Синтетическая теория эволюции.

Синтетическая (т.е. основанная на данных многих областей естествознания) теория эволюции (СТЭ) представляет собой синтез основных эволюционных идей Дарвина и результатов исследований в области наследственности и изменчивости (дискретной природы наследственности).

Началом разработки синтетической теории эволюции принято считать работы русского генетика С.С. Четверикова по популяционной генетике. В работах было показано, что отбору подвергаются не отдельные признаки или особи, а генотип всей популяции, однако осуществляется отбор через фенотипические признаки отдельных особей. Полезность изменчивости будет определяться естественным отбором группы особей, наиболее приспособленных к жизни в определенных условиях. Таким образом, элементарной единицей эволюции считается уже не особь (как считал Ламарк), не вид (как считал Дарвин), а популяция.

Новое в содержании СТЭсостоит в том, что она основным механизмом биологической эволюции стала понимать не только результат действия естественного отбора, а прежде всего отбор организмов с полезными, выгодными для приспособления к среде мутациями.

Согласно СТЭ ведущими факторам эволюции являются:

· мутационные процессы;

· популяционные волны численности;

· изоляция;

· естественный отбор.

Мутации – это случайное изменения наследственных свойств организмов, которое возникает естественным или искусственным путем. Факторы, вызывающие мутацию, называются мутагенами. К мутагенам относятся: температурный режим, особенности питания, действие отравляющих веществ, радиации, вирусов.

Благоприятные мутации крайне редки. Но если мутации оказываются полезными для организма, помогают ему выжить в борьбе за существование, то такие мутации накапливаются, закрепляются и повторяются в ряде поколений и приводят к возникновению новых видов.

Популяционные волны («волны жизни») - колебание численности особей в популяции вокруг некоторой средней величины. Причины этих колебаний могут быть различными. Например, резкое сокращение численности популяции может произойти вследствие истощения кормовых ресурсов. Среди оставшихся в живых немногочисленных особей могут оказаться редкие генотипы. Если в дальнейшем численность восстановится за счет этих особей, то это приведет к изменению в генофонде данной популяции.

Исследования показали, что для появления новых свойств наиболее благоприятны популяции среднего размера. В многочисленных популяциях наследственным изменениям труднее появиться, в малочисленных мала вероятность и без того редко встречающихся благоприятных мутаций.

Изоляция (обособленность) группы организмов. На эту особенность указывал еще Ч.Дарвин, который считал, что для образования нового вида определенная группа старого вида должна обособиться, но он не мог объяснить необходимость этого требования с точки зрения наследственности. В настоящее время установлено, что обособление и изоляция определенной группы организмов необходимы для того, чтобы она не могла скрещиваться с другими видами и тем самым обмениваться генетической информацией.

Естественный отбор.В классической эволюционной теории естественный отбор определялся как процесс выживания наиболее приспособленных организмов. Современная эволюционная биология делает акцент на другой стороне этого явления. Естественный отбор теперь понимается как устранение от размножения тех особей, которые менее приспособлены к условиям окружающей среды. Согласно СТО термин «уничтожение неприспособленных» точнее характеризует механизм естественного отбора.

Отбор действует в популяции, его объектом являются фенотипы отдельных особей. Фенотип организма формируется на основе реализации информации генотипа в определенных условиях среды. Таким образом, отбор из поколения в поколение по фенотипам ведет к отбору генотипов, так как потомкам передаются не признаки, а генные комплексы.

Факторы эволюции действуют на микро- и на макроэволюционном уровнях. Микроэволюция – это совокупность эволюционных изменений в рамках популяций за сравнительно небольшой период времени, приводящих к возникновению новых видов живых организмов. Макроэволюция – эволюционные преобразования в течение длительного периода времени на более высоких уровнях организации живого (семейства, отряды, классы). Они приводят к возникновению новых надвидовых форм организации живого (родов, семейств, отрядов, классов). Макроэволюция не имеет специфических механизмов, осуществляется только посредством процессов микроэволюции и является их интегрированным выражением. Однако только на уровне макроэволюции обнаруживаются общие тенденции, направления и закономерности эволюции живой природы, которые не наблюдаются на уровне микроэволюции.

Выводы

1. Биология - наука о живом, его строении, формах активности, сообществах живых организмов, их развитии, связях друг с другом и с неживой природой. В развитии биологии выделяют три основных этапа: традиционный, эволюционный, молекулярно-генетический. По объектам исследования биология подразделяется на вирусологию, бактериологию, ботанику, зоологию, антропологию. По изучаемым свойствам живого в биологической науке выделяются: морфологию, молекулярную биологи; экология, генетика, исследующая законы наследственности и изменчивости. По уровню организации исследуемых живых объектов выделяются: анатомия, гистология, цитология, бактериология и вирусология, молекулярная биология. Выделяют четыре основных уровня организации живой материи: молекулярно-генетический; онтогенетический; популяционно-видовой; биогеоценотический.

2. Жизнь — есть форма существования высокоорганизованных неравновесных, открытых систем, в структуре которых решающую роль играют белки и нуклеотиды; эти системы способны к обмену веществ (саморегуляции), самовоспроизведению путем передачи наследственной информации и изменчивости на основе мутаций (самоорганизации). Отличительные признаки живого: наличие обмена веществ (метаболизм); способность к передаче наследственной информации и самовоспроизведению; изменчивость, приспособляемость к среде.

3. Основные гипотезы происхождения жизни на Земле креационизм, происхождение жизни из неживой природы, панспермия, биохимическая эволюция.

4. Биохимическая эволюция состоит из двух этапов: абиогенеза и биогенеза. Абиогенез выражают схемой: атомы —> простые неорганические соединения —> простые биоорганические соединения —> макромолекулы —> организованные системы (коацерваты). Биогенез можно представить в виде последовательности живых форм: безъядерные клетки (прокариоты), клетки с ядром (эукариоты), автотрофы и гетеротрофы, многоклеточные, растительные и животные клетки, плотоядные, позвоночные, теплокровные, млекопитающие, приматы, человек. Сейчас жизнь на земле представлена клеточными и доклеточными формами.

5. Клетка – элементарная биологическая единица, структурно – функциональная основа всего живого. Клетка осуществляет самостоятельный обмен веществ, способна к делению (воспроизводству) и саморегуляции. В клетке заключена такая генетическая информация, которая достаточна для воспроизведения всего организма.

6. В структуре клетки выделяют ядро, цитоплазму, мембрану (оболочку). В состав клетки входят углеводы, липиды (жиры), белки, нуклеиновые кислоты. Белки - это высокомолекулярные органические соединения, состоящие из аминокислот Белки имеют разные уровни организации. Нуклеиновые кислоты - это полимеры, мономерами в них являются нуклеотиды. Нуклеотиды состоят из азотистого основания, сахара пентозы и остатка фосфорной кислоты. Нуклеиновые кислоты являются основой ДНК и РНК, им принадлежит основная роль в хранении и передаче наследственной информации. Молекула ДНК состоит из двух полимерные цепи нуклеотидов, закрученных в спираль вокруг общей пространственной оси. Цепочки ДНК соединены между собой водородными связями по принципу комплиментарности. Молекула РНК состоит из одной полимерной цепи нуклеотидов.

7. Процесс размножения и развития организма осуществляется по схеме ДНК—РНК—белок и состоит из двух раздельных операций: копирование наследственной программы (генотипа) и собственно изготовление самого организма, реализующееся в фенотипе. Основой генотипа являются нуклеиновые кислоты, основой фенотипа — белки. Копирование генотипа происходит по матричному типу с последующей самосборкой копий. Способность к самоудвоению молекул ДНК является основой механизма наследственности.

8. Возникновение новых организмов и видов объясняет эволюционная теория, основу которой составляет эволюционная теория Ч.Дарвина. Согласно терии Ч.Дарвина эволюционными факторами являются: наследственность и изменчивость, борьба за существование, естественный отбор. Элементарной единицей эволюции является группа особей — вид, при этом эволюция вида осуществляется через эволюцию отдельных особей.

9. Синтетическая теория эволюции (СТЭ) представляет собой синтез эволюционных идей Дарвина и исследований в области наследственности и изменчивости. эволюционными факторами с точки зрения СТО являются: мутационный процесс, популяционные волны, изоляция и естественный отбор. Элементарной эволюционной единицей является Факторы эволюции действуют на микро- и на макроэволюционном уровнях.