Презентація на тему:
Мікро

Мікроеволюція

Мінливість (біологічна) - різноманітність ознак і властивостей у осіб та груп осіб будь-якого ступеню спорідненості. Розрізняють генетичну, модифікаційну, вікову мінливість.

Спадкова мінливість обумовлена виникненням різних типів мутацій, які успадковуються нащадками особин-мутантів. Зверніть увагу на форму нижньої губи у різних представників родини Габсбургів.

Соматичні мутації можуть впливати на фенотип особини, проте не успадковуються. Поява білого забарвлення у рослин табака (1) та левового зеву (2, 3) під дією іонізуючого випромінення

Зовсім не усі мутації знаходять свій прояв у фенотипі. Більшість з мутацій рецесивні, крім того їх прояв контролюються з боку інших генів. Кількість та якість молока, яке дає корова знаходяться під контролем багатьох генів. Ген сірої масті епістатично пригнічує гени, що відповідають за інші способи забарвлення коней.

Плейотропія гену, що визначає фенілкетонурію у людини. Ліва крива - здорові люди, права - хворі.

Модіфікатор - ген, що впливає на фенотиповий прояв гену іншого локусу

За забарвлення очей у дрозофіли відповідальний цілий комплекс генів, мутації яких створюють як широку гаму кольорів, так і ступеней забарвлення. Розмір очей визначає ген Lobe, для якого характерна варіююча експресивність: розмір ока змінюється від нуля до ноормального. Крім того даний ген пенетрантний тільки у 75% носіїв.

Крім неповної пенетрантності та варіюючої експресивності, генів-модифікаторів на формування ознаки впливає стан зовнішнього середовища, здатний зокрема впливати на ступінь симетрії тіла. Г.Гольбейн «Анна Болейн» За легендою, дружина ГенріхаVІІІ мала 6 пальців на правій руці

Правило Харді -Вайнберга Основні умови виконання правила Харді-Вайнберга: великий розмір популяції панміксія відсутність добору відсутність мутацій відсутність міграцій

Кожна ознака (фен) живої істоти формується як результат взаємодії генотипа та зовнішнього середовища. Навіть генетично однакові особини можуть істотно різнитися завдяки різному впливу зовнішніх факторів. Модифікаційна мінливість Однояйцеві близнюки, що росли окремо.

Модифікаційна мінливість при визначенні форми листка стрілолиста та статі квітки орхідеї Світло Темрява Стрілолист: Деякі орхідеї: Маточкові квітки Тичинкові квітки

Залежність реалізації генотипу особин дикого типу від умов зовнішнього середовища Фенотип з 4 крилами може сформуватись у дрозофіли внаслідок мутації tetraptera, або при вирощуванні личинок при підвищеній температурі. Фенокопії та генокопії

Фенокопіювання та механізми внутрішньовидової мінливості У мокриць Porcellio dilatatus різні підвиди мають різні механізми визначення статі. Так у P.d. dilatatus гетерогаметними особинами є самці, в той час як P.d. petiti гетерогаметними є самиці.

Сезонна мінливість При зниженні температури хутро пушних звірів густішає. Зміна ступеня забарвлення шкіри людини під дією соняшного світла (загар)

Вікова мінливість. Протягом життя організми зазнають суттєвих змін. Це пов’язано з тим, що протягом життя в різних тканинах організму працюють різні гени. Д.Гірландайо. «Портрет старого з онуком»

Закон гомологічних рядів спадкової мінливості М.І.Вавілова G1,2,3 - радикали (ознаки, які відрізняють види). (а+b+c...) - впорядкований набір ознак, що змінюються,- рефрен

Правило тератологічного паралелізма (закон споріднених відхилень, правило Кренке) Якщо збільшити кількість досліджуваних особин у споріднених видах виявиться, що радикали теж входять до рефрену, проте частота змін у радикалах низька. Це - відхилення розвитку, морфози. Але те, що в одному виді є відхиленням, в іншому - норма Philllonthus decorus Philllonthus quisquiliarius Обробка лялечек жуків Philllonthus decorus ювенільним гормоном призводить до затримки розвитьку і формування морфозів, що відповідають ознакам іншого виду - Philllonthus quisquiliarius

Генетична мінливість у шимпанзе: колір склери ока, як звичайно темний (коричневий), проте трапляється і світле забарвлення (ліворуч).

Боротьба за існування та елімінація

Боротьба за існування - це процес взаємодії живого організма з оточуючим середовищем, в тому числі і з іншими особинами даної популяції. Розрізняють внутрішньовидову, міжвидову боротьбу за існування та взаємодію з силами неживої природи.

Індивідуальна вибіркова загибель Яструб з галкою-аберантом Масова випадкова загибель Ікра трав’яної жаби Елімінація

Елімінація Індивідуальна Сімейна Групова

Боротьба за існування Пряма Конкуренція Опосередкована Безпосередньо веде до елімінації особини (зв’язки у ланцюгах живлення, вплив елімінуючих абіотичних факторів) Активна (за їжу, гніздову ділянку, самицю) Пасивна (при уникненні небезпеки, переживанні несприятливих впливів абіотичного середовища)

Внутрішньовидова боротьба за існування Гарем ластоногих

Два жуки-олені схопились з-за самиці, яка стоїть поруч і спостерігає. Внутрішньовидова боротьба за існування

Індивідуальна Конкуренція Міжсімейна Міжгрупова Нові адаптації Прискорення перетворення генофонду Дивергенція

У стаді оливкових павіанів панує жорстка ієрархія. Англійським екологом В. Вінн-Едвардсом (1962) було запропоновано поняття умовної конкуренції. Конкуренція за умовні цінності (положення у поведінковій ієрархії, розмір індивідуальної ділянки, число самиць у гаремі й т.і.) збільшує диференційність розмноження особин.

Хто кого? Міжвидова боротьба за існування

Переміг найспритніший… (приклад прямої боротьби за існування)

Відлякуюче та покровительське забарвлення

Мімікрія листовидка каліма

Взагалі-то це муха, але на перший погляд Надзвиччайно Небезпечна Оса

Кажуть, що тут сховались пташенята малого зуйка… До речі, скільки?

Коричневе з білими плямами забарвлення оленяти на перший погляд важко назвати захисним, адже...

В результаті непрямої конкуренції американська норка повністю знищила норку європейську.

Міжвидова боротьба за існування, веде до інтеграції виду, до виникнення морфофізіологічних кореляцій між особинами даного виду. Такі кореляції були названі С.А. Северцовим (1951) конгруенціями. хатні миші лісові миші лосі гадюки

Турбота про нащадків

Турботу про нащадків демонструють не тільки ссавці. Скорпіон Centruroides gracilis, самиця з молоддю, Куба.

Взаємодія з силами неживої природи Полярна крачка гніздиться на островах Льодовитого океану, а зиму проводить біля берегів Антарктиди

Астрофітум Боротьба за воду Дромадер

Ми не можемо чекати милостей від природи! Бобри(?) Плотина з гілок каміння і намулу - результат діяльності кількох поколінь бобрів. Деякі боброві плотини сягають в довжину кількох кілометрів.

Примітивна орудійна діяльність шимпанзе - перший крок до масштабного перетворення природи?

Sit transit gloria mundi... Скелет морського їжака Природний добір

Природній добір - вибіркове відтворення різних генотипів (генних комплексів). «Збереження сприятливих індивідуальних розбіжностей і змін та знищення шкідливих я назвав природнім добором чи переживанням найбільш пристосованих». Ч. Дарвін

Співвідношення між факторами еволюції Пряма боротьба за існування Опосередкована боротьба за існування Елімінація Добір

Здатність генотипу до виживання й відтворення, порівняно з іншими генотипами у популяціях називається адаптивною цінністю генотипу (W). Якщо W =О, передача генетичної інформації індивіду до наступного поколiння відсутня й алель щезає з популяції. Якщо W =1, утворюється максимальна кількість гамет з даною спадковую ознакою (повністю реалізуються потенціальні можливості до розмноження). Коефіцієнт добору (S) характеризує інтенсивність елімінації та зниження відтворення мутантного алеля по відношенню до вихідної форми. Є величиною оберненою до адаптивної цінності. Якщо W =1, то S=0. Якщо зі 100 новонароджених особин з певною ознакою до розмноження доживуть усі, а з іншою ознакою лише 99, то в першому випадку S=0, а у другому – S=0,01

Серповидно-клітинна анемія Еритроцити хворого Розповсюдження гену серповидноклітиності та малярії

На темп перетворення генофонду популяції можуть впливати наступні фактори: коефіцієнт добору, тобто селективна перевага даної алелі; концентрація в даному поколінні даної алелі та ступінь її домінантності; частота зміни поколінь; характер коливання чисельності; розмір популяції.

Індустріальний меланізм - приклад дії природнього добору.

Добір може змінювати і таку ознаку, як домінантність чи рецесивність гену. У двох лініях Abraxas grossulariata проводився добір на біле (нормальне забарвлення) та жовте (мутант). Через декілька поколінь забарвлення, яке відповідало напрямку добору стало домінантним, а протилежна їй ознака - рецесивною в обох лініях.

Стабілізуючий добір Зв’язок між вагою новонароджених та їх смертністю. Чим сильніше відхилення від середнього значення ваги, тим рідше діти виживають.

Схематичне зображення стабілізуючого добору (за Шмальгаузеном, 1969)

Краб Carcinus maenas За умов помутніння води у природніх популяціях та в лабораторних умовах краби з вузьким головогрудним щитком вибірково елімінуються і поширинішими стають форми з широким щитком, що краще закриває зябри. Рушійний добір

Дизруптивний та балансуючий добір Равлик Cepaea nemoralis У лісі частіше зустрічаються особини з коричневими черепашками, на ділянках з травою - з жовтими. Подібні зміни запобігають поїданню равликів птахами. Проміжні форми є неадаптивними та гинуть в обох місцезнаходженнях.

26-28‰ 18‰ Прісна вода Морфи триголчастої колюшки Gasterosteus aculeatus (за Зюгановим, 1982) Солоність води Балансуючий добір – це комплекс різних селективних процесів, які підтримують, підвищують чи регулюють генетичну мінливість, більша частина якої є сприятливою.

Типи природнього добору

Зміни морфологічної ознаки внаслідок дії різних форм добору

Ефект швидкої зміни ознаки при поєднанні дестабілізації з подальшою стабілізацією на новому рівні. Наслідок, як у рушійному доборі виявляється лише за рахунок вимикання та вмикання добору стабілізуючого (рушійний добір за Раутіаном). 1- стара адаптивна норма; 2 - дестабілізація старої адаптивної норми; 3 стабілізація нової адаптивної норми.

Статевий добір

Оптимальний вибір шлюбного партнера - одне з найвідповідальніших завдань у житті будь-якого організма. І.Є.Репін «Садко у підводному царстві» Статевий добір - невипадковий вибір статевого партнера.

Статевий добір - невипадковий вибір статевого партнера. На 10% самців-учасників токовища припадає 90% спарювань Тетерів Lyrurus tetrix

Принцип утруднення (гандікапа) Захаві: Самиці вибирають самців з екстравагантною і фізично не цілком зручною морфологією, тому що це - надійні показники якості генома (тобто тільки в здорового павича розкішний хвіст може підтримуватися в гарному стані).

У широконоски (Anas clypeata) гніздо насиджує тьмяно забарвлена самка (вгорі),... …а у бекаса (Rostratula bengalensis) цим займається самець (знизу). Яскраве забарвлення має самиця.

Статевий добір у сполученні з полігамією призводить до яскравих проявів статевого диморфізму, як це можна бачити на прикладі лева. Тигриця виховує своїх тигренят одна і статевий диморфізм виражений в цього виду не так помітно.

Груповий добір та кін-добір (добір родичів) Результат боротьби двох угрупувань шимпанзе: після повного знищення південної групи ділянка північних мавп значно збільшилась у розмірах.

Роль природного добору. підтримуюча роль розподіляючий ефект накопичуюча роль творча роль Творча роль природного добору обумовлює: 1) перебудову мінливості; 2) еволюцію процесів індивідуального розвитку; 3) виникнення нових адаптацій, включаючи коадаптацію ознак організму й посилення організменного гомеостазу, коадаптацію особин у популяції, розвиток конгруенцій і механізмів популяційного гомеостазу, коадаптацію видів, а також розвиток пристосувань до абіотичних факторів; 4) еволюцію популяцій, диференціацію видів і видоутворення.

Електричний скат Torpedo fuscomaculata Творча роль природного добору на прикладі появи електричних органів скатів

Ізоляція та видоутворення

Карл Лінней 1707-1778 Шведський натураліст К.Лінней вперше надав поняттю вид біологічного змісту. Він застосував його для позначення важливої властивості біорізноманіття - його дискретності.

Е. Майр - один з засновників біологічної концепції виду Виникнення синтетичної теорії еволюції дозволило відійти від типологічної концепції виду. Розвиток уявлень про види, як генетично замкнені системи, став причиною появи нової біологічної концепції виду. Це дозволило значно спростити систематику, оскільки тепер групам, що раніше претендували на видовий статус на підставі невеликих зовнішніх відмінностей, присвоювався лише статус підвидів. Зміна чисельності описаних видів птахів

Наприкінці ХІХ ст. розрізняли 12 видів антилоп-оріксів Зараз всі вони віднесені до одного виду: Oryx garella

М.І.Вавілов: “Ліннеєвський вид – це відокремлена складна, рухома морфологічна та фізіологічна система, пов’язана в своєму генезі з певним середовищем та ареалом”. Вид - система, здатна існувати на даній території симпатрично і синхронно з іншими такими ж системами. Вид - сукупність географічно та екологічно близьких популяцій, здатних у природних умовах вільно схрещуватися між собою, яка має спільні морфофізіологічні ознаки та біологічно ізольована від популяцій інших видів.

Критерії виду Первинні критерії виду Похідні критерії виду

Типи видів Глухар (Tetrao urogallus) - прикліад монотипічного виду Досить легко визначити межі виду, коли ми маємо справу з монотипічним видом, який може мати великий ареал, але географічна мінливість при цьому виражена слабо.

Політипічні види Підвиди жовтої трясогузки та комплекс форм великих білоголових мартинів (чайок)

Поліморфні види У богомолів існують дві морфи: зелена і бура. Перша менш помітна на зелених частинах рослин, а друга на гілочках та сухій траві. Кам’янка-плешанка Іспанська кам’янка (білогорла морфа) Іспанська кам’янка (чорногор-ла морфа) Гібридогенний поліморфізм іспанської кам’янки

Види-двійники Клести (шишкарі) ялиночник та сосновник (Loxia curvirostra та Loxia pytyopsittacus). Миші домова та курганчикова (Mus musculus та Mus spicilegus).

Проблемні види або напіввиди Хатній та чорногрудий горобець начебто два окремих види, проте між ними у природі відбувається гібридизація у європейській частині ареалу співіснування Так само гібриди утворюють звичайна та білошапкова вівсянки

Чорна та сіра ворони існують черезполосно по всій теріторії Євразії, проте в зонах контактів регулярно утворюються гібриди

Ізоляція та її механізми

Докопулятивні механізми ізоляції (механізми, що запобігають міжвидовому схрещуванню)

Uca tetragonon Uca perplexa Два види крабів мешкають відповідно у нижній та верхній частині літоралі. Цієї відмінності виявляється достатньо, щоб забезпечити репродуктивну ізоляцію цих двох видів.

Різні види жужелець (Carabus sp.) різняться за складом феромонів та будовою статевих органів. Різні види ропух мешкають поруч проте відкладають ікру у різних місцях так Bufo americanus віддає перевагу мілким калюжам та струмочкам, а Bufo woodhousii - прудам, болотам та великим калюжам.

Відбір на посилення репродуктивної ізоляції іноді призводить до того, що особи близких видів з області спільного існування відрізняються один від одного сильніше, ніж особини з інших частин їхніх ареалів. Таке явище називається “зміщенням ознак”. Великий та малий скельний повзики (поползні) суттєво відрізняються один від одного лише у зоні співіснування.

Післякопулятивні механізми ізоляції (механізми, що знижують успішність міжвидового схрещування)

В деяких місцях на Далекому Сході основну масу популяцій складають гібриди благородного і плямистого оленей При несприятливих умовах репродуктивні бар’єри між видами можуть порушуватись. Кряква та американська чорна качка активно гібридизують з 1960-х рр.

Способи видоутворення Алопатричне (географічне) Симпатричне Викликане екологічними причинами Викликане хромосомними перебудовами Симбіогенетичне та Інфекційне видоутворення

Алопатричне (а) та симпатричне (б) видоутворення

Видоутворення в умовах островних екосистем Адаптивна радіація гавайських квіткарок - приклад видоутворення, викликаного екологічними причинами (способом харчування). Насіння і ягоди Бруньки Комахи у корі дерев Соковиті плоди Нектар

Інфекційне видоутворення Бактерії Wolbachia - у цитоплазмі яйцеклітини комахи-хазяїна Бактерії Wolbachia та Cardinium здатні створювати ізоляцію між різними популяціями членистоногих завдяки явищу цитоплазматичної несумісності, а також іншими механізмами.

Хромосомне видоутворення Робертсонівський процес - процес злиття двох акроцентричних хромосом в одну метацентричну або дисоціація метацентрика на два акроцентрика. У сліпушат Ellobius talpinus зустрічаються 16 різних каріоморф з набором хромосом від 2п=54 до 2п=32 У пшениці зустрічаються форми з числом хромосом 2п=14, 28, 42, що утворились в результаті процесу поліплоідізації

Хромосомне видоутворення в лабораторії.

Алича (2п=16) Терен (2п=32) Слива (2п=48) Ресинтез існуючого виду

Bufo viridis (2п=22) Bufo danatensis (4п=44) Східна Європа Південний Казахстан, Туркменія

Симпатричне видоутворення в лабораторії Anthriscus nemorosa Chaerophillum bulbosum Chaerophillum maculatum Dysaphys anthrisci 8-10 поколінь Dysaphys sp. Dysaphys chaerophillina Досліди Г.Х.Шапошнікова на попелицях

Симпатричне видоутворення у лабораторії Досліди Diane M.B. Dodd на Drosophila pseudoobscura Крохмаль Мальтоза

Симпатричне видоутворення у природі: молюски Аральського моря

Cerastoderma isthmicum - намулоїд (вихідна форма - 1) та Cerastoderma sp. - фільтруюча форма (2) Спеціогенез (видоутворення)

Форми видоутворення в часі

Дякую за увагу!