Движущие силы эволюции изменчивость и наследственность

Дарвин объяснил изменение организмов действием законов природы.

Чарлз Роберт Дарвин

Он выдвинул три главных фактора эволюции:

1. Борьба за существование.

2. Естественный отбор.

3. Изменчивость организмов.

Изменчивость — это свойство организмов приобретать новые признаки, который отличают их от других организмов того же вида.

Дарвин обнаружил изменчивость видов на примере галапагоссих вьюрках. Найденные им птицы имели разные формы клювов. Дарвин объяснил это тем, что параллельно с изменениями окружающей среды, вьюрки адаптировались к месту своего обитания.  Он заключил что все они произошли от одного предка, но каждая из пород адаптировалась, чтобы легче добывать своё пропитание. 

В результате изменчивости могут меняться и черты строения, и окраска, физиология и особенности поведения особи.

Однако, что влияет на изменчивость?

Дарвин выделил две основные формы изменчивости – ненаследственную и наследственную.

Рассмотрим ненаследственную изменчивость.

Изменения организмов, которые не наследуются не затрагивают гены. Поэтому происходят только фенотипические изменения, которые меняют внешние или внутренние признаки на определённых стадиях развития.

Например, особи популяции двустворчатого моллюска из семейства Донацидов, развиваются в разных участках водоёма и поэтому имеют разные окраски раковин. 

Живут донациды преимущественно близ берегов на малых глубинах в умеренных и тропических зонах.

Также ненаследственные изменения можно пронаблюдать на примере стрелолиста обыкновенного.

У экземпляров, которые растут на самом берегу водоёма, листья стреловидной формы. У экземпляров, растущих на глубине 1,5 и более метров, листья имеют только лентовидную форму.  А если стрелолист растёт частично погруженным, то его листья имеют и лентовидную и стреловидную форму. Все эти изменения - влияние окружающей среды.

Развитие культурных растений, то есть выведенные человеком, напрямую зависит от конкретных условий среды.

Например, если белокочанную капусту, которая любит большое количество влаги, выращивать в жарких засушливых странах, при высокой (свыше 25 °C) температуре и низкой влажности воздуха, то капуста останавливает рост и не образует кочанов.

Эти изменения не затрагивают гены и не предаются по наследству.

Ненаследственной изменчивостью называют изменчивость, которая возникает в ответ на изменения условий окружающий среды и условий жизни.

Перейдём к наследственной (генетической) изменчивости.

Без генетической изменчивости небело бы и эволюции так как для того что бы организмы эволюционировали, необходимо чтобы изменения родителей предавались по наследству потомкам.

Группа Британских учёные эволюционистов Университета Кардиффа, провела эволюционное исследование, предметом которого стали слизни, обитающие на территории Британии и Ирландии.

Они обнаружили эволюцию слизней и вместо известных по переписи 36 видов авторы исследования зарегистрировали 44. Некоторые из них новые, которые образовались путём наследственной изменчивости, некоторые — недавние переселенцы из Европы.

Во времена Дарвина (это 19 век) причины наследственной изменчивости были мало исследованы.

Дарвин лишь предполагал, что организмы, которые обладают лучшими свойствами, имеют большую вероятность выжить по сравнению с другими. Выжившие передают эти свойства потомкам. Поэтому лучшие свойства закрепляются в череде последующих поколений.

Однако, каковы механизмы наследственных изменений в то время лишь догадывались.

В настоящее время известно, что наследственная изменчивость представляет собой изменения генотипа. И поддерживается благодаря различным изменением генов ─ мутациям и генетическим рекомбинациям.

Наследственную, или генотипическую, изменчивость подразделяют на мутационную и комбинативную.

Мутационная изменчивость – это изменения генотипа, которые происходят в результате мутаций.

Мутации — это внезапные наследуемые изменения генетического материала, приводящие к изменению тех или иных признаков организма.

Комбинативной называют изменчивость, в основе которой лежит образование рекомбинаций, т. е. таких комбинаций генов, которых не было у родителей.

Рекомбинация — процесс обмена генетическим материалом путём разрыва и соединения разных участив молекул ДНК.

Ненаследственная изменчивость возникает в результате изменения факторов окружающей среды. Такие изменения могут быть временными и не передаваться по наследству.

А наследственная изменчивость возникает в результате изменения генотипа. Такие изменения наследуются, то есть передаются следующему поколению. 

Генофонд популяции

В результате различных факторов, происходит изменения организмов, которые происходят постоянно и с течением времени меняется не только отдельный организм, но и целые популяции. А так как такие изменения затрагивают генотипы, то с течением времени изменяются и генофонды.

Генотип ─ это совокупность генов данного организма.

Генофонд ─ это сумма всех генотипов, представленных в популяции.

Значит генофонды меняются из-за изменения генотипов. А также в результате естественного отбора.

Дарвин считал, что особи с лучшими свойствами, размножаются и передают их поколению. Так из поколения в поколение свойства закрепляются, меняя генофонд.

Например, такое свойство как окраска способствует выживанию. Так, бабочка-пестрянка имеет (предупреждающую защитную окраску).

Пустынные змеи окрашены в серовато-жёлтый цвет, под цвет окружающей почвы и растительности.

Животные, которые обитают среди снегов, имеют белый мех.

Кузнечики и богомолы, окрашены в зелёный цвет, потому что обитают в травянистом покрове.

Сезонная окраска также важное свойство некоторых животных.

Горностай летом двухцветный — верх тела буровато-рыжий, низ желтовато-белый. А зимой белый.

Так же и северный олень, посмотрите какой у него окрас летом, а вот зимой.

Расчленённая окраска у зебры она полосатая, а у жирафа пятнистая.

Такой окрас шерсти делает почти незаметными этих животных на фоне растительности африканских саванн, особенно в сумерки, когда на охоту выходят хищники.

Однако, особи, которые не имеют каких-то необходимых свойств для выживания, не выдерживают конкуренции и погибают.

Так по прошествии какого-то времени, в результате естественного отбора происходит исчезновение одних признаков и эволюция других, а вместе с этим изменение генофонда популяции.

Изучение состава генофонда позволяет сделать вывод о происходящих эволюционных изменениях.

В популяциях постоянно происходят различные мутации.

Однако, как установил, Серге́й Серге́евич Четверико́в не все мутации проявляются, так как большинство из них переходят в рецессивные аллели и внешне не проявляются. 

Аллели — это различные формы одного и того же гена, которые расположены в одинаковых участках (локусах) гомологичных хромосом и определяют противоположные варианты развития одного и того же признака.

Например, признак- цвет глаз, варианты: карие и голубые глаза.

Рецессивный аллель – это аллель, который проявляется фенотипически только в гомозиготном состоянии и маскируется в присутствии доминантного аллеля.

Четвериков показал, что в поколении закрепляются только те мутации, которые способствуют выживанию вида. Тогда как организм с неблагоприятными мутациями погибает и не даёт потомство. Следовательно, такая мутация в популяции закрепляться не будет.

Мутации проявляются только в гомозиготном состоянии. При изменении условий обитания, гомозиготная рецессивная особь (мутантная) имеет больше шансов выжить, так как у неё есть какие-то отличительные свойства, которые способствуют выживанию.  В дальнейшем особи с такими генотипами размножаются. В результате чего происходит изменение всей популяции. Которая уже приспособлена к новым условиям обитания.

Так происходит изменение особи, и целой популяции.

Например, всем известные способность насекомых «вредителей» приспосабливать к новым инсектицидам. 

Инсектициды — это химические препараты для уничтожения вредных насекомых.

Таким образом, мутации способствуют эволюционным преобразованиям.

Различия в популяции человека, так же произошли в результате изменений климатических условий и адаптаций к ним.

То есть в процессе эволюций происходит изменчивость генофонда человека. Этот процесс можно показать на примере с группами крови у человека.

Вы знаете, четыре основные группы крови. Американские индейцы, имеют в основном первую (нулевую) группу крови. А Населения Южной Америки и Австралии до появления там выходцев из Европпы вообще не имели группу «Б».

Встречаемость этой группы возрастает от Европы к Центральной Азии.

Установлено, что кроме основных, у человека есть ещё около 30 групп, аллели генов которых находятся в рецессивном состоянии, поэтому они не проявляются.