САДЫКОВ БОРИС ФАГИМОВИЧ, к.б.н., доцент. Email: boris.sadykov@gmail.com. +7 (927)-32-32-052
САДЫКОВ БОРИС ФАГИМОВИЧ, к.б.н., доцент. Email: boris.sadykov@gmail.com. +7 (927)-32-32-052

О современной (синтетической) теории эволюции

Здравствуйте, уважаемые читатели  блога репетитора биологии по Скайпу biorepet-ufa.ru.

Продолжаю рубрику «Из диалогов в комментариях». Данная статья  касается обсуждения заданий ЕГЭ по современной (синтетической) теории эволюции (СТЭ), созданной на основе теории эволюции Ч.Дарвина, популяционной генетики и биологии развития.

Станислав: Укажите основные положения синтетической теории эволюции (СТЭ).  Можно ли ответить так:
1. Элементарным материалом для эволюции служат изменения наследственного материала ДНК — мутации.
2. Мутационный процесс, дрейф генов, популяционные волны, изоляции — носят случайный и ненаправленный характер.
3. Единственный направляющий фактор эволюции — естественный отбор, основанный на сохранении и накапливании случайных и мелких мутаций.
4. Наименьшая эволюционная единица — популяция, а не вид, отсюда особое внимание к изучению популяции как элементарной структурной единице вида.
5. Эволюция носит постепенный и длительный характер. Видообразование как этап эволюционного процесса представляет собой последовательную смену одной временной популяции чередой последующих временных популяций.
6. Вид состоит из множества соподчиненных морфологически, биохимически, экологически, генетически отличных, но репродуктивно не изолированных единиц — подвидов и популяций. Однако известно немало видов с ограниченными ареалами, в пределах которых не удается расчленить вид на самостоятельные подвиды, а реликтовые виды могут состоять из единственной популяции. Судьба таких видов, как правило, недолговечна.
7. Обмен аллелями, «поток генов» возможны лишь внутри вида. Если мутация имеет положительную селективную ценность на территории ареала вида, то она может распространиться по всем его популяциям и подвидам. Отсюда определение вида как генетически целостной и замкнутой системы.
8. Поскольку основной критерий вида — его репродуктивная изоляция, то этот критерий не применим к формам без полового процесса (огромному множеству прокариот, низшим эукариотам).
9. Макроэволюция, или эволюция на уровне выше вида, идет лишь путем микроэволюции. Не существует закономерностей макроэволюции, отличных от микроэволюционных.

Б.Ф.: Конечно, Станислав, даже на такие невероятно всеобъемлющие задания, на экзамене следует отвечать не столь подробно и все Ваши основные мысли, изложенные в 11 пунктах, следует сгруппировать в 3-4 пункта.

Татьяна:  Каждый вид строго хранит свою уникальность. Его основные признаки связаны не с полиморфизмом как мелкой разменной монетой, которой вид расплачивается за адаптацию к среде,—наиболее жизненно важные свойства вида определяет мономорфная часть генома, которая лежит в основе видовой уникальности: случайные изменения в этих генах летальны. А значит, окружающий мир не может быть результатом естественного отбора…

Б.Ф.: Действительно, Татьяна, большинство мутаций, затрагивающих видоспецифичную часть генома — летальны. Но незначительная часть из них все же, будучи рецессивными, могут быть и безвредными (бесполезными на каком-то длительном историческом отрезке времени). И вот только с изменением условий среды, эти мутации могут, оказавшись полезными в новых условиях, накапливаться в популяции и привести к образованию новых видов.
Спор об изменяемости видов или их изначальном «сотворении» совершенно бессмысленный, так как за время существования Земли (значит в условиях Земли) произошло исчезновение миллионов видов живых существ и образование новых. Да что там «виды» — исчезают и появляются на основе ароморфозов целые новые таксоны организмов типы (отделы) и классы, то есть идет не только микроэволюция (видообразование), но и макроэволюция. А мы все «переливаем из пустого в порожнее» и продолжаем дискутировать с теологами, доказывая, что «верблюд — это все же верблюд».

Марина: Можно ли сказать, что человек создает путем селекции не только сорта, породы, но и НОВЫЕ ВИДЫ?

Б.Ф.: Путем современной быстрой селекции человек действительно создает в основном только новые сорта растений или породы животных (что не относится к возможности искусственного создания новых видов бактерий). Человек создает сорта растений и породы животных с полезными для него (человека) свойствами, размножает и ухаживает за ними на искусственно созданных им территориях. В природных же условиях эти «одомашненные» организмы будут не в состоянии выживать и размножаться, так как не способны будут выдерживать борьбу за существование.
Если же рассматривать в историческом масштабе, то отдельные примеры создания человеком новых видов вероятно существуют. Например, если признать, что прирученный когда-то человеком волк «превратился» в собаку… Гораздо больше примеров тому, когда человек своей деятельностью способствовал исчезновению многих существующих видов организмов на Земле. Но он (человек) постепенно исправляется и иногда его усилия по восстановлению численности исчезающих (часто по его же вине) видов растений или животных приводят к успехам.

Марина: Т.е. межвидовые гибриды, например, тритикале, у которых преодолена бесплодность с помощью полиплоидии, нельзя считать видом, т.к. нет своего ареала и может расти только в агроценозах? Правильно я поняла? А то, что волк и собака свободно скрещиваются, не доказывает, что это еще один вид?

Б.Ф.: Понимая некоторую ироничность Вашего вопроса по поводу того, что можно называть видом, а что таковым не является, попробуем, на сколько это возможно, придти к какому-то однозначному заключению.
Видимо, следует всё же различать понятия видов как объективной реальности, существующих в природе в результате действия естественного отбора, для характеристики которых должны быть полностью применимы все критерии, приводимые в учебной литературе (хотя и для природных видов — нет правил без исключений), от видов, порожденных трудами человека. Человек отдаленной гибридизацией близкородственных видов действительно получает новые виды организмов (поскольку результаты его творений, благодаря применению всякий ухищрений, могут быть продуктивными, в отличие от всевозможных природных гибридных особей, не способных, КАК ПРАВИЛО, оставить потомство).

Пример с тритикале (результат гибридизация пшеницы и ржи, причем — это пример искусственного создания не только нового вида, а отдельного ботанического рода растений. Но на искусственно созданных человеком сортах, видах и родах организмов будет неограниченно продолжительное время (продолжительное — даже в историческом масштабе) оставаться «печать» искусственности, так как в естественных условиях (без вмешательства человека) они не смогут оказаться конкурентоспособными.

Что касается истории происхождения собаки, то наши сведения об этом, как бы много их уже не было собрано, до сих пор считаются весьма фрагментарными, и выглядят как «маленькие островки известного в огромном пространстве неизведанного». Домашние собаки – удивительно разнообразная и широко изменчивая группа. В последнее время все больше ученых склоняются к мнению о их не монофилетическом, а полифилетическом происхождении (от многих исходных видов). У собаки, волка, койота и шакала, например, одинаковое число хромосом (2n=78) и все эти животные могут скрещиваться между собой, причем потомство почти во всех случаях плодовитое. (Вот и еще один «камешек в огород» стройности обозначенных в учебниках критериев вида).

Станислав: Укажите последствия дрейфа генов:
1) исчезновение мутаций,
2) изменение частот аллелей,
3) появление редких аллелей,
4) появление мутаций,
5) географическая изоляция,
6) изменение генофонда популяции.
Я ответил 2,3,6. Скажите, Борис Фагимович, правильно ли я рассуждаю? Дрейф генов по определению — это изменения соотношения частот аллелей первоначальной популяции. Изменение частоты встречаемости редких аллелей и может привести в последствии к серьезным изменениям генофонда популяции.

Б.Ф.: Всё правильно Вы ответили. Вопрос не сложный, но здесь, главное, было не спутать причины и следствия.

Светлана: Какой характер имеет мутационная изменчивость? Направленный или ненаправленный?

Б.Ф.: Светлана! Прочтите мою статью, где изложена сама суть терминов, относящихся к наследственной (генотипической, мутационной, неопределенной, индивидуальной) и ненаследственной (фенотипической, модификационной, определенной, групповой) изменчивости. Тогда Вам станет совершенно очевидным, что мутационная изменчивость носит ненаправленный, а случайный характер.

Светлана: я читала Вашу статью! Не так давно столкнулась с основными положениями СТЭ в одном из методических пособий, там прочитала что мутационная изменчивость носит направленный и ненаправленный характер. Вот и задалась вопросом почему так, или там ошибка? А тогда наследственная изменчивость носит тоже ненаправленный характер, а материалом для отбора служат мутации, которые тоже носят ненаправленный характер, а естественный отбор носит направленный характер так?

Б.Ф.: Я понял из-за чего могут возникать такие разночтения. В естественных условиях мутационный процесс носит ненаправленный характер, а вот человек может искусственно осуществлять, так называемый, «направленный мутагенез» (направленность которого в принципе тоже очень условна). Да, хотя естественный отбор базируется на факторах эволюции не носящих направленного характера, сам он всегда «направлен» на поддержание в выживании и размножении наиболее приспособленных к конкретным условиям среды особей.

Светлана: и наследственная изменчивость, тоже ненаправленный?

Б.Ф.: Свет, ну как же Вы читаете? Моя табличка в статье имеет две колонки: «Наследственная изменчивость» (она же генотипическая, мутационная, неопределенная, индивидуальная) и ненаследственная (она же фенотипическая, модификационная, определенная, групповая).

Светлана: Мимо глаз, мне надо что бы было написано: наследственная изменчивость имеет ненаправленный характер, а тут додумывать же надо.

Наталия:  Выберите один или несколько ответов. Новый вид может возникнуть в результате:
1) Удвоения генетического материала.
2) Отсутствия отбора в пользу или против какого-либо гена.
3) Расчленения ареала вида различными преградами.
4) Миграции особей со сходными генотипами из соседних популяций.
5) Реакции организмов на воздействия среды.
6) Расселения популяций за пределы ареала исходного вида.

Сомневаемся над ответами. Кроме 1), 3), 6) — напрашивается еще один ответ — 2) отсутствие отбора в пользу или против какого-либо гена.

Б.Ф.: Считаю, что второй ответ не надо отмечать как правильный. Ключевое в нем: «отбора нет», «отбор отсутствует», поэтому никак не может привести к видообразованию.

Светлана: Какая форма отбора способствовала сохранению древних пресмыкающихся с полезными для них изменениями генотипа в условиях похолодания? 1) движущая, 2) стабилизирующая, 3) стихийная, 4) методическая. Я думаю движущий отбор. Я права?

Б.Ф.: Вы правы. Естественный отбор в вопросе представлен лишь ответами 1) и 2). Конечно, только движущий отбор мог способствовать сохранению пресмыкающихся в условиях постепенного похолодания климата на Земле.

Станислав: Пример стабилизирующего отбора.
1 — соответствие строения ротового аппарата опылителей и венчика цветков цветков,
2 — появление шестилепестковых цветков на одном растении сирени,
3 — индустриальный меланизм у бабочек,
4 — появление мутаций среди популяции тараканов.
Сразу исключаем 3 и 4, так как это однозначно движущий отбор. 2 не подходит, так как сирень имеет пять лепестков (сам видел у нас во дворе). Остается 1. Я так и ответил. Скажите, правильно ли я рассуждаю?

Б.Ф.: Правильно. Но 2 не подходит не потому, что во дворе Вы не встретили шестилепестковой сирени (такая очень редко, но встречается, вследствие какой-то мутации), а потому, что это действительно не является примером стабилизирующего отбора.

Катерина: Вот опять понимаю, что есть в голове путаница… Существуют формы естественного отбора: стабилизирующий, дизруптивный и движущий. А есть типы эволюционных изменений — конвергенция и дивергенция. Все эти понятия как-то связаны?

Б.Ф.: Конечно, Катерина, все биологические термины, относящиеся к одной познавательной нише, должны быть как-то связаны между собой. Различными формами естественного отбора, рассматриваемыми в  статье, называются механизмы непосредственного (пусть и довольно длительного) воздействия различных условий среды на преобразование организмов на уровне популяций. Фактически — это то, что мы называем МИКРОЭВОЛЮЦИЯ.
Терминами же конвергенция и дивергенция определяются основные типы эволюционных преобразований, характерные для более крупных систематических категорий и происходящие уже за более длительный период. То есть, эти термины, как и основные пути достижения биологического прогресса (ароморфозы, идиоадаптации и дегенерации), относятся к области МАКРОЭВОЛЮЦИИ — являются итогом микроэволюционных преобразований. Естественно, что и «типы эволюционных изменений«, и «основные пути достижения биологического прогресса» базируются на основных формах естественного отбора.
Можно сказать, что «формы естественного отбора» — это сам механизм, инструмент, позволяющий проявиться во времени основным типам эволюционных изменений.

Алексей:  Установите соответствие между примером видообразования и его типом:
ПРИМЕР ВИДООБРАЗОВАНИЯ
А) вьюрки Галапагосских островов,
Б) отсутствие носорогов на Мадагаскаре,
В) существование нескольких разновидностей форели в одном озере,
Г) различия в циклах развития у разных популяций тихоокеанских лососей,
Д) существование эндемических форм животных в Австралии,
Е) существование эндемических форм рачков в озере Байкал.
ТИП ВИДООБРАЗОВАНИЯ
1) географическое
2) экологическое.
Правильный ответ: 112212. Почему эндемичные формы Австралии это географическое видообразование, а эндемичные формы рачков в оз. Байкал экологическое?

Б.Ф.: Всегда, Алексей, надо руководствоваться здравым смыслом (уверен, что Вы им и руководствуетесь, иначе бы не обратили внимания на ошибочный ответ в тесте). Конечно же, существование любых эндемичных видов, в частности видов, встречающихся только на пространстве определенного географического района — результат длительной географической изоляции. И эндемичные формы флоры и фауны Австралии, и эндемичные формы рачков в оз. Байкал яркие тому примеры.

Екатерина: По каким направлениям эволюции происходило развитие жизни в кайнозойскую эру? Какие изменения среды повлияли на эволюцию ныне живущих организмов?» Я понимаю, что тут, скорее всего, надо говорить об идиоадаптации (права ли я?). А второй вопрос не поняла.

Б.Ф.: Да, Екатерина, Вы правы, отвечая на первый вопрос, который довольно полно разбирается во многих школьных учебниках по общей биологии. А по второму вопросу, очевидно, следует говорить о тех глобальных воздействиях на природу, которые оказывают на неё производственная деятельность человека: опустынивание больших территорий Земли, изменение климата, обмеление и даже исчезновение многих рек и озер, загрязнения атмосферы, почвы, воды отходами атомной, тяжелой, горнодобывающей, химической промышленности и сельскохозяйственным производством.

Ольга:  Явление гетерозиса чаще наступает при инбридинге или аутбридинге?

Б.Ф.: Эффект гетерозиза — это явление усиления жизненной силы у гибридов, полученных от скрещивания разных сортов растений или пород животных (то есть при аутбридинге). При инбридинге (длительном внутрипородном скрещивании) явления гетерозиса не бывает вовсе, наоборот, идет угасание жизненной силы у потомства.

Ольга: Вот и я так думаю. А с бройлерами как? Там разные породы скрещивали?

Б.Ф.: Конечно разные: скрещивают мясную породу кур с яйценосной породой. Эффект гетерозиса у бройлеров проявляется в том, что они и растут очень быстро, и достигают более крупных размеров, чем цыплята других пород кур.

Ольга: Спасибо. Еще встречала как пример гетерозиса мула, но ведь там отдаленная гибридизация. Когда вообще возможен гетерозис, только при аутбридинге или при отдаленной гибридизации тоже?

Б.Ф.: Термин гетерозис имеет широкое понятие — это вообще явление усиления жизненной силы у потомства. Явление гетерозиса наблюдается и при аутбридинге — межпородном скрещивании организмов одного вида как у бройлеров, например (в этом случае мы получим плодовитое, то есть фертильное потомство), так и при отдаленной гибридизации организмов разных видов как мул, например (но сам мул стерилен — не способен к размножению).

Аня: Я, вроде бы, разобралась в основных отличиях микро- и макроэволюции. Но что-то осталось непонятным… Изменения, которые ведут к микроэволюции возникают внутри популяций? И это уже потом ведёт к образованию более крупных таксономических единиц. Например из вида образовался род… Изменения происходят внутри вида (но он же дискретен, состоит из популяций). Значит, изменения будут происходить, в конечном итоге, внутри популяции?

Б.Ф.: Макроэволюция — образование таксонов выше видового уровня, протекает за значительно большие исторические промежутки времени (чем видообразование), благодаря осуществлению таких форм макроэволюционного процесса как: конвергенция, дивергенция, параллелизм, финитическая эволюция (филогенетический ряд предков лошади).

Светлана: Чем характеризуется географическое видообразование (надо указать три элемента). Я думаю так: 1. Связано с расширением ареала; 2. Связано с изоляцией популяций; 3. Процесс достаточно длительный.

Б.Ф.: Да, Светлана, так, но Вы «не добрались» до самого видообразования. Возникновение физической преграды, обеспечившей изолирование отдельной популяции, послужит накоплению в генофонде такой популяции новых мутаций, а естественный отбор приведет в конце концов к возникновению репродуктивной изоляция (то есть должна обязательно наступить нескрещиваемость представителей данной популяции с особями других популяции).

Виктория: В одних источниках к симпатрическому видообразованию относят только гибридогенное и видообразование при полиплоидии, а экологическое относят с аллопатрическому (А.А. Кириленко, Биология. Эволюция органического мира). В других  — экологическое относят к симпатрическому. Я запуталась.

Б.Ф.: Синонимы: географическое или аллопатрическое видообразование и экологическое или симпатрическое видообразование. Здесь никаких разночтений быть не может, всё остальное «от лукавого».

******************************************************************
У меня на блоге вы можете приобрести  ответы на все тесты ОБЗ ФИПИ за все годы проведения экзаменов  по ЕГЭ и ОГЭ (ГИА).

Репетитор по биологии Садыков Борис Фагимович, 1956 г. рождения. Кандидат биологических наук, доцент. Живу в замечательном городе Уфе. Преподавательский стаж с 1980 года. Репетитор биологии по Скайпу.
Е. Из диалогов в комментариях | ароморфозвиды адаптацийгеографическое видообразованиегетерозисидиоадаптациямакроэволоюциямикроэволюциямутационный процессобразование видовобщая дегенерацияСТЭэкологическое видообразование | Оставить комментарий

Добавить комментарий

Ваш e-mail не будет опубликован. Обязательные поля помечены *

3 × пять =