11 класс. Биология. Движущие силы эволюции: наследственная изменчивость и естественный отбор

Комментарии преподавателя

 1. Наглядные эволюционные примеры

М. М. Бе­ля­ев по­ста­вил сле­ду­ю­щий экс­пе­ри­мент. Он при­вя­зы­вал нит­кой к зе­ле­ной траве бо­го­мо­лов зе­ле­ной и ко­рич­не­вой окра­сок. Через три неде­ли из со­ро­ка ко­рич­не­вых бо­го­мо­лов оста­лось де­сять, а из два­дца­ти зе­ле­ных бо­го­мо­лов все два­дцать уце­ле­ли, затем уже к ко­рич­не­вой траве были при­вя­за­ны два­дцать пять ко­рич­не­вых бо­го­мо­лов и два­дцать пять зе­ле­ных. На две­на­дца­тый день ока­за­лось, что все зе­ле­ные бо­го­мо­лы были ис­треб­ле­ны, а все ко­рич­не­вые живы.

 2. Типы изменчивости

Дар­вин вы­де­лял сле­ду­ю­щие типы из­мен­чи­во­сти:

1. Опре­де­лен­ная или груп­по­вая из­мен­чи­вость;

2. Неопре­де­лен­ная из­мен­чи­вость

3. Кор­ре­ля­тив­ная из­мен­чи­вость

 2.1. Определенная изменчивость

Опре­де­лен­ная (груп­по­вая) из­мен­чи­вость – это из­мен­чи­вость, ко­то­рая воз­ни­ка­ет под вли­я­ни­ем ка­ко­го-ли­бо фак­то­ра среды, дей­ству­ю­ще­го стро­го за­ко­но­мер­но и оди­на­ко­во на всех осо­бей дан­но­го вида.

В таком слу­чае у всех осо­бей при­знак из­ме­ня­ет­ся сход­ным об­ра­зом в опре­де­лен­ном на­прав­ле­нии.

При­ме­ра­ми такой из­мен­чи­во­сти могут слу­жить уве­ли­че­ние массы тела у пред­ста­ви­те­лей всех жи­вот­ных, при хо­ро­шем пи­та­нии или уплот­не­ние во­ло­ся­но­го по­кро­ва и на­ра­щи­ва­ние под­кож­но-жи­ро­вой клет­чат­ки у мле­ко­пи­та­ю­щих при по­хо­ло­да­нии.

Опре­де­лен­ная из­мен­чи­вость яв­ля­ет­ся мас­со­вой, охва­ты­ва­ет все по­ко­ле­ние и вы­ра­жа­ет­ся у каж­дой особи сход­ным об­ра­зом. Она не на­сле­ду­ет­ся.

Таким об­ра­зом, у по­том­ков этих осо­бей при­об­ре­тен­ные при­зна­ки ис­че­за­ют при пре­кра­ще­нии воз­дей­ствия фак­то­ра. Сей­час такую из­мен­чи­вость на­зы­ва­ют мо­ди­фи­ка­ци­он­ной или ге­но­ти­пи­че­ской.

 2.2. Неопределенная изменчивость

Вто­рой тип из­мен­чи­во­сти – неопре­де­лен­ная (или ин­ди­ви­ду­аль­ная) – это про­яв­ле­ние раз­ных при­зна­ков у осо­бей од­но­го и того же вида в оди­на­ко­вых усло­ви­ях. Про­яв­ля­ет­ся спе­ци­фич­но у каж­дой особи.

На­при­мер, у од­но­го сорта рас­те­ния по­яв­ля­ют­ся эк­зем­пля­ры с раз­ной окрас­кой цве­тов, ин­тен­сив­но­стью окрас­ки ле­пест­ков. При­чи­на этого фе­но­ме­на Дар­ви­ну была неиз­вест­на.

Неопре­де­лен­ная (или ин­ди­ви­ду­аль­ная) из­мен­чи­вость имеет на­след­ствен­ный ха­рак­тер, т. е. пе­ре­да­ет­ся потом­ству. В этом слу­чае она важна для эво­лю­ции. Сей­час такую из­мен­чи­вость на­зы­ва­ют фе­но­ти­пи­че­ской.

Она может про­яв­лять­ся вслед­ствие му­та­ции, тогда это будет му­та­ци­он­ная из­мен­чи­вость или вслед­ствие пе­ре­ком­би­на­ции генов ро­ди­те­лей у по­том­ков, что может быть обу­слов­ле­но крос­син­го­ве­ром, слу­чай­ным рас­хож­де­ни­ем хро­мо­сом в мей­о­зе или слу­чай­ным со­че­та­ни­ем гамет при опло­до­тво­ре­нии. Такая из­мен­чи­вость на­зы­ва­ет­ся ком­би­на­тив­ной (Рис. 1).

Рис. 1. Неопре­де­лен­ная из­мен­чи­вость

Слева – ком­би­на­тив­ная из­мен­чи­вость у мухи дро­зо­фи­лы, спра­ва – му­та­ци­он­ная из­мен­чи­вость у до­мо­вой мыши

Неопре­де­лен­ная из­мен­чи­вость ведет к по­яв­ле­нию боль­шо­го раз­но­об­ра­зия ге­но­ти­пов и фе­но­ти­пов, то есть слу­жит ис­точ­ни­ком на­след­ствен­но­го раз­но­об­ра­зия и ос­но­вой для есте­ствен­но­го от­бо­ра.

 2.3 Коррелятивная изменчивость

Ч. Дар­вин по­ни­мал ор­га­низм как це­лост­ную си­сте­му, от­дель­ные части ко­то­рой тесно свя­за­ны между собой. По­это­му он вы­де­лил еще со­от­но­си­тель­ную или кор­ре­ля­тив­ную из­мен­чи­вость – когда из­ме­не­ние од­но­го при­зна­ка со­про­вож­да­ет­ся из­ме­не­ни­ем дру­гих при­зна­ков.

На­при­мер, у со­ба­ки с ко­рот­кой шер­стью обыч­но недо­раз­ви­ты зубы, а го­лу­би с опе­рён­ны­ми но­га­ми имеют пе­ре­пон­ки между паль­ца­ми, тогда как го­лу­би с длин­ны­ми клю­ва­ми обыч­но имеют длин­ные ноги (смот­ри видео).

С по­зи­ций со­вре­мен­ной ге­не­ти­ки, эти яв­ле­ния объ­яс­ня­ют мно­же­ствен­ным дей­стви­ем генов, когда один ген опре­де­ля­ет раз­ви­тие несколь­ких при­зна­ков. Оно на­зы­ва­ет­ся плей­отро­пия.

Кор­ре­ля­тив­ная из­мен­чи­вость иг­ра­ет важ­ную роль в ис­кус­ствен­ном от­бо­ре.

Оце­ни­вая уче­ние Дар­ви­на о фор­мах из­мен­чи­во­сти, нужно от­ме­тить, что он пред­вос­хи­тил ту клас­си­фи­ка­цию, ко­то­рая была со­зда­на на ос­но­ве со­вре­мен­ных пред­став­ле­ний ге­не­ти­ки.

Дви­жу­щая сила эво­лю­ции – толь­ко на­след­ствен­ная (по клас­си­фи­ка­ции Дар­ви­на – неопре­де­лен­ная) из­мен­чи­вость.

Имен­но неопре­де­лён­ная из­мен­чи­вость предо­став­ля­ет боль­шую вы­бор­ку ва­ри­ан­тов для осу­ществ­ле­ния есте­ствен­но­го от­бо­ра осо­бей. Ин­тен­сив­ность есте­ствен­но­го от­бо­ра под­сте­ги­ва­ет­ся стре­ми­тель­но рас­ту­щей чис­лен­но­стью осо­бей. Так, Дар­вин от­ме­чал, что одна пара сло­нов (одних из наи­бо­лее мед­лен­но раз­мно­жа­ю­щих­ся жи­вот­ных) за 750 лет су­ще­ство­ва­ния может дать 19 млн. по­том­ков. А одна самка даф­нии за одно лето спо­соб­на про­из­ве­сти потом­ство в  осо­бей, масса ко­то­рых пре­взо­шла бы массу Земли.

В неко­то­рых слу­ча­ях дей­стви­тель­но уда­ет­ся на­блю­дать рез­кий рост чис­лен­но­сти по­пу­ля­ции. Од­на­ко, как пра­ви­ло, это про­ис­хо­дит на непро­дол­жи­тель­ных вре­мен­ных ин­тер­ва­лах. За рез­ким подъ­ёмом на­сту­па­ет рез­кий спад, свя­зан­ный с под­ры­вом кор­мо­вой базы.

Таким об­ра­зом, неогра­ни­чен­ный рост чис­лен­но­сти ор­га­низ­мов в при­ро­де ни­ко­гда не воз­мо­жен.

По Дар­ви­ну: несо­от­вет­ствие между спо­соб­но­стью видов к бес­пре­дель­но­му раз­мно­же­нию и огра­ни­чен­но­стью ре­сур­сов, необ­хо­ди­мых для их су­ще­ство­ва­ния, есть глав­ная при­чи­на борь­бы за су­ще­ство­ва­ние.

Боль­шая часть осо­бей гиб­нет на раз­ных эта­пах раз­ви­тия, и не остав­ля­ет после себя по­том­ков. Су­ще­ству­ет мно­же­ство об­сто­я­тельств, огра­ни­чи­ва­ю­щих их чис­лен­ность. Это и при­род­но-кли­ма­ти­че­ские фак­то­ры, и борь­ба с осо­бя­ми дру­гих видов, и борь­ба с осо­бя­ми сво­е­го вида.

Ино­гда ги­бель осо­бей носит слу­чай­ный ха­рак­тер. На­при­мер, вслед­ствие сти­хий­но­го бед­ствия или вме­ша­тель­ства че­ло­ве­ка, но, как пра­ви­ло, это не так. Ре­ша­ю­щее след­ствие для эво­лю­ции имеет из­би­ра­тель­ная ги­бель осо­бей, на­и­ме­нее при­спо­соб­лен­ных к из­ме­ня­ю­щим­ся усло­ви­ям среды.

То есть с боль­шей ве­ро­ят­но­стью вы­жи­ва­ет и раз­мно­жа­ет­ся (остав­ля­ет потом­ство) тот ор­га­низм, ко­то­рый имеет набор свойств, наи­бо­лее под­хо­дя­щий для дан­ных усло­вий среды.

Таким об­ра­зом, есте­ствен­ный отбор – это ре­зуль­тат борь­бы за су­ще­ство­ва­ние.

 3. Плейотропия

По­доб­ный экс­пе­ри­мент также про­вел Жан Тиссе. Он сме­шан­ную по­пу­ля­цию пло­до­вой мушки, со­сто­я­щую из бес­кры­лых осо­бей и кры­ла­тых, по­ме­стил на трас­се био­стан­ции, силь­но про­ду­ва­е­мой вет­ром. Пища там была в из­быт­ке. Бес­кры­лых осо­бей сна­ча­ла было всего 12,5%, но уже через два ме­ся­ца под дей­стви­ем ветра из­ме­нил­ся фе­но­ти­пи­че­ский со­став по­пу­ля­ции. Бес­кры­лые дро­зо­фи­лы со­став­ля­ли уже 67%. Затем он по­ста­вил об­рат­ный экс­пе­ри­мент: эту же по­пу­ля­цию пе­ре­нес в по­ме­ще­ние, где не было ветра. Через несколь­ко по­ко­ле­ний боль­шин­ство по­пу­ля­ции со­став­ля­ли кры­ла­тые особи.

источник конспекта - http://interneturok.ru/ru/school/biology/11-klass/evolyucionnoe-uchenie/dvizhuschie-sily-evolyutsii-nasledstvennaya-izmenchivost-i-estestvennyy-otbor

источник видео:

http://www.youtube.com/watch?v=Xs9ugOstZ2U

http://www.youtube.com/watch?v=f6gr6UcqFFc

http://www.youtube.com/watch?v=RzuECRcpVaE

http://www.youtube.com/watch?v=H8Bv1BgQWwA

http://www.youtube.com/watch?v=HkedrhXMu6c

исчтоник презентации - http://900igr.net/zip/biologija/Dvizhuschie-sily-evoljutsii.html

Файлы