1 слайд
2 слайд
Чарльз Роберт Дарвин (1809-1882) – основоположник эволюционной биологии. Ч. Дарвин родился 12 февраля 1809 г. в семье врача. Во время обучения в университетах Эдинбурга и Кембриджа Дарвин получил глубокие знания в области зоологии, ботаники и геологии, навыки и вкус к полевым исследованиям. Большую роль в формировании его научного мировоззрения сыграла книга выдающегося английского геолога Чарльза Лайеля «Принципы геологии». В 1854‑1855 годах Дарвин вплотную приступил к работе над теорией эволюции: собирал материалы по изменчивости, наследственности и эволюции диких видов животных и растений, а также данные по методам селекции домашних животных и культурных растений, сопоставляя результаты действия искусственного и естественного отбора. Он начал писать книгу, в которая, по его оценкам, должна была состоять из 3‑4 томов. К лету 1858 года он написал десять глав этого сочинения. Этот труд так и не был завершен и впервые был опубликован в Великобритании в 1975 году. В 1859 году Дарвин опубликовал труд «Происхождение видов путем естественного отбора, или Сохранение благоприятствуемых пород в борьбе за жизнь», где основной движущей силой эволюции назвал естественный отбор и неопределенную изменчивость. В 1868 году Дарвин опубликовал свой второй труд - «Изменение домашних животных и культурных растений», в который вошло множество примеров эволюции организмов. В 1871 году появился его труд «Происхождение человека и половой отбор», где Дарвин обосновал гипотезу происхождения человека от обезьяноподобного предка.
3 слайд
4 слайд
Научные предпосылки Э. Кант (1724-1804) в своем знаменитом труде «Всеобщая естественная история и теория неба» отверг миф о первом толчке и пришел к выводу, что Земля и вся Солнечная система - нечто возникшее во времени. Благодаря работам Э. Канта, П. Лапласа и В. Гертеля Земля и Солнечная система стали рассматриваться не как однажды созданные, а как развивающиеся во времени. В 1830 г. английский естествоиспытатель, основатель исторической геологии Ч. Лайель (1797- 18 75) обосновал идею об изменяемости поверхности Земли под влиянием различных причин и законов: климата, воды, вулканических сил, органических факторов. Лайель высказал мысль, что органический мир постепенно изменяется, и это было подтверждено результатами палеонтологических исследований французского зоолога Ж. Кювье (1769-1832). В первой половине XIX в. получила развитие идея о единстве всей природы. Шведский химик И. Берцелиус (1779- 1848) доказал, что все животные и растения состоят из таких же элементов, как и тела неживой природы. Немецкий химик Ф. Велер (1800- 1882) впервые в 1824 г. в лаборатории химическим путем синтезировал щавелевую кислоту, а в 1828 г. - мочевину, показав таким образом, что образование органических веществ возможно без участия некой «жизненной силы», присущей живым организмам.
5 слайд
Научные предпосылки В XVIII-XIX вв. в силу сложившихся исторических условий (колонизации огромных территорий и их исследования) значительно расширились представления о многообразии органического мира, о закономерностях его распределения по континентам земного шара. Интенсивно развивается систематика: все многообразие органического мира потребовало своей классификации и приведения в определенную систему, что имело важное значение для развития идеи о родственности живых существ, а затем и о единстве их происхождения. В первой половине XIX в. начинается детальное изучение географического распространения организмов; начинают развиваться биогеография и экология, первые обобщающие выводы которых имели важное значение для обоснования идеи эволюции. Так, в 1807 г. немецкий натуралист А. Гумбольдт (1769-1859) высказал мысль о зависимости географического распространения организмов от условий существования. Русский ученый К. Ф.Рулье (1814-1858) пытается трактовать историческое изменение лика Земли и условий жизни на ней и объяснить влияние этих изменений на изменение животных и растений. Его ученик Н. А. Северцов (1827-1885) высказывал идеи о взаимосвязи организмов с окружающей средой, об образовании новых видов как приспособительном (адаптивном) процессе. Развивается сравнительная морфология и анатомия. Ее успехи способствовали выяснению не только сходства строения различных видов животных, но и такого подобия в их организации, которое наводило на мысль о глубокой связи между ними, об их единстве. Складываться сравнительная эмбриология. В 1817- 1818 гг. И. X. Пандером открыты зародышевые листки и универсальность их закладки в эмбриогенезе животных. Немецкий исследователь М. Ратке применил теорию зародышевых листков к беспозвоночным (1829). В конце 20-х годов XIX в. русский эмбриолог К. М. Бэр (1792-1870) установил основные этапы эмбрионального развития и доказал, что все позвоночные животные развиваются по единому плану. Впоследствии обобщения Бэра были названы Ч„ Дар-вином законом зародышевого сходства и использовались им для доказательства эволюции. Замечательным признаком зародышевого сходства является, например, наличие жаберных щелей в стенках глотки у зародышей всех позвоночных, включая человека. В 1839 г. немецким зоологом Т. Шванном была создана клеточная теория, которая обосновала общность микроструктуры и развития животных и растений.
6 слайд
Общественно-экономические предпосылки А. Смит создал учение о «свободной конкуренции». Он считал, что двигателем развития производства является свободная конкуренция, в основе которой лежит «естественное своекорыстие», или «естественный эгоизм», человека, что и служит источником национального богатства. Неприспособленные конкуренты в процессе свободной конкуренции устраняются. Идея о конкурентных отношениях, характерных для перехода от феодализма к капитализму, повлияла, как это ни парадоксально, и на формирование представлений о развитии живой природы (Ч. Дарвином впоследствии была обоснована идея конкурентных отношений между живыми организмами). Т. Мальтуса считал, что человеческое население возрастает в геометрической прогрессии, тогда как производство пищи - только в арифметической. В результате перенаселения возникает недостаток средств существования. Мальтус объясняет это «вечным естественным законом природы», считая, что его действие можно ограничить лишь уменьшением численности населения. В. противном случае природа сама восстановит равновесие при помощи голода, болезней и т. д., резко повысив интенсивность конкуренции. Идея перенаселения в живой природе, возникающего как результат способности организмов размножаться в геометрической прогрессии, будет использована Ч.Дарвином для объяснения возникновения борьбы за существование.
7 слайд
Кругосветное путешествие Ч. Дарвина Немаловажное значение для создания эволюционной теории имело кругосветное путешествие Ч. Дарвина на английском корабле «Бигль» (1831-1836). В связи с задачами, поставленными перед экспедицией по изучению очертания берегов Южной Америки и других территорий, Ч. Дарвин имел возможность совершать длительные экскурсии, исследовать геологические породы, флору и фауну посещаемых местностей. Во время путешествия он собрал многочисленные факты, которые свидетельствовали в пользу изменяемости видов и подрывали веру в их сотворение. Эти факты можно объединить в три группы.
8 слайд
Первая группа фактов… … свидетельствует об исторической связи вымерших и ныне живущих животных. Дарвин обнаружил, например, значительное сходство ископаемых представителей фауны Южной Америки с современными ленивцами и броненосцами.
9 слайд
Вторая группа фактов… …опровергавшая концепцию постоянства видов, выявила закономерности географического распространения видов животных. Сравнивая фауну Южной и Северной Америки, Дарвин задумался над причинами их значительного различия. В Южной Америке существуют виды (американская обезьяна, лама, тапиры, муравьеды, броненосцы), которых нет в Северной Америке; в свою очередь, в последней имеются формы, отсутствующие в Южной Америке. При анализе этих фактов Дарвин применил исторический метод, оценивая фауну Северной и Южной Америки в ее изменении, в ее соответствии с геологическим прошлым. Он полагал, что первоначально Северную и Южную Америку населяли сходные формы. В дальнейшем в связи с возникновением обширного плоскогорья в южной части Миссисипи произошла изоляция фаун этих континентов. Исходные виды вымерли, а пришедшие им на смену, благодаря изоляции, развивались в разных направлениях, что и обусловило различие фауны Северной и Южной Америки.
10 слайд
Третья группа фактов… …связана с фауной Галапагосских островов. На этих вулканических островах Ч. Дарвин обнаружил нигде более не встречающихся, но очень похожих на южноамериканские виды вьюрков, дроздов-пересмешников, галапагосского канюка, сову, ящерицу, черепах и т. д. На каждом острове Галапагосского архипелага имеется своя форма, например, вьюрков, но все они, вместе взятые, образуют одну естественную группу. Ч. Дарвин предположил, что все галапагосские виды вьюрков, очевидно, произошли от одного предкового вида, попавшего сюда с материка.
11 слайд
Основные положения эволюционного учения 1. В пределах каждого вида живых организмов существует огромный размах индивидуальной наследственной изменчивости по морфологическим, физиологическим, поведенческим и любым другим признакам. Эта изменчивость может иметь непрерывный, количественный, или прерывистый качественный характер, но она существует всегда. 2. Все живые организмы размножаются в геометрической прогрессии. 3. Жизненные ресурсы для любого вида живых организмов ограничены, и поэтому должна возникать борьба за существование либо между особями одного вида, либо между особями разных видов, либо с природными условиями. В понятие «борьба за существование» Дарвин включил не только собственно борьбу особи за жизнь, но и борьбу за успех в размножении.
12 слайд
Основные положения эволюционного учения 4. В условиях борьбы за существование выживают и дают потомство наиболее приспособленные особи, имеющие те отклонения, которые случайно оказались адаптивными к данным условиям среды. Это принципиально важный момент в аргументации Дарвина. Отклонения возникают не направленно - в ответ на действие среды, а случайно. Немногие из них оказываются полезными в конкретных условиях. Потомки выжившей особи, которые наследуют полезное отклонение, позволившее выжить их предку, оказываются более приспособленными к данной среде, чем другие представители популяции. 5. Выживание и преимущественное размножение приспособленных особей Дарвин назвал естественным отбором. 6. Естественный отбор отдельных изолированных разновидностей в разных условиях существования постепенно ведет к дивергенции (расхождению) признаков этих разновидностей и, в конечном счете, к видообразованию.
13 слайд
14 слайд
Искусственный отбор сохранение и размножение экземпляров растений и животных, в каком-нибудь отношении выгодном или полезном людям
15 слайд
Формы искусственного отбора Бессознательный отбор - это отбор, при котором не ставится цель создания нового сорта или породы. Люди сохраняют лучших, на их взгляд, особей и уничтожают (выбраковывают) худших. Бессознательный отбор возник давно, с момента приручения собаки. Бессознательный отбор ведет к изменению растений и животных, к улучшению пород и сортов, к созданию новых местных пород и сортов. Нужный результат при этом отборе формируется медленно, но он может быть впечатляющим. Методический отбор - это отбор, осуществляемый человеком по определенному плану, с определенной целью - создания породы или сорта. Особенности: ставится цель: селекционер решает, какие признаки надо изменить и в какую сторону, т. е. определяется направление отбора (яйценоскость, мясистость, красивый гребень, красивый хвост, красивое оперение); составляется план создания породы (сорта): какие породы (сорта) ив каком порядке нужно скрещивать, какие виды скрещивания нужно применять; создаются специальные условия жизни; методический отбор - это творчество.
16 слайд
Материал для отбора В изменении пород домашних животных и культивируемых людьми растения участвуют два основных момента: ИЗМЕНЧИВОСТЬ, дающая материал для выведения новых пород; НАСЛЕДСТВЕННОСТЬ - общее свойство всех живых существ, благодаря которому особенности родителей передаются потомству *Дарвин лично изучил все ему доступные породы домашних голубей и установил, что все они произошли от дикого скалистого голубя. Из одной формы, ставя при создании новой породы каждый раз особые требования, люди получили и крупных дутышей с высокими ногами, и маленького голубя - чайку, и почтовых голубей с их быстрым полетом, и павлиньих голубей с вееро образным хвостом, и многих других.
20 слайд
Естественный отбор имеет две стороны: дифференциальную (избирательную) выживаемость дифференциальную смертность *т.е. естественный отбор имеет положительную и отрицательную стороны. Отрицательная сторона естественного отбора - элиминация. Положительная сторона - сохранение фенотипов наиболее соответствующих условиям экосистемы в данный момент. *Естественный отбор увеличивает частоту этих фенотипов, а значит - и частоту генов, формирующих эти фенотипы.
21 слайд
Сравнительная характеристика искусственного и естественного отбора Особенности эволюционного процесса Эволюция культурных форм Эволюция видов в природе Предпосылки и движущие силы эволюции Наследственная изменчивость. Искусственный отбор Наследственная изменчивость. Борьба за существование. Естественный отбор Темпы эволюции Быстрые (на создание сорта иди породы требуется от 8-10 до 20 лет) Медленные (тысячи и миллионы лет) Результаты Многообразие сортов, пород Многообразие видов Приспособленность Живые организмы приспособлены к нуждам человека. Формы, обладающие менее полезными свойствами, выбраковываются. Живые организмы приспособлены к условиям среды. Формы, обладающие менее полезными признаками, вымирают.
22 слайд
Итог Эволюционная теория Дарвина в корне подорвала метафизические представления о постоянстве и неизменности видов и о сотворении их богом. Эта теория стала основой для дальнейшего развития науки об эволюции органического мира, а также для всех биологических наук.
В презентации «Значение теории эволюции. СТЭ» выявляется значение эволюции для развития биологических наук. Рассматриваются положения синтетической теории эволюции и влияние современного развития биологии на положения СТЭ.
Чтобы пользоваться предварительным просмотром презентаций создайте себе аккаунт (учетную запись) Google и войдите в него: https://accounts.google.com
Значение теории эволюции для развития естествознания Лузганова И.Н., учитель биологии МБОУ СОШ имени А.М.Горького г. Карачева
Выявить значение эволюции для развития биологических наук Познакомиться с положениями синтетической теории эволюции Выявить влияние современного развития биологии на положения СТЭ Цели урока
Основа понимания естественных процессов, протекающих в природе. Способствует правильному выбору хозяйственной деятельности человека. На основе дарвинизма произошла перестройка всех отраслей биологической науки: ЗНАЧЕНИЕ ТЕОРИИ ЭВОЛЮЦИИ
Палеонтология. До Дарвина собирала, описывала и систематизировала факты. Теперь приобрела исторический характер, выясняет пути развития органического мира. Систематика растений и животных. Носит эволюционный характер: выясняет родственные связи и происхождение систематических групп. Анатомия. Связывает изучение органов и тканей с их функцией. ЗНАЧЕНИЕ ТЕОРИИ ЭВОЛЮЦИИ
Эмбриология. Устанавливает эволюционное происхождение общности основных этапов индивидуального развития живых организмов из яйца. Появляются теории о происхождении многоклеточных животных из одноклеточных. Физиология животных. Началось сравнительное изучение животных, исторической преемственности ВНД человека и животных. ЗНАЧЕНИЕ ТЕОРИИ ЭВОЛЮЦИИ
Распространение растений и животных на Земном шаре. Р ассматривается в связи с историей развития материков и историческим развитием органического мира. Генетика, экология и др. науки: стали быстро развиваться в начале ХХ века с экспериментального изучения действия естественного отбора. ЗНАЧЕНИЕ ТЕОРИИ ЭВОЛЮЦИИ
В эпоху активного изменения биосферы, эволюционное учение приобретает характер важнейшей биологической дисциплины. Теория эволюции дает понимание оптимальной стратегии взаимоотно-шения человека и окружающей живой природы, позволяет ставить вопрос о разработке принципов управляемой эволюции. ЗНАЧЕНИЕ ТЕОРИИ ЭВОЛЮЦИИ
Основная и конечная задача дарвинизма – проблема управления эволюционным процессом. Отдельный элемент управляемой эволюции сегодня – создание новых пород и сортов, создание агроценозов, но для перехода к управляемой эволюции предстоит еще многое выяснить. Поэтому биологи самых разных специальностей рассматривают свой материал через призму эволюционных проблем и целенаправленно проводят работу с позиций эволюционной теории. ЗНАЧЕНИЕ ТЕОРИИ ЭВОЛЮЦИИ
Когда будут выяснены основные закономерности эволюции БГЦ, когда будет создана теория индивидуального развития, когда будут обнаружены иные чем на Земле пути развития живого во Вселенной, тогда может быть окажется, что дарвинизм в его классической форме лишь составная часть общей теории развития органического мира. ЗНАЧЕНИЕ ТЕОРИИ ЭВОЛЮЦИИ
Теория дарвинизма успешно проходит испытание временем и с новыми открытиями в биологии укрепляется. Начало ХХ в. открытие генетических закономерностей Середина ХХ в. создание синтетической теории эволюции (СТЭ). ЗНАЧЕНИЕ ТЕОРИИ ЭВОЛЮЦИИ
Термин «СТЭ» берет свое название от книги английского эволюциониста Джулиана Хаксли « Evolution: The Modern synthesis » – «Эволюция: современный синтез» (1942 г.) СТЭ возникла в начале 40-х годов ХХ века и представляет собой учение о происхождении органического мира, разработанное на основе данных современных генетики, экологии и классического дарвинизма. СИНТЕТИЧЕСКАЯ ТЕОРИЯ ЭВОЛЮЦИИ (СТЭ)
Основные постулаты синтетической теории эволюции: (по Н.Н. Воронцову) СИНТЕТИЧЕСКАЯ ТЕОРИЯ ЭВОЛЮЦИИ (СТЭ) Постулат (от лат. postulatum) - требование, предложение (условие, допущение, правило), в силу каких-либо соображений принимаемое без доказательств, но, как правило, с обоснованием, причем именно это обоснование и служит обычно доводом в пользу принятия постулата
1. Материалом для эволюции служат очень мелкие дискретные изменения наследственности – мутации. 2. Мутационный процесс, волны численности – факторы-поставщики материала для отбора носят случайный и ненаправленный характер. 3. Единственный направляющий фактор эволюции – естественный отбор, основанный на сохранении и накапливании случайных и мелких мутаций. Основные постулаты синтетической теории эволюции: (по Н.Н. Воронцову)
4. Наименьшая эволюционная единица – популяция, а не особь. Популяция – элементарная структурная единица вида. 5. Эволюция носит дивергентный характер, т.е. один таксон может стать предком нескольких дочерних таксонов. Но каждый вид имеет единственный предковый вид, единственную предковую популяцию. Основные постулаты синтетической теории эволюции: (по Н.Н. Воронцову)
Основные постулаты синтетической теории эволюции: (по Н.Н. Воронцову) 6. Эволюция носит постепенный и длительный характер. Видообразование как этап эволюционного процесса представляет собой последовательную смену одной временной популяции чередой последующих временных популяций.
7. Вид состоит из множества соподчиненных морфологически, биохимически, экологически, генетически отличных, но репродуктивно не изолированных единиц – подвидов и популяций. 8. Обмен аллелями, «дрейф генов», возможны лишь внутри вида, при миграции особей из одной популяции в другую. Если мутация имеет положительную ценность, то она может распространиться по всем его популяциям и подвидам. Отсюда: вид – генетически целостная и замкнутая система. 9. Основной критерий вида – его репродуктивная изоляция. К формам, не имеющим полового процесса (прокариоты, низшие эукариоты), не применим. Основные постулаты синтетической теории эволюции: (по Н.Н. Воронцову)
10. Макроэволюция (на уровне выше вида: род, семейство, отряд, класс и т.д.) идет лишь путем микроэволюции. Согласно СТЭ не существует закономерностей макроэволюции отличных от микроэволюции. 11. Эволюция непредсказуема и имеет ненаправленный к некоей конечной цели характер, т.е. не носит финалистический характер. Основные постулаты синтетической теории эволюции: (по Н.Н. Воронцову)
СТЭ НА СОВРЕМЕННОМ ЭТАПЕ РАЗВИТИЯ БИОЛОГИЧЕСКОЙ НАУКИ: Современное развитие биологической науки вносит свои коррективы в некоторые постулаты синтетической теории эволюции.
Наименьшая эволюционная единица – популяция, а не особь. Популяция – элементарная структурная единица вида. СТЭ НА СОВРЕМЕННОМ ЭТАПЕ РАЗВИТИЯ БИОЛОГИЧЕСКОЙ НАУКИ: Постулат 4 Современная эволюционная биология, как и СТЭ, разработанная в 40-е годы ХХ века, не оставляет места для ламаркизма с его представлением о возможности эволюции особи. Таким образом, постулат 4 остается неизменным.
Естественный отбор – бесспорно движущий фактор эволюции, но не единственный. Формирующую роль в изолированных популяциях носит «дрейф генов». СТЭ НА СОВРЕМЕННОМ ЭТАПЕ РАЗВИТИЯ БИОЛОГИЧЕСКОЙ НАУКИ: Единственный направляющий фактор эволюции – естественный отбор, основанный на сохранении и накапливании случайных и мелких мутаций. Постулат 3
Новые открытия говорят, что эволюция носит не всегда дивергентный и постепенный характер. Видообразование может происхо-дить внезапно, путем полиплоидии, гибридизации, хромосомных перестроек. СТЭ НА СОВРЕМЕННОМ ЭТАПЕ РАЗВИТИЯ БИОЛОГИЧЕСКОЙ НАУКИ: 5. Эволюция носит дивергентный ха-рактер, т.е. один таксон может стать предком нескольких дочерних таксо-нов. Но каждый вид имеет единст-венный предковый вид, единствен-ную предковую популяцию. 6. Эволюция носит постепенный и длительный характер. Видообразо-вание как этап эволюционного процесса представляет собой последовательную смену одной временной популяции чередой последующих временных популяций. Постулаты 5-6
Макроэволюция (на уровне выше вида: род, семейство, отряд, класс и т.д.) идет лишь путем микроэволюции. Не существует закономерностей макроэволюции отличных от микроэволюции. Макроэволюция может идти через микроэволюцию, так и минуя традиционные микроэволю-ционные пути. СТЭ НА СОВРЕМЕННОМ ЭТАПЕ РАЗВИТИЯ БИОЛОГИЧЕСКОЙ НАУКИ: Постулат 10
Эволюция непредсказуема и имеет ненаправленный к некоей конечной цели характер, т.е. не носит финалистический характер Несмотря на огромное количество фактов, влияющих на эволюционный процесс, эволюция может быть прогнозируема. Оценивая прошлую историю, генотипическое окружение и возможное влияние среды, можно предсказать общее направление эволюции, хотя эволюция и не носит финалистический характер. СТЭ НА СОВРЕМЕННОМ ЭТАПЕ РАЗВИТИЯ БИОЛОГИЧЕСКОЙ НАУКИ: Постулат 11
Таким образом, новые открытия заставляют по-новому воспринимать и трактовать закономерности эволюционного процесса. Новейший синтез, созда-ние целостной концепции, которая может заменить СТЭ – дело будущего. Но в основе этой концепции, бесспорно, будут лежать идеи и направления заложенные Ч. Дарвиным. СТЭ НА СОВРЕМЕННОМ ЭТАПЕ РАЗВИТИЯ БИОЛОГИЧЕСКОЙ НАУКИ: Ч. Дарвин
Новая гипотеза эволюции Ученые из штата Теннеси США создали новую гипотезу, которая существенно меняет взгляды на процесс эволюции живых организмов. Согласно этой гипотезе, организмам удается выживать не благодаря усовершенствованию и приобретению новых возможностей, а наоборот – отбрасывая лишние гены и полагаясь на другие виды.
Новая гипотеза эволюции Анализ генетического материала микробов показывает, что действительно, некоторые линии имеют тенденцию к упрощению. Новую эволюционную гипотезу ученые выдвинули после проведения исследований на фотосинтезирующих бактериях Prochlorococcus.
Новая гипотеза эволюции Новая гипотеза получила название Black Queen Hypothesis (гипотеза черной королевы). Существует карточная игра Hearts, суть которой состоит в том, чтобы набрать как можно меньше очков и избавится от карт. Ученые считают, что у эволюции тот же принцип. Исходя из этой гипотезы получается, что в ходе процесса эволюции, микроорганизмы теряют некоторые свои возможности, которые могут выполнять другие организмы. То есть, организмы просто полагаются на другие виды, которые помогают им выживать. Такая идея полностью противоречит существующим законам эволюции, согласно которым, организмы постоянно усовершенствуются, а не упрощаются.
Новая гипотеза эволюции Исследователи подчеркивают, что гипотеза указывает на важность биологического разнообразия организмов; сложность взаимосвязей между организмами.
Синтетическая теория эволюции (СТЭ) – современная эволюционная теория, которая является синтезом различных дисциплин, прежде всего, генетики и дарвинизма и опирается на палеонтологию, систематику, молекулярную биологию. Все сторонники синтетической теории признают участие в эволюции трех факторов: Мутационный Рекомбинационный Селекционный Генерирующий новые варианты генов Определяющий соответствие данным условиям обитания Создающий новые фенотипы особей
Синтетическая теория в ее нынешнем виде образовалась: Синтетическая теория в ее нынешнем виде образовалась: в результате трансформации взглядов Вейсмана в моргановскую хромосомную генетику: приспособительные отличия передаются от родителей потомкам с хромосомами в виде новых генов Вследствии естественного отбора.
Толчок к развитию синтетической теории дала гипотеза о рецессивности новых генов. Эта гипотеза предполагала, что в каждой воспроизводящейся группе организмов во время созревания гамет в результате ошибок при репликации ДНК постоянно возникают мутации – новые варианты генов.
1. ЭЛЕМЕНТАРНОЙ ЕДИНИЦЕЙ ЭВОЛЮЦИИ СЧИТАЕТСЯ ЛОКАЛЬНАЯ ПОПУЛЯЦИЯ; 2. МАТЕРИАЛОМ ДЛЯ ЭВОЛЮЦИИ СЧИТАЕТСЯ МУТАЦИОННАЯ И РЕКОМБИНАЦИОННАЯ ИЗМЕНЧИВОСТЬ; 3. ЕСТЕСТВЕННЫЙ ОТБОР РАССМАТРИВАЕТСЯ КАК ГЛАВНАЯ ПРИЧИНА РАЗВИТИЯ АДАПТАЦИЙ, ВИДООБРАЗОВАНИЯ И ПРОИСХОЖДЕНИЯ НАДВИДОВЫХ ТАКСОНОВ; 4. ДРЕЙФ ГЕНОВ И ПРИНЦИП ОСНОВАТЕЛЯ ВЫСТУПАЮТ ПРИЧИНАМИ ФОРМИРОВАНИЯ НЕЙТРАЛЬНЫХ ПРИЗНАКОВ; 5. ВИД ЕСТЬ СИСТЕМА ПОПУЛЯЦИЙ, РЕПРОДУКТИВНО ИЗОЛИРОВАННЫХ ОТ ПОПУЛЯЦИЙ ДРУГИХ ВИДОВ, И КАЖДЫЙ ВИД ЭКОЛОГИЧЕСКИ ОБОСОБЛЕН; 6. ВИДООБРАЗОВАНИЕ ЗАКЛЮЧАЕТСЯ В ВОЗНИКНОВЕНИИ ГЕНЕТИЧЕСКИХ ИЗОЛИРУЮЩИХ МЕХАНИЗМОВ И ОСУЩЕСТВЛЯЕТСЯ ПРЕИМУЩЕСТВЕННО В УСЛОВИЯХ ГЕОГРАФИЧЕСКОЙ ИЗОЛЯЦИИ.
«Чистый дарвинизм» (Л.С.Берг) Синтетическая теория (Н.И.Воронцов) 1. Все организмы развивались из одной или немногих первичных форм. 2. Развитие шло дивергентно 3. Развитие шло на основе случайных вариаций. 4. Факторами прогресса служат борьба за существование и естественный отбор. 5. Процесс эволюции заключается в образовании новых признаков 6. Вымирание организмов происходит от внешних причин: борьбы за существования и выживание более приспособленных. 1. Наименьшая единица эволюции- популяция. 2. Основным движущим фактором эволюции служит естественный отбор случайных и мелких мутаций. 3. Эволюция носит дивергентный характер. 4. Эволюция носит постепенный и длительный характер. 5. Каждая систематическая единица должна иметь единственный корень. Это обязательное условие для самого права на существование. Эволюционная систематика строит классификацию исходя из родства. 6. За пределами вида эволюция прекращается. 7. Вид политипичен. 8. Изменчивость носит случайный характер. 9. Эволюция непредсказуема.
Синтетическая теория эволюции не вызывает сомнений у большинства биологов. Считается, что эволюция в целом удовлетворительно объясняется этой теорией. Тем не менее за последние два десятилетия возросло число публикаций, в которых отмечается, что СТЭ неадекватна современным знаниям о ходе эволюционного процесса. В качестве одного из наиболее часто критикуемых положений СТЭ можно привести ее подход к объяснению вторичного сходства. 1. По неодарвинизму, все признаки живых существ полностью определяются составом генотипа и характером отбора. Поэтому параллелизм объясняется тем, что организмы унаследовали большое количество одинаковых генов от своего предка, а происхождение конвергентных признаков целиком приписывается действию отбора. Вместе с тем, хорошо известно, что черты сходства, развивающиеся в достаточно удаленных линиях, часто бывают неадаптивный и поэтому не могут быть правдоподобно объяснены ни естественным отбором, ни общим наследованием. Независимое наследование одинаковых генов и их сочетание заведомо исключается, поскольку мутации и рекомбинации – случайные процессы.
Эволюционная теория Ч. Дарвина В основе механизмов эволюции – три главных фактора: Изменчивость Изменчивость Борьба за существование Борьба за существование Естественный отбор Естественный отбор Основные положения теории: 1. Организмы изменчивы 2. Различия между организмами хотя бы частично передаются по наследству. 3. Бесконечное увеличение организмов на планете в следствии их размножения ограничивает малое количество жизненно важных ресурсов, что приводит к борьбе за существование, в которой выживают не все. 4. В результате борьбы за существование происходит естественный отбор – выживают те особи, которые располагают полезными в данных условиях свойствами.
Каждый вид – это замкнутая генетическая система. Представители разных видов не скрещиваются, а если и скрещиваются, то либо не дают потомства, либо это потомство бесплодно. Следовательно, дивергентному видообразованию должно предшествовать возникновение изолированных популяций внутри предкового вида.
Микроэволюция элементарные эволюционные факторы направляющие не направляющие 1. борьба за существование 1. дрейф генов 2. естественный отбор 2. волны жизни 3. мутация 4. изоляция элементарная структура – популяция, насыщенная элементарным эволюционным материалом – мутациями элементарные эволюционные явления – изменение генофонда филетическая эволюция видообразование (приводит к возникновению (образование новых популяций, приспособления) видов, подвидов и т.д.)
1. элементарные явления эволюции – изменения, происходящие в популяции, путем рекомбинаций, мутаций и естественного отбора, отделяющие эту популяцию от других. 2. элементарный материал эволюции – наследственная изменчивость у особей популяции, которая приводит к возникновению как качественных, так и количественных фенотипических отличий. 3. элементарные факторы эволюции – естественный отбор, мутации, популяционные волны и изоляция изоляция, мутация и популяционные волны влияют на эволюцию вида, а естественный отбор направляет ее. Важнейшие понятия эволюции:
Закономерности Эволюции: 1. Первая и главная закономерность- Необратимый характер эволюции: Эволюция – это необратимы процесс исторического развития органического мира Организмы, популяции и виды. Возникшие в ходе эволюции не могут вернуться к прежнему состоянию их предков
2. Вторая закономерность – общая направленность(тенденция) эволюционного процесса- Прогрессивное усложнение форм жизни: Заключается в непрерывном приспособлении живого мира к постоянно меняющимся условиям окружающей среды. В преобразовании видов и обособлении одних видов от других. Эволюция – это процесс не программированного развития живой природы
3. Третья закономерность эволюции- Развитие приспособленности(адаптации) видов к среде обитания адаптации Общие (наличие конечностей у наземных животных) Общие (наличие конечностей у наземных животных) частные (разные типы конечностей в связи с местом и образом жизни) частные (разные типы конечностей в связи с местом и образом жизни)
1 слайд
Тема: Синтетическая теория эволюции Задачи: Сформулировать основные положения эволюционного учения Ч.Дарвина. Сформулировать основные положения синтетической теории эволюции. Глава ХI. Механизмы эволюционного процесса На дом: § Павленко С.Е
2 слайд
Основные положения эволюционного учения Ч.Дарвина Ч.Дарвин (1809 -1882) Все виды живых существ, населяющих Землю, никогда и никем не были созданы. Возникнув естественным путем, виды медленно и постепенно преобразовывались и совершенствовались в соответствии с окружающими условиями.
3 слайд
Основные положения эволюционного учения Ч.Дарвина Ч.Дарвин (1809 -1882) Факторами создания сортов и пород являются наследственная изменчивость и искусственный отбор.
4 слайд
Основные положения эволюционного учения Ч.Дарвина Ч.Дарвин (1809 -1882) Факторами, приводящими к образованию новых видов в природе являются наследственная изменчивость и естественный отбор.
5 слайд
Основные положения эволюционного учения Ч.Дарвина Ч.Дарвин (1809 -1882) Борьба за существование – сложные и многообразные отношения организмов между собой и с условиями внешней среды. Неизбежность борьбы за существование вытекает из противоречия между способностью организмов к неограниченному размножению и ограниченностью жизненных ресурсов.
6 слайд
Основные положения эволюционного учения Ч.Дарвина Ч.Дарвин (1809 -1882) Следствием борьбы за существование является естественный отбор – выживание наиболее приспособленных особей. Естественный отбор сохраняет особей с полезными в данных условиях среды наследственными изменениями и устраняет особей, не имеющих этих изменений.
7 слайд
Основные положения эволюционного учения Ч.Дарвина Ч.Дарвин (1809 -1882) Таким образом, из поколения в поколение в результате наследственной изменчивости, борьбы за существование и естественного отбора виды изменяются в направлении все большей приспособленности к условиям среды обитания. Приспособленность не абсолютна, она носит относительный характер.
8 слайд
Основные положения эволюционного учения Ч.Дарвина Ч.Дарвин (1809 -1882) Естественный отбор вызывает расхождение (дивергенцию) признаков внутри вида и может привести к видообразованию.
9 слайд
Основные положения эволюционного учения Ч.Дарвина Ч.Дарвин (1809 -1882) Способность организмов выживать в борьбе за существование не обязательно связана с более высокой организацией, поэтому наряду с высокоорганизованными формами жизни существуют и низкоорганизованные.
10 слайд
Три периода развития дарвинизма Исторические этапы дальнейшего развития эволюционного учения Ч. Дарвина: Первый период - романтический (вторая половина XIX в.), когда эволюционное учение одержало победу над метафизическим подходом, что дало толчок к развитию новых областей науки: эволюционной палеонтологии, экологии, биоценологии, эволюционной эмбриологии и т. д. Пропагандистами и сторонниками учения Ч. Дарвина были русские ученые К. А. Тимирязев, И. И. Мечников, А. О. и В. О. Ковалевские, И. М. Сеченов и ряд зарубежных ученых, в числе которых Э. Геккель, А. Уоллес, Ф. Мюллер и др.
11 слайд
Три периода развития дарвинизма Второй период - «отрицания» (конец XIX - начало XX в.), когда были «переоткрыты» законы Менделя. Становление и развитие генетики привело к противопоставлению ее дарвинизму. В это время эволюционное учение продолжало развиваться, а теория естественного отбора стала подвергаться жесткой критике. Этой теории были противопоставлены другие: мутационная, хромосомная, миграционная, гибридизационная, которые утверждали, что виды образуются не постепенно - эволюционно, а скачкообразно - революционно. Автором мутационной теории был голландский ученый Г. де Фриз, хромосомной – американский ученый Т. Морган.
12 слайд
Три периода развития дарвинизма Третий период - разработка синтетической теории эволюции. Началом его следует считать 1926 г., когда советский ученый С. С. Четвериков сформулировал основные положения популяционной генетики и соединил дарвинизм с современной генетикой. На этой базе сформировалось современное учение о микроэволюции. Основные положения синтетической теории эволюции: Вид состоит из множества морфологически, биохимически, экологически и генетически отличных, но репродуктивно не изолированных единиц - популяций и подвидов. Обмен аллелями возможен лишь внутри вида, вид представляет собой генетически целостную и замкнутую систему. Материалом для эволюции служат изменения наследственности - мутации, с помощью полового размножения мутации распространяются внутри популяции.
13 слайд
Основные положения синтетической теории эволюции Мутационный процесс, волны численности, дрейф генов, изоляция - факторы поставщики материала для отбора - носят случайный и ненаправленный характер. Единственный направляющий фактор эволюции - естественный отбор. Наименьшая эволюционная единица - популяция, а не особь. Эволюция носит дивергентный характер, т.е. один таксон может стать предком нескольких дочерних таксонов.
14 слайд
Эволюция носит постепенный (иногда внезапный) и длительный характер. Видообразование представляет собой постепенное изменение генофонда популяции, которое заканчивается репродуктивной изоляцией. Макроэволюция, эволюция на уровне выше вида, идет лишь путем микроэволюции. Эволюция не носит направленного к какой-то цели характера, эволюция ненаправленна, но прогнозируема. Оценивая возможное влияние среды можно предсказать общее направление эволюции. Основные положения синтетической теории эволюции
15 слайд
Повторение: Перечислите факторы эволюции, которые различал Ч. Дарвин. Почему популяционные волны можно считать фактором эволюции? Почему изоляция является важным фактором эволюции? Какие факторы эволюции случайно и ненаправленно изменяют частоту встречаемости генотипов в популяции? Какой фактор эволюции имеет направляющий характер? Перечислите все факторы эволюции. Причины приспособленности организмов по К. Линнею – …. Многообразия видов К. Линней объяснял …. Причины приспособленности организмов по Ж. Б. Ламарку – …. Появление многообразия видов Ж. Б. Ламарк объяснял …. Причины приспособленности организмов по Ч. Дарвину – …. Появление многообразия видов Ч. Дарвин объяснял …. С точки зрения Ж. Б. Ламарка единицей эволюции является …, так как…. С точки зрения Ч. Дарвина единицей эволюции является …, так как ….
Современная (синтетическая)
теория эволюции
Преподаватель Смирнова З. М.
Современное эволюционное учение является синтезом генетики, дарвинизма и др. наук,
поэтому получило название «синтетической» теории эволюции (СТЭ).
Связь генетики с эволюцией в 1926 г. установил советский генетик Сергей Сергеевич Четвериков.
Он показал, что первые элементарные эволюционные процессы начинаются в популяциях.
С. С. Четвериков
(1880 – 1959)
Современное эволюционное учение
В СТЭ принципы Ч. Дарвина приняты за основу, но значительно углублены и дополнены.
Если по Ч Дарвину процесс эволюции – это эволюция особей, то согласно СТЭ:
Современное эволюционное учение
СТЭ изучает микро- и макроэволюционные процессы
Макроэволюция – эволюционный процесс, ведущий к образованию надвидовых таксонов (роды, отряды, классы и даже типы).
Результат макроэволюции – постепенное усложнение и повышение организации живых существ.
Микроэволюция – эволюционные процессы, протекающие на уровне популяции и приводящие к образованию новых видов.
Микроэволюционный процесс носит приспособительный характер .
Микроэволюция.
Популяция – элементарная единица эволюции и вида
Отбор начинается внутри популяции, т.к. особи ее имеют различные генотипы и, следовательно, различные признаки и свойства.
Совокупность генов в популяции называют генофондом.
Согласно Г. Харди и В. Вайнбергу, в больших популяциях, где нет мутаций, отбора и смешения с другими популяциями, наблюдается постоянство частот аллелей, гомо- и гетерозигот, что выражается формулой:
p 2 (AA) + 2pq (Aa) + q 2 (aa) = 1
Популяции, которые этим условиям удовлетворяют, стабильны и не эволюционируют.
Видообразование
(микроэволюция)
Все факты, вызывающие отклонения от закона Харди-Вайнберга, приводят к изменению частот аллелей в популяции, что влечет за собой эволюционный процесс.
Изменение частот генов в популяции – элементарное эволюционное явление.
Элементарные факторы эволюции
(процессы, изменяющие генетический состав популяции):
Популяционные волны
Мутационный
процесс
Изоляция
Дрейф генов
или (генетико-автоматические процессы)
Рекомбинация генетического материала
Факторы, поставляющие
материал для действия естественного отбора –
главного направляющего фактора эволюции
Мутации как фактор эволюции
Мутационный процесс – приводит к переходу гена из одного аллельного состояния в другое (А а)
или к изменению гена (А С), является непосредственной причиной изменения частоты данного гена в популяции.
Мутации как фактор эволюции.
Выводы:
давление мутационного процесса.
Факторы эволюции – популяционные
волны(волны жизни) –
называют периодические колебания численности организмов в природных популяциях.
Резко уменьшившаяся по численности популяция затем восстанавливается за счет выживших особей, а т. к. эти отдельно выжившие особи не могут быть хранителем генофонда популяции, то восстановившаяся в численном составе популяция будет иметь другой генофонд, в результате облик популяции изменяется.
Факторы эволюции – популяционные волны
Обыкновенная белка ( Sciuris vulgaris ) (сплошная линия) и величина урожая семян ели ( Picea excelsa ) (пунктирная линия)
1930
1935
1940
В нижней точке кривой численности наблюдается «эффект бутылочного горлышка». Сквозь него проходят немногие особи и в новой популяции соотношение аллелей будет другим.
Факторы эволюции – дрейф генов –
изменение частоты генов популяций в результате любых случайных причин:
Дрейф генов приводит к тому, что в длинном ряду поколений популяция становится гомозиготной, так происходит 100% фиксация одного из аллелей гена и
утрата остальных.
Изоляция как фактор эволюции
Изоляция – ограничение свободы скрещиваний (панмиксии) организмов
Формы изоляции
Репродуктивная
(биологическая)
Географическая
(пространственная)
Экологическая
Генетическая
Сезонная
Этологическая
Морфологическая
Географическая (пространственная) изоляция
Географическая – пространственное разобщении популяций, ведущее к невозможности или затруднению скрещивания между ними, благодаря особенностям ландшафта в пределах ареала вида – наличию водных преград для «сухопутных» организмов, участков суши для видов-гидробионтов.
Например, различные виды вьюрков, населяющие галапагосские острова.
Галапагосские
вьюрки
Почки/фрукты
Листья
Семена
Насекомые
Личинки
Использует колючку
Репродуктивная
(биологическая) изоляция –
возникает вследствие внутривидовых различий организмов и имеет несколько форм:
Естественный отбор – главный направляющий фактор эволюции
Элементарные факторы эволюции характеризуются
не направленностью , т.к. они вносят случайные изменения в соотношения частот аллелей в популяциях. Т.е. элементарные факторы создают материал для действия естественного отбора. Отбор подхватывает случайно возникшие полезные для данных условий среды мутации и насыщает ими генофонд, вредные мутации при этом устраняются.
В этом заключается направляющая роль отбора в эволюции.
Естественный отбор – единственный творческий фактор эволюции, направляющим случайные наследственные изменения по пути формирования адаптаций (приспособлений).
Видообразование – завершающий этап микроэволюции
Видообразование – это процесс возникновения новых видов на базе наследственной изменчивости под действием естественного отбора.
В процессе видообразования происходит превращение генетически открытых внутривидовых систем (популяций)
в генетически закрытые системы (новые виды).
Основные способы видообразования
Симпатрическое (экологическое)
Аллопатрическое (географическое) видообразование
Аллопатрическое (географическое) видообразование основано на пространственной изоляции. Встречается в тех случаях, когда новый вид возникает из популяций, оказавшихся территориально разобщенными.
Снова встретившись на одной территории виды не скрещиваются
образование нового вида в результате освоения популяцией нового местообитания в пределах ареала данного вида или в результате возникновения различий в образе жизни.
Механизмы:
Симпатрическое (экологическое) видообразование –
Симпатрическое видообразование связано в результате экологической (например, пищевой) специализации.
Полагают, что так образовались пять видов синиц: по выбору мест кормежки, по составу поедаемых кормов.
Лазоревка
Московка
Большая синица
Хохлатая синица
Гаичка
Пища: Мелкие Бабочки, семена Крупные Насекомые; Семена
насекомые; древес. растений; насекомые; хвойных;
Место Концевые ветви деревьев; Ветви и стволы Кора, почки Концевые
кормежки: деревьев парков; деревев; ветви
Симпатрическое видообразование –
часто связана с геномными и хромосомными мутациями и, как следствие, с генетической изоляцией. Например, путем полиплоидии на основе исходных форм возникли многие виды растений.
Гаплоид Диплоид
Триплоид Тетраплоид
Растение теосинте –
потомок дикого предка кукурузы
Культурная кукуруза
Характер эволюционного процесса
Параллельное развитие – при попадании в сходные условия близкородственных организмов у них происходит независимое развитие сходных признаков.
Дивергенция – процесс расхождения признаков у родственных организмов, наблюдаемый при изменении условий существования
Конвергенция – процесс развития в сходном направлении неродственных групп, обитающих в сходных экологических условиях
Аналоги:
разное происхождение;
одна функция
Гомологи:
одно происхождение;
разные функции
Одно происхождение;
одна функция
Родственные виды
Неродственные виды
Родственные виды
Дивергенция
Учение Ч. Дарвина о дивергенции основано на принципе монофилии, согласно которому все виды, относящиеся к одному и тому же роду, – потомки одного исходного вида и роды одного и того же семейства произошли от общего ствола.
Единственная иллюстрация к книге Чарлза Дарвина On the Origin of Species… (1859): схема дивергенции видов.
Дивергенция
Наиболее расходящиеся по признакам формы обладают большими возможностями оставлять потомство и выживать вследствие меньшей конкуренции между собой. Промежуточные формы чаще всего вымирают.
Бурый
Белый
Панда
Гризли
Конвергенция
Вследствие конвергенции органы, выполняющие у разных организмов одну и ту же функцию, приобретают сходное строение.
Например, у плавающих ископаемых пресмыкающихся ихтиозавров и у млекопитающих дельфинов форма тела и передних конечностей в процессе эволюции приобрела конвергентное сходство с формой тела и плавниками рыб.
дельфин
ихтиозавр
акула
Параллелизм
Путем параллелизма развивались приспособления к водному образу жизни у различных ластоногих (моржи, ушастые и настоящие тюлени).
Полагают, что группа полифилетична: моржи и морские львы произошли от медведей, а тюлени – от куньих.
Ластоногие: 1 – морской заяц;
2 – тевяк;
3 – обыкновенный тюлень;
4 – кольчатая нерпа;
5 – белобрюхий тюлень;
6 – крылатка;
7 – хохлач (самец);
8 – хохлач (самка);
9 – тюлень Уэдделла;
10 – тюлень-крабоед;
11 – морской леопард;
12 – южный сивуч;
13 – морской лев;
14 – морж; 15 – морской слон.
Макроэволюция –
эволюционный процесс, ведущий к образованию таксонов надвидового ранга (родов, отрядов, классов и т. д.).
Осуществляется на основе процессов микроэволюции.
Предметом изучением макроэволюции служат межвидовые отношения как фактор естественного отбора, условия возникновения, пути и закономерности исторического развития систематических групп надвидового уровня (родов, семейств, отрядов и т.д.).
Кистеперая рыба –
латимерия
Главные направления и пути эволюции
А.Н. Северцов и И.И. Шмальгаузен разработали учение о главных направлениях эволюции – биологическом прогрессе и регрессе и путях их осуществления – ароморфозе, идиоадаптации, дегенерации
Направления эволюционного процесса
Биологический регресс
Биологический прогресс
уровня приспособленности к
условиям обитания, в
результате чего:
особей вида;
разнообразие его популяций.
Биологический регресс ведет к вымиранию вида.
приспособленности организмов
к окружающей среде,
вследствие чего:
особей вида;
виды.
Пути достижения биологического прогресса
Арогенез –
характеризуется возникновением ароморфозов- усложнением строения и функций организма, повышающие общий уровень организации и расширяющие среду обитания данной группы организмов. Ароморфозы. повышая жизнедеятельность организмов, обусловливают их относительную независимость от условий среды обитания.
Аллогенез –
путь развития без повышения общего уровня организации. связанный с появлением идиоадаптаций – частных приспособлений к определенным условиям среды обитания.
Катагенез –
