superbotanik.net

Реферат: Реферат: Генетика и эволюция

Оглавление

Генетика и эволюция. 2

Введение. 3

Генетика и эволюция. 4

Генетика и этика – проблемы генной инженерии и клонирования высших организмов и человека. 14

Заключение. 16

Список литературы.. 17

Генетика представляет собой одну из основных, наиболее увлекательных и вместе с тем сложных дисциплин современного естествознания. Место генетики среди биологических наук определяются тем, что она изучает основные свойства организмов - наследственность и изменчивость .

В результате многочисленных – блестящих по своему замыслу и тончайших по исполнению – экспериментов в области молекулярной генетики современная биология обогатилась двумя фундаментальными открытиями, которые уже нашли широкое отражение в генетике человека, а частично и выполнены на клетках человека.

Без преувеличения можно сказать, что, наряду с молекулярной генетикой, генетика человека относится к наиболее прогрессирующим разделам генетики в целом. Ее исследования простираются от биохимического до популяционного, с включением клеточного и организменного уровней.

Под генотипом часто понимают всю наследственную систему. Любая наследственная система должна рассматриваться в трех аспектах: материальные носители, характер их взаимодействия между собой и определенность конечного результата (аспект целостности). Из такого системного подхода следует важный вывод: если завтра будет известна полная последовательность ДНК данного организма, этих сведений будет недостаточно для понимания того, как же функционирует эта структура. Необходимо знать характер связей между генами, изменчивость нормы реакции, условия онтогенеза, т. е. динамический аспект организации генотипа.

Очевидно, что существуют не только структурные, но и динамические способы кодирования, хранения и передачи наследственной информации. Генетика - это наука о наследственности. Под геномом имплицитно подразумевается вся наследственная система клетки. Термины геном и генотип стали в этом расширительном смысле семантически близки, отчасти синонимичны.

Наследственная система или геном клетки эукариот слагается из двух полуавтономных структурных подсистем - ядерной и цитоплазматической.

Совокупность наследственных структур и локализованных в них наследственных факторов ядра иногда обозначают термином нуклеотип, а совокупность цитоплазматических наследственных факторов - цитотип.[[1]]

Открытия Г. Менделя (к истории вопроса). Грегором Менделем (1822-1884), были открыты основные законы наследуемости, которые были описаны более века назад.

Когда чешский монах, Георг Мендель в 1865 году опубликовал свою теорию наследственности, то, как это часто бывает в научном мире со слишком смелыми теориями, ее не приняли. Понадобилось почти 40 лет, аж до 1900 года, когда были открыты хромосомы, опыты его вспомнили, выделенные законы стали основой новой науки.

В истории генетики очень велика была роль концептуальных открытий, к которым следует отнести введение новых терминов, понятий, способов представления данных, символики, а также собственно концептуальных конструктов и открытий. Уже Г.Г.Мендель ввел буквенную символику для обозначения разных факторов и обозначения фенотипически контрастных и отличающихся по характеру доминантности – рецессивности состояний одного и того же наследственного фактора. Это дало возможность представить в ясной форме характер наследования признаков в ряду поколений, установить количественные закономерности расщепления и анализировать его сложные случаи. Удивительна судьба понятия "ген".[[2]]

Открытие двойной спирали ДНК и принципов редупликации - выдающееся научное открытие XX века - расшифровка двойной спирали ДНК - стало своеобразной вехой, знаменующей рождение принципиально новой, молекулярной генетики, появились новые направления и уникальные методы исследований, основанные на анализе структуры макромолекул.

Благодаря открытию Уотсона и Крика, удалось, в частности, понять лишь ощущавшийся в 20-40-е годы прошлого столетия принцип редупликации, самовоспроизведения генов.

Уотсон и Крик в знаменитой публикации 1953 года в журнале "Nature" так его сформулировали: "От нашего внимания не ускользнул тот факт, что из постулируемой нами избирательной сочетаемости пар (нуклеотидов А-Т, Г-Ц. - Ю.А.) вытекает возможный механизм копирования генетического материала". Работа Уотсона и Крика связала генетику с такими точными науками, как физика и химия, способствовала открытию генетического кода и породила лавину исследований, сделавших молекулярную генетику передовым краем биологии. Современная генетика - молекулярной своей частью, не исчерпывается, это - сложная и сильно дифференцированная наука.

Ее можно представить в виде древа, корнями которого служат законы наследственности, открытые в середине XIX века Грегором Менделем, а ветвями - различные научные направления, сформировавшиеся в процессе естественного развития генетики, в том числе и в последние десятилетия. Если обратиться к уровням организации жизни, то можно выделить популяционную генетику (ведет исследования на уровне популяций), физиологическую генетику и генетику развития (изучают наследственные свойства целостного организма), цитогенетику (клеточный уровень), молекулярную генетику (молекулярный уровень).

Существуют и так называемые частные генетики, которые описывают наследственные особенности различных биологических видов: дрозофилы, крупного рогатого скота, курицы, собаки, кошки, человека и т.д. Наконец, могут быть и более крупные подразделения: генетика животных, генетика растений, генетика микроорганизмов и, кроме того, существует огромная область, именуемая медицинской, или клинической, генетикой.[[3]]

Геном человека и геном животных – сходства и различия. Сравнение геномов человека, шимпанзе и других млекопитающих позволяет выявить все больше генетических особенностей, отличающих нас от других животных. Однако функциональное значение большинства выявленных отличий пока не установлено, и даже сколько-нибудь обоснованные гипотезы удается выдвинуть лишь в немногих случаях.

Вопрос отличия человека от животного, издавна не дает покоя ученым. Хотя этологи и зоопсихологи в последние годы превзошли самих себя в отыскании у животных многих особенностей мышления и поведения, считавшихся ранее чисто человеческими, какие-то отличия все же, безусловно, имеются.

Особые надежды возлагаются на сравнение человеческого генома с геномом шимпанзе. Это позволяет сразу исключить из рассмотрения те 98% генома, которые идентичны у наших видов. Где-то там, в оставшихся двух процентах, зашифрована тайна человеческой уникальности. За успехами этих исследований общественность следит с неослабевающим интересом. На сегодняшний день узнать о тех изменениях, которые произошли в нашем геноме после того, как около 6 млн. лет разошлись эволюционные пути человека и шимпанзе?

1. Изменения белков. Те части генома, которые кодируют белки, изменились очень мало. Различия в аминокислотных последовательностях белков у человека и шимпанзе составляют значительно менее 1%, да и из этих немногочисленных различий большая часть либо не имеет функционального значения, либо это значение остается неизвестным. Лишь в отдельных случаях удалось выдвинуть обоснованные гипотезы о возможной функциональной роли этих изменений.

2. Изменения регуляторных РНК. Еще один метод поиска "перспективных" районов человеческого генома основан на выявлении таких участков ДНК, которые у шимпанзе и других животных сходны между собой, а у человека сильно отличаются. Таким способом было выявлено 49 участков генома, в которых у наших предков произошли радикальные изменения уже после того, как разошлись эволюционные линии шимпанзе и человека.

Попытки найти в этих 49 участках что-нибудь осмысленное привели к открытию гена HAR1F. Этот ген кодирует не белок, а маленькую регуляторную РНК, которая активно синтезируется в мозге эмбриона как раз в тот период, когда закладывается структура коры больших полушарий (на седьмой–девятнадцатой неделе). Этот ген, как выяснилось, есть не только у всех млекопитающих, но и у птиц. Однако человеческий HAR1F имеет 18 отличий от шимпанзиного, а шимпанзиный от куриного – только два. Осталось лишь понять, какие гены регулирует эта маленькая регуляторная РНК, как она это делает и зачем.

3. Изменения активности генов. Эволюция многоклеточных организмов в целом и приматов в частности протекает не столько за счет изменения структуры генов, сколько за счет изменения их активности. Небольшое изменение в верхних этажах иерархически организованных генно-регуляторных контуров может приводить к самым радикальным изменениям морфологии. При этом количество измененных нуклеотидов в геноме может быть очень небольшим. Активность генов регулируется множеством способов, но самой универсальной у высших организмов является регуляция при помощи специальных белков – транскрипционных факторов (ТФ). Любопытно, что почти все гены, чья активность в клетках мозга сильно различается у человека и шимпанзе, у человека работают активнее. Что бы это значило? Никто пока не знает.

4. Удвоение генов. Активность генов может меняться в ходе эволюции не только под действием различных регуляторов – ТФ или регуляторных РНК – но и в результате дупликации генов. При прочих равных два одинаковых гена произведут больше продукта, чем один. Дупликация генов, так же как и их потеря – весьма обычное явление в эволюции. В человеческой эволюционной линии (после ее обособления 6 млн лет назад) произошло как минимум 134 генных дупликации. Удваивались не только гены, но и все то, что находится между ними – всевозможные некодирующие участки ДНК, функция которых в большинстве случаев неизвестна. Иногда происходило удвоение отдельных фрагментов генов. Функция гена, как водится, неизвестна, но он несет следы действия отбора и активно работает в клетках мозга (Popesco et al., 2006).

5. Новые гены. Удвоение генов часто становится первым шагом к возникновению принципиально новых генов. Одна из двух копий гена, оказавшись в ином "окружении", может начать по-другому регулироваться, работать в других тканях или на иных этапах развития организма. Но это – долгий путь. В какой степени он был реализован в эволюции человека, толком пока не известно. Сейчас генетики занимаются в основном подготовительной работой: проводят широкомасштабные геномные "сканирования" и составляют длинные списки "генов-кандидатов". На сегодняшний день одним из наиболее хорошо "проработанных" кандидатов считается ген prodynorphin (PDYN), в регуляторной области которого произошли изменения, следствием которых могли стать перемены в эмоциональной регуляции человеческого поведения.

Программа "Геном человека" и ее перспективы. Направления этой программы, активно проникают во все сферы жизни человека, и позволяют уже сейчас говорить о быстро нарастающем "генетизации" человечества.

В 1990 активным инициатором и пропагандистом программы "Геном человека" стал знаменитый Джеймс Уотсон, а главным распорядителем финансов - Национальный Институт Здравоохранения США, в составе которого в 1995 году появился Национальный Институт Генома Человека, который возглавил Френсис Коллинз. В этом же году он стал и руководителем Международной программы "Геном Человека", к которой присоединились ведущие молекулярные лаборатории Великобритании, Франции, Германии, Японии и России. Решающая роль в становлении и развитии одноименной отечественной подпрограммы принадлежит выдающемуся ученому академику А.А.Баеву.

Из более 30 тысяч генов уже идентифицированных на физической карте генома человека, на сегодняшний день изучены в функциональном отношении не более 5–6 тыс.

Каковы функции остальных 25 тысяч уже картированных и такого же числа еще некартированных генов, остается совершенно неизвестным и составляет основную стратегическую задачу исследований в программе "Функциональная Геномика". Нет сомнения в том, что именно изучение структуры, функции и взаимодействия белков станет основой функциональной геномики, которую уже сейчас не редко называют "протеономикой" (Киселев, 2000).

Методы направленного мутагенеза эмбриональных стволовых клеток с целью получения лабораторных животных (мышей)  — биологических моделей наследственных болезней (Горбунова, Баранов, 1997), создание банков ДНК различных тканей и органов на разных стадиях онтогенеза; разработка методов изучения функций участков ДНК, не кодирующих белки; развитие новых технологий по сравнительному анализу экспрессии многих тысяч генов — вот уже существующие подходы в решении проблем функциональной геномики.

Предполагается, что когда будет создан генный портрет генома человека, станет возможной идентификация 200–300 тыс. белков. Выяснить их появление в онтогенезе, исследовать "экспрессионный профиль" сотен и тысяч генов на микропланшетах для мониторинга экспрессионного статуса клеток и тканей в норме и при различных заболеваниях  — центральная задача Функциональной Геномики в так называемую постгеномную эру (Киселев, 2000). Решение ее непосредственно связано с проблемами молекулярной медицины.

Квантово-механические источники генетических мутаций. Для объяснения эмпирически установленного факта сравнительно быстрого формирования крупных систематических групп, впоследствии длительное время существующих без заметных изменений своих основных характерных черт, – семейств, отрядов, классов и т.д. - в процессе эволюции предковая группа утрачивает приспособленность к своей адаптивной зоне и затем либо быстро преодолевает неустойчивое состояние ("неадаптивная фаза", "интервал нестабильности"), развивая комплекс приспособлений к какой-то новой адаптивной зоне, либо вымирает.

Важное достоинство этой теории – ее экологическая составляющая. Однако появилась эта теория слишком рано, когда принципы синэкологии еще не были достаточно разработаны, и убедительных палеоэкологических реконструкций далекого геологического прошлого Земли не существовало.[[4]]

Время их образования – ранние периоды геологической истории, такие как кембрий и ордовик, или же кризисные эпохи после массовых вымираний, применительно к которым об устойчивых экосистемах с высокой плотностью упаковки ниш вообще нельзя говорить. Природа так придумала, что большинство аминокислот кодируется несколькими кодонами. Имеется избыток и вариативность информации, чтобы сделать то, что нужно наверняка. Установлено, что молекул ДНК в ядрах клеток столько, что их хватило бы на образование в 10 раз большего числа генов. Это подобно вырождению в квантовых физических состояниях, когда разные волновые функции соответствуют одному и тому же значению собственной энергии. Такой код в молекулярной биологии также называется вырожденным в том смысле, что несколько разных триплетов передают один и тот же смысл, т.е. являются по существу синонимами. Было также установлено, что сама структура генетического кода для всего живого одинакова.

Таким образом, признаки и свойства живых организмов, зафиксированные в молекулах ДНК, генах и хромосомах, хранятся и передаются химическим путем, комбинацией соответствующих органических молекул. Ген выступает как неделимая единица наследственности и в различных мутациях изменяется как целое. Его можно назвать квантом наследственности. В настоящее время установлено, что признаки передаются дискретным образом через эти дискретные образования - гены, что позволяет ввести в биохимическую генетику квантово-механические представления физического микромира.

Следовательно, наследственность по своей природе дискретна, и для изучения ее могут быть использованы математические и физические модели. Это отмечал еще Шредингер: «Уже сам принцип дискретности, прерывистости наследственности, лежащей в основе генетики, очень созвучен атомарной теории строения вещества».

В генетической системе обнаруживаются те же закономерности, что и в квантовом мире: атомизм, высокая упорядоченность дискретных единиц, возможность их комбинации и образование других порядков прерывистой наследственности, скачкообразность переходов из одних состояний в другие, а также вырождение состояний. И.А. Рапопорт установил некоторые аналогии между генными нуклеотидами и кварками с барионами (три кварка в барионе и три нуклеотида в триплете), подобие взаимодействий нуклеотидов и кварков, отсутствие тех и других в свободном состоянии и т.д.

Основная цель медицины, определяющая направление биомедицинской теории и практики – избавление человечества от страданий. Медицинская генетика помогает диагностировать и, таким образом, предупреждать множество генетических заболеваний – нарушение метаболизма (фенилкетонурия), болезней крови (талассемия, серповидно-клеточная анемия, гемофилия). Развитие медико-генетических методов диагностики и лечения может способствовать предотвращению таких болезней и облегчению страданий многих людей. Однако целью генетического вмешательства не должно быть искусственное «усовершенствование» человеческого рода. Ведь задача медицинской генетики – это забота о конкретных людях, о конкретных семьях.

Также лишь на основе уважения свободы личности могут осуществляться  генетическая идентификация и генетическое тестирование (создание «генетического паспорта»). Ведь обладание информацией  о наследственной предрасположенности к тяжким заболеваниям может стать непосильным душевным грузом. А кроме того, имеется реальная опасность злоупотребления генетическими сведениями, при котором они могут послужить различным формам дискриминации.

Технологии вмешательства в репродуктивные функции человека, связанные с судьбами будущих поколений, не могут осуществляться без этического осмысления и законодательного регулирования. Ведь генная терапия  половых клеток является крайне опасной, т.к. связана с изменением генома в ряду поколений, что может повлечь непредсказуемые последствия в виде новых мутаций и дестабилизации равновесия между человеческим сообществом и окружающей средой.

Идея клонирования человека – воспроизведение самостоятельного организма из единичной соматической клетки, генетически тождественной донору представляется абсолютно неприемлемой. Ее практическая реализация разрушит естественные основы социальных отношений, вызовет катастрофическое изменение мировоззренческих установок в сторону дальнейшего обесценивания жизни каждого отдельного человека, создаст угрозу человеческому достоинству, уникальности и личной неприкосновенности, делая наследственность человека беззащитной перед посторонним вмешательством.

Что же касается клонирования изолированных клеток и тканей живых организмов, равно как и использование целого ряда современных молекулярно-генетических методов, то против этих технологий не может быть возражений, поскольку они не нарушают суверенитета человеческой личности и полезны в научно-исследовательских работах, медицинской и сельскохозяйственной практике.

Расшифровка двойной спирали ДНК стало новым этапом развития молекулярной генетики, появились новые направления и уникальные методы исследований, путей эволюции живых организмов, основанные на анализе структуры макромолекул.

Вопросы отличия человека от животного, не дающие покоя ученым уже многие века, находят все новые ответы, благодаря сравнению человеческого генома с геномом других видов живых организмов. Взяв во внимание тот факт, что 98% генома, идентичны у наших видов.

На сегодняшний день узнать о тех изменениях, которые произошли в нашем геноме после того, как около 6 млн. лет разошлись эволюционные пути человека и шимпанзе. В этом поможет изучение источников генетических мутаций, основывающихся на том, что в процессе эволюции предковая группа утрачивает приспособленность к своей адаптивной зоне и затем либо быстро преодолевает неустойчивое состояние, развивая комплекс приспособлений к какой-то новой адаптивной зоне, либо вымирает.

В заключении, хотелось бы особо отметить, что технологии вмешательства в репродуктивные функции человека, связанные с судьбами будущих поколений, не могут осуществляться без этического осмысления и законодательного регулирования. Ведь генная терапия половых клеток является крайне опасной, т.к. связана с изменением генома в ряду поколений, что может повлечь непредсказуемые последствия в виде новых мутаций и дестабилизации равновесия между человеческим сообществом и окружающей средой.

1.  Голубовский М. Д. Век генетики: эволюция идей и понятий. - СПб.: Борей Арт, 2000. - с. 262.

2.  Иванов В. И., Юдин Б. Г. Этико–правовые аспекты программы «Геном человека». М. 189 (1998).

3.  Пузырев В. П., В. А. Степанов. Патологическая анатомия генома человека (Новосибирск: «Наука») 223 (1997).

4.  Свердлов Е. Д. Очерки современной молекулярной генетики по курсу лекций для студентов биологического факультета МГУ. Очерк 6. Генная терапия и медицина XXI века. Молекул. генет., микробиол., вирусол. No 4 c 3 (1996).

5.  Чудов С.В. Устойчивость видов и популяционная генетика хромосомного видообразования: Монография. – М: МГУЛ, 2002. – 97 с.

6. 

www.neuch.ru

Доклад - Генетика и эволюция

Оглавление

Генетика и эволюция. 2

Введение. 3

Генетика и эволюция. 4

Генетика и этика – проблемы генной инженерии и клонированиявысших организмов и человека. 14

Заключение. 16

Список литературы… 17

Генетика представляет собой одну из основных, наиболее увлекательных ивместе с тем сложных дисциплин современного естествознания. Место генетикисреди биологических наук определяются тем, что она изучает основные свойстваорганизмов — наследственность и изменчивость .

В результате многочисленных – блестящих по своему замыслу и тончайших поисполнению – экспериментов в области молекулярной генетики современная биологияобогатилась двумя фундаментальными открытиями, которые уже нашли широкоеотражение в генетике человека, а частично и выполнены на клетках человека.

Без преувеличения можно сказать, что, наряду с молекулярной генетикой,генетика человека относится к наиболее прогрессирующим разделам генетики вцелом. Ее исследования простираются от биохимического до популяционного, свключением клеточного и организменного уровней.

Под генотипом часто понимают всю наследственную систему. Любаянаследственная система должна рассматриваться в трех аспектах: материальныеносители, характер их взаимодействия между собой и определенность конечногорезультата (аспект целостности). Из такого системного подхода следует важныйвывод: если завтра будет известна полная последовательность ДНК данногоорганизма, этих сведений будет недостаточно для понимания того, как жефункционирует эта структура. Необходимо знать характер связей между генами,изменчивость нормы реакции, условия онтогенеза, т. е. динамический аспекторганизации генотипа.

Очевидно, что существуют не только структурные, но и динамические способыкодирования, хранения и передачи наследственной информации. Генетика — это наукао наследственности. Под геномом имплицитно подразумевается вся наследственнаясистема клетки. Термины геном и генотип стали в этом расширительном смыслесемантически близки, отчасти синонимичны.

Наследственная система или геном клетки эукариот слагается из двухполуавтономных структурных подсистем — ядерной и цитоплазматической.

Совокупность наследственных структур и локализованных в них наследственныхфакторов ядра иногда обозначают термином нуклеотип, а совокупностьцитоплазматических наследственных факторов — цитотип.[[1]]

Открытия Г. Менделя (к истории вопроса). Грегором Менделем (1822-1884), были открыты основные законы наследуемости, которые были описаны более века назад.

Когда чешский монах, Георг Мендель в 1865 году опубликовал свою теориюнаследственности, то, как это часто бывает в научном мире со слишком смелымитеориями, ее не приняли. Понадобилось почти 40 лет, аж до 1900 года, когда былиоткрыты хромосомы, опыты его вспомнили, выделенные законы стали основой новойнауки.

В истории генетики очень велика была роль концептуальных открытий, ккоторым следует отнести введение новых терминов, понятий, способовпредставления данных, символики, а также собственно концептуальных конструктови открытий. Уже Г.Г.Мендель ввел буквенную символику для обозначения разныхфакторов и обозначения фенотипически контрастных и отличающихся по характерудоминантности – рецессивности состояний одного и того же наследственногофактора. Это дало возможность представить в ясной форме характер наследованияпризнаков в ряду поколений, установить количественные закономерностирасщепления и анализировать его сложные случаи. Удивительна судьба понятия «ген».[[2]]

Открытие двойной спирали ДНК и принципов редупликации — выдающееся научноеоткрытие XX века — расшифровка двойной спирали ДНК — стало своеобразной вехой,знаменующей рождение принципиально новой, молекулярной генетики, появилисьновые направления и уникальные методы исследований, основанные на анализеструктуры макромолекул.

Благодаря открытию Уотсона и Крика, удалось, в частности, понять лишьощущавшийся в 20-40-е годы прошлого столетия принцип редупликации, самовоспроизведениягенов.

Уотсон и Крик в знаменитой публикации 1953 года в журнале «Nature»так его сформулировали: «От нашего внимания не ускользнул тот факт, что изпостулируемой нами избирательной сочетаемости пар (нуклеотидов А-Т, Г-Ц. — Ю.А.) вытекает возможный механизм копирования генетического материала».Работа Уотсона и Крика связала генетику с такими точными науками, как физика ихимия, способствовала открытию генетического кода и породила лавинуисследований, сделавших молекулярную генетику передовым краем биологии. Современнаягенетика — молекулярной своей частью, не исчерпывается, это — сложная и сильнодифференцированная наука.

Ее можно представить в виде древа, корнями которого служат законынаследственности, открытые в середине XIX века Грегором Менделем, а ветвями — различные научные направления, сформировавшиеся в процессе естественногоразвития генетики, в том числе и в последние десятилетия. Если обратиться куровням организации жизни, то можно выделить популяционную генетику (ведетисследования на уровне популяций), физиологическую генетику и генетику развития(изучают наследственные свойства целостного организма), цитогенетику (клеточныйуровень), молекулярную генетику (молекулярный уровень).

Существуют и так называемые частные генетики, которые описываютнаследственные особенности различных биологических видов: дрозофилы, крупногорогатого скота, курицы, собаки, кошки, человека и т.д. Наконец, могут быть иболее крупные подразделения: генетика животных, генетика растений, генетикамикроорганизмов и, кроме того, существует огромная область, именуемаямедицинской, или клинической, генетикой.[[3]]

Геном человека и геном животных – сходства и различия. Сравнение геномовчеловека, шимпанзе и других млекопитающих позволяет выявить все большегенетических особенностей, отличающих нас от других животных. Однакофункциональное значение большинства выявленных отличий пока не установлено, идаже сколько-нибудь обоснованные гипотезы удается выдвинуть лишь в немногихслучаях.

Вопрос отличия человека от животного, издавна не дает покоя ученым. Хотяэтологи и зоопсихологи в последние годы превзошли самих себя в отыскании уживотных многих особенностей мышления и поведения, считавшихся ранее чисточеловеческими, какие-то отличия все же, безусловно, имеются.

Особые надежды возлагаются на сравнение человеческого генома с геномомшимпанзе. Это позволяет сразу исключить из рассмотрения те 98% генома, которыеидентичны у наших видов. Где-то там, в оставшихся двух процентах, зашифрованатайна человеческой уникальности. За успехами этих исследований общественностьследит с неослабевающим интересом. На сегодняшний день узнать о тех изменениях,которые произошли в нашем геноме после того, как около 6 млн. лет разошлисьэволюционные пути человека и шимпанзе?

1. Изменения белков. Те части генома, которые кодируют белки, изменилисьочень мало. Различия в аминокислотных последовательностях белков у человека ишимпанзе составляют значительно менее 1%, да и из этих немногочисленныхразличий большая часть либо не имеет функционального значения, либо этозначение остается неизвестным. Лишь в отдельных случаях удалось выдвинутьобоснованные гипотезы о возможной функциональной роли этих изменений.

2. Изменения регуляторных РНК. Еще один метод поиска «перспективных»районов человеческого генома основан на выявлении таких участков ДНК, которые ушимпанзе и других животных сходны между собой, а у человека сильно отличаются.Таким способом было выявлено 49 участков генома, в которых у наших предковпроизошли радикальные изменения уже после того, как разошлись эволюционныелинии шимпанзе и человека.

Попытки найти в этих 49 участках что-нибудь осмысленное привели к открытиюгена HAR1F. Этот ген кодирует не белок, а маленькую регуляторную РНК, котораяактивно синтезируется в мозге эмбриона как раз в тот период, когдазакладывается структура коры больших полушарий (на седьмой–девятнадцатойнеделе). Этот ген, как выяснилось, есть не только у всех млекопитающих, но и уптиц. Однако человеческий HAR1F имеет 18 отличий от шимпанзиного, а шимпанзиныйот куриного – только два. Осталось лишь понять, какие гены регулирует этамаленькая регуляторная РНК, как она это делает и зачем.

3. Изменения активности генов. Эволюция многоклеточных организмов в целоми приматов в частности протекает не столько за счет изменения структуры генов,сколько за счет изменения их активности. Небольшое изменение в верхних этажахиерархически организованных генно-регуляторных контуров может приводить к самымрадикальным изменениям морфологии. При этом количество измененных нуклеотидов вгеноме может быть очень небольшим. Активность генов регулируется множествомспособов, но самой универсальной у высших организмов является регуляция припомощи специальных белков – транскрипционных факторов (ТФ). Любопытно, чтопочти все гены, чья активность в клетках мозга сильно различается у человека ишимпанзе, у человека работают активнее. Что бы это значило? Никто пока незнает.

4. Удвоение генов. Активность генов может меняться в ходе эволюции нетолько под действием различных регуляторов – ТФ или регуляторных РНК – но и врезультате дупликации генов. При прочих равных два одинаковых гена произведутбольше продукта, чем один. Дупликация генов, так же как и их потеря – весьмаобычное явление в эволюции. В человеческой эволюционной линии (после ееобособления 6 млн лет назад) произошло как минимум 134 генных дупликации. Удваивалисьне только гены, но и все то, что находится между ними – всевозможныенекодирующие участки ДНК, функция которых в большинстве случаев неизвестна.Иногда происходило удвоение отдельных фрагментов генов. Функция гена, какводится, неизвестна, но он несет следы действия отбора и активно работает вклетках мозга (Popesco et al., 2006).

5. Новые гены. Удвоение генов часто становится первым шагом квозникновению принципиально новых генов. Одна из двух копий гена, оказавшись вином «окружении», может начать по-другому регулироваться, работать вдругих тканях или на иных этапах развития организма. Но это – долгий путь. Вкакой степени он был реализован в эволюции человека, толком пока не известно. Сейчасгенетики занимаются в основном подготовительной работой: проводятширокомасштабные геномные «сканирования» и составляют длинные списки «генов-кандидатов».На сегодняшний день одним из наиболее хорошо «проработанных»кандидатов считается ген prodynorphin (PDYN), в регуляторной области которогопроизошли изменения, следствием которых могли стать перемены в эмоциональнойрегуляции человеческого поведения.

Программа «Геном человека» и ее перспективы. Направления этойпрограммы, активно проникают во все сферы жизни человека, и позволяют ужесейчас говорить о быстро нарастающем «генетизации» человечества.

В 1990 активным инициатором и пропагандистом программы «Геномчеловека» стал знаменитый Джеймс Уотсон, а главным распорядителем финансов- Национальный Институт Здравоохранения США, в составе которого в 1995 годупоявился Национальный Институт Генома Человека, который возглавил ФренсисКоллинз. В этом же году он стал и руководителем Международной программы «ГеномЧеловека», к которой присоединились ведущие молекулярные лабораторииВеликобритании, Франции, Германии, Японии и России. Решающая роль в становлениии развитии одноименной отечественной подпрограммы принадлежит выдающемусяученому академику А.А.Баеву.

Из более 30 тысяч генов уже идентифицированных на физической карте геномачеловека, на сегодняшний день изучены в функциональном отношении не более 5–6тыс.

Каковы функции остальных 25 тысяч уже картированных и такого же числа ещенекартированных генов, остается совершенно неизвестным и составляет основнуюстратегическую задачу исследований в программе «Функциональная Геномика».Нет сомнения в том, что именно изучение структуры, функции и взаимодействиябелков станет основой функциональной геномики, которую уже сейчас не редконазывают «протеономикой» (Киселев, 2000).

Методы направленного мутагенеза эмбриональных стволовых клеток с цельюполучения лабораторных животных (мышей)  — биологических моделей наследственныхболезней (Горбунова, Баранов, 1997), создание банков ДНК различных тканей иорганов на разных стадиях онтогенеза; разработка методов изучения функцийучастков ДНК, не кодирующих белки; развитие новых технологий по сравнительномуанализу экспрессии многих тысяч генов — вот уже существующие подходы в решениипроблем функциональной геномики.

Предполагается, что когда будет создан генный портрет генома человека,станет возможной идентификация 200–300 тыс. белков. Выяснить их появление вонтогенезе, исследовать «экспрессионный профиль» сотен и тысяч геновна микропланшетах для мониторинга экспрессионного статуса клеток и тканей внорме и при различных заболеваниях  — центральная задача ФункциональнойГеномики в так называемую постгеномную эру (Киселев, 2000). Решение еенепосредственно связано с проблемами молекулярной медицины.

Квантово-механические источники генетических мутаций. Для объясненияэмпирически установленного факта сравнительно быстрого формирования крупныхсистематических групп, впоследствии длительное время существующих без заметныхизменений своих основных характерных черт, – семейств, отрядов, классов и т.д.- в процессе эволюции предковая группа утрачивает приспособленность к своейадаптивной зоне и затем либо быстро преодолевает неустойчивое состояние(«неадаптивная фаза», «интервал нестабильности»), развиваякомплекс приспособлений к какой-то новой адаптивной зоне, либо вымирает.

Важное достоинство этой теории – ее экологическая составляющая. Однакопоявилась эта теория слишком рано, когда принципы синэкологии еще не былидостаточно разработаны, и убедительных палеоэкологических реконструкцийдалекого геологического прошлого Земли не существовало.[[4]]

Время их образования – ранние периоды геологической истории, такие каккембрий и ордовик, или же кризисные эпохи после массовых вымираний,применительно к которым об устойчивых экосистемах с высокой плотностью упаковкиниш вообще нельзя говорить. Природа так придумала, что большинство аминокислоткодируется несколькими кодонами. Имеется избыток и вариативность информации,чтобы сделать то, что нужно наверняка. Установлено, что молекул ДНК в ядрахклеток столько, что их хватило бы на образование в 10 раз большего числа генов.Это подобно вырождению в квантовых физических состояниях, когда разные волновыефункции соответствуют одному и тому же значению собственной энергии. Такой кодв молекулярной биологии также называется вырожденным в том смысле, чтонесколько разных триплетов передают один и тот же смысл, т.е. являются посуществу синонимами. Было также установлено, что сама структура генетическогокода для всего живого одинакова.

Таким образом, признаки и свойства живых организмов, зафиксированные вмолекулах ДНК, генах и хромосомах, хранятся и передаются химическим путем,комбинацией соответствующих органических молекул. Ген выступает как неделимаяединица наследственности и в различных мутациях изменяется как целое. Его можноназвать квантом наследственности. В настоящее время установлено, что признакипередаются дискретным образом через эти дискретные образования — гены, чтопозволяет ввести в биохимическую генетику квантово-механические представленияфизического микромира.

Следовательно, наследственность по своей природе дискретна, и для изученияее могут быть использованы математические и физические модели. Это отмечал ещеШредингер: «Уже сам принцип дискретности, прерывистости наследственности,лежащей в основе генетики, очень созвучен атомарной теории строения вещества».

В генетической системе обнаруживаются те же закономерности, что и вквантовом мире: атомизм, высокая упорядоченность дискретных единиц, возможностьих комбинации и образование других порядков прерывистой наследственности,скачкообразность переходов из одних состояний в другие, а также вырождениесостояний. И.А. Рапопорт установил некоторые аналогии между генныминуклеотидами и кварками с барионами (три кварка в барионе и три нуклеотида втриплете), подобие взаимодействий нуклеотидов и кварков, отсутствие тех идругих в свободном состоянии и т.д.

Основная цель медицины, определяющая направление биомедицинской теории ипрактики – избавление человечества от страданий. Медицинская генетика помогаетдиагностировать и, таким образом, предупреждать множество генетическихзаболеваний – нарушение метаболизма (фенилкетонурия), болезней крови (талассемия,серповидно-клеточная анемия, гемофилия). Развитие медико-генетических методовдиагностики и лечения может способствовать предотвращению таких болезней иоблегчению страданий многих людей. Однако целью генетического вмешательства недолжно быть искусственное «усовершенствование» человеческого рода. Ведь задачамедицинской генетики – это забота о конкретных людях, о конкретных семьях.

Также лишь на основе уважения свободы личности могут осуществляться генетическая идентификация и генетическое тестирование (создание «генетическогопаспорта»). Ведь обладание информацией  о наследственной предрасположенности ктяжким заболеваниям может стать непосильным душевным грузом. А кроме того,имеется реальная опасность злоупотребления генетическими сведениями, при которомони могут послужить различным формам дискриминации.

Технологии вмешательства в репродуктивные функции человека, связанные ссудьбами будущих поколений, не могут осуществляться без этического осмысления изаконодательного регулирования. Ведь генная терапия  половых клеток являетсякрайне опасной, т.к. связана с изменением генома в ряду поколений, что можетповлечь непредсказуемые последствия в виде новых мутаций и дестабилизацииравновесия между человеческим сообществом и окружающей средой.

Идея клонирования человека – воспроизведение самостоятельного организма изединичной соматической клетки, генетически тождественной донору представляетсяабсолютно неприемлемой. Ее практическая реализация разрушит естественные основысоциальных отношений, вызовет катастрофическое изменение мировоззренческихустановок в сторону дальнейшего обесценивания жизни каждого отдельногочеловека, создаст угрозу человеческому достоинству, уникальности и личнойнеприкосновенности, делая наследственность человека беззащитной передпосторонним вмешательством.

Что же касается клонирования изолированных клеток и тканей живыхорганизмов, равно как и использование целого ряда современныхмолекулярно-генетических методов, то против этих технологий не может бытьвозражений, поскольку они не нарушают суверенитета человеческой личности иполезны в научно-исследовательских работах, медицинской и сельскохозяйственнойпрактике.

Расшифровка двойной спирали ДНК стало новым этапом развития молекулярнойгенетики, появились новые направления и уникальные методы исследований, путейэволюции живых организмов, основанные на анализе структуры макромолекул.

Вопросы отличия человека от животного, не дающие покоя ученым уже многиевека, находят все новые ответы, благодаря сравнению человеческого генома сгеномом других видов живых организмов. Взяв во внимание тот факт, что 98%генома, идентичны у наших видов.

На сегодняшний день узнать о тех изменениях, которые произошли в нашемгеноме после того, как около 6 млн. лет разошлись эволюционные пути человека ишимпанзе. В этом поможет изучение источников генетических мутаций,основывающихся на том, что в процессе эволюции предковая группа утрачиваетприспособленность к своей адаптивной зоне и затем либо быстро преодолеваетнеустойчивое состояние, развивая комплекс приспособлений к какой-то новойадаптивной зоне, либо вымирает.

В заключении, хотелось бы особо отметить, что технологии вмешательства врепродуктивные функции человека, связанные с судьбами будущих поколений, немогут осуществляться без этического осмысления и законодательногорегулирования. Ведь генная терапия половых клеток является крайне опасной, т.к.связана с изменением генома в ряду поколений, что может повлечь непредсказуемыепоследствия в виде новых мутаций и дестабилизации равновесия между человеческимсообществом и окружающей средой.

1. Голубовский М. Д. Век генетики: эволюция идей и понятий. — СПб.: БорейАрт, 2000. — с. 262.

2. Иванов В. И., Юдин Б. Г. Этико–правовыеаспекты программы «Геном человека». М. 189 (1998).

3. Пузырев В. П., В. А. Степанов.Патологическая анатомия генома человека (Новосибирск: «Наука») 223 (1997).

4. Свердлов Е. Д. Очеркисовременной молекулярной генетики по курсу лекций для студентов биологическогофакультета МГУ. Очерк 6. Генная терапия и медицина XXI века. Молекул. генет.,микробиол., вирусол. No 4 c 3 (1996).

5. Чудов С.В. Устойчивость видов ипопуляционная генетика хромосомного видообразования: Монография. – М: МГУЛ,2002. – 97 с.

6. 

www.ronl.ru

Реферат: Генетика и эволюция

Северо-западная академия государственной службы

Кафедра философии

Реферат:

по курсу «Концепции современного естествознания»

на тему: «Генетика и эволюция».

работу выполнил

студент I курса

факультета ГиМУ

124 группы

Биненко

Дмитрий Александрович

Работу проверил

Должность   Доцент                              Ф.И.О.  Евлампиев И. И.

Начальная Windows Commander Far WinNavigator Frigate Norton Commander WinNC Dos Navigator Servant Salamander Turbo Browser Winamp, Skins, Plugins Необходимые Утилиты Текстовые редакторы Юмор		File managers and best utilites Главная » Реферат » Генетика и эволюция реферат Реферат: Генетика и эволюция:. Генетика и эволюция реферат Реферат на тему Генетика и эволюция Оглавление   Генетика и эволюция. 2Введение. 3Генетика и эволюция. 4Генетика и этика – проблемы генной инженерии и клонирования высших организмов и человека. 14Заключение. 16Список литературы.. 17 Генетика представляет собой одну из основных, наиболее увлекательных и вместе с тем сложных дисциплин современного естествознания. Место генетики среди биологических наук определяются тем, что она изучает основные свойства организмов - наследственность и изменчивость . В результате многочисленных – блестящих по своему замыслу и тончайших по исполнению – экспериментов в области молекулярной генетики современная биология обогатилась двумя фундаментальными открытиями, которые уже нашли широкое отражение в генетике человека, а частично и выполнены на клетках человека. Без преувеличения можно сказать, что, наряду с молекулярной генетикой, генетика человека относится к наиболее прогрессирующим разделам генетики в целом. Ее исследования простираются от биохимического до популяционного, с включением клеточного и организменного уровней. Под генотипом часто понимают всю наследственную систему. Любая наследственная система должна рассматриваться в трех аспектах: материальные носители, характер их взаимодействия между собой и определенность конечного результата (аспект целостности). Из такого системного подхода следует важный вывод: если завтра будет известна полная последовательность ДНК данного организма, этих сведений будет недостаточно для понимания того, как же функционирует эта структура. Необходимо знать характер связей между генами, изменчивость нормы реакции, условия онтогенеза, т. е. динамический аспект организации генотипа. Очевидно, что существуют не только структурные, но и динамические способы кодирования, хранения и передачи наследственной информации. Генетика - это наука о наследственности. Под геномом имплицитно подразумевается вся наследственная система клетки. Термины геном и генотип стали в этом расширительном смысле семантически близки, отчасти синонимичны. Наследственная система или геном клетки эукариот слагается из двух полуавтономных структурных подсистем - ядерной и цитоплазматической. Совокупность наследственных структур и локализованных в них наследственных факторов ядра иногда обозначают термином нуклеотип, а совокупность цитоплазматических наследственных факторов - цитотип.[[1]] Открытия Г. Менделя (к истории вопроса). Грегором Менделем (1822-1884), были открыты основные законы наследуемости, которые были описаны более века назад. Когда чешский монах, Георг Мендель в 1865 году опубликовал свою теорию наследственности, то, как это часто бывает в научном мире со слишком смелыми теориями, ее не приняли. Понадобилось почти 40 лет, аж до 1900 года, когда были открыты хромосомы, опыты его вспомнили, выделенные законы стали основой новой науки. В истории генетики очень велика была роль концептуальных открытий, к которым следует отнести введение новых терминов, понятий, способов представления данных, символики, а также собственно концептуальных конструктов и открытий. Уже Г.Г.Мендель ввел буквенную символику для обозначения разных факторов и обозначения фенотипически контрастных и отличающихся по характеру доминантности – рецессивности состояний одного и того же наследственного фактора. Это дало возможность представить в ясной форме характер наследования признаков в ряду поколений, установить количественные закономерности расщепления и анализировать его сложные случаи. Удивительна судьба понятия "ген".[[2]] Открытие двойной спирали ДНК и принципов редупликации - выдающееся научное открытие XX века - расшифровка двойной спирали ДНК - стало своеобразной вехой, знаменующей рождение принципиально новой, молекулярной генетики, появились новые направления и уникальные методы исследований, основанные на анализе структуры макромолекул. Благодаря открытию Уотсона и Крика, удалось, в частности, понять лишь ощущавшийся в 20-40-е годы прошлого столетия принцип редупликации, самовоспроизведения генов. Уотсон и Крик в знаменитой публикации 1953 года в журнале "Nature" так его сформулировали: "От нашего внимания не ускользнул тот факт, что из постулируемой нами избирательной сочетаемости пар (нуклеотидов А-Т, Г-Ц. - Ю.А.) вытекает возможный механизм копирования генетического материала". Работа Уотсона и Крика связала генетику с такими точными науками, как физика и химия, способствовала открытию генетического кода и породила лавину исследований, сделавших молекулярную генетику передовым краем биологии. Современная генетика - молекулярной своей частью, не исчерпывается, это - сложная и сильно дифференцированная наука. Ее можно представить в виде древа, корнями которого служат законы наследственности, открытые в середине XIX века Грегором Менделем, а ветвями - различные научные направления, сформировавшиеся в процессе естественного развития генетики, в том числе и в последние десятилетия. Если обратиться к уровням организации жизни, то можно выделить популяционную генетику (ведет исследования на уровне популяций), физиологическую генетику и генетику развития (изучают наследственные свойства целостного организма), цитогенетику (клеточный уровень), молекулярную генетику (молекулярный уровень). Существуют и так называемые частные генетики, которые описывают наследственные особенности различных биологических видов: дрозофилы, крупного рогатого скота, курицы, собаки, кошки, человека и т.д. Наконец, могут быть и более крупные подразделения: генетика животных, генетика растений, генетика микроорганизмов и, кроме того, существует огромная область, именуемая медицинской, или клинической, генетикой.[[3]] Геном человека и геном животных – сходства и различия. Сравнение геномов человека, шимпанзе и других млекопитающих позволяет выявить все больше генетических особенностей, отличающих нас от других животных. Однако функциональное значение большинства выявленных отличий пока не установлено, и даже сколько-нибудь обоснованные гипотезы удается выдвинуть лишь в немногих случаях. Вопрос отличия человека от животного, издавна не дает покоя ученым. Хотя этологи и зоопсихологи в последние годы превзошли самих себя в отыскании у животных многих особенностей мышления и поведения, считавшихся ранее чисто человеческими, какие-то отличия все же, безусловно, имеются. Особые надежды возлагаются на сравнение человеческого генома с геномом шимпанзе. Это позволяет сразу исключить из рассмотрения те 98% генома, которые идентичны у наших видов. Где-то там, в оставшихся двух процентах, зашифрована тайна человеческой уникальности. За успехами этих исследований общественность следит с неослабевающим интересом. На сегодняшний день узнать о тех изменениях, которые произошли в нашем геноме после того, как около 6 млн. лет разошлись эволюционные пути человека и шимпанзе? 1. Изменения белков. Те части генома, которые кодируют белки, изменились очень мало. Различия в аминокислотных последовательностях белков у человека и шимпанзе составляют значительно менее 1%, да и из этих немногочисленных различий большая часть либо не имеет функционального значения, либо это значение остается неизвестным. Лишь в отдельных случаях удалось выдвинуть обоснованные гипотезы о возможной функциональной роли этих изменений. 2. Изменения регуляторных РНК. Еще один метод поиска "перспективных" районов человеческого генома основан на выявлении таких участков ДНК, которые у шимпанзе и других животных сходны между собой, а у человека сильно отличаются. Таким способом было выявлено 49 участков генома, в которых у наших предков произошли радикальные изменения уже после того, как разошлись эволюционные линии шимпанзе и человека. Попытки найти в этих 49 участках что-нибудь осмысленное привели к открытию гена HAR1F. Этот ген кодирует не белок, а маленькую регуляторную РНК, которая активно синтезируется в мозге эмбриона как раз в тот период, когда закладывается структура коры больших полушарий (на седьмой–девятнадцатой неделе). Этот ген, как выяснилось, есть не только у всех млекопитающих, но и у птиц. Однако человеческий HAR1F имеет 18 отличий от шимпанзиного, а шимпанзиный от куриного – только два. Осталось лишь понять, какие гены регулирует эта маленькая регуляторная РНК, как она это делает и зачем. 3. Изменения активности генов. Эволюция многоклеточных организмов в целом и приматов в частности протекает не столько за счет изменения структуры генов, сколько за счет изменения их активности. Небольшое изменение в верхних этажах иерархически организованных генно-регуляторных контуров может приводить к самым радикальным изменениям морфологии. При этом количество измененных нуклеотидов в геноме может быть очень небольшим. Активность генов регулируется множеством способов, но самой универсальной у высших организмов является регуляция при помощи специальных белков – транскрипционных факторов (ТФ). Любопытно, что почти все гены, чья активность в клетках мозга сильно различается у человека и шимпанзе, у человека работают активнее. Что бы это значило? Никто пока не знает. 4. Удвоение генов. Активность генов может меняться в ходе эволюции не только под действием различных регуляторов – ТФ или регуляторных РНК – но и в результате дупликации генов. При прочих равных два одинаковых гена произведут больше продукта, чем один. Дупликация генов, так же как и их потеря – весьма обычное явление в эволюции. В человеческой эволюционной линии (после ее обособления 6 млн лет назад) произошло как минимум 134 генных дупликации. Удваивались не только гены, но и все то, что находится между ними – всевозможные некодирующие участки ДНК, функция которых в большинстве случаев неизвестна. Иногда происходило удвоение отдельных фрагментов генов. Функция гена, как водится, неизвестна, но он несет следы действия отбора и активно работает в клетках мозга (Popesco et al., 2006). 5. Новые гены. Удвоение генов часто становится первым шагом к возникновению принципиально новых генов. Одна из двух копий гена, оказавшись в ином "окружении", может начать по-другому регулироваться, работать в других тканях или на иных этапах развития организма. Но это – долгий путь. В какой степени он был реализован в эволюции человека, толком пока не известно. Сейчас генетики занимаются в основном подготовительной работой: проводят широкомасштабные геномные "сканирования" и составляют длинные списки "генов-кандидатов". На сегодняшний день одним из наиболее хорошо "проработанных" кандидатов считается ген prodynorphin (PDYN), в регуляторной области которого произошли изменения, следствием которых могли стать перемены в эмоциональной регуляции человеческого поведения. Программа "Геном человека" и ее перспективы. Направления этой программы, активно проникают во все сферы жизни человека, и позволяют уже сейчас говорить о быстро нарастающем "генетизации" человечества. В 1990 активным инициатором и пропагандистом программы "Геном человека" стал знаменитый Джеймс Уотсон, а главным распорядителем финансов - Национальный Институт Здравоохранения США, в составе которого в 1995 году появился Национальный Институт Генома Человека, который возглавил Френсис Коллинз. В этом же году он стал и руководителем Международной программы "Геном Человека", к которой присоединились ведущие молекулярные лаборатории Великобритании, Франции, Германии, Японии и России. Решающая роль в становлении и развитии одноименной отечественной подпрограммы принадлежит выдающемуся ученому академику А.А.Баеву. Из более 30 тысяч генов уже идентифицированных на физической карте генома человека, на сегодняшний день изучены в функциональном отношении не более 5–6 тыс. Каковы функции остальных 25 тысяч уже картированных и такого же числа еще некартированных генов, остается совершенно неизвестным и составляет основную стратегическую задачу исследований в программе "Функциональная Геномика". Нет сомнения в том, что именно изучение структуры, функции и взаимодействия белков станет основой функциональной геномики, которую уже сейчас не редко называют "протеономикой" (Киселев, 2000). Методы направленного мутагенеза эмбриональных стволовых клеток с целью получения лабораторных животных (мышей)  — биологических моделей наследственных болезней (Горбунова, Баранов, 1997), создание банков ДНК различных тканей и органов на разных стадиях онтогенеза; разработка методов изучения функций участков ДНК, не кодирующих белки; развитие новых технологий по сравнительному анализу экспрессии многих тысяч генов — вот уже существующие подходы в решении проблем функциональной геномики. Предполагается, что когда будет создан генный портрет генома человека, станет возможной идентификация 200–300 тыс. белков. Выяснить их появление в онтогенезе, исследовать "экспрессионный профиль" сотен и тысяч генов на микропланшетах для мониторинга экспрессионного статуса клеток и тканей в норме и при различных заболеваниях  — центральная задача Функциональной Геномики в так называемую постгеномную эру (Киселев, 2000). Решение ее непосредственно связано с проблемами молекулярной медицины. Квантово-механические источники генетических мутаций. Для объяснения эмпирически установленного факта сравнительно быстрого формирования крупных систематических групп, впоследствии длительное время существующих без заметных изменений своих основных характерных черт, – семейств, отрядов, классов и т.д. - в процессе эволюции предковая группа утрачивает приспособленность к своей адаптивной зоне и затем либо быстро преодолевает неустойчивое состояние ("неадаптивная фаза", "интервал нестабильности"), развивая комплекс приспособлений к какой-то новой адаптивной зоне, либо вымирает. Важное достоинство этой теории – ее экологическая составляющая. Однако появилась эта теория слишком рано, когда принципы синэкологии еще не были достаточно разработаны, и убедительных палеоэкологических реконструкций далекого геологического прошлого Земли не существовало.[[4]] Время их образования – ранние периоды геологической истории, такие как кембрий и ордовик, или же кризисные эпохи после массовых вымираний, применительно к которым об устойчивых экосистемах с высокой плотностью упаковки ниш вообще нельзя говорить. Природа так придумала, что большинство аминокислот кодируется несколькими кодонами. Имеется избыток и вариативность информации, чтобы сделать то, что нужно наверняка. Установлено, что молекул ДНК в ядрах клеток столько, что их хватило бы на образование в 10 раз большего числа генов. Это подобно вырождению в квантовых физических состояниях, когда разные волновые функции соответствуют одному и тому же значению собственной энергии. Такой код в молекулярной биологии также называется вырожденным в том смысле, что несколько разных триплетов передают один и тот же смысл, т.е. являются по существу синонимами. Было также установлено, что сама структура генетического кода для всего живого одинакова. Таким образом, признаки и свойства живых организмов, зафиксированные в молекулах ДНК, генах и хромосомах, хранятся и передаются химическим путем, комбинацией соответствующих органических молекул. Ген выступает как неделимая единица наследственности и в различных мутациях изменяется как целое. Его можно назвать квантом наследственности. В настоящее время установлено, что признаки передаются дискретным образом через эти дискретные образования - гены, что позволяет ввести в биохимическую генетику квантово-механические представления физического микромира. Следовательно, наследственность по своей природе дискретна, и для изучения ее могут быть использованы математические и физические модели. Это отмечал еще Шредингер: «Уже сам принцип дискретности, прерывистости наследственности, лежащей в основе генетики, очень созвучен атомарной теории строения вещества». В генетической системе обнаруживаются те же закономерности, что и в квантовом мире: атомизм, высокая упорядоченность дискретных единиц, возможность их комбинации и образование других порядков прерывистой наследственности, скачкообразность переходов из одних состояний в другие, а также вырождение состояний. И.А. Рапопорт установил некоторые аналогии между генными нуклеотидами и кварками с барионами (три кварка в барионе и три нуклеотида в триплете), подобие взаимодействий нуклеотидов и кварков, отсутствие тех и других в свободном состоянии и т.д. Основная цель медицины, определяющая направление биомедицинской теории и практики – избавление человечества от страданий. Медицинская генетика помогает диагностировать и, таким образом, предупреждать множество генетических заболеваний – нарушение метаболизма (фенилкетонурия), болезней крови (талассемия, серповидно-клеточная анемия, гемофилия). Развитие медико-генетических методов диагностики и лечения может способствовать предотвращению таких болезней и облегчению страданий многих людей. Однако целью генетического вмешательства не должно быть искусственное «усовершенствование» человеческого рода. Ведь задача медицинской генетики – это забота о конкретных людях, о конкретных семьях. Также лишь на основе уважения свободы личности могут осуществляться  генетическая идентификация и генетическое тестирование (создание «генетического паспорта»). Ведь обладание информацией  о наследственной предрасположенности к тяжким заболеваниям может стать непосильным душевным грузом. А кроме того, имеется реальная опасность злоупотребления генетическими сведениями, при котором они могут послужить различным формам дискриминации. Технологии вмешательства в репродуктивные функции человека, связанные с судьбами будущих поколений, не могут осуществляться без этического осмысления и законодательного регулирования. Ведь генная терапия  половых клеток является крайне опасной, т.к. связана с изменением генома в ряду поколений, что может повлечь непредсказуемые последствия в виде новых мутаций и дестабилизации равновесия между человеческим сообществом и окружающей средой. Идея клонирования человека – воспроизведение самостоятельного организма из единичной соматической клетки, генетически тождественной донору представляется абсолютно неприемлемой. Ее практическая реализация разрушит естественные основы социальных отношений, вызовет катастрофическое изменение мировоззренческих установок в сторону дальнейшего обесценивания жизни каждого отдельного человека, создаст угрозу человеческому достоинству, уникальности и личной неприкосновенности, делая наследственность человека беззащитной перед посторонним вмешательством. Что же касается клонирования изолированных клеток и тканей живых организмов, равно как и использование целого ряда современных молекулярно-генетических методов, то против этих технологий не может быть возражений, поскольку они не нарушают суверенитета человеческой личности и полезны в научно-исследовательских работах, медицинской и сельскохозяйственной практике. Расшифровка двойной спирали ДНК стало новым этапом развития молекулярной генетики, появились новые направления и уникальные методы исследований, путей эволюции живых организмов, основанные на анализе структуры макромолекул. Вопросы отличия человека от животного, не дающие покоя ученым уже многие века, находят все новые ответы, благодаря сравнению человеческого генома с геномом других видов живых организмов. Взяв во внимание тот факт, что 98% генома, идентичны у наших видов. На сегодняшний день узнать о тех изменениях, которые произошли в нашем геноме после того, как около 6 млн. лет разошлись эволюционные пути человека и шимпанзе. В этом поможет изучение источников генетических мутаций, основывающихся на том, что в процессе эволюции предковая группа утрачивает приспособленность к своей адаптивной зоне и затем либо быстро преодолевает неустойчивое состояние, развивая комплекс приспособлений к какой-то новой адаптивной зоне, либо вымирает. В заключении, хотелось бы особо отметить, что технологии вмешательства в репродуктивные функции человека, связанные с судьбами будущих поколений, не могут осуществляться без этического осмысления и законодательного регулирования. Ведь генная терапия половых клеток является крайне опасной, т.к. связана с изменением генома в ряду поколений, что может повлечь непредсказуемые последствия в виде новых мутаций и дестабилизации равновесия между человеческим сообществом и окружающей средой. 1.                Голубовский М. Д. Век генетики: эволюция идей и понятий. - СПб.: Борей Арт, 2000. - с. 262. 2.                Иванов В. И., Юдин Б. Г. Этико–правовые аспекты программы «Геном человека». М. 189 (1998). 3.                Пузырев В. П., В. А. Степанов. Патологическая анатомия генома человека (Новосибирск: «Наука») 223 (1997). 4.                Свердлов Е. Д. Очерки современной молекулярной генетики по курсу лекций для студентов биологического факультета МГУ. Очерк 6. Генная терапия и медицина XXI века. Молекул. генет., микробиол., вирусол. No 4 c 3 (1996). 5.                Чудов С.В. Устойчивость видов и популяционная генетика хромосомного видообразования: Монография. – М: МГУЛ, 2002. – 97 с. 6.                  [1] Голубовский М. Д. Век генетики: эволюция идей и понятий. — СПб.: Борей Арт, 2000. — С. 141. [2] Голубовский М. Д. Век генетики: эволюция идей и понятий. — СПб.: Борей Арт, 2000. — С. 21. [3] Статья: ГЕНЕТИКА - ЦЕЛОСТНАЯ НАУКА. Беседа с академиком Ю.П. Алтуховым [4] Чудов С.В. Устойчивость видов и популяционная генетика хромосомного видообразования: Монография. – М: МГУЛ, 2002. – С.34. bukvasha.ru Реферат: Генетика и эволюция	Северо-западная академия государственной службы Кафедра философии Реферат: по курсу «Концепции современного естествознания» на тему: «Генетика и эволюция». работу выполнил студентIкурса факультета ГиМУ 124 группы Биненко Дмитрий Александрович Работу проверил Должность Доцент Ф.И.О. Евлампиев И. И. Санкт-Петербург 2000 План 1. Введение……………………………………………………...3–4 стр. 2. Эволюционные воззрения Ламарка…………………………4-5 стр. 3. Теория эволюции Дарвина…………………………………...5-9 стр. 4. Исследования Грегори Менделя…………………………….9-10 стр. 4.1. принципы менделевской теории наследственности…10-11 стр. 4.2. доминантность наследственных признаков ………….11-13 стр. 5. Эволюция полигенных систем……………………………….13-15 стр. 6. Генетический дрейф.…………………………………………..15-17 стр. 7. Заключение. …………………………………………….……...18 стр. 8. Список использованной литературы………………………….19 стр. 9. Словарь терминов……………………………………………….20 стр. Введение. Эволюция и генетика – это краеугольные камни понимания человечеством своего происхождения и путей развития жизни на Земле. В рассмотрении нашей темы войдут вопросы развития эволюционных учений, начиная с Эмпедокла, жившего в V веке до нашей эры, утверждавшего, что изначально были созданы различные органы – ноги, руки, ласты и т. д.; и заканчивая последней, наиболее совершенной (широко известной) теорией о происхождении видов Чарльза Дарвина, а также её оппонентов и многочисленных сторонников, самостоятельно занимающихся изучением и разработкой дарвиновской концепции. Также следует сказать, что генетика и эволюция – науки взаимосвязанные. Принципы генетики укрепили и дали прочную научную основу для развития эволюционных учений. Этот процесс начался с открытием законов Менделя и применением их к теории эволюции Дарвина. В данной работе были использованы несколько источников: 1) книга известного биолога Ф. Шеппарда «Естественный отбор и наследственность», посвящена исследованию в области эволюционной генетики, где были затронуты вопросы развития теории Дарвина как основополагающего эволюционного учения; 2) книга И. И. Пузанова «Жан Батист Ламарк», рассказывающая о Ламарке, как о зоологе и его реформаторских идей в области системы изучения беспозвоночных; 3,4) книга Семена Резника «Раскрывшаяся тайна бытия» и «Книга для чтения по дарвинизму» Э. А. Киселева повествуют об истории развития эволюционных учений и основных законов биологии, их содержанием; 5) учебник Г. И. Рузавина «Концепции современного естествознания» кратко формулирует основные положения теории эволюции; 6) учебник «Основы экологии» под редакцией Сапунова В. Б. И Обухова В. Л. раскрывает многие биологические понятия, термины. 2. Эволюционные воззрения Ламарка. Одним из первых ученых, занимавшихся исследованиями теории эволюции, был французский биолог Жан Батист Ламарк (1774-1829) придерживавшийся взгляда, что виды постепенно изменяются, порождая новые, т. е. эволюционируют. Значительный вклад Ламарка в биологическую мысль состоял в том, что он привел убедительные (для своего времени) аргументы в поддержку теории эволюции, выступив противником теории независимого и неизменного развития видов, утверждавшей, что с течением времени наблюдаются слабые отклонения от нормальных форм, но, в конце концов, эти уклонившиеся формы возвращаются к прежнему состоянию, что не может привести к возникновению новых видов. Ламарк выдвинул гипотезу о факторах, контролирующих эволюционные изменения. Ламарк предполагал, что живые существа обладают способностью постепенно в течение многих поколений изменяться от простой структуры или организации к более сложной и совершенной. Также он заметил, что часто используемые органы, как правило, имеют тенденцию увеличиваться в размере и выглядят более развитыми по сравнению с теми, которые менее упражняются. Ученый предположил, что изменения, приобретенные организмом в течение жизни, могут наследоваться потомством в определенной степени. Удивительно тонкую и сложную структуру органов, обеспечивающих приспособленность к выполнению специфических функций, он объяснял изменениями, накапливаемыми в поколениях в результате наследования этих «приобретенных признаков». Заслуга Ламарка состояла в том, что он строго придерживался эволюционной теории в то время, когда многие его коллеги твердо верили в создание определенных видов путем отдельных актов творения. Тем более, механизм наследования имел, вероятно, для него второстепенное значение по сравнению с главной целью – убедить всех своих противников в существовании процесса эволюции. 3. Теория эволюции Дарвина. Ученым, совершившим переворот в развитии эволюционной теории, является Чарльз Дарвин. Дарвин вывел новую концепцию эволюции. Дарвиновская концепция эволюции признает существование такой групповой изменчивости, которая приобретается организмами под действием определенных факторов, считает, что только случайные индивидуальные изменения, оказывающиеся полезными, могут передаваться по наследству и тем самым влиять на процесс дальнейшей эволюции. Вот несколько слов Чарльза Дарвина в обоснование своей гипотезы естественного отбора: «Можно ли сомневаться, учитывая борьбу каждой особи за существование, что любое малое изменение в стремлении, привычках или инстинктах, способствующее лучшей приспособленности организма к новым условиям, скажется на его силе и благополучии. В борьбе за существование оно дает больше шансов выжить, и те потомки, которые унаследовали это изменение, пусть даже очень малое, имеют больше преимуществ. Ежегодно появляется больше потомков, чем их может выжить. В течение жизни поколения самый малый выигрыш в балансе укажет, кто должен погибнуть и кто выживет. Пусть такое действие отбора, с одной стороны, и гибель особей, с другой, продолжаются в течение тысяч поколений».(5) Одним из важнейших аспектов теории Дарвина было ограничение полового отбора от других форм отбора. Дарвин отмечал, что у животных, имеющих два пола, существуют признаки, которые не способствуют выживанию особи и могут быть даже вредными для нее. В особенности это относится к самцам. Если самец имеет такое строение или поведение, способствующее спариванию с ним самки в присутствии конкурента, то этот признак дает ему преимущества перед конкурентом оставить больше потомства. Данный признак, по мнению Дарвина, будет развиваться, и совершенствоваться с течением времени, так как любые вариации, усиливающие его, дадут обладателю новые преимущества, и он оставит больше потомства, чем его менее удачливый соперник. В дальнейшем развитие признака прекращается лишь тогда, когда его половые преимущества точно уравновешиваются механическими, физиологическими и другими недостатками, или, по словам самого Дарвина, когда половой отбор уравновешивается равным ему и противоположным по направлению естественным отбором. Таким образом, Дарвин объяснил развитие многих вторичных половых признаков, таких, как красивые перья у райских птиц и хвостовые перья у павлина, наличие которых объяснить иначе невозможно. В результате своих исследований Дарвин вывелосновные принципы своей эволюционной теории: 1)Первый из них постулирует о том, что изменчивость является неотъемлемой частью всего живого. В природе не существуют два совершенно одинаковых, тождественных организма. Мы все тщательнее и глубже изучаем природу и убеждаемся во всеобщем, универсальном характере изменчивости. Например, на первый взгляд может показаться, что все деревья в сосновом бору одинаковые, но более внимательное изучение может некоторые различия между ними. Одна из сосен дает более крупные семена, другая – в состоянии лучше переносить засуху, у третей – повышенное содержание хлорофилла в иголках и т. д. В определенных условиях это незначительное, на первый взгляд, различие может стать тем решающим изменением, которое и определит, останется ли организм в живых или нет. Дарвин различает два типа изменчивости: 1) «индивидуальная» или «неопределенная» изменчивость, т. е. передающаяся по наследству; 2) «определенная» или «групповая» – подверженная той группе организмов, которые оказываются под воздействием определенного фактора внешней среды. 3)Второй принцип теории Дарвина состоит в раскрытии внутреннего противоречия в развитии живой природы. С одной стороны все виды организмов имеют тенденцию к размножению в геометрической прогрессии, а с другой – выживает и достигает зрелости лишь небольшая часть потомства. Чарльз Дарвин характеризует этот принцип как «борьбу за существование». Под этим термином Дарвин подразумевает различные отношения между организмами, начиная от сотрудничества внутри вида против неблагоприятных условий окружающей среды, заканчивая конкуренцией между организмами. 4)Третьим принципом называется принципом естественного отбора, играющий фундаментальную роль во всех эволюционных теориях. С помощью этого принципа Дарвин объясняет, почему из большого количества организмов выживают и развиваются лишь небольшое количество особей. Чарльз Дарвин писал: «Выражаясь метафорически, можно сказать, что естественный отбор ежедневно и ежечасно расследует по всему свету мельчайшие изменения, отбрасывая дурные, сохраняя и слагая хорошие, работая неслышно и невидимо, где бы и когда ни представился к тому случай, над усовершенствованием каждого органического существа в связи с условиями его жизни, органическими и неорганическими». Самым слабым местом в теории Дарвина были его представления о наследственности. Неясным оставалось тот факт, каким образом изменения, связанные со случайным появлением полезных изменений могут сохраняться в потомстве и передаваться следующему поколению. Таким образом, теория Дарвина нуждалась в доработке и обосновании с учетом других биологических дисциплин, а в частности – генетики. 4. Исследования Грегори Менделя Дарвин понимал, что для создания теории эволюции необходимо знание законов наследственности. Ко времени издания «Происхождения видов» Дарвина науке ничего не было известно о наследовании признаков. Согласно взглядам Дарвина на наследственность считалось, что некое вещество, образуемое каждым из родителей, необратимо смешивается в потомстве, что и определяет развитие определенных признаков у последующих поколений. Исходя из этого считалось, что внук имеет смешанную наследственность. Состоящую на одну четверть из вещества (или « крови»), полученного от деда и бабки. И только Грегор Мендель заложил основы современной теории наследственности, или как её называют сейчас, генетики. 4.1. Принципы менделевской теории наследственности. Менделевская наследственность объединяет пять основных принципов, два из которых он сформулировал в виде законов. 1) Наследственность дискретна, и за исключением половых хромосом, вклад каждого из родителей в свое потомство равноценен. Материал, определяющий наследственные свойства, передается потомству сперматозоидом и яйцеклеткой и не смешивается. Наследственный материал представляет собой набор дискретных частиц, называемый генами. Гены – это гигантские молекулы, определяющие своим строением и взаимодействием с другими аналогичными молекулами природу наследственных признаков. 2) Наследственные признаки не «загрязняют» друг друга. Гены, полученные потомством от родителей, составляют пары, причем таких пар в организме может быть тысячи. Гены передаются в том же виде, в котором они существовали у предков. 3) При скрещивании двух чистопородных организмов, различающихся по паре контрастирующих признаков, первое поколение, как правило, обладает признаками одного из родителей. Таким образом, исходные (дедовские) формы вновь выявляются во втором поколении, или, как сейчас говорят, выщепляются. Это первый закон Менделя, подтверждающий вышеизложенное второе положение, называемыйзаконом расщепленя. 4) Если скрестить организмы, различающиеся по двум или большему числу пар контрастирующих признаков, то во втором поколении эти признаки распределяются совершенно независимо друг от друга. Это правило получило названиезакон независимого распределения. 5) Пятым принципом теории наследственности Менделя доказывалась исключительная стабильность генов. Гены редко претерпевают изменения (мутируют) с образованием разнообразных форм (мутантов). Эти изменения могут вызывать появление новых наследственных признаков. Из 50 000 тысяч половых клеток только одна из них будет нести мутационное изменение по какому-либо гену. Значительная часть половых клеток будет нести, по крайней мере, одну новую мутацию. 4.3.Доминантность наследственных признаков. Прежде чем говорить о доминантности, следует раскрыть следующие понятия: аллели, гомозиготы, гетерозиготы. Гены, контролирующие наследственные свойства, заключены в хромосомах. Хромосомы парные, поэтому каждый ген в клетке представлен дважды, по одному в каждой хромосоме и в том же месте хромосомы. Гены, расположенные в одном и том же месте хромосомы называютсяаллеморфами (аллелями).Они могут быть одинаковыми, а могут различаться. Организм, имеющий пару одинаковых аллельных генов, называетсягомозиготным.Организм, несущий два различных аллеморфа, называетсягетерозиготным. Мендель работал с двумя чистыми линиями гороха: одна из которых с зелеными семенами gg, а другая с желтыми GG. (gg – рецессивный признак зеленых семян, GG – доминантный признак желтых семян). По внешнему виду образуется два вида типа семян в отношении 3 желтых к 1 зеленому.Фенотипомназывается совокупность признаков, которыми обладает организм, а генетический состав, определяющий эти признаки, называетсягенотипом. В менделевском скрещивании имеется только два разных фенотипа во втором поколении в отношении 3 желтых к 1 зеленому, но три генотипа в отношении 1GG: 2Gg:1gg. При скрещивании из двух чистых линий, различающих признаков, можно определить доминантность одного из признаков по расщеплению во втором поколении. Если один из признаков доминирует, то мы получим два фенотипа в отношении 3: 1, где особей с доминантным признаком большинство. Но при отстутствии доминантности будет расщепление в отношении 1: 2: 1, где большинство гетерозигот. В приведенной схеме 1 даны результаты возвратного скрещивания, где соотношение гетерозигот к гомозиготам равно 1: 1. 5. Эволюция полигенных систем. Гены, каждый из которых сам по себе дает незначительный кумулятивный эффект, а в сумме котролируют непрерывную изменчивость, называютполигенами. Особенно много занимался исследованиями в этой области английский ученый К. Мазер. Между генами с сильным действием (главными генами) и генами со слабым действием (полигенами) нет абсолютного различия, потому что гены могут вызывать также промежуточные эффекты. Кроме того, гены, оказывающие сильное действие на одни признаки, могут оказывать слабое действие на другие. В любых условиях ненаправленные изменения признака лишь по случайности могут оказаться благоприятными. Современный уровень развития генетики показывает, что чем сильнее изменение, тем больше вероятность, что оно окажется вредным. Поэтому большинство эволюционных изменений должно быть вызвано накоплением многих изменений. Исходя из того, что одни гены влияют на проявление других, в процессе отбора в организме вырабатывается сбалансированная система генов, называемаягенным комплексом. В одной и той же хромосоме находятся гены, контролирующие различные признаки. Поэтому при проведении опыта по отбору какого-либо признака отбирают не только новые комбинации полигенов, влияющих на этот признак, но также аллели других локусов, которые влияют на другие признаки, но расположены в другой хромосоме. Это означает то, что в прессе отбора изменяются не только те признаки, по которым ведут отбор, но также и другие. «Несмотря на то, что отбор иногда бывает очень интенсивным, эволюция обычно протекает медленно. Это объясняется двумя обстоятельствами. Во-первых, организмы обычно хорошо приспособлены к среде в результате естественного отбора, так что любое изменение признаков большей части неблагоприятно. Во-вторых, если даже происходит такое изменение в среде, что выражение признака становится неоптимальным, любое его изменение будет затруднено вследствии нарушения всей сбалансированной системы полигенов. После того как какой-либо признак изменится под действием отбора, то, прежде чем будет достигнут дальнейший прогресс, многие другие признаки также должны стать приспособленными».(1) В процессе эволюции вырабатывается определенный генетический комплекс, обеспечивающий фенотипическую пластичность. Каждый признак развивается в результате взаимодействия среды и генотипа. Различные условия будут по-разному влиять на выражение признака, как, например, на вес семян или рост человека. Значит, будут отбираться те гены или генные комбинации, которые во взаимодействии с данными условиями дадут приспособленный фенотип. Таким образом, создается устойчивый генный комплекс, обеспечивающий приспособление к любым условиям среды, с которым может столкнуться организм и где еще не шел естественный отбор. 6. Генетический дрейф. Кроме естественного отбора, существует еще один фактор, который может способствовать повышению концентрации мутантного гена в популяции и даже полностью вытеснить его нормальный алллеломорф. Биолог С. Райт исследовал этот случайный процесс (генетический дрейф) при помощи математических моделей и применил этот принцип к изучению проблем эволюции. При постоянных условияхгенетический дрейфимеет решающее значение в очень маленьких популяциях, следовательно, популяция становится гомозиготной по многим генам и генетическая изменчивость уменьшается. Также он полагал, что вследствие дрейфа в популяции могут возникнуть признаки вредные наследственные признаки, в результате чего такая популяция может погибнуть и не внести свой вклад в эволюцию вида. С другой стороны, в очень больших популяциях решающим фактором является отбор, поэтому генетическая изменчивость в популяции снова будет незначительна. Популяция постепенно хорошо приспосабливается к условиям окружающей среды, но дальнейшие эволюционные изменения зависят от появления новых благоприятных мутаций. Такие мутации происходят медленно, поэтому эволюция в больших популяциях идет медленно. В популяциях промежуточной величины генетическая изменчивость повышена, новые выгодные комбинации генов образуются случайно, и эволюция идет быстрее, чем двух других описанных выше случаях популяциях. Также следует помнить, что, когда один аллель теряется из популяции, он может вновь появиться только благодаря определенной мутации. Но в случае, если вид разделен на ряд популяций, в одних из которых потерян один аллель, а в других другой, то утерянный из данной популяции ген может появиться в ней благодаря миграции из другой популяции, где есть данный ген. Вот таким образом сохранится генетическая изменчивость. Исходя из этого Райт, предположил, что наиболее быстрые эволюционные изменения будут происходить у видов, подразделенных на многочисленные популяции различной величины, причем между популяциями возможна некоторая миграция. Райт соглашался с тем, что естественный отбор – один из важнейших факторов эволюции, однако генетический дрейф, по его мнению, также является существенным фактором, определяющим длительные эволюционные изменения внутри вида, и что многие признаки, отличающие один вид от другого, возникли путем дрейфа генов и были безразличны или даже вредны по своему влиянию на жизнеспособность организмов. По поводу теории генетического дрейфа разгорались споры между учеными – биологами. Например, Т. Добжанский считал, что не имеет смысла ставить вопрос, какой фактор играет большую роль – генетический дрейф или естественный отбор. Эти факторы взаимодействуют между собой. Возможны две ситуации: 1) Если в эволюции каких-либо видов главенствующее положение занимает отбор, то в этом случае будет наблюдаться или направленное изменение частот генов, или стабильное состояние, определяемое условиями окружающей среды. 2) Когда же на протяжении длительного периода времени более важен дрейф, то тогда направленные эволюционные изменения не будут связаны с природными условиями и даже возникшие незначительные неблагоприятные признаки могут широко распространиться в популяции. В целом же генетический дрейф исследован еще недостаточно хорошо и определенного, единого мнения об этом факторе еще в науке не сложилось. 7. Заключение. Исследования в области генетики и экологии выявили ряд факторов, контролирующих выработку приспособлений и видообразование. Силы, лежащие в основе эволюции семейств, порядков и классов, не могут быть так легко определены. Синтез генетики и эволюции в основном состоял во взаимодействии менделевской теории наследственности и великой по своей научной значимости теории Дарвина. На современном этапе развития генетики и эволюции все большее значение приобретаетгенная инженерия.Ученым удалось расшифровать структуру молекулы ДНК, что позволило создавать на базе известных видов новые, с заранее запрограммированными, не свойственными этому виду качествами. Серьезнейшей проблемой в практическом использовании генной инженерии является безопасность продуктов применения продуктов генной инженерии для существования Человечества. Наряду с этим выступает проблема клонирования, т.е. производства организмов абсолютно схожих по своей молекулярной структуре, а также измененной в соответствии с требованиями ученых. Клонирование влечет за собой множество морально- этических проблем, главной из которых является клонирование человека. 8. Список литературы. 1. Шеппард Ф. М. Естественный отбор и наследственность.- М.: Просвещение, 1970. 2. Киселева Э. А. Книга для чтения по дарвинизму. – М.: Просвещение, 1970. 3. Пузанов И. И. Жан Батист Ламарк.- М.: Просвещение, 1959. 4. Резник С. Раскрывшаяся тайна бытия. – М.: Знание, 1976. 5. Рузавин Г. И. Концепции современного естествознания. –М.: Юнити, 2000. 6. Основы экологии./ под ред. Обухова В. Л. и Сапунова В. Б.- С.-Пб : Специальная литература, 1998. 9. Словарь терминов. Аллели- гены, расположенные в одном и том же месте хромосомы. Вид- совокупность живых организмов, населяющих определенную экологическую нишу, имеющая общность строения и физиологии и составляющая цельную генетическую систему. Гаметы- женские и мужские половые клетки, обеспечивающие при слиянии развитие новой особи и передачу наследственных признаков от родителей к потомкам. Гены- это гигантские молекулы, определяющие своим строением и взаимодействием с другими аналогичными молекулами природу наследственных признаков. ДНК- (кратко) носитель определенной генетической информации, определенные участки которой соответствуют определенным генам. Локус-определенный участок на хромосоме. Хромосома-структурный элемент ядра клетки, в котором заключена наследственная информация организма.

Санкт-Петербург

           2000

1.     Введение……………………………………………………...3–4 стр.

2.     Эволюционные воззрения Ламарка…………………………4-5 стр.

3.     Теория эволюции Дарвина…………………………………...5-9 стр.

4.      Исследования Грегори Менделя…………………………….9-10 стр.

4.1.         принципы менделевской теории наследственности…10-11 стр.

4.2.         доминантность наследственных признаков ………….11-13 стр.

5.   Эволюция полигенных систем……………………………….13-15 стр.

6.     Генетический дрейф.…………………………………………..15-17 стр.

7.     Заключение. …………………………………………….……...18 стр.

8.     Список использованной литературы………………………….19 стр.

9. Словарь терминов……………………………………………….20 стр.

Введение.

Эволюция и генетика – это краеугольные камни понимания человечеством своего происхождения и путей развития жизни на Земле. В рассмотрении нашей темы войдут вопросы развития эволюционных учений, начиная с Эмпедокла, жившего в V веке до нашей эры, утверждавшего, что изначально были созданы различные органы – ноги, руки, ласты и т. д.; и заканчивая последней, наиболее совершенной (широко известной) теорией о происхождении видов Чарльза Дарвина, а также её оппонентов и многочисленных сторонников, самостоятельно занимающихся изучением и разработкой дарвиновской концепции. Также следует сказать, что генетика и эволюция – науки взаимосвязанные. Принципы генетики укрепили и дали прочную научную основу для развития эволюционных учений. Этот процесс начался с открытием законов Менделя и применением их к теории эволюции Дарвина.

В данной работе были использованы несколько источников:

1)                книга известного биолога Ф. Шеппарда «Естественный отбор и наследственность», посвящена исследованию в области эволюционной генетики, где были затронуты вопросы развития теории Дарвина как основополагающего эволюционного учения;

2)                 книга И. И. Пузанова «Жан Батист Ламарк», рассказывающая о Ламарке, как о зоологе и его реформаторских идей в области системы изучения  беспозвоночных;

3,4)    книга Семена Резника «Раскрывшаяся тайна бытия» и «Книга для чтения по дарвинизму» Э. А. Киселева повествуют об истории развития эволюционных учений и основных законов биологии, их содержанием;

5)               учебник Г. И. Рузавина «Концепции современного естествознания»

кратко формулирует основные положения теории эволюции;

6)      учебник «Основы экологии» под редакцией Сапунова В. Б. И Обухова В. Л. раскрывает многие биологические понятия, термины.

2. Эволюционные воззрения Ламарка.

Одним из первых ученых, занимавшихся исследованиями теории эволюции, был французский биолог Жан Батист Ламарк (1774-1829) придерживавшийся взгляда, что виды постепенно изменяются, порождая новые, т. е. эволюционируют. Значительный вклад Ламарка в биологическую мысль состоял в том, что он привел убедительные (для своего времени) аргументы в поддержку теории эволюции, выступив противником теории независимого и неизменного развития видов, утверждавшей, что с течением времени наблюдаются слабые отклонения от нормальных форм, но, в конце концов, эти уклонившиеся формы возвращаются к прежнему состоянию, что не может привести к возникновению новых видов.

Ламарк выдвинул гипотезу о факторах, контролирующих эволюционные изменения. Ламарк предполагал, что живые существа обладают способностью постепенно в течение многих поколений изменяться от простой структуры или организации к более сложной и совершенной. Также он заметил, что часто используемые органы,  как правило, имеют тенденцию увеличиваться в размере и выглядят более развитыми по сравнению с теми, которые менее упражняются. Ученый предположил, что изменения, приобретенные организмом в течение жизни, могут наследоваться потомством в определенной степени. Удивительно тонкую и сложную структуру органов, обеспечивающих приспособленность к выполнению специфических функций, он объяснял изменениями, накапливаемыми в поколениях в результате наследования этих «приобретенных признаков».

Заслуга Ламарка состояла в том, что он строго придерживался эволюционной теории в то время, когда многие его коллеги твердо верили в создание определенных видов путем отдельных актов творения. Тем более, механизм наследования имел, вероятно, для него второстепенное значение по сравнению с главной целью – убедить всех своих  противников в существовании процесса эволюции.      

3. Теория эволюции Дарвина.

Ученым, совершившим переворот в развитии эволюционной теории, является Чарльз Дарвин. Дарвин вывел новую концепцию эволюции. Дарвиновская концепция эволюции признает существование такой групповой изменчивости, которая приобретается организмами под действием определенных факторов, считает, что только случайные индивидуальные изменения, оказывающиеся полезными, могут передаваться по наследству и тем самым влиять на процесс дальнейшей эволюции.

 Вот несколько слов Чарльза Дарвина в обоснование своей гипотезы естественного отбора: «Можно ли сомневаться, учитывая борьбу каждой особи за существование, что любое малое изменение в стремлении, привычках или инстинктах, способствующее лучшей приспособленности организма к новым условиям, скажется на его силе и благополучии. В борьбе за существование оно дает больше шансов выжить, и те потомки, которые унаследовали это изменение, пусть даже очень малое, имеют больше преимуществ. Ежегодно появляется больше потомков, чем их может выжить. В течение жизни поколения самый малый выигрыш в балансе укажет, кто должен погибнуть и кто выживет. Пусть такое действие отбора, с одной стороны, и гибель особей, с другой, продолжаются в течение тысяч поколений».(5)

Одним из важнейших аспектов теории Дарвина было ограничение полового отбора от других форм отбора. Дарвин отмечал, что у животных, имеющих два пола, существуют признаки, которые не способствуют выживанию особи и могут быть даже вредными для нее. В особенности это относится к самцам. Если самец имеет такое строение или поведение, способствующее спариванию с ним самки в присутствии конкурента, то этот признак дает ему преимущества перед конкурентом оставить больше потомства. Данный признак, по мнению Дарвина, будет развиваться, и совершенствоваться с течением времени, так как любые вариации, усиливающие его, дадут обладателю новые преимущества, и он оставит больше потомства, чем его менее удачливый соперник. В дальнейшем развитие признака прекращается лишь тогда, когда его половые преимущества точно уравновешиваются механическими, физиологическими и другими недостатками, или, по словам самого Дарвина, когда половой отбор уравновешивается равным ему и противоположным по направлению естественным отбором. Таким образом, Дарвин объяснил развитие многих вторичных половых признаков, таких, как красивые перья у райских птиц и хвостовые перья у павлина, наличие которых объяснить иначе невозможно.

В результате своих исследований Дарвин вывел основные принципы своей эволюционной теории:

1)            Первый из них постулирует о том, что изменчивость является неотъемлемой частью всего живого.

В природе не существуют два совершенно одинаковых, тождественных организма. Мы все тщательнее и глубже изучаем природу и убеждаемся во всеобщем, универсальном характере изменчивости. Например, на первый взгляд может показаться, что все деревья в сосновом бору одинаковые, но более внимательное изучение может некоторые различия между ними. Одна из сосен дает более крупные семена, другая – в состоянии лучше переносить засуху, у третей – повышенное содержание хлорофилла в иголках и т. д. В определенных условиях это незначительное, на первый взгляд, различие может стать тем решающим изменением, которое и определит, останется ли организм в живых или нет. Дарвин различает два типа изменчивости:

1)     «индивидуальная» или «неопределенная» изменчивость, т. е. передающаяся по наследству;

2)            «определенная» или «групповая» – подверженная той группе организмов, которые оказываются под воздействием определенного фактора внешней среды. 

3)          Второй принцип теории Дарвина состоит в раскрытии внутреннего противоречия в развитии живой природы. С одной стороны все виды организмов имеют тенденцию к размножению в геометрической прогрессии, а с другой – выживает и достигает зрелости лишь небольшая часть потомства.

 Чарльз Дарвин характеризует этот принцип как «борьбу за существование». Под этим термином Дарвин подразумевает различные отношения между организмами, начиная от сотрудничества внутри вида против неблагоприятных условий окружающей среды, заканчивая конкуренцией между организмами.

4)            Третьим принципом называется принципом естественного отбора, играющий фундаментальную роль во всех эволюционных теориях.

С помощью этого принципа Дарвин объясняет, почему из большого количества организмов выживают и развиваются лишь небольшое количество особей. Чарльз Дарвин писал: «Выражаясь метафорически, можно сказать, что естественный отбор ежедневно и ежечасно расследует по всему свету мельчайшие изменения, отбрасывая дурные, сохраняя и слагая хорошие, работая неслышно и невидимо, где бы и когда ни представился к тому случай, над усовершенствованием каждого органического существа в связи с условиями его жизни, органическими и неорганическими».

Самым слабым местом в теории Дарвина были его представления о наследственности. Неясным оставалось тот факт, каким образом изменения, связанные со случайным появлением полезных изменений могут сохраняться в потомстве и передаваться следующему поколению. Таким образом, теория Дарвина нуждалась в доработке и обосновании с учетом других биологических дисциплин, а в частности – генетики.  

4. Исследования Грегори Менделя

Дарвин понимал, что для создания теории эволюции необходимо знание законов наследственности. Ко времени издания «Происхождения видов» Дарвина науке ничего не было известно о наследовании признаков. Согласно взглядам Дарвина на наследственность считалось, что некое вещество, образуемое каждым из родителей, необратимо смешивается в потомстве, что и определяет развитие определенных признаков у последующих поколений. Исходя из этого считалось, что внук имеет смешанную наследственность. Состоящую на одну четверть из вещества (или « крови»), полученного от деда и бабки.

    И только Грегор Мендель заложил основы современной теории наследственности, или как её называют сейчас, генетики.

4.1. Принципы менделевской теории наследственности.

Менделевская наследственность объединяет пять основных принципов, два из которых он сформулировал в виде законов. 

1)            Наследственность дискретна, и за исключением половых хромосом,  вклад каждого из родителей в свое потомство равноценен. Материал, определяющий наследственные свойства, передается потомству сперматозоидом и яйцеклеткой и не смешивается. Наследственный материал представляет собой набор дискретных частиц, называемый генами. Гены – это гигантские молекулы, определяющие своим строением и взаимодействием с другими аналогичными молекулами природу наследственных признаков.

2)             Наследственные признаки не «загрязняют» друг друга. Гены, полученные потомством от родителей, составляют пары, причем таких пар в организме может быть тысячи. Гены передаются в том же виде, в котором они существовали у предков.

3)              При скрещивании двух чистопородных организмов, различающихся по паре контрастирующих признаков, первое поколение, как правило, обладает признаками одного  из родителей.  Таким образом, исходные (дедовские) формы вновь выявляются во втором поколении, или, как сейчас говорят, выщепляются. Это первый закон Менделя, подтверждающий вышеизложенное второе положение, называемый законом  расщепленя.

4)            Если скрестить организмы, различающиеся по двум или большему числу пар контрастирующих признаков, то во втором поколении эти признаки распределяются совершенно независимо друг от друга. Это правило получило название закон независимого распределения.      

5)            Пятым принципом теории наследственности Менделя доказывалась исключительная стабильность генов. Гены редко претерпевают изменения (мутируют) с образованием разнообразных форм (мутантов). Эти изменения могут вызывать появление новых наследственных признаков. Из 50 000 тысяч половых клеток только одна из них будет нести мутационное изменение по какому-либо гену. Значительная часть половых клеток будет нести, по крайней мере, одну новую мутацию.

4.3.         Доминантность наследственных признаков.

Прежде чем говорить о доминантности, следует раскрыть следующие понятия: аллели, гомозиготы, гетерозиготы.

            Гены, контролирующие наследственные свойства, заключены в хромосомах. Хромосомы парные, поэтому каждый ген в клетке представлен дважды, по одному в каждой хромосоме и в том же месте хромосомы. Гены, расположенные в одном и том же месте хромосомы называются аллеморфами (аллелями). Они могут быть одинаковыми, а могут различаться. Организм, имеющий пару одинаковых аллельных генов, называется гомозиготным. Организм, несущий два различных аллеморфа, называется гетерозиготным.

Мендель работал с двумя чистыми линиями гороха: одна из которых с зелеными семенами gg, а другая с желтыми GG. (gg – рецессивный признак зеленых семян, GG – доминантный признак желтых семян). По внешнему виду образуется два вида типа семян в отношении 3 желтых к 1 зеленому. Фенотипом называется совокупность признаков, которыми обладает организм, а генетический состав, определяющий эти признаки, называется генотипом. В менделевском скрещивании имеется только два разных фенотипа во втором поколении в отношении 3 желтых к 1 зеленому, но три генотипа в отношении 1GG: 2Gg:1gg.

При скрещивании из двух чистых линий, различающих признаков, можно определить доминантность одного из признаков по расщеплению во втором поколении. Если один из признаков доминирует, то мы получим два фенотипа в отношении 3: 1, где особей с доминантным признаком большинство. Но при отстутствии доминантности будет расщепление в отношении 1: 2: 1, где большинство гетерозигот. В приведенной схеме 1 даны результаты возвратного скрещивания, где соотношение гетерозигот к

5. Эволюция полигенных систем.

Гены, каждый из которых сам по себе дает незначительный кумулятивный эффект, а в сумме котролируют непрерывную изменчивость, называют полигенами. Особенно много занимался исследованиями в этой области английский ученый К. Мазер. Между генами с сильным действием (главными генами) и генами со слабым действием (полигенами) нет абсолютного различия, потому что гены могут вызывать также промежуточные эффекты. Кроме того, гены, оказывающие сильное действие на одни признаки, могут оказывать слабое действие на другие.

В любых условиях ненаправленные изменения признака лишь по случайности могут оказаться благоприятными. Современный уровень развития генетики показывает, что чем сильнее изменение, тем больше вероятность, что оно окажется вредным. Поэтому большинство эволюционных изменений должно быть вызвано накоплением многих изменений.

Исходя из того, что одни гены влияют на проявление других, в процессе отбора в организме вырабатывается сбалансированная система генов, называемая генным комплексом.

В одной и той же хромосоме находятся гены, контролирующие различные признаки. Поэтому при проведении опыта по отбору какого-либо признака отбирают не только новые  комбинации полигенов, влияющих на этот признак, но также аллели других локусов, которые влияют на другие признаки, но расположены в другой хромосоме. Это означает то, что в прессе отбора изменяются не только те признаки, по которым ведут отбор, но также и другие.

«Несмотря на то, что отбор иногда бывает очень интенсивным, эволюция обычно протекает медленно. Это объясняется двумя обстоятельствами. Во-первых, организмы обычно хорошо приспособлены к среде в результате естественного отбора, так что любое изменение признаков большей части неблагоприятно. Во-вторых, если даже происходит такое изменение в среде, что выражение признака становится неоптимальным, любое его изменение будет затруднено вследствии нарушения всей сбалансированной системы полигенов. После того как какой-либо признак изменится под действием отбора, то, прежде чем будет достигнут дальнейший прогресс, многие другие признаки также должны стать приспособленными».(1)

В процессе эволюции вырабатывается определенный генетический комплекс, обеспечивающий фенотипическую пластичность. Каждый признак развивается в результате взаимодействия среды и генотипа. Различные условия будут по-разному влиять на выражение признака, как, например, на вес семян или рост человека. Значит, будут отбираться те гены или генные комбинации, которые во взаимодействии с данными условиями дадут приспособленный фенотип. Таким образом, создается устойчивый генный комплекс, обеспечивающий приспособление к любым условиям среды, с которым может столкнуться организм и где еще не шел естественный отбор.

6. Генетический дрейф.

Кроме естественного отбора, существует еще один фактор, который может способствовать повышению концентрации мутантного гена в популяции и даже полностью вытеснить его нормальный алллеломорф.

Биолог С. Райт исследовал этот случайный процесс (генетический дрейф) при помощи математических моделей и применил этот принцип к изучению проблем эволюции. При постоянных условиях генетический дрейф  имеет решающее значение в очень маленьких популяциях, следовательно, популяция становится гомозиготной по многим генам и генетическая изменчивость уменьшается. Также он полагал, что вследствие дрейфа в популяции могут возникнуть признаки вредные наследственные признаки, в результате чего такая популяция может погибнуть и не внести свой вклад в эволюцию вида. С другой стороны, в очень больших популяциях решающим фактором является отбор, поэтому генетическая изменчивость в популяции снова будет незначительна. Популяция постепенно хорошо приспосабливается к условиям окружающей среды, но дальнейшие эволюционные изменения зависят от появления новых благоприятных  мутаций. Такие мутации происходят медленно, поэтому эволюция в больших популяциях идет медленно. В популяциях промежуточной величины генетическая изменчивость повышена, новые выгодные комбинации генов образуются случайно, и эволюция идет быстрее, чем двух других описанных выше случаях популяциях.

Также следует помнить, что, когда один аллель теряется из популяции, он может вновь появиться только благодаря определенной мутации. Но в случае, если вид разделен на ряд популяций, в одних из которых потерян один аллель, а в других другой, то утерянный из данной популяции ген может появиться в ней благодаря миграции из другой популяции, где есть данный ген. Вот таким образом сохранится генетическая изменчивость. Исходя из этого Райт, предположил, что наиболее быстрые эволюционные изменения будут происходить у видов, подразделенных на многочисленные популяции различной величины, причем между популяциями возможна некоторая миграция.

 Райт соглашался с тем, что естественный отбор – один из важнейших факторов эволюции, однако генетический дрейф, по его мнению, также является существенным фактором, определяющим длительные эволюционные изменения внутри вида, и что многие признаки, отличающие один вид от другого, возникли путем дрейфа генов и были безразличны  или даже вредны по своему влиянию на жизнеспособность организмов.

По поводу теории генетического дрейфа разгорались споры между учеными – биологами. Например, Т. Добжанский считал, что не имеет смысла ставить вопрос, какой фактор играет большую роль – генетический дрейф или естественный отбор. Эти факторы взаимодействуют между собой. Возможны две ситуации:

1)            Если в эволюции каких-либо видов главенствующее положение занимает отбор, то в этом случае будет наблюдаться или направленное изменение частот генов, или стабильное состояние, определяемое условиями окружающей среды.

2)               Когда же на протяжении длительного периода времени более важен дрейф, то  тогда направленные эволюционные изменения не будут связаны с природными условиями и даже возникшие незначительные неблагоприятные признаки могут широко распространиться в популяции.

В целом же генетический дрейф исследован еще недостаточно хорошо и определенного, единого мнения об этом факторе еще в науке не сложилось.           

7. Заключение.

Исследования в области генетики и экологии выявили ряд факторов, контролирующих выработку приспособлений и видообразование. Силы, лежащие в основе эволюции семейств, порядков и классов, не могут быть так легко определены.

Синтез генетики и эволюции в основном состоял во взаимодействии менделевской теории наследственности и  великой по своей научной значимости теории Дарвина.

На современном этапе развития генетики и эволюции все большее значение приобретает генная инженерия. Ученым удалось расшифровать структуру молекулы ДНК, что позволило создавать на базе известных видов новые, с заранее запрограммированными, не свойственными этому виду качествами. Серьезнейшей проблемой в практическом использовании генной инженерии является безопасность продуктов применения продуктов генной инженерии для существования Человечества. Наряду с этим выступает проблема клонирования, т.е. производства организмов абсолютно схожих по своей молекулярной структуре, а также измененной в соответствии с требованиями ученых. Клонирование влечет за собой множество морально- этических проблем, главной из которых является клонирование человека.

8. Список литературы.

1.     Шеппард Ф. М. Естественный отбор и наследственность.- М.: Просвещение, 1970.

2.     Киселева Э. А. Книга для чтения по дарвинизму. – М.: Просвещение, 1970.

3.     Пузанов И. И. Жан Батист Ламарк.- М.: Просвещение, 1959.

4.     Резник С. Раскрывшаяся тайна бытия. – М.: Знание, 1976.

5.     Рузавин Г. И. Концепции современного естествознания. –М.: Юнити, 2000.

6.     Основы экологии./ под ред. Обухова В. Л. и Сапунова В. Б.-

С.-Пб : Специальная литература, 1998.

9. Словарь терминов.

Аллели- гены, расположенные в одном и том же месте хромосомы.

Вид- совокупность живых организмов, населяющих определенную экологическую нишу, имеющая общность строения и физиологии и составляющая цельную генетическую систему.

Гаметы- женские и мужские половые клетки, обеспечивающие при слиянии развитие новой особи и передачу наследственных признаков от родителей к потомкам.

Гены- это гигантские молекулы, определяющие своим строением и взаимодействием с другими аналогичными молекулами природу наследственных признаков.

 ДНК- (кратко) носитель определенной генетической информации, определенные участки которой соответствуют определенным генам.

Локус- определенный участок на хромосоме.

Хромосома- структурный элемент ядра клетки, в котором заключена наследственная информация организма.

www.referatmix.ru

Реферат - Генетика и эволюция

Оглавление

Генетика и эволюция. 2

Введение. 3

Генетика и эволюция. 4

Генетика и этика – проблемы генной инженерии и клонированиявысших организмов и человека. 14

Заключение. 16

Список литературы… 17

Генетика представляет собой одну из основных, наиболее увлекательных ивместе с тем сложных дисциплин современного естествознания. Место генетикисреди биологических наук определяются тем, что она изучает основные свойстваорганизмов — наследственность и изменчивость .

В результате многочисленных – блестящих по своему замыслу и тончайших поисполнению – экспериментов в области молекулярной генетики современная биологияобогатилась двумя фундаментальными открытиями, которые уже нашли широкоеотражение в генетике человека, а частично и выполнены на клетках человека.

Без преувеличения можно сказать, что, наряду с молекулярной генетикой,генетика человека относится к наиболее прогрессирующим разделам генетики вцелом. Ее исследования простираются от биохимического до популяционного, свключением клеточного и организменного уровней.

Под генотипом часто понимают всю наследственную систему. Любаянаследственная система должна рассматриваться в трех аспектах: материальныеносители, характер их взаимодействия между собой и определенность конечногорезультата (аспект целостности). Из такого системного подхода следует важныйвывод: если завтра будет известна полная последовательность ДНК данногоорганизма, этих сведений будет недостаточно для понимания того, как жефункционирует эта структура. Необходимо знать характер связей между генами,изменчивость нормы реакции, условия онтогенеза, т. е. динамический аспекторганизации генотипа.

Очевидно, что существуют не только структурные, но и динамические способыкодирования, хранения и передачи наследственной информации. Генетика — это наукао наследственности. Под геномом имплицитно подразумевается вся наследственнаясистема клетки. Термины геном и генотип стали в этом расширительном смыслесемантически близки, отчасти синонимичны.

Наследственная система или геном клетки эукариот слагается из двухполуавтономных структурных подсистем — ядерной и цитоплазматической.

Совокупность наследственных структур и локализованных в них наследственныхфакторов ядра иногда обозначают термином нуклеотип, а совокупностьцитоплазматических наследственных факторов — цитотип.[[1]]

Открытия Г. Менделя (к истории вопроса). Грегором Менделем (1822-1884), были открыты основные законы наследуемости, которые были описаны более века назад.

Когда чешский монах, Георг Мендель в 1865 году опубликовал свою теориюнаследственности, то, как это часто бывает в научном мире со слишком смелымитеориями, ее не приняли. Понадобилось почти 40 лет, аж до 1900 года, когда былиоткрыты хромосомы, опыты его вспомнили, выделенные законы стали основой новойнауки.

В истории генетики очень велика была роль концептуальных открытий, ккоторым следует отнести введение новых терминов, понятий, способовпредставления данных, символики, а также собственно концептуальных конструктови открытий. Уже Г.Г.Мендель ввел буквенную символику для обозначения разныхфакторов и обозначения фенотипически контрастных и отличающихся по характерудоминантности – рецессивности состояний одного и того же наследственногофактора. Это дало возможность представить в ясной форме характер наследованияпризнаков в ряду поколений, установить количественные закономерностирасщепления и анализировать его сложные случаи. Удивительна судьба понятия «ген».[[2]]

Открытие двойной спирали ДНК и принципов редупликации — выдающееся научноеоткрытие XX века — расшифровка двойной спирали ДНК — стало своеобразной вехой,знаменующей рождение принципиально новой, молекулярной генетики, появилисьновые направления и уникальные методы исследований, основанные на анализеструктуры макромолекул.

Благодаря открытию Уотсона и Крика, удалось, в частности, понять лишьощущавшийся в 20-40-е годы прошлого столетия принцип редупликации, самовоспроизведениягенов.

Уотсон и Крик в знаменитой публикации 1953 года в журнале «Nature»так его сформулировали: «От нашего внимания не ускользнул тот факт, что изпостулируемой нами избирательной сочетаемости пар (нуклеотидов А-Т, Г-Ц. — Ю.А.) вытекает возможный механизм копирования генетического материала».Работа Уотсона и Крика связала генетику с такими точными науками, как физика ихимия, способствовала открытию генетического кода и породила лавинуисследований, сделавших молекулярную генетику передовым краем биологии. Современнаягенетика — молекулярной своей частью, не исчерпывается, это — сложная и сильнодифференцированная наука.

Ее можно представить в виде древа, корнями которого служат законынаследственности, открытые в середине XIX века Грегором Менделем, а ветвями — различные научные направления, сформировавшиеся в процессе естественногоразвития генетики, в том числе и в последние десятилетия. Если обратиться куровням организации жизни, то можно выделить популяционную генетику (ведетисследования на уровне популяций), физиологическую генетику и генетику развития(изучают наследственные свойства целостного организма), цитогенетику (клеточныйуровень), молекулярную генетику (молекулярный уровень).

Существуют и так называемые частные генетики, которые описываютнаследственные особенности различных биологических видов: дрозофилы, крупногорогатого скота, курицы, собаки, кошки, человека и т.д. Наконец, могут быть иболее крупные подразделения: генетика животных, генетика растений, генетикамикроорганизмов и, кроме того, существует огромная область, именуемаямедицинской, или клинической, генетикой.[[3]]

Геном человека и геном животных – сходства и различия. Сравнение геномовчеловека, шимпанзе и других млекопитающих позволяет выявить все большегенетических особенностей, отличающих нас от других животных. Однакофункциональное значение большинства выявленных отличий пока не установлено, идаже сколько-нибудь обоснованные гипотезы удается выдвинуть лишь в немногихслучаях.

Вопрос отличия человека от животного, издавна не дает покоя ученым. Хотяэтологи и зоопсихологи в последние годы превзошли самих себя в отыскании уживотных многих особенностей мышления и поведения, считавшихся ранее чисточеловеческими, какие-то отличия все же, безусловно, имеются.

Особые надежды возлагаются на сравнение человеческого генома с геномомшимпанзе. Это позволяет сразу исключить из рассмотрения те 98% генома, которыеидентичны у наших видов. Где-то там, в оставшихся двух процентах, зашифрованатайна человеческой уникальности. За успехами этих исследований общественностьследит с неослабевающим интересом. На сегодняшний день узнать о тех изменениях,которые произошли в нашем геноме после того, как около 6 млн. лет разошлисьэволюционные пути человека и шимпанзе?

1. Изменения белков. Те части генома, которые кодируют белки, изменилисьочень мало. Различия в аминокислотных последовательностях белков у человека ишимпанзе составляют значительно менее 1%, да и из этих немногочисленныхразличий большая часть либо не имеет функционального значения, либо этозначение остается неизвестным. Лишь в отдельных случаях удалось выдвинутьобоснованные гипотезы о возможной функциональной роли этих изменений.

2. Изменения регуляторных РНК. Еще один метод поиска «перспективных»районов человеческого генома основан на выявлении таких участков ДНК, которые ушимпанзе и других животных сходны между собой, а у человека сильно отличаются.Таким способом было выявлено 49 участков генома, в которых у наших предковпроизошли радикальные изменения уже после того, как разошлись эволюционныелинии шимпанзе и человека.

Попытки найти в этих 49 участках что-нибудь осмысленное привели к открытиюгена HAR1F. Этот ген кодирует не белок, а маленькую регуляторную РНК, котораяактивно синтезируется в мозге эмбриона как раз в тот период, когдазакладывается структура коры больших полушарий (на седьмой–девятнадцатойнеделе). Этот ген, как выяснилось, есть не только у всех млекопитающих, но и уптиц. Однако человеческий HAR1F имеет 18 отличий от шимпанзиного, а шимпанзиныйот куриного – только два. Осталось лишь понять, какие гены регулирует этамаленькая регуляторная РНК, как она это делает и зачем.

3. Изменения активности генов. Эволюция многоклеточных организмов в целоми приматов в частности протекает не столько за счет изменения структуры генов,сколько за счет изменения их активности. Небольшое изменение в верхних этажахиерархически организованных генно-регуляторных контуров может приводить к самымрадикальным изменениям морфологии. При этом количество измененных нуклеотидов вгеноме может быть очень небольшим. Активность генов регулируется множествомспособов, но самой универсальной у высших организмов является регуляция припомощи специальных белков – транскрипционных факторов (ТФ). Любопытно, чтопочти все гены, чья активность в клетках мозга сильно различается у человека ишимпанзе, у человека работают активнее. Что бы это значило? Никто пока незнает.

4. Удвоение генов. Активность генов может меняться в ходе эволюции нетолько под действием различных регуляторов – ТФ или регуляторных РНК – но и врезультате дупликации генов. При прочих равных два одинаковых гена произведутбольше продукта, чем один. Дупликация генов, так же как и их потеря – весьмаобычное явление в эволюции. В человеческой эволюционной линии (после ееобособления 6 млн лет назад) произошло как минимум 134 генных дупликации. Удваивалисьне только гены, но и все то, что находится между ними – всевозможныенекодирующие участки ДНК, функция которых в большинстве случаев неизвестна.Иногда происходило удвоение отдельных фрагментов генов. Функция гена, какводится, неизвестна, но он несет следы действия отбора и активно работает вклетках мозга (Popesco et al., 2006).

5. Новые гены. Удвоение генов часто становится первым шагом квозникновению принципиально новых генов. Одна из двух копий гена, оказавшись вином «окружении», может начать по-другому регулироваться, работать вдругих тканях или на иных этапах развития организма. Но это – долгий путь. Вкакой степени он был реализован в эволюции человека, толком пока не известно. Сейчасгенетики занимаются в основном подготовительной работой: проводятширокомасштабные геномные «сканирования» и составляют длинные списки «генов-кандидатов».На сегодняшний день одним из наиболее хорошо «проработанных»кандидатов считается ген prodynorphin (PDYN), в регуляторной области которогопроизошли изменения, следствием которых могли стать перемены в эмоциональнойрегуляции человеческого поведения.

Программа «Геном человека» и ее перспективы. Направления этойпрограммы, активно проникают во все сферы жизни человека, и позволяют ужесейчас говорить о быстро нарастающем «генетизации» человечества.

В 1990 активным инициатором и пропагандистом программы «Геномчеловека» стал знаменитый Джеймс Уотсон, а главным распорядителем финансов- Национальный Институт Здравоохранения США, в составе которого в 1995 годупоявился Национальный Институт Генома Человека, который возглавил ФренсисКоллинз. В этом же году он стал и руководителем Международной программы «ГеномЧеловека», к которой присоединились ведущие молекулярные лабораторииВеликобритании, Франции, Германии, Японии и России. Решающая роль в становлениии развитии одноименной отечественной подпрограммы принадлежит выдающемусяученому академику А.А.Баеву.

Из более 30 тысяч генов уже идентифицированных на физической карте геномачеловека, на сегодняшний день изучены в функциональном отношении не более 5–6тыс.

Каковы функции остальных 25 тысяч уже картированных и такого же числа ещенекартированных генов, остается совершенно неизвестным и составляет основнуюстратегическую задачу исследований в программе «Функциональная Геномика».Нет сомнения в том, что именно изучение структуры, функции и взаимодействиябелков станет основой функциональной геномики, которую уже сейчас не редконазывают «протеономикой» (Киселев, 2000).

Методы направленного мутагенеза эмбриональных стволовых клеток с цельюполучения лабораторных животных (мышей)  — биологических моделей наследственныхболезней (Горбунова, Баранов, 1997), создание банков ДНК различных тканей иорганов на разных стадиях онтогенеза; разработка методов изучения функцийучастков ДНК, не кодирующих белки; развитие новых технологий по сравнительномуанализу экспрессии многих тысяч генов — вот уже существующие подходы в решениипроблем функциональной геномики.

Предполагается, что когда будет создан генный портрет генома человека,станет возможной идентификация 200–300 тыс. белков. Выяснить их появление вонтогенезе, исследовать «экспрессионный профиль» сотен и тысяч геновна микропланшетах для мониторинга экспрессионного статуса клеток и тканей внорме и при различных заболеваниях  — центральная задача ФункциональнойГеномики в так называемую постгеномную эру (Киселев, 2000). Решение еенепосредственно связано с проблемами молекулярной медицины.

Квантово-механические источники генетических мутаций. Для объясненияэмпирически установленного факта сравнительно быстрого формирования крупныхсистематических групп, впоследствии длительное время существующих без заметныхизменений своих основных характерных черт, – семейств, отрядов, классов и т.д.- в процессе эволюции предковая группа утрачивает приспособленность к своейадаптивной зоне и затем либо быстро преодолевает неустойчивое состояние(«неадаптивная фаза», «интервал нестабильности»), развиваякомплекс приспособлений к какой-то новой адаптивной зоне, либо вымирает.

Важное достоинство этой теории – ее экологическая составляющая. Однакопоявилась эта теория слишком рано, когда принципы синэкологии еще не былидостаточно разработаны, и убедительных палеоэкологических реконструкцийдалекого геологического прошлого Земли не существовало.[[4]]

Время их образования – ранние периоды геологической истории, такие каккембрий и ордовик, или же кризисные эпохи после массовых вымираний,применительно к которым об устойчивых экосистемах с высокой плотностью упаковкиниш вообще нельзя говорить. Природа так придумала, что большинство аминокислоткодируется несколькими кодонами. Имеется избыток и вариативность информации,чтобы сделать то, что нужно наверняка. Установлено, что молекул ДНК в ядрахклеток столько, что их хватило бы на образование в 10 раз большего числа генов.Это подобно вырождению в квантовых физических состояниях, когда разные волновыефункции соответствуют одному и тому же значению собственной энергии. Такой кодв молекулярной биологии также называется вырожденным в том смысле, чтонесколько разных триплетов передают один и тот же смысл, т.е. являются посуществу синонимами. Было также установлено, что сама структура генетическогокода для всего живого одинакова.

Таким образом, признаки и свойства живых организмов, зафиксированные вмолекулах ДНК, генах и хромосомах, хранятся и передаются химическим путем,комбинацией соответствующих органических молекул. Ген выступает как неделимаяединица наследственности и в различных мутациях изменяется как целое. Его можноназвать квантом наследственности. В настоящее время установлено, что признакипередаются дискретным образом через эти дискретные образования — гены, чтопозволяет ввести в биохимическую генетику квантово-механические представленияфизического микромира.

Следовательно, наследственность по своей природе дискретна, и для изученияее могут быть использованы математические и физические модели. Это отмечал ещеШредингер: «Уже сам принцип дискретности, прерывистости наследственности,лежащей в основе генетики, очень созвучен атомарной теории строения вещества».

В генетической системе обнаруживаются те же закономерности, что и вквантовом мире: атомизм, высокая упорядоченность дискретных единиц, возможностьих комбинации и образование других порядков прерывистой наследственности,скачкообразность переходов из одних состояний в другие, а также вырождениесостояний. И.А. Рапопорт установил некоторые аналогии между генныминуклеотидами и кварками с барионами (три кварка в барионе и три нуклеотида втриплете), подобие взаимодействий нуклеотидов и кварков, отсутствие тех идругих в свободном состоянии и т.д.

Основная цель медицины, определяющая направление биомедицинской теории ипрактики – избавление человечества от страданий. Медицинская генетика помогаетдиагностировать и, таким образом, предупреждать множество генетическихзаболеваний – нарушение метаболизма (фенилкетонурия), болезней крови (талассемия,серповидно-клеточная анемия, гемофилия). Развитие медико-генетических методовдиагностики и лечения может способствовать предотвращению таких болезней иоблегчению страданий многих людей. Однако целью генетического вмешательства недолжно быть искусственное «усовершенствование» человеческого рода. Ведь задачамедицинской генетики – это забота о конкретных людях, о конкретных семьях.

Также лишь на основе уважения свободы личности могут осуществляться генетическая идентификация и генетическое тестирование (создание «генетическогопаспорта»). Ведь обладание информацией  о наследственной предрасположенности ктяжким заболеваниям может стать непосильным душевным грузом. А кроме того,имеется реальная опасность злоупотребления генетическими сведениями, при которомони могут послужить различным формам дискриминации.

Технологии вмешательства в репродуктивные функции человека, связанные ссудьбами будущих поколений, не могут осуществляться без этического осмысления изаконодательного регулирования. Ведь генная терапия  половых клеток являетсякрайне опасной, т.к. связана с изменением генома в ряду поколений, что можетповлечь непредсказуемые последствия в виде новых мутаций и дестабилизацииравновесия между человеческим сообществом и окружающей средой.

Идея клонирования человека – воспроизведение самостоятельного организма изединичной соматической клетки, генетически тождественной донору представляетсяабсолютно неприемлемой. Ее практическая реализация разрушит естественные основысоциальных отношений, вызовет катастрофическое изменение мировоззренческихустановок в сторону дальнейшего обесценивания жизни каждого отдельногочеловека, создаст угрозу человеческому достоинству, уникальности и личнойнеприкосновенности, делая наследственность человека беззащитной передпосторонним вмешательством.

Что же касается клонирования изолированных клеток и тканей живыхорганизмов, равно как и использование целого ряда современныхмолекулярно-генетических методов, то против этих технологий не может бытьвозражений, поскольку они не нарушают суверенитета человеческой личности иполезны в научно-исследовательских работах, медицинской и сельскохозяйственнойпрактике.

Расшифровка двойной спирали ДНК стало новым этапом развития молекулярнойгенетики, появились новые направления и уникальные методы исследований, путейэволюции живых организмов, основанные на анализе структуры макромолекул.

Вопросы отличия человека от животного, не дающие покоя ученым уже многиевека, находят все новые ответы, благодаря сравнению человеческого генома сгеномом других видов живых организмов. Взяв во внимание тот факт, что 98%генома, идентичны у наших видов.

На сегодняшний день узнать о тех изменениях, которые произошли в нашемгеноме после того, как около 6 млн. лет разошлись эволюционные пути человека ишимпанзе. В этом поможет изучение источников генетических мутаций,основывающихся на том, что в процессе эволюции предковая группа утрачиваетприспособленность к своей адаптивной зоне и затем либо быстро преодолеваетнеустойчивое состояние, развивая комплекс приспособлений к какой-то новойадаптивной зоне, либо вымирает.

В заключении, хотелось бы особо отметить, что технологии вмешательства врепродуктивные функции человека, связанные с судьбами будущих поколений, немогут осуществляться без этического осмысления и законодательногорегулирования. Ведь генная терапия половых клеток является крайне опасной, т.к.связана с изменением генома в ряду поколений, что может повлечь непредсказуемыепоследствия в виде новых мутаций и дестабилизации равновесия между человеческимсообществом и окружающей средой.

1. Голубовский М. Д. Век генетики: эволюция идей и понятий. — СПб.: БорейАрт, 2000. — с. 262.

2. Иванов В. И., Юдин Б. Г. Этико–правовыеаспекты программы «Геном человека». М. 189 (1998).

3. Пузырев В. П., В. А. Степанов.Патологическая анатомия генома человека (Новосибирск: «Наука») 223 (1997).

4. Свердлов Е. Д. Очеркисовременной молекулярной генетики по курсу лекций для студентов биологическогофакультета МГУ. Очерк 6. Генная терапия и медицина XXI века. Молекул. генет.,микробиол., вирусол. No 4 c 3 (1996).

5. Чудов С.В. Устойчивость видов ипопуляционная генетика хромосомного видообразования: Монография. – М: МГУЛ,2002. – 97 с.

6. 

www.ronl.ru

Генетика и эволюция — реферат

Министерство образования  и науки Российской Федерации

Федеральное Бюджетное Государственное Образовательное

Учреждение Высшего Профессионального Образования

Пензенский Государственный Университет

Кафедра физики

Реферат на тему:

«Генетика и эволюция»

по курсу «Концепция современного естествознания»

Выполнила: студентка группы 12ЭП1

Синицына Оксана

Проверил: кандидат технических наук,

доцент Першенков Пётр Петрович

Пенза, 2012 г.

Оглавление

1. Введение……………………………………………………...... 3 стр.
2. История развития генетики……………………………….. 4-13 стр.
1. Эволюционные воззрения Ламарка……………………… 4-5 стр.
2. Теория эволюции Дарвина…………………………………. 5-7 стр.
3. Исследования Грегори Менделя…………………………. 7-9 стр.
4. Развитие генетики в ХХ веке……………………………. 10-13 стр.
3. Механизм наследственности…………………………… 13-15 стр.
4. Доминантность наследственных признаков ………...…. 15-16 стр.
5. Эволюция полигенных систем…………………………. 16-17 стр.
6. Генетический дрейф.……………………………………... 17-18 стр.
7. Генетические закономерности в эволюции популяций…18-21 стр.
8. Заключение….………………………………………………... 22 стр.
9. Список использованной литературы………………………. 23 стр.
10. Словарь терминов……………………………………………. 24 стр.

1. Введение

Эволюция и  генетика – это краеугольные камни понимания человечеством своего происхождения и путей развития жизни на Земле. Принципы генетики укрепили и дали прочную научную основу для развития эволюционных учений. Этот процесс начался с открытием законов Менделя и применением их к теории эволюции Дарвина.

Генетика (от греч. genesis – происхождение) – это наука о законах наследственности и изменчивости организмов и методах управления ими. Генетика представляет собой одну из основных, наиболее увлекательных и вместе с тем сложных дисциплин современного естествознания. Место генетики среди биологических наук определяются тем, что она изучает основные свойства организмов – наследственность и изменчивость. 

2. История развития генетики
1. Эволюционные воззрения Ламарка

Одним из первых ученых, занимавшихся исследованиями теории эволюции, был  французский биолог Жан Батист Ламарк (1774-1829), придерживавшийся взгляда, что виды постепенно изменяются, порождая новые, т. е. эволюционируют. Значительный вклад Ламарка в биологическую мысль состоял в том, что он привел убедительные аргументы в поддержку теории эволюции, выступив противником теории независимого и неизменного развития видов, утверждавшей, что с течением времени наблюдаются слабые отклонения от нормальных форм, но, в конце концов, эти уклонившиеся формы возвращаются к прежнему состоянию, что не может привести к возникновению новых видов.

Ламарк выдвинул гипотезу о факторах, контролирующих эволюционные изменения. Он предполагал, что живые существа обладают способностью постепенно в течение многих поколений изменяться от простой структуры или организации к более сложной и совершенной. Также он заметил, что часто используемые органы, как правило, имеют тенденцию увеличиваться в размере и выглядят более развитыми по сравнению с теми, которые менее упражняются. Ученый предположил, что изменения, приобретенные организмом в течение жизни, могут наследоваться потомством в определенной степени. Удивительно тонкую и сложную структуру органов, обеспечивающих приспособленность к выполнению специфических функций, он объяснял изменениями, накапливаемыми в поколениях в результате наследования этих «приобретенных признаков».

Заслуга Ламарка состояла в том, что он строго придерживался  эволюционной теории в то время, когда  многие его коллеги твердо верили в создание определенных видов путем  отдельных актов творения. Тем  более, механизм наследования имел, вероятно, для него второстепенное значение по сравнению с главной целью – убедить всех своих противников в существовании процесса эволюции.

2. Теория эволюции Дарвина

Ученым, совершившим переворот  в развитии эволюционной теории, является Чарльз Дарвин (1809-1882). Дарвин вывел новую концепцию эволюции. Дарвиновская концепция эволюции признает существование такой групповой изменчивости, которая приобретается организмами под действием определенных факторов, считает, что только случайные индивидуальные изменения, оказывающиеся полезными, могут передаваться по наследству и тем самым влиять на процесс дальнейшей эволюции.

Одним из важнейших аспектов теории Дарвина было ограничение  полового отбора от других форм отбора. Дарвин отмечал, что у животных, имеющих  два пола, существуют признаки, которые  не способствуют выживанию особи  и могут быть даже вредными для  нее. В особенности это относится  к самцам. Если самец имеет такое  строение или поведение, способствующее спариванию с ним самки в присутствии  конкурента, то этот признак дает ему  преимущества перед конкурентом  оставить больше потомства. Данный признак, по мнению Дарвина, будет развиваться, и совершенствоваться с течением времени, так как любые вариации, усиливающие его, дадут обладателю новые преимущества, и он оставит  больше потомства, чем его менее  удачливый соперник. В дальнейшем развитие признака прекращается лишь тогда, когда его половые преимущества точно уравновешиваются механическими, физиологическими и другими недостатками, или, по словам самого Дарвина, когда  половой отбор уравновешивается равным ему и противоположным  по направлению естественным отбором. Таким образом, Дарвин объяснил развитие многих вторичных половых признаков, таких, как красивые перья у райских  птиц и хвостовые перья у павлина, наличие которых объяснить иначе  невозможно.

В результате своих исследований Дарвин вывел основные принципы своей эволюционной теории:

1. Изменчивость является неотъемлемой частью всего живого.

В природе не существуют два совершенно одинаковых организма. Мы все тщательнее и глубже изучаем природу и убеждаемся во всеобщем, универсальном характере изменчивости. Например, на первый взгляд может показаться, что все деревья в сосновом бору одинаковые, но более внимательное изучение может выявить некоторые различия между ними. Одна из сосен дает более крупные семена, другая – в состоянии лучше переносить засуху, у третьей – повышенное содержание хлорофилла в иголках и т. д. В определенных условиях это незначительное, на первый взгляд, различие может стать тем решающим изменением, которое и определит, останется ли организм в живых или нет. Дарвин различает два типа изменчивости:

1. «индивидуальная» или «неопределенная» изменчивость, т. е. передающаяся по наследству;
2. «определенная» или «групповая» – подверженная той группе организмов, которые оказываются под воздействием определенного фактора внешней среды.
2. Внутреннее противоречие в развитии живой природы.

С одной стороны все  виды организмов имеют тенденцию  к размножению в геометрической прогрессии, а с другой – выживает и достигает зрелости лишь небольшая  часть потомства. Чарльз Дарвин характеризует этот принцип как «борьбу за существование». Под этим термином Дарвин подразумевает различные отношения между организмами, начиная от сотрудничества внутри вида против неблагоприятных условий окружающей среды, заканчивая конкуренцией между организмами.

3. Принцип естественного отбора, играющий фундаментальную роль во всех эволюционных теориях.

С помощью этого принципа Дарвин объясняет, почему из большого количества организмов выживают и развиваются  лишь небольшое количество особей. Чарльз Дарвин писал: «Выражаясь метафорически, можно сказать, что естественный отбор ежедневно и ежечасно расследует по всему свету мельчайшие изменения, отбрасывая дурные, сохраняя и слагая хорошие, работая неслышно и невидимо, где бы и когда ни представился к тому случай, над усовершенствованием  каждого органического существа в связи с условиями его  жизни, органическими и неорганическими».

Самым слабым местом в теории Дарвина были его представления  о наследственности. Неясным оставался тот факт, каким образом изменения, связанные со случайным появлением полезных изменений могут сохраняться в потомстве и передаваться следующему поколению. Таким образом, теория Дарвина нуждалась в доработке и обосновании с учетом других биологических дисциплин, а в частности – генетики.

3. Исследования Грегори Менделя

Дарвин понимал, что для  создания теории эволюции необходимо знание законов наследственности. Ко времени издания «Происхождения видов» Дарвина науке ничего не было известно о наследовании признаков. И только Грегор Мендель (1822-1884) заложил основы современной теории наследственности, или как её называют сейчас, генетики. Когда он в 1865 году опубликовал свою теорию наследственности, то, как это часто бывает в научном мире со слишком смелыми теориями, ее не приняли. Понадобилось почти 40 лет, до 1900 года, когда были открыты хромосомы, опыты его вспомнили, выделенные законы стали основой новой науки. 

Примерно в 1856 г. Мендель  начал проводить опыты с различными сортами гороха, чтобы выяснить, какие индивидуальные признаки организма  передаются по наследству. Доминирование одного признака над другим – это обычное, но не универсальное явление. В некоторых случаях встречается неполное доминирование. Бывают такие случаи, когда в потомстве проявляются признаки обоих родителей. Такая ситуации называется кодоминированием. Например, у людей с группой крови АВ одинаково выражены признаки и особенности группы как А, так и В, унаследованные ими от обоих родителей.

В 1866 г. Мендель открыл законы дискретной наследственности, выражающие распределение в потомстве наследственных факторов, названных впоследствии генами. Для объяснения результатов своих  экспериментов Мендель предложил  гипотезу: альтернативные признаки определяются факторами – генами, которые передаются по наследству. Каждый фактор может  находиться в одной из альтернативных форм, ответственных за то или иное проявление признака. Эксперименты Менделя  определяли наследование альтернативных проявлений одного и того же признака.

Менделевская наследственность объединяет пять основных принципов, два из которых он сформулировал в виде законов.

Принципы менделевской теории наследственности:

1. Наследственность дискретна, и за исключением половых хромосом, вклад каждого из родителей в свое потомство равноценен. Материал, определяющий наследственные свойства, передается потомству сперматозоидом и яйцеклеткой и не смешивается. Наследственный материал представляет собой набор дискретных частиц, называемый генами. Гены – это гигантские молекулы, определяющие своим строением и взаимодействием с другими аналогичными молекулами природу наследственных признаков.
2. Наследственные признаки не «загрязняют» друг друга. Гены, полученные потомством от родителей, составляют пары, причем таких пар в организме может быть тысячи. Гены передаются в том же виде, в котором они существовали у предков.
3. При скрещивании двух чистопородных организмов, различающихся по паре контрастирующих признаков, первое поколение, как правило, обладает признаками одного из родителей. Таким образом, исходные (дедовские) формы вновь выявляются во втором поколении, или, как сейчас говорят, выщепляются. Это первый закон Менделя, подтверждающий вышеизложенное второе положение, называемый законом расщепления.
4. Если скрестить организмы, различающиеся по двум или большему числу пар контрастирующих признаков, то во втором поколении гены, определяющие различные признаки, наследуются независимо друг от друга (впоследствии оказалось, что этот закон справедлив только в отношении генов, находящихся в разных хромосомах). Это правило получило название закон независимого распределения. Мендель заранее предусмотрел две возможности:

• признаки, наследуемые от одного родителя, передаются совместно;

• признаки передаются потомству независимо один от другого.

yaneuch.ru

Смотрите также

• 
  Австралия 7 класс реферат
• 
  Реферат по философии пространство
• 
  Эпидемиологическое значение почвы реферат
• 
  Философия эпохи эллинизма реферат
• 
  Синтетические моющие средства реферат
• 
  Реферат философия эпохи эллинизма
• 
  Реферат на тему радиаторы
• 
  Преподаватель высшей школы реферат
• 
  Правление ивана 3 реферат
• 
  Профессиональная этика педагога реферат
• 
  Основные понятия генетики реферат