1. Допишите предложение.
Приоритет в исследовании генетических процессов в популяции принадлежит выдающемуся русскому ученому С. С. Четвертикову .
2. Ответьте, в чем заключается эволюционная роль мутаций.
Мутационный процесс - источник резерва наследственной изменчивости популяций. Поддерживая высокую степень генетического разнообразия популяций, он создает основу для действия естественного отбора.
3. Наблюдения за природными популяциями показывают, что большинство организмов гетерозиготно по многим генам. Дайте объяснение этого феномена.
Большинство организмов гетерозиготно по многим генам, то есть в их клетках парные хромосомы несут разные формы одного и того же гена. Чаще всего такие организмы лучше приспособлены к среде, чем гомозиготные.
4. Объясните причину (причины) различий в генетической структуре популяций одного вида.
Генетические различия между популяциями существуют потому, что часто они обитают в отличающихся условиях обитания. Направленное изменение частоты генов обусловлено действием естественного отбора. Кроме того, даже если популяции расположены близко друг от друга, в популяциях происходят процессы, приводящие к ненаправленному, случайному изменению частоты генов, то есть генетической структуры.
5. Приведите определение генофонда популяции (вида).
Генофонд популяции — это совокупность всех генов популяции.
6. Напишите, что такое резерв наследственной изменчивости и каково его биологическое значение.
Резерв наследственной изменчивости - это мутационный процесс.
Его биологическое значение - мутации создают основу для генетического разнообразия популяций, что в дальнейшем может образовать новые виды. То есть мутации могут привести к видообразованию.
7. Раскройте смысл утверждения: «Некоторые вредные мутации имеют положительное эволюционное значение». Приведите пример.
В некоторых необычных условиях мутации помогают выжить и дают преимущество перед другими особями. Например, у некоторых видов насекомых наблюдается мутация, при которой не развиваются крылья. В обычных условиях это приносит вред, но на островах и горных перевалах, где дуют сильные ветры, отсутствие крыльев позволяет насекомым нормально существовать.
8. Выберите из нижеприведённых вариантов правильный ответ на вопрос и подчеркните его.
Какой (какие) из нижеперечисленных факторов является (являются) фактором-поставщиком (факторами-поставщиками) генетической неоднородности популяции?
Ответ: изоляция , мутационный процесс, естественный отбор , волны численности, миграция.
9. Закончите предложение.
Эволюционным фактором, усиливающим и закрепляющим генетические различия между популяциями, является изоляция .
Чтобы пользоваться предварительным просмотром презентаций создайте себе аккаунт (учетную запись) Google и войдите в него: https://accounts.google.com
Подписи к слайдам:
Ключевые понятия Ген Гомозигота Гетерозигота Популяция Генофонд Мутация Микроэволюция Автор - учитель биологии А.П. Кущенко
Изменчивость ненаследственная модификационная наследственная комбинативная мутационная Автор - учитель биологии А.П. Кущенко
Мутация – наследственное изменение, передаваемое из поколения в поколение Мутационная теория: Возникают внезапно, мутировать может любая часть генома; Чаще рецессивные, чем доминантные; Вредные, нейтральные, полезные для организма; Передаются из поколения в поколение; Могут проходить под влиянием как внешних, так и внутренних воздействий. Автор - учитель биологии А.П. Кущенко
Ген – участок ДНК, содержащий наследственную информацию об одном признаке. Автор - учитель биологии А.П. Кущенко
Гомозиготный набор хромосом – набор хромосом с одинаковыми генами Гетерозиготный набор хромосом – набор хромосом с разными гомологичными генами. Гомологичные хромосомы – парные, подобные хромосомы Доминантный признак – сильный, подавляющий Рецессивный признак – слабый, подавляемый Автор - учитель биологии А.П. Кущенко
Светлоокрашенные – аа Темноокрашенные -АА Аа Автор - учитель биологии А.П. Кущенко
Ненаправленное, случайное изменение частоты генов, т.е. генетической структуры Генофонд – совокупность всех генов популяции Автор - учитель биологии А.П. Кущенко
Изоляция тоже приводит к изменениям частоты генов в популяции Автор - учитель биологии А.П. Кущенко
Таким образом, изменения частоты встречаемости генов, вызванные факторами внешней среды, служат основой возникновения различий между популяциями и в дельнейшем обуславливают преобразование их в новые виды. Изменения популяций в ходе естественного отбора, ведущие к видообразованию - микроэволюция Автор - учитель биологии А.П. Кущенко
Домашнее задание Параграф 11, стр. 55-58, ответить на вопросы, 1 вопрос письменно. Творческое задание – стихотворение о эволюции Автор - учитель биологии А.П. Кущенко
Благодаря изучению генетических процессов в популяции живых организмов, эволюционная теория получила новый толчок и дальнейшее развитие. Велик вклад в популяционную генетику русского учёного С. Четверикова. Он обратил внимание на насыщенность природных популяций рецессивными мутациями, а так же на колебания частоты генов в популяциях, в зависимости от действия факторов внешней среды и обосновал положение о том, что эти два явления – ключ к пониманию процессов эволюции.
Действительно, мутационный процесс – постоянно действующий источник наследственной изменчивости. Гены мутируют с определённой частотой. Подсчитано, что в среднем одна гамета из 10 тыс. – 1 млн. гамет несёт вновь возникшую мутацию в определённом локусе. Так как одновременно мутируют многие гаметы, то 10-15% гамет несут те или иные мутационные аллели. Поэтому природные популяции насыщены самыми разнообразными мутациями. Благодаря комбинативной изменчивости, мутации могут широко распространяться в популяциях. Большинство организмов гетерозиготно по многим генам. Можно было бы предположить, что в результате полового размножения среди потомства будут постоянно выделяться гомозиготные организмы, а доля гетерозигот должна неуклонно падать. Однако этого не происходит. Дело в том, что в подавляющем большинстве случаев гетерозиготные организмы лучше приспособлены, чем гомозиготные.
В примере с бабочкой, березовой пяденицей, казалось бы, светлоокрашенных бабочек, гомозиготных по рецессивному аллелю (аа), обитающих в лесу с тёмными стволами берёз, быстро должны уничтожить враги и единственной формой в данных условиях обитания должны стать тёмноокрашенные бабочки, гомозиготные по доминантному аллелю (АА). Но на протяжении длительного времени в закопчённых берёзовых лесах Юга Англии постоянно встречаются светлые бабочки берёзовой пяденицы. Оказалось, что гусеницы, гомозиготные по доминантному аллелю, плохо усваивают листья берёз, покрытые гарью и копотью, а гетерозиготные гусеницы растут на этом корме гораздо лучше. Следовательно, большая биохимическая гибкость гетерозиготных организмов приводит к их лучшему выживанию и отбор действует в пользу гетерозигот.
Таким образом, хотя большинство мутаций в данных конкретных условиях оказываются вредным и в гомозиготном состоянии мутации, как правило, снижают жизнеспособность особей, они сохраняются в популяциях благодаря отбору в пользу гетерозигот.
Для понимания эволюционных преобразований важно помнить, что мутации, вредные в одних условиях, могут повышать жизнеспособность в других условиях среды. Помимо приведённых примеров можно указать на следующий. Мутация, обуславливающая недоразвитие или полное отсутствие крыльев у насекомых, безусловно, вредна в обычных условиях и бескрылые особи быстро вытесняются нормальными. Но на океанических просторах и горных перевалах, где дуют сильные ветры, такие насекомые имеют преимущество перед особями с нормально развитыми крыльями.
Таким образом, мутационный процесс – источник резерва наследственной изменчивости популяций. Поддерживая высокую степень генетического разнообразия популяций, он создаёт основу для действия естественного отбора.
Генетические процессы в популяциях
В разных популяциях одного вида, частота мутационных генов неодинакова. Практически нет двух популяций с совершенной частотой встречаемости мутационных признаков. Эти различия могут быть обусловлены тем, что популяции обитают в неодинаковых условиях внешней среды. Направленное изменение частоты генов в популяциях обусловлено действием естественного отбора. Но и близко расположенные, соседние популяции могут отличаться друг от друга столь же значительно, как и далеко расположенные. Это объясняется тем, что в популяциях ряд процессов приводит к ненаправленному случайному изменению частоты генов, или, другими словами, их генетической структуры.
Например, при миграции животных или растений, на новом месте обитания появляется незначительная часть исходной популяции. Генофонд вновь образованной популяции неизбежно меньше генофонда родительской популяции, и частота генов в ней будет значительно отличаться от частоты генов исходной популяции. Гены, до того редко встречающиеся, вследствие полового размножения быстро распространяются среди новой популяции. В то же время широко распространённые гены могут отсутствовать, если их не было в генотипе основателей новой популяции.
Другой пример. Природные катастрофы – лесные или степные пожары, наводнения и т.п. – вызывают массовую, неизбежную гибель живых организмов, особенно малоподвижных форм: растений, грибов, моллюсков, земноводных и т.д. Особи, избежавшие гибели, остаются в живых благодаря чистой случайности. В популяции, пережившей катастрофу, происходит понижение численности. При этом частоты аллелей будут иными, чем в исходной популяции. Вслед за спадом численности начинается массовое размножение, начало которому даёт оставшаяся, немногочисленная группа. Генетический состав этой группы определяет генетическую структуру всей популяции в период её расцвета. При этом некоторые мутации могут совсем исчезнуть, а концентрация других может случайно резко повыситься.
В биоценозе часто наблюдаются периодические колебания численности популяций, связанные со взаимоотношениями типа «хищник – жертва». Усиленное размножение объектов охоты хищников на основе увеличения кормовых ресурсов приводит, в свою очередь, к усиленному размножению хищников. Увеличение же численности хищников вызывает массовое уничтожение их жертв. Недостаток кормовых ресурсов обуславливает сокращение численности хищников и восстановление размеров популяций жертв. Эти колебания численности называются волнами численности. Они изменяют частоту генов в популяциях, в чём и состоит их эволюционное значение.
К изменениям частоты генов в популяциях приводит так же ограничение обмена генами между ними, вследствие пространственной изоляции. Реки служат преградой для сухопутных видов, горы и возвышения изолируют равнинные популяции. Каждая из изолированных популяций обладает специфическими особенностями, связанными с условиями жизни. Важное следствие изоляции – близкородственное скрещивание – инбридинг. Благодаря инбридингу рецессивные аллели, распространяясь в популяции, проявляются в гомозиготном состоянии, что снижает жизнеспособность организмов. В человеческих популяциях, изоляты, с высокой степенью инбридинга встречаются в горных районах и на островах. Сохранила ещё значение изоляция отдельных групп населения по кастовым, религиозным, расовым и другим причинам.
Эволюционное значение различных форм изоляции состоит в том, что она закрепляет и усиливает генетические различия между популяциями, а так же в том, что разделённые части популяции или вида подвергаются неодинаковому давлению отбора.
Таким образом, изменения частоты генов, вызванные теми или иными факторами внешней среды, служат основой возникновения различий между популяциями и в дальнейшем обусловливают преобразование их в новые виды. Поэтому изменения популяций в ходе естественного отбора называют микроэволюцией.
Контрольные вопросы
1. Работа С. Четверикова в области популяционной генетики.
2. Эволюционная роль мутаций.
3. Мутационный процесс – источник резерва наследственной изменчивости популяций.
4. Изменения частоты генов в популяции.
5. Что такое микроэволюция?
Во все века человечество пыталось найти ответы на вопросы: Каким образом сформировалось это колоссальное разнообразие? Почему каждый вид оптимально приспособлен к условиям своего обитания? Чем отличаются одни виды от других? Почему одни виды процветают, а другие вымирают и исчезают с лица Земли?
1. Элементарная единица эволюции Популяция 2. Элементарный эволюционный материал Мутации – генотипическое разнообразие в популяциях 3. Элементарное эволюционное явление Длительное и направленное изменение генофонда 4.Элементарные эволюционные факторы Наследственная изменчивость, борьба за существование, естественный отбор – направляющий фактор 5. Элементарный объект отбора Отдельная особь с определенным фенотипом
С.С. Четвериков Популяции подобно губке, впитывают рецессивные мутации, оставаясь при этом фенотипически однородными. Существование такого открытого резерва наследственной изменчивости создает возможность для эволюционных преобразований популяции под воздействием естественного отбора. Занимался изучением природных мутаций, изменений наследственных свойств организма. Внес значительный вклад в развитие популяционной генетики.
Мутационный процесс – постоянно действующий источник наследственной изменчивости. Гены мутируют с определенной частотой. В процессе полового размножения мутации могут широко распространяться в популяциях. Большинство организмов гетерозиготно по многим генам, то есть в его клетках гомологичные хромосомы несут разные формы одного и того же гена. Гетерозиготные организмы лучше приспособлены, чем гомозиготные.
Мутационный процесс – источник резерва наследственной изменчивости популяций. Поддерживая высокую степень генетического разнообразия популяций, он создает основу для действия естественного отбора. В разных популяциях одного вида частота мутантных генов неодинакова. Нет популяций с совершенно одинаковой частотой встречаемости мутантных признаков. Эти различия могут быть обусловлены тем, что популяции обитают в неодинаковых условиях внешней среды. Направленное изменение частоты генов в популяциях обусловлено действием естественного отбора.
Волны жизни колебания численности особей в популяции. Термин введён русским биологом С. С. Четвериковым в 1915 году. Подобные колебания численности могут быть сезонными или несезонными, повторяющимися через различные промежутки времени; обычно они тем длиннее, чем продолжительнее цикл развития организмов. Впоследствии термин был заменён понятием популяционные волны (один из 4 элементарных эволюционных факторов мутационный процесс, популяционные волны, изоляция и естественный отбор). Основное значение сводится к случайным изменениям концентраций различных мутаций, содержащихся в популяциях, а также к ослаблению давления отбора при увеличении и его усилению при уменьшении численности особей в популяции. Под термином иногда подразумевают этапы развития растительного и животного мира, примерно соответствующие смене геологических циклов.
Эволюционные факторы – факторы вызывающие эволюцию популяций. «Волны жизни» и «дрейф генов», как правило, сопровождают эволюционный процесс каждой популяции, если речь идет о длительном процессе (периоде времени). Однако, историческое развитие органического мира теоретически возможно и без них, то есть только на основе изменчивости, наследственности, борьбы за существование и естественного отбора.
Можно ли считать все причины, вызывающие гибель организмов, естественным отбором? Естественный отбор не является единственной причиной гибели организмов. Смерть животного может быть следствием случайного события (лесного пожара, наводнения или другого стихийного бедствия, которое не оставляет шансов на выживание).
Эволюционные факторы Направляющие эволюционный процесс Ненаправляющие эволюционный процесс Естественный отбор (на фоне борьбы за существование) -Наследственная изменчивость. -- Дрейф генов. -- Волны жизни. -- Изоляция. Действует в популяции, изменяя ее генофонд Возможный результат: возникновение новых популяций, подвидов, видов (видообразование)
Совокупность эволюционных процессов, протекающих в популяциях вида и приводящих к изменению генофондов этих популяций и образованию новых подвидов, видов, называется микроэволюцией. Эволюция на уровне систематических единиц выше вида, протекающая миллионы лет и недоступная непосредственному изучению, называется макроэволюцией. Эти два процесса едины. Домашнее задание: Стр Привести примеры ароморфозов, идиоадаптаций и дегенераций. Повторить определения вид, популяция, эволюция, макроэволюция, микроэволюция.
Сценарий урока на тему
«Эволюционная роль мутаций»
Дата проведения: 14.10.2014
Предмет: Биология
Тема урока «эволюционная роль мутаций»;
Учебник: Мамонтов С.Г., Сонин Н.И. «Биология. Общие закономнргости» 9 класс.: Дрофа, 2006.
Цель урока : создать условия для усвоения понятия мутация, рассмотреть эволюционную роль мутаций.
Задачи урока:
Воспитательная: патриотическое воспитание на примере отечественных ученых, изучивших мутационный процесс;
Развивающая: формирование умений и навыков самостоятельной работы, заложить основы для изучения генетики;
Образовательная : рассмотреть суть мутационного процесса, выявить его роль в эволюции.
Тип урока : Комбинированный.
Метод проведения : беседа, объяснение, самостоятельная работа групповая работа.
Ход урока:
Организационный момент . Приветствие. Подготовка аудитории к работе. Проверка наличии учащихся.
Проверка знаний учащихся и целепологание .
Учитель: сейчас мы выполним тестовое задание, с помощью которого мы узнаем что мы будем изучать на сегодняшнем уроке. (учащиеся приступают к выполнению теста). Приложение 1.
Учитель вместе с учащимися, с помощью правильно выполненного теста, сообщают тему урока и цель урока.
Номер вопроса | |||||||
Изложение нового материала.
Учитель: Записываем тему урока: Эволюционная роль мутаций.
Вспомним, эволюция делится на два вида:
Эволюция
Микроэволюция Макроэволюция
Дайте определение понятия микроэволюция? (видообразование).
Учитель проводит фронтальный опрос чтобы направить учащихся на самостоятельное изучение данной темы:
Единицей наследственности, является …?
Где находится хромосома?
С помощью рисунка на презентации и рассуждений вместе с учителем, учащиеся сами формулируют определение термину ген. (Ген – это участок молекулы ДНК, содержащая наследственную информацию).
Учитель: живой организм и каждая его клетка всегда подвергаются различным воздействиям окружающей среды. Воздействие внешней среды могут вызвать нарушения в процессе деления клетки и «ошибки» в копировании генов и хромосом. Как вы думаете, к чему приводят такие «ошибки»? (Мутациям)
Мутация – изменения наследственного аппарата клетки, затрагивающие целые клетки или их части.
Учитель: Вопрос классу: Какова роль мутаций в эволюционном процессе? Для ответа на этот вопрос мы рассмотрим более подробно мутационный процесс. Какими бывают мутации?
Полезные мутации: мутации, которые приводят к повышенной устойчивости организма (устойчивость тараканов к ядохимикатам). Вредные мутации: глухота, дальтонизм. Нейтральные мутации: мутации никак не отражаются на жизнеспособности организма (цвет глаз, группа крови).