Главная | Обратная связь

IV. Восприятие и усвоение учащимися нового материала.

Цель.

Образовательная: расширить знания учащихся о изменчивости как одной из основных свойств живой природы; ознакомить с особенностью образования мутационной и комбинативной изменчивости; дать понятие “мутация”, “мутаген”, “мутант”. “комбинация”, “рекомбинация”.

Развивающая:развивать умение сравнивать типы изменчивости между собой и делать соответствующие выводы; умение выделять главное в материале, который изучаем. Воспитательная: воспитывать ответственное отношение к живых организмов, особое внимание предоставлять беззащитным мутантам.

Тип урока. Комбинированный

Материалы и оборудование: схемы, рисунки, компьютер.

Основные понятия и термины: мутационная изменчивость, мутации, комбинативная изменчивость, комбинация, рекомбинация, кроссинговер

 

ХОД УРОКА

I. Орг. момент

И. Актуализация опорных знаний и чувственного опыта учащихся.

Беседа по вопросам

1. Чем определяется вредность или полезность мутации?

2. Почему мутации с сильными фенотипическими эффектами, как правило. Вредны

3. Применение антибиотиков привело к возникновению штаммов бактерий, устойчивых к антибиотикам Не противоречит ли это явление утверждению о том, что мутации случайны и ненаправленны?

4. Какую роль в эволюции играют дупликации, дилоции, инверсии и трамслокации? Скольком поколений свободного скрещивания потребуется, чтобы эта популяция пришла в состояние равновесия?

III. Мотивация учебно-познавательной деятельности учащихся.

Все живые организмы развиваются в тесной взаимосвязи друг с другом и с окру­жающей их внешней средой. Различные факторы среды (свет, температура, влага, состав почвы и др.) оказывают прямое или косвенное влияние на организмы, вызы­вая у них изменение внешних и внутренних признаков. Таким образом, организм обла­дает не только наследственностью, которая поставляет материал для эволюции и се­лекции, но и изменчивостью.

IV. Восприятие и усвоение учащимися нового материала.

Мы можем рассматривать дрейф генов как один из факто­ров эволюции популяций. Благо­даря дрейфу частоты аллелей могут случайно меняться в ло­кальных популяциях, пока не произойдет утеря одного аллеля и фиксация другого. В разных популяциях гены «дрейфуют» независимо. Поэтому результаты дрейфа оказываются разными в разных популяциях: в одних фиксируется один набор алле­лей, в других — другой. Таким образом, дрейф генов ведет, с од­ной стороны, к уменьшению ге­нетического разнообразия внут­ри популяций, а с другой — к увеличению различий между по­пуляциями, к их дивергенции по ряду признаков. Эта диверген­ция, в свою очередь, может слу­жить основой для видообразова­ния.

В ходе эволюции популяций дрейф генов взаимодействует с другими факторами эволюции, прежде всего с естественным от­бором. Соотношение вкладов этих двух факторов зависит как от интенсивности отбора, так и от численности популяций. При высокой интенсивности отбора и высокой численности популяций влияние случайных процессов на динамику частот генов в популя­циях становится пренебрежимо малым. Наоборот, в малых попу­ляциях при небольших различи­ях по приспособленности между генотипами дрейф генов приоб­ретает решающее значение. В та­ких ситуациях менее адаптив­ный аллель может зафиксиро­ваться в популяции, а более адаптивный может быть утра­чен.

Как мы уже знаем, наиболее частым последствием дрейфа ге­нов является обеднение генети­ческого разнообразия внутри по­пуляций за счет фиксации одних аллелей и утраты других. Мута­ционный процесс, напротив, приводит к обогащению генети­ческого разнообразия внутри по­пуляций. Аллель, утраченный в результате дрейфа, может возни­кать вновь и вновь за счет мути­рования.

Поскольку дрейф генов — не­направленный процесс, то одно­временно с уменьшением разно­образия внутри популяции он увеличивает различия между ло­кальными популяциями. Этому противодействует миграция. Ес­ли в одной популяции зафикси­рован аллель А, а в другой — а, то миграция особей между эти­ми популяциями приводит к тому, что внутри обеих попу­ляций вновь возникает аллель­ное разнообразие.

Популяционные волны и дрейф генов. Численность попу­ляции редко остается постоян­ной во времени. За подъемами численности следуют спады. С. С. Четвериков одним из пер­вых обратил внимание на перио­дические колебания численности природных популяций — попу­ляционные волны. Они играют очень важную роль в эволюции популяций. Дрейф генов мало сказывается на частотах аллелей в многочисленных популяциях. Однако в периоды резкого спада численности его роль сильно воз­растает. В такие моменты он мо­жет становиться решающим фак­тором эволюции. В период спада частота определенных аллелей может резко и непредсказуемо меняться. Может происходить утеря тех или иных аллелей и резкое обеднение генетического разнообразия популяции. Потом, когда численность популяции начинает возрастать, популяция будет из поколения в поколение воспроизводить ту генетическую структуру, которая установилась в момент прохождения через бу­тылочное горлышко численности. Примером может слу­жить ситуация с гепардами — представителями кошачьих. Уче­ные обнаружили, что генетичес­кая структура всех современных популяций гепардов очень сход­на. При этом генетическая из­менчивость внутри каждой из популяций крайне низка. Эти особенности генетической струк­туры популяций гепардов можно объяснить, если предположить, что относительно недавно (пару сотен лет назад) данный вид про­шел через очень узкое горлышко численности и все современные гепарды являются потомками нескольких особей.

Эффект бутылочного гор­лышка сыграл, по-видимому, значительную роль в эволюции популяции человека. Предки со­временных людей в течение де­сятков тысяч лет расселялись по всему миру. На этом пути мно­жество популяций полностью вымирало. Даже те, которые уцелели, часто оказывались на грани вымирания. Их числен­ность падала до критического уровня. Во время прохождения через бутылочное горлышко чис­ленности частоты аллелей меня­лись по-разному в разных попу­ляциях. Определенные аллели утрачивались полностью в одних популяциях и фиксировались в других. После восстановления численности популяций их изме­ненная генетическая структура воспроизводилась из поколения в поколение. Эти процессы, по- видимому. и обусловили моза­ичное распределение некоторых аллелей, которое мы сегодня наблюдаем в локальных по­пуляциях человека. Значительные отличия современных популяций друг от друга могут отражать последствия дрейфа генов, кото­рый происходил в доисторичес­кие времена в моменты прохож­дения предковых популяций через бутылочное горлышко чис­ленности.

Эффект основателя. Живот­ные и растения, как правило, проникают на новые для вида территории (острова, другие кон­тиненты) относительно малыми группами. Частоты тех или иных аллелей в таких группах могут значительно отличаться от частот этих аллелей в исходных популяциях. За вселением на но­вую территорию следует увели­чение численности колонистов. Возникающие многочисленные популяции воспроизводят ге­нетическую структуру их осно­вателей. Американский зоолог Эрнст Майр, один из осново­положников синтетической тео­рии эволюции, назвал это явле­ние эффектом основателя.

Эффект основателя играл, не­видимому, ведущую роль в фор­мировании генетической струк­туры видов животных и расте­ний, населяющих вулканические и коралловые острова. Все эти виды происходят от очень не­больших групп основателей, ко­торым посчастливилось достиг­нуть островов. Ясно, что эти ос­нователи представляли собой очень маленькие выборки из ро­дительских популяций и часто­ты аллелей в этих выборках мог­ли сильно отличаться. Вспомним наш гипотетический пример с лисицами, которые, дрейфуя на льдинах, попадали на необитае­мые острова. В каждой из дочер­них популяций частоты аллелей резко отличались друг от друга и от родительской популяции. Именно эффект основателя объ­ясняет удивительное разнообра­зие океанических фаун и флор изобилие эндемичных видов на ос­тровах. Эффект основателя сыг­рал важную роль и в эволюции человеческих популяций. Обра­тите внимание, что аллель В полностью отсутствует у амери­канских индейцев и у абориге­нов Австралии . Эти континенты были заселены небольшими группами людей. В силу чисто случайных причин среди основателей этих популя­ций могло не оказаться ни одно­го носителя аллели В. Естествен­но, этот аллель отсутствует и в производных популяциях.

Эрнст Майр (1904 — 2005) — американ­ский ученый, одни ил основателей совре­менной эволюционной биологии. Авгор трудов по орнитологии, зоогеографии, теории систематики, методам системати­ческих исследований и проблемам струк­туры вида.