Охарактеризуйте биологическую роль наличия популяций у вида

Было установлено, что геномы подвержены разнообразным мутациям , среди которых перемещение интронов , дупликация генов, рекомбинации , транспозиции , ретровирусные вставки горизонтальный перенос генов , замена, удаление и вставка отдельных нуклеотидов , а также хромосомные перестройки. Известны такие хромосомные перестройки как дупликация генома полиплоидия , неравный кроссинговер , хромосомная инверсия , транслокация , деление, слияние, дупликация и удаление хромосом [8] [9]. Кроме того, были обнаружены всевозможные промежуточные этапы возникновения новых видов, что свидетельствует о плавном характере видообразования. Эти физические перемены произошли одновременно с серьёзными изменениями в популяционной плотности и социальной структуре. В 1971 году пять пар взрослых особей Podarcis sicula с острова Под Кописте были перевезены на соседний остров Под Маркару эти хорватские острова находятся на юге Адриатического моря , недалеко от Ластово.

Доказательства эволюции

Согласно современным представлениям об эволюции, образование нового вида происходит в пределах популяции — элементарной единицы эволюции. Популяции являются генетически открытыми системами. И пока между ними происходит поток генов в результате миграции особей, вид остается единой генетически закрытой системой. Однако возникновение изоляции барьера между двумя популяциями приводит к накоплению в них наследственных различий, препятствующих скрещиванию особей этих популяций при последующих встречах. Это доказывает, что популяции становятся генетически закрытыми системами и, следовательно, новыми видами.

Опишите популяция – элементарная единица вида. Основные критерии популяции

Альфред Рассел Уоллес Предположение о том, что живые организмы могут изменяться, впервые встречается у греческих философов- досократиков. Представитель милетской школы Анаксимандр считал, что все животные произошли из воды, после чего вышли на сушу. Человек, по его представлениям, зародился в теле рыбы [6]. У Эмпедокла можно найти идеи гомологии и выживания наиболее приспособленных [7].

Демокрит считал, что наземные животные произошли от земноводных, а те в свою очередь самозародились в илу [8]. Это было частью его телеологического понимания природы, в рамках которого у каждой вещи есть своё предназначение в божественном космическом порядке.

Вариации этой идеи стали основой средневекового миропонимания и были объединены с христианским учением. Однако Аристотель не постулировал того, что реальные типы животных являются точными копиями метафизических форм, и приводил примеры, как могут образовываться новые формы живых существ [11]. В XVII веке появился новый метод, который отклонял аристотелевский подход и искал объяснения естественных явлений в законах природы, единых для всех видимых вещей и не нуждающихся в неизменяемых естественных типах или божественном космическом порядке.

Но этот новый подход с трудом проникал в биологические науки, которые стали последним оплотом понятия неизменного естественного типа. По Рэю эти виды созданы Богом, но могут быть изменчивы в зависимости от местных условий [12] [13]. Биологическая классификация Линнея также рассматривала виды неизменными Линней допускал лишь возможность появления новых видов за счет гибридизации уже существующих [14] и созданными по божественному плану [15] [16].

Чарлз Дарвин Однако в то время были и натуралисты, которые размышляли об эволюционном изменении организмов, происходящем в течение длительного времени. Мопертюи писал в 1751 году о естественных модификациях, происходящих во время воспроизводства, накапливающихся в течение многих поколений и приводящих к формированию новых видов.

Бюффон предположил, что виды могут дегенерировать и превращаться в другие организмы [17]. Ламарк считал, что простые организмы инфузории и черви постоянно самозарождаются. Затем эти формы изменяются и усложняют своё строение, приспосабливаясь к окружающей среде. Эти приспособления происходят за счёт прямого влияния окружающей среды путём упражнения или неупражнения органов и последующей передачи этих приобретённых признаков потомкам [19] [20] позже эта теория получила название ламаркизм.

Эти идеи были отвергнуты натуралистами, поскольку не имели экспериментальных доказательств. Кроме того, всё ещё были сильны позиции учёных, считавших, что виды неизменны, а их сходство свидетельствует о божественном замысле. Одним из самых известных среди них был Жорж Кювье [21]. Концом доминирования в биологии представлений о неизменности видов стала теория эволюции посредством естественного отбора , сформулированная Чарлзом Дарвином.

Этот процесс начинается, если каждое поколение производит больше потомства, чем может выжить, что приводит к борьбе за ограниченные ресурсы. Это могло объяснить происхождение живых существ от общего предка за счёт законов природы [22] [23]. Дарвин развивал свою теорию начиная с 1838 года , пока Альфред Уоллес в 1858 году не прислал ему свою работу с такими же идеями.

Статья Уоллеса была опубликована в том же году в одном томе трудов Линнеевского общества вместе с краткой выдержкой из работ Дарвина [24]. Точные механизмы наследственности и появления новых черт оставались неизвестными.

В 1865 году Грегор Мендель открыл законы наследственности , однако его работы оставались практически неизвестными до 1900 года [26]. Август Вейсманн отметил важное различие между зародышевыми половыми и соматическими клетками , а также то, что наследственность обусловлена только зародышевой линией клеток. Хуго де Фриз соединил дарвиновскую теорию пангенезиса с вейсманновскими представлениями о половых и соматических клетках и предположил, что пангены расположены в ядре клетки и могут перемещаться в цитоплазму и изменять структуру клетки.

Де Фриз был также одним из учёных, которые сделали работу Менделя известной. Он полагал, что менделевские наследственные черты соответствуют передаче наследственных изменений по зародышевому пути.

Чтобы объяснить возникновение новых черт, де Фриз развивал теорию мутаций , которая стала одной из причин временного разногласия между зарождающейся генетикой и дарвинизмом [27]. Работы пионеров популяционной генетики, таких как Дж. Холдейн , Сьюэл Райт , Рональд Фишер , ставят исследования эволюции на статистическую основу и, таким образом, устраняют это ложное противопоставление генетики и эволюции путём естественного отбора [28].

Открытая в 1953 году Уотсоном и Криком структура ДНК продемонстрировала материальную основу наследственности. Молекулярная биология улучшила наше понимание взаимосвязи генотипа и фенотипа. Достижения произошли и в филогенетической систематике. Благодаря публикации и использованию филогенетических деревьев появилась возможность изучать и сравнивать изменения признаков в разных филогенетических группах. С тех пор современный синтез был расширен для объяснения биологических явлений на всех уровнях организации живого [1] [30].

Так, в 1960 -х годах Мотоо Кимура показал , что подавляющее число мутаций на молекулярном уровне носит нейтральный по отношению к естественному отбору характер [31] , а в 1972 году палеонтологи Нильс Элдридж и Стивен Гулд возродили дискуссию о прерывистом характере эволюционного процесса [32].

В конце XX века эволюционная биология получила импульс от исследований в области индивидуального развития. Открытие hox-генов и более полное понимание генетического регулирования эмбриогенеза помогли установить роль онтогенеза в филогенетическом развитии и сформировали представление об эволюции новых форм на основе прежнего набора структурных генов и сохранения схожих программ развития у филогенетически далёких организмов [33] [34]. Введение[ править править код ] Эволюция происходит в течение периода времени, превышающего срок жизни одного поколения, и заключается в изменении наследуемых черт организма.

Первым этапом этого процесса является изменение частот аллелей генов в популяции. Таким образом, эволюция в данной популяции не будет происходить.

Однако в реальных популяциях существуют факторы, которые приводят к изменениям частот аллелей генов. Это мутации , поток генов , естественный отбор и дрейф генов. Эти факторы и являются факторами эволюции [36] [37]. Кроме мутационной есть также комбинативная изменчивость, обусловленная рекомбинацией. Обычно она приводит не к изменениям частот аллелей, а к их новым сочетаниям.

Однако генная конверсия [38] может приводить как к появлению новых аллелей, так и к изменениям частот аллелей. Ещё одним фактором, приводящим к изменению частот аллелей, является поток генов. Дрейф может приводить к полному исчезновению определённых аллелей из популяции. Естественный отбор является главным творческим фактором эволюции. Под его действием особи с определённым фенотипом и определённым набором наследственных черт в условиях конкуренции будут более успешны, чем другие, то есть будут иметь более высокую вероятность выжить и оставить потомство.

Таким образом, в популяции будет увеличиваться доля таких организмов, у которых есть наследственные черты, обладающие селективным преимуществом.

Взаимное влияние дрейфа и естественного отбора однозначно оценить сложно, но в целом, вероятно, оно зависит от размера популяции и интенсивности отбора.

Кроме выше названных факторов, важное значение может иметь и горизонтальный перенос генов , который может приводить к появлению совершенно новых для данного организма генов.

Естественный отбор приводит к формированию адаптаций и повышению приспособленности. Протекающие в течение длительного времени эволюционные процессы могут привести как к образованию новых видов и их дальнейшей дивергенции, так и к вымиранию целых видов.

Эволюция организмов происходит посредством изменения наследственных признаков организма. Примером наследственного признака у человека может служить коричневый цвет глаз, унаследованный от одного из родителей [39].

Наследственные признаки контролируются генами. Совокупность всех генов организма образует его генотип [40]. Полный набор структурных и поведенческих черт организма называют фенотипом. Фенотип организма образуется за счёт взаимодействия генотипа с окружающей средой. Многие черты фенотипа являются ненаследственными. Так, например, загар не наследуется, поскольку его появление обусловлено воздействием солнечного света. Однако у некоторых людей загар появляется легче, чем у других.

Это является наследственной чертой. Передача наследственных признаков от одного поколения к другому обеспечивается ДНК [40]. Участки молекулы ДНК, определяющие функциональную единицу наследственности, называются генами. Внутри клеток ДНК находится в составе хроматина , который в свою очередь образует хромосомы. Положение гена на хромосоме называется локусом. Различные формы гена, расположенные в одинаковых локусах гомологичных хромосом и определяющие различные проявления признаков, называются аллелями.

Последовательность ДНК может изменяться мутировать , создавая новые аллели. Если мутация происходит внутри гена, то новая аллель может затронуть признак, управляемый геном, и изменить фенотип организма. Однако большинство признаков определяется не одним геном, а взаимодействием нескольких генов примером подобных явлений могут служить эпистаз и полимерия [41] [42]. Исследования последних лет подтвердили существование изменений в наследственности, которые не могут быть объяснены изменениями в последовательности нуклеотидов ДНК.

Этот феномен известен как эпигенетические системы наследования [43]. К таким системам относятся профиль метилирования ДНК , самоподдерживающиеся метаболические петли, сайленсинг генов за счёт РНК-интерференции и другие механизмы [44] [45]. Наследуемость также может встречаться и в более крупных масштабах.

Например, экологическое наследование посредством строительства ниши [46]. Таким образом, потомки наследуют не только гены, но и экологические особенности местообитания, созданного активностью предков.

Другими примерами наследования, не находящегося под контролем генов, могут служить наследование культурных черт и симбиогенез [47] [48]. Дарвин полагал, что движущими силами эволюции являются: определённая изменчивость которая повышает приспособленность организмов, например, листопад у лиственных деревьев , неопределённая изменчивость которая не повышает приспособленности, например, простуда может вызывает кашель, насморк и ревматизм , а также борьба за существование и естественный отбор [49].

Особое значение Дарвин придавал наследственной изменчивости, которая даёт сырой материал для естественного отбора. Также следствием наследственной изменчивости является генетическое разнообразие, которое возникает либо в результате сочетания разных признаков родителей комбинативная изменчивость , либо в ходе мутационного процесса мутационная изменчивость.

Основная статья: Генетическое разнообразие Фенотип организма обусловлен его генотипом и влиянием окружающей среды. Существенная часть вариаций фенотипов в популяциях вызвана различиями их генотипов [42]. В СТЭ эволюция определяется как изменение с течением времени генетической структуры популяций.

Частота одной из аллелей изменяется, становясь более или менее распространённой среди других форм этого гена. Действующие силы эволюции ведут к изменениям в частоте аллели в одну или в другую стороны. Изменчивость складывается из мутаций , потока генов и рекомбинации генетического материала. Изменчивость также увеличивается за счёт обменов генами между разными видами, таких как горизонтальный перенос генов у бактерий [51] , гибридизация у растений [52].

Несмотря на постоянное увеличение изменчивости за счёт этих процессов, большая часть генома идентична у всех представителей данного вида [53].

Охарактерезуйте роль популяций в существовании вида.

Альфред Рассел Уоллес Предположение о том, что живые организмы могут изменяться, впервые встречается у греческих философов- досократиков. Представитель милетской школы Анаксимандр считал, что все животные произошли из воды, после чего вышли на сушу. Человек, по его представлениям, зародился в теле рыбы [6].

Популяция как форма существования вида.

Классификация и структура популяций Популяции В природе каждый существующий вид представляет собой сложный комплекс или даже систему внутривидовых групп, которые охватывают особей со специфическими чертами строения, физиологии и поведения. Таким внутривидовым объединением особей и является популяция. Следовательно, популяция — совокупность живущих на определенной территории особей одного вида, то есть таких, которые скрещиваются только друге другом. Члены одной популяции оказывают друг на друга не меньшее воздействие, чем физические факторы среды или другие обитающие совместно виды организмов. В популяциях проявляются в той или иной степени все формы связей, характерные для межвидовых отношений, но наиболее ярко выражены мутуалистические взаимно выгодные и конкурентные. Популяции могут быть монолитными или состоять из группировок субпопуляционного уровня - семей, кланов, стад, стай и т. Объединение организмов одного вида в популяцию создает качественно новые свойства. По сравнению со временем жизни отдельного организма популяция может существовать очень долго. Вместе с тем популяция обладает сходством с организмом как биосистемой, так как имеет определенную структуру, целостность, генетическую программу самовоспроизведения, способность к авторе гуляции и адаптации. Взаимодействие людей с видами организмов, находящихся в среде, в природном окружении или под хозяйственным контролем человека, опосредуется обычно через популяции.

ПОСМОТРИТЕ ВИДЕО ПО ТЕМЕ: Биология 9 класс (Урок№24 - Вид. Критерии вида.)

Узнать стоимость Под популяцией дословно — население понимается изолированная совокупность особей одного вида, характеризующихся общностью происхождения, местообитания и образующих целостную генетическую систему. Согласно более развернутой трактовке популяция — это минимальная и в то же время достаточно многочисленная самовоспроизводящаяся группа одного вида, населяющая определенное пространство на протяжении эволюционно длительного периода времени. Эта группа формирует самостоятельную генетическую систему и собственное экологическое гиперпространство. Наконец, эта группа на протяжении большого числа поколений оказывается изолированной от других аналогичных групп особей индивидов.

Согласно более развернутой трактовке популяция – это минимальная и в то. особей одного вида, характеризующихся общностью происхождения, групп (наличие межпопуляционных барьеров);• свободное скрещивание внутри направленность – биологическую и историческую, из представленных. Вид как целостная система не может быть принят за единицу эволюции, т.к. роль элементарной эволюционной единицы принадлежит популяции. Охарактеризуйте биологическую роль разных типов размножения, Охарактеризуйте биологическую роль наличия популяций вида.

Популяция как форма существования вида. Правило объединения в популяции было сформулировано в 1903г. Четвериковым: индивиды любого вида живого всегда представлены в природной среде на изолированными отдельностями, а только их определенным образом организованными совокупностями. Особи любого живого вида распределены в пределах ареала неравномерно, образуя сгущения и относительно разреженные участки.

.

.

.

.

.

ВИДЕО ПО ТЕМЕ: Биология 9 класс (Урок№31 - Структура популяции. Типы взаимодействия популяций разных видов.)