1 Еволюція. Лекція N 3 Елементарні еволюційні фактори. Спадкова мінливість. Природний відбір.
2 Спадкова мінливість - (матеріал для еволюції). Мутационная мутації бувають. Генні (справжні) Хромосомні (делеції, дуплікації, транслокації та ін.) Геномні (поліплоїдія, анеуплоїдія) Комбинативная з'являється з виникненням статевого процесу Кроссинговер Незалежне розбіжність хромосом в анафазе мейозу Запліднення
3 Генні мутації в основному виникають при порушенні подвоєння ДНК і призводять до появи нових алелей генів. Хромосомні - при порушенні кросинговеру, сприяють появі нових генів. Геномні - при порушенні розбіжності хромосом. Виникають нові каріотипи і, можливо, нові види. Між різними видами мутацій немає абсолютних меж. Поясню прикладами:
4 Найменша одиниця мутації - мутон. Це пара комплементарних нуклеотидів. Найвідоміший приклад такої мутації - S-гемоглобін. Ця алельних форма - результат заміни пари нуклеотидів в 6 триплеті.
5 Нові гени зазвичай виникають в результаті дуплікацій і наступних точкових мутацій предкового гена. Так виникають генні сімейства.
6 Еволюція бета- гемоглобинов
7 Хромосомні і геномні перебудови ведуть до виникнення нових видів. Наприклад, щури з 38 і 42 хромосомами; поява людини як виду (у всіх людиноподібних мавп 48 хромосом, у нас - 46).
8 Порівняння хромосомних наборів людини (ліворуч) і шимпанзе (праворуч). Видно, що наша хромосома 2 - результат робертсонівські транслокации у нашого спільного предка.
9 Мутації Шкідливі (пороки розвитку, загибель) Нейтральні * (не впливають на життєздатність і тому можуть накопичуватися в популяціях) Корисні (рідкісні, але можуть стати основою для філембріогенезов)
11 Мутації Домінантні (видно відразу) Рецесивні (видно тільки в гомозиготному стані, в основному приховані. «Популяції як губки насичені рецесивними мутаціями». ** С. С.) Соматичні (при статевому розмноженні не передаються) Генеративні (передаються потомству)
13 Генетичний вантаж - це ті шкідливі рецесивні мутації, які накопичуються в популяціях. Генетичний вантаж складається з мутацій, які прийшли від предків і нових, що виникли у даного організму. Медицина, зберігаючи шкідливі мутації, сприяє збільшенню генетичного вантажу людства.
14 Еволюція створила антімутаціонние механізми Дві ланцюга ДНК Десятки систем репарації ДНК Вироджений генетичний код Парність хромосом Кілька копій для найважливіших генів Імунну систему Тому мутації відбуваються, але не так вже й часто
15 Середня генних частота мутацій: 1 на - на локус на покоління. Не всі гени мутують з однаковою швидкістю. Чим важливіше білок, тим рідше він мутує. Наприклад, швидкість мутації фібрінопептіда (непотрібних (швидше за все) фрагментів, відщеплюється від фібриногену при його перетворенні в фібрин) в 7 разів вище, ніж у гемоглобіну.
16 Швидкість еволюції різних білків
17 Частота деяких генних мутацій у людини Ахондроплазія: 1 на Нейрофіброматоз: 1: 10000 Синдром Марфана: 5: Полікістоз нирок: 5: 100000
18 Гени мутують, але «черепашок-ніндзя» ви ніколи не побачите, оскільки «мутаційний репертуар гена великий, але не безмежний; він обмежений композицією гена »(Феодосій Добржанський)
19 Феодосій Григорович Добржанський (. Росія, США) Ф.Г. Добржанський - генетик, ентомолог. Праця "Генетика і походження видів" з'явився відправною точкою для створення синтетичної теорії еволюції. Почавши наукову кар'єру в Росії, в 1927 р Ф.Г. Добржанський поїхав на стажування в США, в 1930 р у зв'язку зі зміною політичної обстановки в Росії прийняв рішення не повертатися на Батьківщину.
20 Улюблений об'єкт генетики Drosophila melanogaster
21 Забарвлення очей у дрозофіли може бути різна, але не виявлено очей синього або зеленого кольору, для цього просто немає відповідних ферментів.
22 Варіанти пятипалой кінцівки: деякі не були виявлені ніколи.
23 Пояснення такої невипадковою мінливості різноманітні. Одне з них дав Н.И.Вавилов в законі, що носить його ім'я.
24 Закон гомологічних рядів в спадкової мінливості У формулюванні Вавилова закон говорить: «Види і пологи, генетично близькі між собою, характеризуються тотожними рядами спадкової мінливості з такою правильністю, що, знаючи ряд форм для одного виду, можна передбачати знаходження тотожних форм у інших видів і пологів ».
25 Вітрина з музею Вавилова, на якій представлені ряди мінливості у злаків.
28 Деякі приклади гомологий
29
30 гомологів У БУДОВУ ЧЕРЕПА
31 Ще приклад гомологічних ознак: ЧОРНА СМУГА, маскують ОЧІ, У РІЗНИХ хребетних
32 Іншим джерелом спадкової мінливості, поряд з мутаціями, служать рекомбінації
33 Тільки незалежне розбіжність хромосом дає (в разі людини) 2 в 23 ступені варіантів, тобто більше 8 мільйонів комбінацій, і це без урахування кросинговеру. Причому, це у кожного з батьків, а при зустрічі гамет ймовірності перемножатся і ... Коротше, статеве розмноження перетасовує гени і їх варіанти, створюючи нескінченну різноманітність. Є з чого вибирати!
34 І ще одне джерело матеріалу для еволюції - міграції, або потік генів. Міграції зіграли важливу роль і в еволюції людини. Потік генів: в США частота у білих алелі «Rh -» становить 0,028, в Африці - 0,630, у сучасних американських негрів - 0,446. Минуло приблизно 10 поколінь з тих пір, як негрів вивозили з Африки і почалося змішання популяцій.
35 В США 1: 400 (0,25%) афроамериканців народжується з серпоподібноклітинної анемією. А ось яка частота розповсюдженості цього гена в Африці, звідки він приїхав. У європейській популяції він майже не зустрічається Ще приклад
36 Спадкове різноманітність, що виникає в популяціях під дією мутацій, рекомбінацій і міграцій, називають генетичною гетерогенністю.
37 Мінливість сонечок і равликів
38 Форми вушних мочок у людини Вільна прирослих
39 Наступний еволюційний фактор - природний відбір, тобто виживання і розмноження найбільш пристосованих особин в кожному поколінні. Важливі: Боротьба за існування Статевий відбір Якщо особина не залишила потомства її значення для еволюції дорівнює нулю.
40 Виділяють три основні форми природного відбору: 1.Двіжущій, або спрямований 2.Стабілізірующій 3.Разривающій, або дизруптивний 123
41 Приклади рушійного відбору: Березовий п'ядун Бактерії і антибіотики
42 Приклади розриває відбору Кольори раковин відповідають основним відтінкам грунту Два типу статевих клітин - дрібні рухливі і великі нерухомі
43 Приклад стабілізуючого відбору
44 Приклади стабілізуючого відбору Нільський крокодил не змінився за мільйони років, він живе в стабільних умовах
45 Одночасно діють різні форми відбору. Так, S-гемоглобін шкідливий, тому що викликає анемію, але він корисний, тому що не дає загинути від тропічної малярії. Різноспрямовані вектори відбору призводять до генетичного поліморфізму популяції.
46 Генетичний поліморфізм - наявність в популяції 2 і більше алелей генів з частотою не менше 1%. На відміну від поняття генетичної гетерогенності, яка обумовлена в основному мутаціями, тут важлива роль відбору. Одні тільки мутації не в змозі дати такий високий відсоток. Поліморфізм підтримується відбором.
47 Приклади форм поліморфізму: гетерозиготних (відбір сприяє виживанню гетерозигот, як при серповидноклеточной анемії) Адаптаційний (коли в популяції є «розподіл праці» - кожна з форм краще пристосована до певних умов - як у сонечок - червоні форми краще зимують, чорні краще розмножуються влітку.)
49 Статевий відбір - у видів, що розмножуються статевим шляхом - успіх в боротьбі за партнера і за виживання потомства
50 Стратегії статевого відбору Самці - активна демонстрація себе, битви. Самки - тихий, але уважний вибір, диференційований підхід. Статевий диморфізм (результат розриває відбору). Частотна залежність - рідкісна мутація користується великим успіхом
51