Теория Эволюции (шпаргалка)

Механизм, поддерживающий стабильность подобного полиморфизма, заклю­чается в несколько различной ценности двух или большего числа аллелей и различной функциональной, нагрузке фенотипов, сосуществующих в популяции

ПОЛИМОРФИЗМ: НАПАДЕНИЕ И ЗАЩИТА

Дж. Б. С. Холдейн обратил внимание, что отбор иногда благоприятствует редкому гену только потому, что он редок. Действительно, во время _эпидемий в популяциях человека наиболее жизнеспособными оказываются обладатели редких, генов, контролирующих синтез антител, так как патогенные микроорганизмы (бактерии, вирусы) не успевают приобрести устойчивость к таким редким антителам.

По этой же причине птицы скорее уничтожают в популяции типичную жертву, нежели редкую форму, как показали наблюдения Тинбергена, Кларка и других исследователей. В поисках пищи хищники концентрируют свое внимание на одной или немногих сновных формах, игнорируя другие.

В качестве защиты от хищников некоторых видов выступает и полиморфизм, кот. по своему фенотипическому выражению близок к непрерывной изменчивости. Исследуя жука усача цветочного в популяциях Урала, мы обнаружили 100 разных форм или аберраций рисунка на надкрыльях жуков. У хищников при столь разноликой популяции жертв не вырабатывается поисковый стереотип. Кроме того, этот защитный полиморфизм может дополнятся еще покровительственным эффектом окраски.

Наследственный иммунитет человека и животных также представлен множест­вом вариаций. Развивается такой полимор­физм в ответ на несколько форм возбуди­телей инфекционных заболеваний. Н-р, человек полиморфен по иммунитету к ботулизму (известно шесть форм возбудителя этого заболевания), чуме, холере, оспе и др. Частота встречаемости особей, устойчивых против инфекций, в разных популяциях различна, поэтому не все народности страдают от эпидемий в равной степени. Наследование антимикроб­ной резистентности часто бывает сцеплено у людей с некоторыми фенотипически хорошо выраженными признаками: цветом глаз, формой ушной раковины, узором на пальцах и другими. Особенно много примеров известно о связях наследственного иммунитета с той или иной группой крови человека. Наиболее изучены связи групп крови АВ0 со многими известными заболеваниями. Так, люди II (АА или АО) и IV (АВ) групп чаще заболевают оспой, чем лица, I (00) и IIl (ВВ или 0В) группами. Поэтому ген А редок на тер­риториях, где особенно распространялась оспа (Индия, Аравия, тропическая Африка) и где смертность больных со II и IV груп­пами крови была максимальной. То же самое и с чумой: там, где она особенно свирепствовала, частота гена 0 минималь­на, поскольку именно его носители в большей степени подвержены этому страшному заболеванию.

Несомненно, полиморфизм устойчивости человека к инфекциям так же разнообразен, как разнообразны и полиморфны возбудители этих заболеваний

МОБИЛИЗАЦИОННЫЙ РЕЗЕРВ ВИДА

Наследственная мутационная изменчивость есть тот элементарный материал, на основе которого строится филогенетическое древо жизни. Первые органические формы на Земле прокариоты,— лишен­ные ядра и полового размножения и снабженные гаплоидным, одиночным, на­бором хромосом, приспосабливались за счет высокой скорости размножения, огромной численности и большого коли­чества мутантных особей в клонах. Правда, как сейчас установлено, они способны к: передаче наследственной информации за, счет непосредственного обмена генети­ческим материалом при кратковременном, контакте клеток (конъюгация у бактерий) или с помощью вирусов (трансдукция), передачи эписом и другими способами неполового обмена генами, превращающи­ми клон в популяцию.

Что же касается высших организмов, то низкая численность и сложность развития большинства эукариот не могли бы обеспечить им Эволюционную пластичность. К дальнейшей эв-ции эукариот привело половое размножение. За счет обмена генами между организмами мутации накапливаются и образуют различные сочетания.

Популяции, обладающие таким резервом не страшны резкие изменения среды. В Англии за 100 лет более 70 видов бабочек изменили свою окраску со светлой на темную. Редкие в середине прошлого века меланисты в задымленых промышленных районах вытеснили светлые формы, так как светлых бабочек, более заметных на почерневших от гари деревьях, склевы­вали птицы. В итоге частота меланистов в некоторых популяциях достигла 95%, а определители насекомых устарели для Англии за одно столетие — описание типичных форм не соответствовало действительности. Едва ли такое быстрое эво­люционное событие, вошедшее во все учебники под названием «промышленный меланизм», имело бы место без полимор­физма популяций. Любопытно, что в последнее время в связи с развернувшейся борьбой с задымлением в некоторых районах Англии популяции бабочек вновь стали светлеть.

На основе полиморфизма у многих насекомых развивается мимикрия. Н-р, самки бабочки-парусника, широко распространенной в Африке, имитируют окраску разных видов несъедобных бабочек и тем спасают себе жизнь.

А. С. Мальчевский и другие орнито­логи показали примеры полиморфизма в поведении птиц. Так, самки разных видов кукушек паразитируют на материнском инстинкте строго определенных видов у певчих птиц, откладывая свои яйца только в гнезда тех певуний, которыми они сами были когда-то воспитаны, а цвет и форма их яиц похожи на кукушечьи.

ПОЛИМОРФИЗМ И ВИДООБРАЗО­ВАНИЕ

До настоящего времени не решен спор о том, где богаче полиморфизм популяций — на краю или в центре видового ареала. Вавилов, изучая популяции диких предшественников культурных растений, обнаружил их большую полиморфность в центрах их происхождения, и особенно в горных районах с их многообразием местных условий. Э. Майр указывает, что полиморфизм убывает по мере приближения к границе ареала вида и периферические популяции мономорфны, поскольку вид может себе позволить большую изменчивость в оптимальных экологических условиях вблизи центра ареала, а не на периферии, где эти условия более разнообразны.

Однако наши исследования говорят об обратном. Изучая, популяции жука восковика обыкновенного (Урал, Западная и восточная Сибирь, Кавказ), мы обнаружили наибольшую полиморфность в периферических популяциях. Если в центре основного ареала (Урал – Восточная Сибирь) во всех популяциях преобладала одна аберрация, а другие встречались редко, то в краевых популяциях было 2-3 основных морфы и довольно много необычных с очень низкой частотой встречаемости. Кавказ – это изолированная периферическая часть общего видового ареала восковика обыкновенного. И его кавказские популяции своим фенообликом отличаются от всех других популяций основного ареала.

Вопрос о степени полиморфности популяций в разных частях видового ареала не праздный. Он непосредственно связан с выяснением роли популяционных различий в видовой дифференцировке. Возможность видообразования через полиморфизм предполагалась такими исследователями, кяк Гершензон, Форд, Хаксли. Однако и до cиx пор нет еще достаточного коли­чества данных и не ясны механизмы формирования репродуктивной изоляции меж­ду двумя популяциями с различным типом полиморфности. Возможно ли обособле­ние двух форм, составляющих полиморф­ную популяцию, или они навсегда связаны друг с другом как самцы и самки при половом диморфизме или разные типы растений при гетеростилии? Ответ можно получить, лишь проанализировав весь комплекс явлений, объединяемых поня­тием полиморфность,

Сейчас уже очевидно, что засчет полиморфизма популяции приспасабливаются к разнообразным условиям внешней среды. На периферии ареала условия абиотической и биотической среды экстремальны. Это и создает специфику действия как отбора, так и случайных генетических процессов в периферйных популяциях.

Нельзя забывать о значении полимор­физма и в усилиях сохранить существующий генофонд планеты. Обычно при со­ставлении списков и книг по охране ред­ких видов зоологи и ботаники стараются внести в них все сохранившиеся популяции (или подвиды) исчезающего вида. В этих популяциях могут находиться редкие для всего вида гены. Лишь путем сохранения большинства популяций можно успешно поддерживать вид в целом как эволюцион­ную единицу с его мобилизационные ре­зервом. Когда уровень наших знаний достигнет стадии управления эволюционным процессом в масштабе планеты, человек сможет в полной мере использовать этот мобилизационный резерв.

Межпопуляционный отбор.

В классическом дарвинизме единицами эволюционного процесса считались особь и вид, отсюда в качестве основных форм рассматривался индивидуальный и межвидовой отбор. До появления синтетической теории эв-ции существовало несколько попыток классификации форм естественного отбора. При этом все внимание фиксировалось на индивидуальном организме. Поэтому различались формы естественного отбора, ведущие к частным приспособлениям, связанным с разными формами жизнедеятельности способом питания, средствами активной и пассивной защиты, способами размножения и заботы о потомстве, плодовитостью

С появлением генетической теории естественного отбора внимание было перенесено на структуру популяции и вида в целом. Сторонники синтетической теории эв-ции за элементарную единицу эволюционного процесса принимают популяцию как статистическую совокупность особей, занимающих определенную территорию и обладающих единым генофондом. Отсюда различаются статистические формы отбора в группе особей и между группами.

Учение Г. Ф. Морозова о смене пород, развитое В. Н. Сукачевым, дает представление об отборе на уровне биоценозов, их конкурентных взаимоотношениях и вытеснении одного типа биоценоза другим, более устойчивым и совершенным. Развиваемый в последнее время системный подход к биологическим явлениям требует рассмотрения эв-ции путем конкуренции и отбора на уровне популяционных систем. Вид является динамической системой популяций, кот. взаимодействуют между собой, конкурируют и изменяются в результате отбора.

Главным движущим фактором такой филетической эв-ции является межпопуляционный отбор. Этот вопрос представляется нам менее всего изученным. Нет ни одного вида, у которого была бы прослежена смена его популяций во времени или пространстве.

Популяция является не только единицей эв-ции, но и единицей отбора, причем системной единицей отбора. Селективная адаптивность этой системы выражается тем количеством потомства, которое она способна оставить относительно потомства других таких же систем.

Приспособившись к определенным условиям, популяция обладает высшей (по сравнению с другими) конкурентной способностью для длительного существования в данной среде. Отсюда логично предположить сущ-ие специфичной формы естественного отбора межпопуляционного. Несомненно, что эта форма имеет место на популяцнонном уровне и отличается от индивидуального и межвидового отбора.

Взаимодействие популяций выражается либо в вытеснении одной популяции другой, более приспособленной (конкуренция), либо в их слиянии или обмене генетической информацией   (кооперация). Помимо теоретических предпосылок имеется уже достаточное количество фактов, подтверждающих сущ-ие и роль межпопуляционного взаимодействия. Нет сомнения, н-р, что межпопуляционнный отбор играл главную роль в формировании таких адаптивных свойств популяции, как се пюлиморфность. Показано, что полиморфные популяции более адаптивны, чем мономорфные. Полиморфные популяции дают больше потомства в изменчивой среде, мономорфные  в постоянной.

Бесспорна роль межпопуляционного отбора в появлении метагенезиса (чередования бесполового и полового размножения) и коммуникаций у общественных насекомых.

Выработка в популяции механизмов регуляции численности, также происходит под действием межпопуляционного отбора: (Шапошников, 1974 а; Wynde-Edwards, 1967), Эти механизмы спасают популяцию от перепроизводства и нарушения своей энергетической базы.

Одним из важнейших результатов межпопуляционного отбора является эволюция социальной организации животных. Внутрипопуляционная, иерархическая социальная структура, свойственная многим видам насекомых и млекопитающих, могла возникнуть лишь в результате группового отбора.

МЕХАНИЗМЫ ДЕЙСТВИЯ МЕЖПОПУЛЯЦИОННОГО ОТБОРА

Способы межпонуляционных взаимоотношений могут быть самыми разными, однако среди них можно выделить две главные формы.

Слияние двух популяций путем гибридизации и образования более адаптивной популяции.

Конкуренция популяции, выражающаяся в том, что одна из них оставляет ежегодно большее количество потомства, чем другая. В результате происходит замещение одной популяционной генетической системы другой, более приспособленной с более адаптивным генофондом. Каждая популяция представляет собой элементарную хорогенетическую системную единицу эволюционного процесса. Адаптивность популяции зависит от входящих в нее особей и от частоты их встречаемости. Генетические особенности особей популяции взаимно влияют друг на друга в результате свободного скрещивания. При изменении условий среды и притоке особей из соседней популяции происходит нарушение установившегося в популяции генетического и адаптивного равновесия.  B результате взаимного влияния новых генотипов друг на друга складывается новый генофонд с новыми качествами. Вследствие утраты или перестройки ранее сложившихся сбалансированных систем происходит разрушение генетического гомеостазиса.

Столкновение двух популяций не всегда приводит к образованию нового генного комплекса. Наблюдается явление несовместимости двух популяций и ослабленная жизненность межпопуляционных гибридов. Н-р, в результате скрещивания сибирской косули (Capreolus с. pigargus) с местной формой (С. с. capreolus) в Чехословакии происходит гибель местных самок при родах из-за крупных размеров плода (Дорст, 1968).

МЕЖПОПУЛЯЦИОННЫЙ ОТБОР И ФИЛЕТИЧЕСКАЯ ЭВОЛЮЦИЯ

Запас изменчивости в любой локальной популяции много больше, чем в полностью изолированной популяции того же размера, так как миграция и дрейф генов имеют больший эффект, чем мутационное давление в популяции. При этом обогащение генофонда популяции путем переноса генов "происходит без нарушения локальной дифференциации. (Любая локальная популяция, обладающая генетическим комплексом исключительной адаптивной ценности, имеет тенденцию увеличиваться в размерах и становиться главным источником иммиграций в соседние популяции. Если новая адаптация имеет лишь локальную ценность, то давление отбора может действовать против ее распространения, что приведет к изоляции и выщеплению популяции из вида. Если же адаптация имеет общую ценность, то она может изменить соседние популяции в направлении этой адаптивности. Этот процесс лежит в основе изменения видов во времени, т. е. в основе филетической эв-ции. При этом единицей отбора тут является не ген и даже не генотип в целом, а вся система генной частоты локальной популяции.

Со времени сформирования нового вида и до его распадения или вымирания генетический состав его популяций не остается без изменений. Первоначально вид может быть представлен одной популяцией, достигшей видовой дифференциации. Затем количество популяций вида может увеличиваться за счет освоения новых территорий. Вновь возникшие популяции вида подчас оказываются более приспособленными и вытесняют старые, занимая их ареал. За всю историю существования вида таких замещений может быть множество. Симпсон называет, такое замещение одних популяций другими филетическои эволюцией, а вид с изменяющимся во времени составом его популяций – филумом. Нет сомнения, что филетическая эволюция неотделима от квантовой эв-ции, т. с. эв-ции путем дивергенции, однако отрицать сущ-ие филетичеекпх этапов в эв-ции форм нет осиований. Главным движущим фактором филетическои эв-ции является межпопуляционный отбор. Примеры фил.эв-ции, которые можно рассматривать как историческую смену популяций вида. С середины плейстоцена до наших дней (400-600 тыс. лет) в Приобье сменилось три фратрии (подвида) водяных полевок Arvicola terrcstris  (Тимофеев-Ресовский и др.,  1969). За этоже время у зубров произошла замен нескольких фратрий, переход от последней фратрии Bison priscus к современному виду (Bison bonasus L.) произошел за промежуток не более 10-16 тыс. лет, т. е. максиму 2-4 тыс. поколений (там же).

МЕЖПОПУЛЯЦИОННЫИ ОТБОР И ЭВОЛЮЦИЯ ЧЕЛОВЕКА

Главным адаптивным признаком человека, позволившим ему освоить новую экологическую нишу, является способность накапливать и передавать культуру или свой трудовой и духовный опыт.

В каждом человеке заложены свойства к обучаемости, к интеллектуальному совершенству, к усвоению навыков, однако появиться они могут при условии его сущестпопания в популяции.

Т. о., формирование Homo sapiens происходило под влиянием культуры, т. е. такого качества, которым может обладать лишь популяция. Главной формой отбора по этому селективному признаку был, безусловно, межпопуляционный отбор. В процессе эволюционного развития получали преимущество те популяции антропоидов, кот. обладали более совершенное культурой изготовления и использования орудий.

Последние палеонтологические и археологические находки свидетельствуют, что одновременное сущ-ие популяций архантропов и палеоантропов, находящихся на разных стадиях развития культуры, является неопровержимым фактом.

Все больше данных подтверждают, что анагенез - изменение вида во времени без дивергенции является доминантной формой эв-ции гоминид. Такая филетическая эволюция возможна лишь при конкуренции и замещении одних более адаптивно приспособленных популяций вида другими. В эв-ции человека шел интенсивный процесс замещения менее сапиентных популяции более развитыми в интеллектуальном и культурном отношении. Межпопуляционный отбор, возможно, происходил путем ассимиляции одних популяций другими пли непосредственной конкуренции за районы обитания и места охоты. Межпопуляционная конкурентная борьба стала роковой для многих популяций гигантопитеков, мегантропов, неандертальцев, исчезнувших с основного пути антропогенеза.

В эв-ции человека отбор шел не только на индивидуальное совершенство, но и на общепопуляционное свойство - способность ассимилировать и передавать потомкам навыки создания культуры.

На последних этапах антропогенеза межпопуляционная конкуренция все больше заменяется гибридизацией и интенсивным обменом эволюционными достижениями между популяциями.

В последнее время проявлению межпопуляционного отбора способствует деятельность человека. Известны многочисленные примеры формирования и расселения новых рас или популяций насекомых, возникших под воздействием ядохимикатов. Для борьбы с щитовками, "поражающими цитрусовые деревья, широко применялось окуривание деревьев цианистым газом. В 1914 г. в садах близ Калифорнии была обнаружена популяция красной щитовки Acnidiela auranlii, на которую не действовали ни увеличенные дозы, ни повторное окуривание. В 1915 г;. появилась раса черной щитовки Saissictia oleae, резистентность которой и ее ареал стали быстро возрастать. В 1925 г. обнаружилась локальная популяция лимонной щитовки Coccus pseudomagnoliarum, которая в последующие годы стала быстро распространяться по новым площадям.Аналогичные явления быстрого расообразования наблюдались для яблоневой плодожорки Carpucaspa pomonella. После того как яблоневая плодожорка попала в 1873 г. на Тихоокеанское побережье, она подверглась некоторым превращениям. Здесь наряду с яблоневой и грушевой расами появилась раса, которая стала поражать ореховые деревья. Эта новая раса быстро распространялась. В 1909 г. она появилась в Северной Калифорнии, в 1913 г.- в Южной Калифорнии, а в 1919 г.-в Орегоне (Hough, 1934, цит. по Дубинину, 1966).

Страницы: 1, 2, 3, 4, 5, 6, 7, 8, 9, 10, 11, 12, 13, 14, 15, 16