Реферат: Наследственность и изменчивость

- соотносительная – связана с тем, что один и тот же ген оказывает влияние на формирование не одного, а двух и более признаков.

Наследственность и изменчивость, – разные свойства организмов, обусловливающие сходство и несходство потомства с родителями и с более отдаленными предками. Наследственность выражает устойчивость органических форм в ряду поколений, а изменчивость – их способность к преобразованию.

Дивергенция (от ср. - век. Лат. Диверго – отклоняюсь), расхождение признаков и свойств у первоначально близких групп организмов в ходе эволюции. Результат обитания в разных условиях и неодинаково направленного Е.О. Понятие дивергенция введено Дарвином для объяснения многообразия сортов культурных р-нтй, пород домашних ж-ных и биолиг. Видов

В неопределенную изменчивость входит мутация, а мутация – это элемент. Эволюционным материалом.

Наследственность

Революция в генетике была подготовлена всем ходом могущественного развития цдей и методов мендилизма и хромосомной теории наследственности. Уже в недрах этой теории было показано, что существуют явления трансформаций у бактерий; что хромосомы - это комплексные компоненты, состоящие из белка и нуклеиновой кислоты. Молекулярная генетика - это истинное детище всего XX века, которое на новом уровне впитало в себя прогрессивные итоги развития хромосомной теории наследственности, теории мутации, теории гена, методов цитологии и генетического анализа. На путях молекулярных иследований в течении последних 20 лет генетика претерпела поистене революционные изменения. Она является одной из самых блестящих участниц в общей революции современного естествознания. Благодаря ее развитию появилась новая концепция о сущестности жизни, в практику вошли новые могущественные методы управления и познания наследственности, оказавшие влияние на сельское хозяйство, медицину и производство.

Основным в этой революции было раскрытие молекулярных основ наследственности. Оказалось, что сравнительно простые молекулы дизоксирибонуклеиновых кислот (ДНК) несут в своей структуре запись генетической информации. Эти открытия создали единую платформу генетиков, физиков и химиков в анализе проблем наследственности. Оказалось, что генетическая информация действует в клетке по принципам управляющих систем, что ввело в генетику во многих случаях язык и логику кибернетики.

Вопреки старым воззрениям на всеобъемлющую роль белка как основу жизни, эти открытия показали, что в основе приемственности жизни лежат молекулы нуклеиновых кислот. Под их влиянием в каждой клетке формируются специфические белки. Управляющий аппарат клетки собран в ее ядре, точнее - в хромосомах, из линейных наборов генов. Каждый ген, являющийся элементарной единицей наследственности, вместе с тем представляет собой сложный микромир в виде химической структуры, свойственной определенному отрезку молекулы ДНК.

Таким образом современная генетика открывает перед человеком сокровенные глубины организации и функций жизни. Как всякие великие открытия, хромосомная теория наследственности, теория гена и мутаций (учения о формах изменчивости генов и хромосом) оказывали глубокое влияние на жизнь. Развитие физико-химической сущности явления наследственности неразрывно связано с выяснением материальных основ всех явлений жизни. В явлении жизни нет ничего кроме атомов и молекул, однако форма их движения качественно специфична. Наследственность не автономное, независимое свойство, оно неотделимо от проявления свойств клетки в целом.

Взаимодействие молекул ДНК, белков и РНК лежит в основе жизнедеятельности клетки и ее воспроизведения. Поскольку явление наследственности, в общем смысле этого понятия, есть воспроизведение по поколениям сходного типа обмена веществ, очевидно, что общим субстратом наследственности является клетка в целом.

Явление наследственности в целом необусловлено исключительно генами и хромосомами, которые представляют собой все же только элементы более сложной системы - клетки. Это не умаляет роли генов и ДНК, в них записана генетическая информация, т. е. возможность воспроизведения определенного типа обмена веществ. Однако реализация этой возможности, т. е. процессы развития особи или процессы жизнедеятельности клетки, базируется целостной саморегулирующейся системе в виде клетки или организма. В настоящее время в качестве первоочередной встает задача, выяснить, как осуществляется высший синтез физических и химических форм движения, появление которого знаменовало собой возникновение жизни и наследственности. Явление жизни нельзя свести к химии и физике, ибо жизнь - это особая форма движения материи. Однако ясно, что сущность этой особой формы движения материи не может быть принята без знания природы простых форм, которые входят в него уже как бы в "снятом виде". Поэтому проблема физических и химических основ наследственности является ныне одной из центральных в генетике. Ее разработка должна заложить основы для решения проблем наследственности во всей сложности ее биологического содержания. Совершенно ясно, что важнейшие вопросы философского материализма связаны с разработкой этой проблемы. Материалистическая постановка решающих вопросов наследственности не мыслима без признания того, что явление наследственности материально обусловлено, что в клетке которая образует поколение, должны иметься определенные материальные вещества и структуры, физические и химические формы движения которых благодаря их специфическому взаимодействию создают явление наследственности.

В свете сказанного вполне понятно то значение, которое имеет полная физико-химическая расшифровка строения биологически важных молекул. Несколько лет назад впервые химическими средствами вне организма была синтезирована белковая молекула - гормон инсулин, управляющий углеводным обменом в организме человека. Недавно была расшифрована физическая структура двух белков - дыхательных пигментов крови и мышц - гемоглобина и миоглобина. Для молекулы фермента лизоцина физики открыли пространственное расположение каждого из тысячи атомов, участвующих в построении его молекул. Установлено место в молекуле, ответственное за каталитический эффект этого биологического катализатора, недопускающего проникновения вирусов в клетку.

После этих событий, связанных с раскрытием природы генетического кода и генетических механизмов в синтезе белков, впервые удалось дать полный химический анализ и формулы строения молекулы транспортной РНК. Все эти открытия, включая замечательный факт, что синтез молекул ДНК идет под координирующим влиянием затравки (матричной ДНК), показывает, какой серьезный шаг сделала генетическая биохимия к созданию прототипа живого.

Поистине фантастические горизонты открываются на путях синтеза генов в искуственных условиях, которые осуществлены в исследованиях Г. Корана и его группы ученых-последователей. Другим выдающимся открытием послужила разработка условий для искусственного самоудвоения ДНК в бесклеточной системе. Было установлено, что молекулы ДНК (по крайней мере у вирусов и бактерий) сущесвуют в форме замкнутого кольца и в таком виде служат матрицей для ДНК-полимеразы.

Изменчивость

Ч. Дарвин о причинах эволюции животного мира (наследственность, изменчивость, естественный отбор). Ч.Дарвин в своей работе «Происхождение видов путем естественного отбора, вешедшей в 1859 году, раскрыл главные движущие силы эволюции растений и животных - это изменчивость, наследственность и отбор.

Изменчивостью называют общее свойство организмов приобретать новые признаки - различия между особями в пределах вида. Изменчивы все признаки организмов: внешнего и внутреннего строения, физиологические, поведения, повадок и др. В потомстве одной пары животных невозможно встретить совершенно одинаковых особей. В стаде овец одной породы каждое животное отличается еле уловимыми особенностями: размерами тела, длиной ног, головы, окраской, длиной и плотностью завитка шерсти, голосом, повадками. Дарвин совершенно правильно различал 2 формы изменчивости: ненаследственную и наследственную. Наследственностью называют общее свойство всех организмов сохранять и передовать признаки строения и функций от предков к потомству. Например, цыплята, выведенные в инкубаторе из яиц яйценосных кур, будут яйценоскими.

Давно было замечено, что особи данной породы, сорта или вида под влиянием определенных причин изменяются в одном направлении. Причиной служит непосредственное влияние факторов внешней среды. Эта изменчивость не затрагивает наследственную основу организма, т.е. его генотип. Но существует еще наследственная изменчивость, связанная с изменением генов или целых хромосом и их участков. Это свойство является наследственным и передается в ряду поколений. Им Дарвин придавал особенно большое значение, т.к. эта форма изменчивости дает материал для искусственного и естественного отбора.

На основании многочисленных наблюдений Дарвин пришел к выводу, что в природе происходит отбор изменений, передающихся по наследству. Так, хищники, охотящиеся на растительноядных животных, прежде всего уничтожают слабых особей. В процессе такого отбора из поколения в поколение выживают те особи, которые быстрее бегают, более выносливы. Лучше сохраняются и те из них, чья окраска более соответствует фону. С другой стороны, растительноядные животные влияют на отбор среди хищников (тот, кто не поймает добычу, остается голодным). Если животное какого-либо вида интенсивно размножаются и занимают большую территорию, отбор может идти в разных направлениях. Так, клест-сосновник и клест-еловик произошли от одного вида птиц, благодаря тому, что их предки при расселении оказались в разных условиях. Выживание наиболее приспособленных к условиям жизни животных Дарвин назвал естественным отбором. Он доказал, что все многообразие видов в природе и все приспособления животных к условиям жизни - результат естественного отбора. Дарвин различал 2 формы отбора: стабилизирующий и движущий.

К.Линней

В плеяде выдающихся биологов XVIII в. звезды первой величины – Ж. Бюффон (1707 –1788) и К. Линней (1707 – 1778). В своем творчестве они воплощают разные исследовательские традиции, которые для них были и различными жизненными ориентирами. Бюффон в 36-томной “Естественной истории” одним из первых в развернутой форме излагал концепцию трансформизма (ограниченная изменчивость видов и происхождение видов в пределах относительно узких подразделений (от одного единого предка) под влиянием среды); он догадывался о роли искусственного отбора, как предшественник Ж. Сент-Илера сформулировал идею единства живой природы и единства плана строения живых существ (на основе представления о биологическом атомизме).

Своей искусственной классификацией К. Линней подытожил (в этой единственно возможной тогда форме) длительный исторический период эмпирического накопления биологических знаний (он описал свыше 10 тыс. видов растений и свыше 4 тыс. видов животных). Вместе с тем, К. Линней осознавал ограниченность задачи создания искусственной системы и ее возможности. По его мнению, естественная система есть идеал, к которому должна стремиться ботаника и зоология. Историческая заслуга К. Линнея в том, что он через создание искусственной системы подвел биологическое познание к необходимости рассмотрения колоссального эмпирического материала с позиций глубинных, общих теоретических принципов (“естественный метод”), поставил задачу его научно-теоретической рационализации. В XVIII в. идеи естественной классификации развивались Б. Жюсье (1699--1777), который рассадил растения в соответствии со своими представлениями об их родстве в ботаническом саду Трианона, И. Гартнером (1732 – 1791) и М. Адансоном (1726 –1806) и др. Первые естественные системы не опирались на представление об историческом развитии организмов, а предполагали лишь некоторое “сродство”. Но сама постановка вопроса о “естественном сродстве” толкала на выявление

объективных закономерностей единого плана строения живого. Начиная с середины XVIII в. получили очень широкое распространение концепции трансформизма. Их было множество, и различались они представлениями о том, какие таксоны и каким образом могут претерпевать качественные преобразования. Наиболее распространенной была точка зрения, в соответствии с которой виды остаются неизменными, а разновидности могут изменяться. Допущение изменчивости видов в ограниченных пределах под воздействием внешних условий, гибридизации и пр. характерно для целой плеяды трансформистов XVIII в. Трансформизм – это полуэмпирическая позиция, построенная на основе обобщения большого числа фактов, свидетельствовавших о наличии глубинных взаимосвязей между видами, родами и другими таксонами. Но сущность этих глубинных взаимосвязей пока еще не была понята. “Выход” на познание такой сущности и означал переход от трансформизма к эволюционизму. Для перехода от представления о трансформации видов к идее эволюции, исторического развития видов необходимо было, во-первых, процесс образования видов “обратить” в историю, увидеть созидающе конструктивную роль фактора времени в историческом развитии организмов; во-вторых, выработать представление о возможности порождения качественно нового в таком историческом развитии. Переход от трансформизма к эволюционизму осуществился в биологии на рубеже XVIII– XIX вв. В ходе конкретизации идеи развития было построено ряд важных теоретических гипотез, развивавших различные принципы, подходы к теории эволюции. К самым значительны и относительно завершенным гипотезам следует отнести: ламаркизм, катастрофизм и униформизм.

Ламаркизм

Ж.-Б. Ламарк (1744-1809), ботаник при королевском ботаническом саде, был первым, кто предложил развернутую концепцию эволюции органического мира. Ламарк очень остро осознавал необходимость обобщающей теории развития органических форм; необходимость решительного разрыва со схоластикой и верой в авторитеты; ориентации на познание объективных закономерностей органических систем. Определенную роль сыграл и научный элитаризм, который позволял Ламарку, боровшемуся в одиночку за свои идеи, отгораживать себя от устаревших точек зрения, стандартов, норм, критериев, креационистского невежества своего времени и др. Основной предпосылкой этой концепции явился весь тот колоссальный эмпирический материал, который был накоплен в биологии к началу XIX в., систематизирован в искусственных системах, начатках естественной систематики. Кроме того, Ламарк существенно расширил этот материал за счет введения зоологии беспозвоночных, которая до него должным образом не оценивалась как источник для эволюционистских обобщений. Ламарк настойчиво подчеркивает важность времени как фактора эволюции органических форм. Во-вторых, он последовательно проводит представление о развитии органических форм как естественном процессе восхождения их от высших к низшим. В-третьих, его учение содержит качественно новые моменты в понимании роли среды в развитии органических форм. Если до Ламарка господствовало представление о том, что среда – это либо вредный для организма фактор, либо, в лучшем случае, нейтральный, то после Ламарка среду стали понимать как условие эволюции органических форм.

Творческий синтез всех этих эмпирических и теоретических компонентов привел Ламарка к формулированию гипотезы эволюции, базирующейся на следующих принципах:

принцип градации (стремление к совершенству, к повышению организации);

принцип прямого приспособления к условиям внешней среды, который, в свою

очередь, конкретизировался в двух законах:

1. изменения органов под влиянием продолжительного упражнения сообразно новым потребностям и привычкам;

2. наследования приобретенных изменений новым поколением.