Комбинативная изменчивость

МЕХАНИЗМЫ ЭВОЛЮЦИОННОГО ПРОЦЕССА

 

Ч. Дарвин в своем классическом труде «Происхождение видов» выделил главные движущие силы (факторы) эволюционного процесса: наследственная изменчивость, борьба за существование; естественный отбор. Кроме того, он указал на важную роль ограничения свободного скрещивания особей вследствие их изоляции друг от друга.

Современная эволюционная теория исходит из того, что элементарной эволюционной единицей является популяция (минимальная ячейка, способная исторически изменяться – эволюционировать).

Все вышеперечисленные факторы эволюционного процесса оказывают давление на популяцию и в результате внутри популяции происходят эволюционные изменения.

Рассмотрим по очереди все факторы эволюционного процесса и результаты действия движущих сил эволюции.

Наследственная изменчивость

Все особи одного вида животных и растений в большей или меньшей степени отличаются друг от друга.

 

 

 

Причиной тому - наследственная изменчивость (изменения признаков организма, которые определяются генотипом и сохраняются в ряду поколений, т. е. передается по наследству). Виды наследственной изменчивости: мутационная и комбинативная.

Мутационная изменчивость

В основе мутационной изменчивости лежат мутации (случайно возникшие изменения генотипа). Мутации могут быть полезными, вредными и нейтральными.

По характеру изменений мутации бывают:

1. Геномные мутации – изменения числа хромосом – больше или меньше на одну хромосому или кратное увеличение числа хромосом (полиплоидия). Хромосомный набор увеличивается в разы: 3n, 4n, 5n, 6n, 7n.

 

 

2. Хромосомные мутации – перестройки хромосом, когда отдельные ее части (гены) меняются свою последовательность и т.д.

 

3. Генные, или точковые мутации – изменение последовательности нуклеотидов в молекуле ДНК

 

По месту нахождения мутации бывают:

1. Генные мутации – мутации в половых клетках (гаметах)

2. Соматические мутации – мутации в соматических клетках (не половых)

По природе происхождения мутации бывают:

1. Естественные мутации – мутации, возникающие в природе, под воздействием природных (естественных) факторов

2. Искусственные (индуцированные) мутации – мутации, вызываемые искусственно (человеком).

 

Факторы, вызывающие мутации называют мутагенами. Они бывают различной природы: химические (химические вещества), механические (вибрация), физические (радиация) и т.п.

Количество изменений, полученных искусственным путем, полученных естественным путем.

 

Комбинативная изменчивость

В основе комбинативной изменчивости лежит половой процесс. В результате слияния

мужской и женской половых клеток, происходит объединение признаков сразу двух родительских особей, и следовательно, потомство будет отличаться от родителей.

 

Различное сочетание генов возникает в результате:

1. Независимое расхождение гомологичных хромосом, в результате которого появляются различные типы гамет, и следовательно, различные генотипы.

Родительские особи: желтые семена х зеленые семена

(растение - горох) гладкая форма морщинистая форма

Потомство: желтые желтые зеленые зеленые

гладкие морщинистые гладкие морщинистые

1. Рекомбинация генов (перекрест хромосом – кроссинговер) также обеспечивает различное сочетание генов и получение различных сочетаний в гаметах.

 

1. Случайная встреча гамет при оплодотворении обеспечивает происхождение разных генотипов.

 

Все три явления действуют независимо или совместно.

Громадное генотипическое и, следовательно, фенотипическое разнообразие в природных популяциях является тем исходным эволюционным материалом, с которого начинается эволюционный процесс. Следовательно, наследственная изменчивость – основа разнообразия всех живых организмов.

 

Борьба за существование

Все живые существа, потенциально, способны производить большое количество себе подобных.

Например: за 10 лет потомство одной особи одуванчика покрыло бы землю толщиной 20 см; осетр живет 50 лет и каждый год мечет почти 300000 икринок, выметывая за свою жизнь более 15 млн икринок; пара слонов за весь период приносит не более 6 детенышей, но за 750 лет потомство этой пары могло бы дать жизнь 19 млн особей.

Какой можно сделать вывод?

Особей в популяции появляется во много раз больше, чем может существовать на занимаемой ею территории. Возникает несоответствие между численностью и средствами к жизни (кормовой базой) которое приводит к борьбе за существование (БЗС).

Под выражением «борьба за существование» понимают сложные и многообразные отношения особей внутри видов, между видами и борьбу с неблагоприятными условиями. Дарвин различал три формы БЗС.

 

Формы борьбы за существование (по Ч. Дарвину):

 

1. Внутривидовая
2. Межвидовая
3. Борьба с неблагоприятными условиями жизни

 

 

Внутривидовая борьба происходит между особями одной популяции любого вида за пищу, убежище и др. Примеры: состязание между хищниками за добычу; соперничество из-за территории, из-за самки; у растений соперничество из-за света, воды.

 

 

 

 

При большой численности популяции чаек, взрослые чайки уничтожают часть птенцов. Но чтобы у вас не сложилось впечатление, что животные только уничтожают друг друга приведем примеры взаимопомощи: если кит ранен, то его собратья помогают ему долгое время удерживаться на плаву. Это тоже своего рода внутривидовые взаимоотношения. В природе у многих видов выработались приспособления, помогающее избежать конкуренции: самцы метят свою территорию, пингвины живут семьями. Это тоже внутривидовые взаимоотношения.

Таким образом, внутривидовая борьба сопровождается гибелью части особей вида. Однако в целом это способствует совершенствованию вида в целом. В живых остаются наиболее приспособленные.

 

Межвидовая борьба происходит между особями разных видов. Например: два вида на одной территории (сорняк и культурное растение, ель и береза). Идет борьба за свет, воду. Или отношения «хищник – жертва» (волк и заяц). Также можно привести пример взаимоотношений «паразит – хозяин» (паразитический червь и человек). Это тоже пример межвидовой борьбы. Возможны и такие взаимоотношения между видами, когда один вид способствует процветанию другого (распространение плодов и семян птицами и животными). Взаимовыгодные отношения (симбиоз) у растений семейства бобовых и азотфиксирующих бактерий. Примеров можно привести много.

Влияет ли межвидовая борьба на внутривидовую? Да. Усиливает. В погоне за зайцем (межвидовая борьба) кто выигрывает? Самый быстрый волк, с хорошим чутьем. Именно он будет сытый, даст потомство и всех выкормит. А слабый волк либо умрет с голода, но может и принесет потомство, хотя оно тоже будет слабое и не выживет.

 

 

Борьба с неблагоприятными условиями жизни также усиливает внутривидовую борьбу. Какие могут быть неблагоприятные условия: недостаток воды, света, холод, ветер,

Избыток воды и др. Как живые организмы ведут с этим борьбу. У растений в пустыне редуцируются листовые пластинки, корни становятся длинные и т.п. Растения в тундре низкорослые. Выживет тот, у кого корень длиннее, кто меньше ростом.

Человек может использовать различные взаимоотношения в живой природе:

 

- Метод биологической борьбы с вредителями сельскохозяйственных культур основан на взаимоотношениях «хищник – жертва» (межвидовая борьба);

- Севообороты на полях со сменой культур – бобовые и другие с/х растения;

- При искусственных лесопосадках вносят в почву гифы грибов (симбиотические взаимоотношения между деревьями и грибами);

- Для искусственного разведения рыб, сначала удаляют из водоема хищных и малоценные виды, а затем заполняют водоем высокопродуктивными породами рыб и пополняют кормовую базу таким образом исключают отношения «хищник-жертва» и «конкуренцию»)

- Регулирование хищников при ведении лесного хозяйства;

- Использование антибиотиков (эти вещества вырабатываются низшими грибами для своей защиты, а мы их применяем для защиты от возбудителей болезней)

- Фитонциды (выделяются растениями для защиты, и мы едим, например лук, для защиты от возбудителей болезней).

 

Естественный отбор

Естественный отбор – процесс, происходящий в природе, в результате которого выживают и оставляют потомство в конкретных условиях среды особи с полезными для данного вида признаками и свойствами. Материалом для естественного отбора служат индивидуальные наследственные изменения (мутации и комбинации).

Творческая роль естественного отбора заключается в том, что в процессе эволюции он сохраняет и накапливает из разноплановых изменений наиболее соответствующие условиям среды и полезные для вида.