Презентация Эволюция. Подготовка к ЕГЭ

Гатчина
2018

Эволюция

Гуськова С.А.,
учитель биологии МБОУ «Гатчинская СОШ № 9
с углублённым изучением отдельных предметов»

Часть I.
Развитие теории эволюции

Многообразие видов на земле – результат эволюции.

Эволюция (лат. Evolutio – развёртывание) – неприрывный и необратимый процесс исторического развития природы; сила, ведущая к образованию новых форм организмов; процесс, благодаря которому 3 млрд лет назад доклеточные формы жизни дали начало всему многообразию современных жизненных форм.

ПРОИСХОЖДЕНИЕ ВИДОВ

эволюция

Эволюция – это процесс исторического развития живой природы на основе изменчивости, наследственности и естественного отбора.

Гераклит, Эмпедокл, Демокрит, Лукреций, Гиппократ, Аристотель и другие античные философы сформулировали первые представления о развитии живой природы.

Развитие эволюционных идей

Развитие эволюционных идей

Русские эволюционисты

Русские эволюционисты

Карл Линней (1707 – 1788)

1809 г. – «Философия зоологии» – изложил первую эволюционную теорию;
Поставил вопрос о движущих силах эволюции;
Предположил, что развитие природы идет от низших форм к высшим.

Ошибки:
Внутреннее стремление организма к прогрессивному развитию;
Приспособленность возникает сразу под действием внешней среды;
Под влиянием внешних условий возникают только полезные изменения.

Создал первое целостное эволюционное учение. В работе «Философия зоологии» (1809) он выделил основное направление эволюционного процесса — постепенное усложнение организации от низших форм к высшим. Также он развивал гипотезу о естественном происхождении человека от обезьяноподобных предков, перешедших к наземному образу жизни. Ламарк считал движущей силой эволюции стремление организмов к совершенству и утверждал наследование благоприобретённых признаков. То есть органы, необходимые в новых условиях, в результате упражнения развиваются (шея у жирафа), а ненужные органы вследствие неупражнения атрофируются (глаза у крота). Однако Ламарк не смог вскрыть механизмы эволюционного процесса. Его гипотеза о наследовании приобретённых признаков оказалась несостоятельной, а утверждение о внутреннем стремлении организмов к усовершенствованию — ненаучным.

Предпосылки возникновения эволюционного учения

«Путешествие на «Бигле» было, конечно, самым важным событием моей жизни, определившим всю мою последующую деятельность». Ч. Дарвин

Все организмы, населяющие нашу планету, изменчивы. Нет двух абсолютно одинаковых особей.
В природе рождается больше особей любого вида, чем могут прокормить природные ресурсы. В результате борьбы за существование выживают особи, обладающие наиболее выгодными в данных условиях признаками, т.е. происходит естественный отбор.
Сильнейшие особи вида оставляют потомство, передавая свои признаки по наследству.
Из за различия условий среды внутри ареала формируются разные приспособления (признаки) у особей одного вида, т.е. идёт расхождение признаков (дивергенция) , приводящее к видообразованию.

ТЕОРИЯ ЭВОЛЮЦИИ ЧАРЛЗА ДАРВИНА

Дивергенция (лат.divergo «отклоняюсь»)— расхождение признаков и свойств у первоначально близких групп организмов в ходе эволюции результат обитания в разных условиях и неодинаково направленного естественного отбора.
Ч.Дарвин использовал принцип дивергенции для объяснения видообразования в природе, где дивергенция:
Возникает: если вид занимает обширный ареал и приспосабливается к разным экологическим условиям
Выражается: в появлении каких-либо различий между первоначально сходными популяциями
Обусловлена: неодинаковым направлением естественного отбора в разных частях ареала вида
Приводит: к возникновению разнообразных по строению и функциям организмов, что обеспечивает более полное использование условий среды. Поддерживается: борьбой за существование

Дивергенция

Обычно даже незначительно специализированные формы обладают селективным преимуществом, что способствует быстрому вымиранию промежуточных форм и возникновению разных форм изоляции.

Принцип дивергенции объясняет процесс образования и более крупных (надвидовых) систематических групп и возникновение разрывов между ними.

дивергенция

пример - галапагосские (дарвиновы) вьюрки

Основные положения эволюционного учения Ч. Дарвина

Основная движущая сила эволюции – отбор на фоне борьбы за существование. Материалом для естественного отбора является наследственная изменчивость. Наследственность обеспечивает стабильность вида.
Результатом эволюции органического мира является многообразие видов растений и животных, приспособленных к условиям окружающей среды.
Эволюция органического мира преимущественно шла по пути усложнения организации живых существ.
Многообразие современных пород домашних животных и сортов растений является результатом действия искусственного отбора.

Раскрыл движущие силы эволюции; объяснил изменение организмов исключительно действием сил природы, без вмешательства сверхъестественных сил.
Основной эволюции считал изменчивость организмов, борьбу за существование и естественный отбор.

ЧАРЛЗ ДАРВИН

(начало 40-х годов 20 века)

Это учение об эволюции органического мира, разработанное на основе данных современной генетики, экологии и классического дарвинизма.

Термин происходит от названия книги английского эволюциониста Дж. Хаксли–«Эволюция: современный синтез» (1942).

Основные положения СТЭ

Эволюция носит постепенный и длительный характер.
Материалом для эволюции служат мутации.
Мутационный процесс, комбинативная изменчивость, популяционные волны – движущие силы эволюции. Они поставляют материал для естественного отбора, носят случайный и ненаправленный характер.
Единственный направляющий фактор эволюции – естественный отбор, основанный на сохранении и накапливании мелких и случайных мутаций.

Наименьшая эволюционная единица – популяция, а не особь.
Эволюция носит дивергентный характер, означающий, что один систематический таксон может быть предком нескольких дочерних таксонов.
Вид состоит из многих морфологически и генетически различающихся, но репродуктивно не изолированных единиц - популяций.
Обмен генами (аллелями) возможен лишь внутри вида.

Основные положения СТЭ

Эволюционная теория - наука об органической эволюции. Она представляет собой теоретическую основу биологии: современная биология воспринимает эволюционную теорию в качестве руководящего принципа. Благодаря теории эволюции, биология превратилась из кладовой фактов в подлинную науку, способную познать причинные связи между явлениями.
Теория эволюции — основа селекции. Она также широко используется в генетико–селекционной работе по созданию новых пород и сортов, а также для решении медицинских проблем.
Теория эволюции важна для понимания людьми процессов протекающих в природе, при организации и проведении природоохранных мероприятий.
Теория эволюции важна для выяснения причин устойчивости организмов к пестицидам.

Сравнительная характеристика основных положений эволюционного учения Ч. Дарвина и синтетической теории эволюции (СТЭ)

Часть iiФАКТОРЫ ЭВОЛЮЦИИ

Элементарные факторы эволюции

Элементарные факторы эволюции — факторы, изменяющие частоту аллелей и генотипов в популяции (генетическую структуру популяции).

Выделяют несколько основных элементарных факторов эволюции:• мутационный процесс;• популяционные волны и дрейф генов;• изоляция;• естественный отбор.

наследственность,
изменчивость,
борьба за существование,
естественный отбор.

Наследственность — способность организмов передавать из поколения в поколение свои признаки (особенности строения, развития, функции).
Изменчивость — способность организмов приобретать новые признаки.

ФАКТОРЫ ЭВОЛЮЦИИ ПО Ч.ДАРВИНУ

Борьба за существование — весь комплекс взаимоотношений организмов с условиями окружающей среды: с неживой природой (абиотическими факторами) и с другими организмами (биотическими факторами). Борьба за существование - это стратегия выживания и способ существования организма.
Различают внутривидовую борьбу, межвидовую борьбу и борьбу с неблагоприятными факторами окружающей среды.

БОРЬБА ЗА СУЩЕСТВОВАНИЕ

Внутривидовая борьба — борьба между особями одной популяции.
Межвидовая борьба — борьба между особями популяций разных видов.
Борьба с неблагоприятными абиотическими факторами среды особенно проявляется при ухудшении условий среды; усиливает внутривидовую борьбу.

В борьбе за существование выявляются наиболее приспособленные к данным условиям обитания особи. Борьба за существование ведёт к естественному отбору.

БОРЬБА ЗА СУЩЕСТВОВАНИЕ

Естественный отбор — процесс, в результате которого выживают и оставляют после себя потомство преимущественно особи с полезными в данных условиях наследственными изменениями.
Естественный отбор — это процесс дифференциального (выборочного) воспроизводства генотипов.

ЕСТЕСТВЕННЫЙ ОТБОР

Действию отбора подвергаются не только свойства, повышающие вероятность оставления потомства, но и признаки, которые не имеют прямого отношения к воспроизводству.
В ряде случаев отбор может быть направлен на создание взаимоприспособлений видов друг к другу (цветки растений и посещающие их насекомые).
Также могут создаваться признаки, вредные для отдельной особи, но обеспечивающие выживание вида в целом (ужалившая пчела гибнет, но, нападая на врага, она сохраняет семью).

ЕСТЕСТВЕННЫЙ ОТБОР

В целом отбор играет творческую роль в природе, поскольку из ненаправленных наследственных изменений закрепляются те, которые могут привести к образованию новых групп особей, более совершенных в данных условиях существования.
Различают три основные формы естественного отбора: стабилизирующий, движущий и разрывающий (дизруптивный)

ЕСТЕСТВЕННЫЙ ОТБОР

ФОРМЫ ОТБОРА

Происходит при отсутствии внешних изменений и относительно слабой конкуренции. Подавляет генотипы особей с крайними отклонениями признаков (например, слишком больших или слишком маленьких). Поддерживает стабильность популяции и не способствует эволюции.

Происходит в ответ на изменения условий обитания. Сдвигает фенотип в ту или другую сторону; при достижении нового состояния равновесия прекращается. Приводит к эволюционным изменениям.

Начинает действовать при наличии в популяции не одного, а двух и более благоприятных фенотипов. Разделяет популяцию на две группы; при прекращении потока генов между группами популяция может разделиться на два вида, которые будут конкурировать между собой уже менее сильно.

ФОРМЫ ОТБОРА

Возникновение приспособлений

Каждое приспособление вырабатывается на основе наследственной изменчивости в процессе борьбы за существование и отбора в ряду поколений. Естественный отбор поддерживает только целесообразные приспособления, которые помогают организму выживать и оставлять потомство.
Приспособленность организмов к среде не абсолютна, а относительна, так как условия среды обитания могут изменяться. Доказательством этого служат многие факты. Например, ночные бабочки собирают нектар со светлых цветков, хорошо заметных ночью, но часто летят на огонь и гибнут.

Мутационная и комбинативная изменчивость

Мутационный процесс приводит к возникновению новых аллелей (или генов) и их сочетаний в результате мутаций. Мутационный процесс, в силу случайности мутаций, не обладает направленностью и без участия других факторов эволюции не может направлять изменение природной популяции. Он лишь поставляет элементарный эволюционный материал для естественного отбора. Рецессивные мутации в гетерозиготном состоянии составляют скрытый резерв изменчивости, который может быть использован естественным отбором при изменении условий существования.Комбинативная изменчивость возникает в результате образования у потомков новых комбинаций уже существующих генов, унаследованных от родителей. Источниками комбинативной изменчивости являются перекрёст хромосом (рекомбинация), случайное расхождение гомологичных хромосом в мейозе, случайное сочетание гамет при оплодотворении.

Популяционные волны

Популяционные волны (волны жизни) — периодические и непериодические колебания численности популяции как в сторону увеличения, так и в сторону уменьшения.

Причинами популяционных волн могут быть периодические изменения экологических факторов среды (сезонные колебания температуры, влажности и т. д.), непериодические изменения (природные катастрофы), заселение видом новых территорий (сопровождается резкой вспышкой численности).

В качестве эволюционного фактора популяционные волны выступают в малочисленных популяциях, где возможно проявление дрейфа генов.

Дрейф генов

Дрейф генов — случайное ненаправленное изменение частот аллелей и генотипов в популяциях. В малых популяциях действие случайных процессов приводит к заметным последствиям. Если популяция мала по численности, то в результате случайных событий некоторые особи независимо от своей генетической конституции могут оставить или не оставить потомство, вследствие этого частоты некоторых аллелей могут резко меняться за одно или несколько поколений. Так, при резком сокращении численности популяции (например, вследствие сезонных колебаний, сокращения кормовых ресурсов, пожара и т. д.) среди оставшихся в живых немногочисленных особей могут быть редкие генотипы. Если в дальнейшем численность восстановится за счёт этих особей, то это приведёт к случайному изменению частот аллелей в генофонде популяции. Таким образом, популяционные волны являются поставщиком эволюционного материала.

изоляция

Изоляция обусловлена возникновением разнообразных факторов, препятствующих свободному скрещиванию. Между образовавшимися популяциями прекращается обмен генетической информацией, в результате чего начальные различия генофондов этих популяций увеличиваются и закрепляются. Изолированные популяции могут подвергаться различным эволюционным изменениям, постепенно превращаться в разные виды.

Различают пространственную и биологическую изоляцию.

Пространственная (географическая) изоляция связана с географическими препятствиями (водные преграды, горы, пустыни и др.), а для малоподвижных популяций и просто с большими расстояниями.
Биологическая изоляция обусловлена невозможностью спаривания и оплодотворения (в связи с изменением сроков размножения, строения или других факторов, препятствующих скрещиванию), гибелью зигот (вследствие биохимических различий гамет), стерильностью потомства (в результате нарушения конъюгации хромосом при гаметогенезе).Эволюционное значение изоляции состоит в том, что она закрепляет и усиливает генетические различия между популяциями.

изоляция

Прогресс и регресс в эволюции

Учение об основных направлениях эволюции — биологическом прогрессе и биологическом регрессе было разработано А. Н. Северцовым и дополнено его учеником И. И. Шмальгаузеном.
Многие таксономические группы организмов с ходом времени становились более совершенными и многочисленными. Однако отдельные группы постепенно сокращали свою численность и исчезали с арены жизни. Следовательно, эволюция протекала в двух направлениях.

Биологический прогресс

(от лат. progressus — движение вперед) — направление эволюции, характеризующееся повышением приспособленности организмов определенной систематической группы к окружающей среде. Появление новых приспособлений обеспечивает организмам успех в борьбе за существование, сохранение и размножение в результате естественного отбора. Это приводит к вспышке численности и, как следствие, к освоению новых мест обитания и формированию многочисленных популяций.

Биологический прогресс является результатом успеха систематической группы в борьбе за существование, благодаря повышению приспособленности ее особей.

Биологический прогресс

ароморфоз

идиоадаптация

общая дегенерация

АРОМОРФОЗ

Ароморфозы – это эволюционные изменения, ведущие к усложнению строения и функций организма, повышающие общий уровень его организации и жизнеспособности.

Ароморфозы всегда ведут к биологическому прогрессу. Например, в развитии позвоночных крупным ароморфозом было развитие кровеносной системы от пульсирующей брюшной аорты ланцетника к двух-, трех- и четырехкамерному сердцу у высших позвоночных.

Ароморфозы не являются прямым приспособлением к условиям существования – они повышают интенсивность жизнедеятельности организмов, обеспечивая их относительную независимость от условий среды обитания.
Формирование ароморфозов – длительный процесс, происходящий на основе наследственной изменчивости и естественного отбора. Они сохраняются в процессе дальнейшей эволюции и приводят к возникновению новых крупных систематических групп – типов и классов.

АРОМОРФОЗ

Ароморфоз формируется на основе наследственной изменчивости и естественного отбора. Подъем общей активности животных способствовал появлению сложных изменений органов дыхания: жабер, легких. Усложнились сердца у рыб, птиц и млекопитающих. Все это способствовало активной жизнедеятельности животных, уменьшило их зависимость от условий внешней среды. Крупные систематические группы — тип, класс, отряд — образовались в процессе длительной эволюции путем ароморфоза. Ароморфоз — основной путь к биологическому прогрессу.
Эволюция кровеносной системы — это усложнение от трубчатых кровеносных сосудов ланцетника до двух-, трех-, четырехкамерного сердца. В эволюции млекопитающих можно выделить несколько крупных ароморфозов: живорождение, теплокровность, прогрессивное развитие кровеносной системы (формирование большого и малого кругов кровообращения) и головного мозга (рис. 32). Высокий общий уровень организации млекопитающих, достигнутый благодаря перечисленным ароморфозным изменениям, позволил им освоить все возможные среды обитания (Арктика, Антарктида) и привел в итоге к появлению высших приматов и человека.

АРОМОРФОЗ

Основные ароморфозы в эволюции животных

Эукариотические организмы, специализирующиеся на гетеротрофном питании, дали начало Животным и Грибам. Первые животные были представлены Одноклеточными организмами, у которых отсутствуют ткани.
В протерозойской эре возникают все известные типы Многоклеточных беспозвоночных животных. Наиболее примитивными настоящими Многоклеточными являются Двуслойные животные, в частности, Кишечнополосные. Их появление связано с первым крупным ароморфозом – появлением двуслойного зародыша; стенки их тела состоят из эктодермы и энтодермы.

ИДИОАДАПТАЦИЯ

В ходе эволюции отдельных групп возникает большое количество идиоадаптаций - мелких приспособлений к определенным условиям среды.
Пример идиоадаптации — разнообразные формы у насекомоядных млекопитающих, разные виды которых, имея исходный уровень организации, смогли, однако, приобрести свойства, позволившие им занять разные места обитания в природе.
Примерами идиоадаптации у растений могут служить многообразные приспособления цветка к перекрестному опылению ветром, приспособления листьев к уменьшению испарения (опущение листа, видоизменение листа, спад листвы, восковой налет, изменение формы листа). Насекомыми - приспособления плодов и семян к распространению.

Возникновение адаптаций в результате естественного отбора

Эволюцию можно рассматривать как процесс возникновения адаптаций - адаптациогенез
Адаптация – возникновение и развитие конкретных морфофизиологических свойств, значение которых зависит от тех или иных условий среды

Примеры адаптаций

Средства пассивной защиты – такие структуры и особенности, которые лишь своим присутствием определяют большую вероятность сохранения жизни особи в борьбе за существование (хитиновый покров членистоногих, раковины моллюсков, иглы и колючки у животных и растений)

Приспособительная окраска

Приспособительная окраска:
Покровительственная
Предостерегающая
Мимикрия

Покровительственная окраска

Покровительственная окраска — это криптическая окраска, маскировка животных: обитатели пустыни имеют желто-бурую окраску тела; яйца птиц, гнездящихся в траве, имеют цвет, соответствующий фону; сезонная окраска зайца-беляка, песца, горностая, белой куропатки; серое оперение перепела; темная окраска верха и светлая окраска низа у рыб; расчленяющая окраска тигра и зебры.

Предостерегающая окраска

Предостерегающая окраска - яркая, контрастная (красная с черным, черная с желтым) окраска у животных, имеющих ядовитые или пахучие железы. Предупреждающая окраска — это сигнал опасности для хищников о несъедобности данных организмов (осы, пчелы).

мимикрия

Мимикрия (греч. мимикос — уподобление, подражание) — подражательное сходство незащищенного организма с защищенным или несъедобным. Мимикрия бейтсовская — это сходство беззащитного съедобного с несъедобным ярко окрашенным. Мюллеровская мимикрия — сходство между двумя (и более) несъедобными видами (многие виды ос сходны по окраске и форме тела).

Сложные адаптации

Насекомоядность и способность к движению у растений

Механизм возникновения адаптаций

Для возникновения адаптации необходимо наличие элементарного эволюционного материала – наследственной изменчивости – и элементарных эволюционных факторов – прежде всего отбора.
Появление селективно ценного генотипа является элементарным адаптационным явлением.
В эволюционном смысле понятие «адаптация» должно относиться не столько к отдельной особи, сколько к популяции и виду.
Акклимация – конкретные адаптивные проявления реакций в процессе отдельного онтогенеза.
Модификация – групповые изменения в пределах нормы реакции вида, сходные у групп особей.

Пути происхождения адаптаций

Преадаптивные. В случае преадаптации потенциальные адаптационные явления возникают, опережая существующие условия (наличие швов в черепе млекопитающих облегчает роды, хотя их возникновение не связано с живорорждением).
Комбинативные. Существенно взаимодействие новых мутаций друг с другом и с генотипом в целом.
Постадаптивный путь связан с редукцией ранее развитого признака и переводом определяющих его реализацию генов в рецесивное состояние или использованием ранее существующего органа в других целях. Эти гены сохраняются в генофонде популяций и могут иногда проявляться фенотипически (атавизмы)

БИОЛОГИЧЕСКИЙ РЕГРЕСС

(от лат. regressus — возвращение, движение назад) — направление эволюции, характеризующееся снижением приспособленности организмов определенной систематической группы к условиям обитания. Если у организмов темпы эволюции (формирование приспособлений) отстают от изменений внешней среды и родственных форм, то они не могут конкурировать с другими группами организмов. Это значит, что они будут удаляться естественным отбором. Произойдет снижение численности особей.
Биологический регресс — постепенное вымирание систематической группы (вида, рода, семейства и др.) вследствие снижения приспособленности ее особей. Деятельность человека также может приводить к биологическому регрессу некоторых видов.

Часть IiI.СВИДЕТЕЛЬСТВА ЭВОЛЮЦИИ(Факты, доказывающие существование эволюционного процесса)

СВИДЕТЕЛЬСТВА ЭВОЛЮЦИИ

МОЛЕКУЛЯРНЫЕ СВИДЕТЕЛЬСТВА ЭВОЛЮЦИИ

Биохимические

Генетические

Все живые организмы имеют одинаковые механизмы хранения, передачи и реализации наследственной информации, которая записана в последовательности нуклеотидов ДНК (или РНК - у некоторых вирусов).
Геном каждого вида представляет собой генетическую летопись эволюции.

Единый механизм хранения наследственной информации

Для всех живых организмов существует единый генетический код: три нуклеотида (триплет) кодируют одну аминокислоту.

В 1968 г. американский ученый Маршалл Ниренберг (1927-2010) за расшифровку генетического кода был удостоен Нобелевской премии.

ДНК

Первичные структуры белков клетки

Третичные структуры

Функции белков

Особенности клетки

Схема синтеза белка в клетке

Единый механизм реализации наследственной информации

В основе размножения организмов лежит деление клеток.

из одной диплоидной (2n)

из одной диплоидной (2n)

2 диплоидные (2n) клетки

4 гаплоидные (n) клетки

Единый механизм передачи наследственной информации

ГЕНЕТИЧЕСКАЯ ЛЕТОПИСЬ ЭВОЛЮЦИИ

Чем больше поколений отделяет современные виды от их общего предка, тем больше мутаций.

Геном вида – генетическая летопись эволюции.

Мутация – стойкое изменение генотипа

геномные

хромосомные

генные

Различия аминокислотного состава молекул гемоглобина у представителей разных таксонов

Чем дальше разошлись виды, происходящие от общего предка, тем больше у таких видов будут различаться одни и те же белки по аминокислотному составу.

ФИЛОГЕНЕТИЧЕСКОЕ ДРЕВО

Филогенетическое древо – диаграмма в форме древа, отражающая происхождение видов живых организмов от общего предка.

Расшифровка геномов видов животных и растений позволили уточнить филогенетическое древо, построенное на основе морфологических признаков.

Так, генетики пересмотрели родину сумчатых. Сравнение не так давно расшифрованных геномов кенгуру и опоссума принесло весьма необычный результат. Германские учёные из Вестфальского университета Вильгельма выяснили, что все сумчатые произошли от предка, который проживал на территории современной Южной Америки.

ФИЛОГЕНЕТИЧЕСКОЕ ДРЕВО

Промежуточные формы

Одним из ведущих доказательств эволюционного процесса является сходство в строении различных частей организма. (морфологический признак).

Утконос по ряду признаков занимает промежуточное положение между рептилиями, птицами и млекопитающими. Соответственно, утконос имеет признаки представителей всех перечисленных классов.

Сходство и различия в строении конечностей позвоночных

Закон зародышевого сходства

Принцип рекапитуляции

ЭМБРИОЛОГИЧЕСКИЕ ДОКАЗАТЕЛЬСТВА ЭВОЛЮЦИИ

Явление зародышевого сходства позволило Ч. Дарвину и Э. Геккелю заключить, что в процессе онтогенеза как бы повторяются (рекапитулируют) многие черты строения предковых форм: на ранних стадиях развития повторяются признаки более отдаленных предков (менее родственных форм), а на поздних стадиях – близких предков (или более родственных современных форм).

Рекапитуляция - повторение признаков далёких предков в онтогенезе современных организмов.

На ранних стадиях онтогенеза повторяются признаки более отдаленных предков, на поздних – близких предков.

Карл Бэр
(1792-1876)

Сформулировал закономерность, которую называют «Законом зародышевого сходства»: "Чем более ранние стадии индивидуального развития сравниваются, тем больше сходства удается обнаружить".

Биогенетический закон Геккеля-Мюллера:
«Каждое живое существо в своем индивидуальном развитии (онтогенез) повторяет в известной степени формы, пройденные его предками или его видом (филогенез)».

Биогенетический закон был развит и уточнен российским ученым А.Н. Северцовым показавшим, что в онтогенезе повторяются стадии не взрослых предков, а их эмбриональных стадий; филогенез – это исторический ряд выбранных в ходе естественного отбора онтогенезов.

А.Н. Северцов (1866-1936)

Французские ученые Жакоб и Моно доказали, что ДНК сама управляет собой, что в ней, помимо генов, дающих информацию для синтеза ферментов (структурных генов), есть гены – регуляторы развития, управляющие этими структурными генами.

Прямые наблюдения процесса эволюции

золотистый стафилококк

Болезнетворные организмы – патогены (вирусы, бактерии, простейшие, гельминты), различаются по устойчивости к лекарствам.
Неправильный приём лекарств создаёт линии патогенов с множественной лекарственной устойчивостью.
Мутации устойчивости к антибиотикам возникшие в микрофлоре кишечника могут быть перенесены плазмидами в геномы болезнетворных бактерий.

Множественная лекарственная устойчивость бактерий и вирусов
Устойчивость насекомых к инсектицидам
Эволюция растений в антропогенных ландшафтах
(Вавиловская мимикрия)

Эволюция как результат деятельности человека

Лён посевной Рыжик посевной

Адаптация растений к жизни в промышленных и сельскохозяйственных ландшафтах может вести к видообразованию.

Эволюция как результат деятельности человека

Душистый колосок Полевица тонкая

Эволюция чужеродных видов

Учёные переселили группу ящериц с одного острова Адриатического моря на другой. Через 40 лет было установлено, что ящерицы перешли с питания насекомыми на растительную пищу, что привело к изменению в строение челюстей и желудка.

Что такое множественная лекарственная устойчивость и как она возникает?
Какую роль играют мутации и естественный отбор в эволюции устойчивости насекомых к инсектицидам?
Что такое «вавиловская мимикрия»?
Какова роль движущих сил эволюции в формировании приспособленности организмов? (назовите не менее трёх критериев)

Вопросы

1) Благодаря наследственной изменчивости и половому размножению популяция становится неоднородной.
2) В ней происходит борьба за существование, которая приводит к естественному отбору.
3) Естественный отбор в ряду многих поколений сохраняет полезные в данных условиях признаки, так формируются приспособления к среде.

Микроэволюция – генетические изменения внутри видов, т.е.приспособление локальных популяций к условиям обитания, их дивергенция в результате отбора и дрейфа генов и, в конечном счёте, образование новых видов.
Макроэволюция – процесс образования надвидовых таксонов.
Процесс макроэволюции имеет две основные составляющие: дивергенцию и вымирание таксонов

макроэволюция

ДИВЕРГЕНЦИЯ (от средневекового лат. divergo - отклоняюсь) - расхождение признаков и свойств у первоначально близких групп организмов в ходе эволюции. Результат обитания в разных условиях и неодинаково направленного естественного отбора.

Дивергенция

Морганукодон

Выделяют два типа такого сходства:
Конвергенция
Параллелизм

Дивергенция внутри одного таксона может приводить к сходству между разными таксонами

Некоторые органы животных и растений, несмотря на различные функции, имеют общее происхождение. К примеру, усики гороха прикрепляют растение к опоре, а шипы кактуса уменьшают интенсивность испарения воды.

Гомологичные органы

Но в обоих случаях эти структуры являются видоизменением листьев.

Самым типичным примером гомологий являются передние конечности позвоночных. Ласты кита и дельфина, крылья птицы и летучей мыши, руки человека, лапы крота и крокодила выполняют разные функции.

Примеры гомологов

Но строение их сходно. Все это передние конечности хордовых позвоночных, состоящие из трех отделов: плеча, предплечья и кисти.

К гомологичным органам относятся также видоизменения побегов различных растений. Они обладают значительными отличиями во внешнем строении и функциях. Корневище ландыша имеет удлиненные междоузлия, клубень картофеля накапливает запас воды с питательными веществами, а донце репчатого лука является основой для прикрепления мясистых листьев. Однако все гомологичные органы, примеры которых мы рассмотрели, имеют типичное для побега строение.

Примеры гомологов

Видоизменённые листья - гомологи

Рассмотреть, какие органы называются гомологичными, можно также на примере видоизменений корней. Подземный орган растений также может существенно видоизменяться в разных условиях произрастания. Так, у брюквы и моркови главный корень утолщается, запасая питательные вещества. Такие культуры в первый год не дают семян. Осенью их надземные органы отмирают, а за счет подземного корнеплода растение переживает холодное время года. Такие видоизменения и есть ответ на вопрос о том, что представляют собой гомологичные органы. Примеры их - это также воздушные, дыхательные и цепляющиеся корни.

Примеры гомологов

Конвергенция-схождение признаков в процессе эволюции неблизкородственных групп организмов, приобретение ими сходного строения в результате существования в сходных условиях и одинаково направленного естественного отбора

конвергенция

Аналогичные органы имеют общие черты строения и функционирования, но формируются в ходе эмбрионального развития из разных клеточных элементов и контролируются разными группами генов.

А вот иглы барбариса и шипы малины имеют разное происхождение. В первом случае это боковые листья, а во втором - производные покровной ткани растения. Это пример аналогичных органов.
Широкие крылья орла и бабочки также имеют разное происхождение. Хотя на первый взгляд определить это достаточно сложно, поскольку все эти структуры обеспечивают полет. Но у птиц это видоизмененные передние конечности, покрытые перьями. А у насекомых крылья представляют выросты покровов. Конечности же у них расположены под телом и не участвуют в полете.

Аналоги или гомологи?

Сходство организмов, относящихся к разным таксонам, основано на сходных изменениях одних и тех же гомологичных структур.

параллелизм

дельфины

Вторая составляющая макроэволюции – вымирание, т.е. исчезновение всех представителей определённого биологического вида.
Смертность превышает рождаемость.

Причины:
Изменение климата
Истощение пищевых ресурсов
Появление новых инфекций
Вселение хищников или конкурентов на территорию данного вида и др.

вымирание

«Великое пермское вымирание» – 250 млн лет назад – вымерло около 95% всех видов, обитающих на Земле
Глобальное вымирание в конце мелового– 65 млн лет назад – закат эпохи динозавров

Массовые вымирания