом в разных гаметах, а также при образовании уникального генотипа в результате слияния гамет. Именно в результате комбинативной изменчивости происходит распространение возникших мутаций в популяции и появление бесконечно большого разнообразия генотипов и фенотипов. Подсчитано, что около 98% всех наследственных изменений в популяции связано с генетической комбинаторикой первично сравнительно редких мутаций. В результате каждая особь в популяции содержит в себе множество рецессивных, не проявляющихся фенотипически мутаций, имеет уникальный генотип и попадает под контроль естественного отбора.

 

Закрепление. Беседа. Работа учащихся с тетрадью и кодограммой.

Задание на дом. Изучить текст параграфа, ответить на вопросы. Для лабораторной работы на следующем уроке подготовить гербарий (отдельная оценка!): 5 листьев с одного дерева прогладить (высушить) и закрепить на одной страничке; на другой страничке – закрепить 5 листьев с разных деревьев одного вида.

 

Приложение 1. Кодограмма к уроку.