Принципы биологической эволюции

 

Тема: Принципы биологической  эволюции.

 

Содержание

Введение.                                                                                                       2

1.Эволюция природы                                                                                   3

2. Принципы биологической  эволюции                                                     6

3. Популяция – элементарная  эволюционная единица                             9

Заключение                                                                                                   10

Список  литературы                                                                                     11  
  
  
  
  
  
  
 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Введение      

Термин  «эволюция» широко применяется в  различных областях науки. Говорят  об эволюции атомов, молекул, галактик, Земли, живой природы, машин, общества, и т.д., подразумевая под этим последовательные изменения во времени, ведущие к  совершенствованию исходного состояния  и возникновению нового.      

Биологическая эволюция существенно отличается от всех других «эволюций». В основе биологической  эволюции лежат уникальные процессы самовоспроизведения макромолекул и живых организмов, таящие в себе почти неограниченные возможности  преобразования живых систем в ряду поколений.      

Биологическая эволюция многообразна по процессам  и результатам. Биологическая эволюция – необратимое и, в известной  мере, направленное историческое развитие живой природы, сопровождающееся изменением генетического состава популяций, формированием адаптаций, образованием и вымиранием видов, преобразованиями биогеоценозов и биосферы в целом. Результатом биологической эволюции всегда является соответствие развивающейся живой системы условиям ее существования. Достижение этого соответствия сопряжено преимущественным распространением одних и гибелью других дискретных биологических систем.  
  
 1. Эволюция природы.      

История нашей Земли делится на три  больших периода (или эры):

1) палеозойская  эра (началась 600 млн лет назад, до нее была архейская эра. В период архейской эры еще не было жизни на Земле);

2) мезозойская  эра;

3) неозойская  эра.

 

 

Палеозойская эра разделяется на:

- ранний палеозой;

- поздний палеозой.

В период раннего палеозоя входят следующие  периоды: кембрийский, силурийский, девонский.

Поздний же палеозой включает каменноугольный  и пермский периоды.

Именно  в эру палеозоя на Земле появляются первые ростки жизни. В воде появляются водоросли, сначала небольшие. Но потом  водное пространство стало им тесно, и они «решились» выбраться на воздух.

После того как в воде появились водоросли, появляются и первые живые организмы  – моллюски, которые питаются этими  водорослями.

Водоросли постепенно «трансформировались» в гигантские травы, а затем и  травовидные деревья. Естественно, что на Земле появляется обильная растительность. Ведь тогда климат был теплый. Вся наша планета была покрыта густым непроницаемым туманом из водяных паров.

Тогда еще не было времен года. Вот что  свидетельствует об этом: почти по всему миру обнаружены залежи каменного  угля. А каменный уголь – это  останки деревьев, не имеющих годичных колец, их структура трубчатая, а не кольцевая. Проще говоря, это очень большая трава.

Также в палеозойскую эру в геометрической прогрессии растет число моллюсков; появляются рыбы, которые могут дышать и жабрами, и легкими.

Следующая эра – мезозойская. Это время настоящего расцвета животного царства на Земле. Тогда планету населяли множество видов рептилий. Они жили как в морях и океанах, так и на суше и в воздухе. Не только рептилии жили на планете, но и очень крупные насекомые, которые появились в конце палеозоя.

Также в мезозойскую эру появляются и первые птицы. Предками птиц считаются  такие рептилии, как птеродактили и археоптериксы.

Птеродактили  были рептилиями с невероятно сильными и развитыми мышцами пальцев  лап. И между ними появились перепонки, благодаря которым птеродактиль и научился летать.

У археоптерикса  были крупные губы и зубы, а морда  похожа на птеродактиля. Палеонтологи находят лишь скелеты птеродактилей, археоптерикса и древних птиц, но не найдено ни одного промежуточного звена между ними.

Так что  тот факт, что птицы произошли  от птеродактиля (как человек от обезьяны), на все сто процентов  считать доказанным нельзя.

Далее наступает неозойская эра. Животный мир неозойской эры очень похож на мир современных животных (например, в районах Африки, которые не затронуты ледником).

Человек, как считают ученые, появился в  конце ледникового периода. Именно в это время появились все  млекопитающие. Млекопитающие выделились как самостоятельный класс из класса пресмыкающихся. Отличия млекопитающих от пресмыкающихся:

- волосяной покров;

- четырехкамерное сердце;

- разделение артериального  и венозного кровотока;

- внутриутробное развитие  потомства и вскармливание детенышей  молоком;

- развитие коры головного  мозга, что обеспечило преобладание  условных рефлексов над безусловными.

Особенным животным можно назвать утконоса. Его особенность заключается  в том, что он «вылупляется» из яиц (как пресмыкающееся), а вскармливается молоком матери (как млекопитающее). 

2.Клетка как  элементарный структурный компонент  живой материи.

Живая клетка является фундаментальной  частицей структуры живого вещества. Она является простейшей системой, обладающей всем комплексом свойств  живого, в том числе способностью переносить генетическую информацию. Клеточная теория была создана немецкими  учеными Теодором Шванном и Матиасом Шлейденом. Ее основное положение состоит в утверждении, что все растительные и животные организмы состоят из клеток, сходных по своему строению. Исследования в области цитологии показали, что все клетки осуществляют обмен веществ, способны к саморегуляции и могут передавать наследственную информацию. Жизненный цикл любой клетки завершается или делением и продолжением жизни в обновленном виде, или гибелью. Вместе с тем выяснилось, что клетки весьма многообразны, они могут существовать как одноклеточные организмы или в составе многоклеточных. Срок жизни клеток может не превышать нескольких дней, а может совпадать со сроком жизни организма. Размеры клеток сильно колеблются: от 0,001 до 10 см. Клетки образуют ткани, несколько типов тканей – органы, группы органов, связанные с решением каких-либо общих задач называются системами организма. Клетки имеют сложную структуру. Она обособляется от внешней среды оболочкой, которая , будучи неплотной и рыхлой, обеспечивает взаимодействие клетки с внешним миром, обмен с ним веществом, энергией и информацией. Метаболизм клеток служит основой для другого их важнейшего свойства – сохранения стабильности, устойчивости условий внутренней среды клетки. Это свойство клеток, присущее всей живой системе, называют гомеостазом. Гомеостаз, то есть постоянство состава клетки, поддерживается метаболизмом, то есть обменом веществ. Обмен веществ – сложный, многоступенчатый процесс, включающий доставку в клетку исходных веществ, получение из них энергии и белков, выведение из клетки в окружающую среду выработанных полезных продуктов, энергии и отходов.

В настоящее время к  миру живого относят также вирусы, которые не имеют клеточной структуры. Кроме того, существуют также некоторые  организмы с клеточным строением, клетки которых не имеют типичной структуры. Это так называемые прокариоты, их клетки не имеют ядер. Прокариоты являются историческими предшественниками  организмов с развитыми клетками. К ним относят бактерии и сине-зеленые  водоросли. Нити нуклеиновых кислот у этих клеток расположены не в  ядре, а в цитоплазме.

Общепризнано, что структуры, управляющие жизнедеятельностью клетки, расположены в ядре в длинных  цепях молекул нуклеиновых кислот (ДНК и РНК), исходной единицей которых  является ген (от греч. «рождающий»).

 
  2. Принципы биологической  эволюции.

Интенсивное проникновение  эволюционной парадигмы в биологию началось в конце XVIII в. благодаря работам французского биолога Ламарка. Ламарк объяснил изменчивость видов взаимодействием двух факторов: влияния внешней среды (питание, климат, упражнение органов) и наследственности. Проблемы, поставленные Ламарком, были успешно разрешены Ч. Дарвином в его работе «Происхождение видов путем естественного отбора» (1859), которая заложила основу учения о биологической эволюции. Это наука о причинах, движущих силах и закономерностях изменения и развития живых организмов. Эволюционное учение является теоретической основой современной биологии. С точки зрения теории эволюции все многообразие живой природы является результатом действия трех взаимосвязанных факторов: наследственности, изменчивости и естественного отбора. Эти выводы теории эволюции базируются на следующих наблюдениях. Во-первых, в любой популяции животных наблюдается изменчивость составляющих ее особей. Во-вторых, некоторые из этих изменений получены от родительских особей, другие являются результатом приспособления к окружающей среде и приобретены в течение жизни. В-третьих, рождается, как правило, гораздо большее число организмов, чем доживает до стадии размножения. Причем выживают те организмы, которые обладают сочетанием признаков, повышающих вероятность их выживания и размножения. Если эти признаки закреплены в генах, они передаются потомству. Наиболее ярко эволюционные процессы проявляются на уровне популяций (длительно существующих групп особей, устойчиво сохраняющихся на протяжении жизни многих поколений). Виды, как правило, состоят из нескольких популяций, хотя бывают и исключения. Появление элементарных эволюционных изменений в популяции, то есть ее новых устойчивых признаков, передающихся по наследству через несколько поколений зависит от следующих эволюционных факторов. Первое. Перестройка генов – мутационный процесс. Является основой разнообразия особей в популяциях, но он основан на случайности и не определяет направление эволюции. Второе. Популяционные волны – резкие колебания численности особей, они могут резко менять число встречающихся мутаций, создавая те или иные предпосылки для эволюционных изменений. Третье. Изоляция – возникновение препятствий, уменьшающих возможности обмена генетической информацией с другими группами особей данного вида. Она выступает как фактор, закрепляющий начальную стадию дифференциации генофонда обособившейся группы. Четвертое. Естественный отбор – выживание и оставление потомства. Этот фактор действует на всех стадиях развития особи, причем отбор закрепляет именно те особенности, которые полезны данному виду как целому. Эти признаки могут быть вредны для особи, но полезны для популяции. Таким образом, весь ход эволюции видов ведет к тому, что признаки, обеспечивающие выживание в данных условиях, встречаются в популяции все чаще от поколения к поколению, определяя направление развития вида. Эволюция есть направленный процесс исторического изменения живых организмов. Указанные факторы действуют не только на популяционном и видовом уровне как микроэволюци,. но также и на надвидовом уровне как макроэволюция, образуя новые виды и классы живого. Современная сложная структура живого является результатом продолжавшейся миллионы лет макро- и микроэволюции.

Комплекс представлений  о макро- и микроэволюции, сложившийся к середине ХХ в., стали называть синтетической теорией эволюции.

Генетика – это биологическая  наука о наследственности и изменчивости организмов и методах управления ими. Она является научной основой  для разработки методов селекции, то есть создания новых пород животных, видов растений и т.д.

Основными направлениями  исследований ученых-генетиков в  ХХ в. стали:

1. Изучение элементарных материальных структур, которые являются носителями генетической информации, единицами наследственности.
2. Исследование механизмов и закономерностей передачи генетической информации.
3. Изучение механизмов реализации генетической информации, ее претворение в конкретные признаки и свойства организма.
4. Выяснение причин и механизмов изменения генетической информации на разных этапах развития организма.

Крупнейшие открытия современной  генетики связаны с установлением  способности генов к перестройке  – мутирование. Мутации могут быть полезными, вредными или нейтральными. Одним из результатов мутаций может быть появление организма нового вида – мутанта. Причины мутаций (изменения генной информации) до конца не выяснены. Однако установлены основные факторы, вызывающие мутации, так называемые мутагены. Известно, например, что мутации могут вызываться некоторыми общими условиями, в которых находится организм: его питанием, температурным режимом и т.д. или действием экстремальных факторов, например, некоторых химических веществ или радиоактивных элементов. Одним из наиболее опасных видов мутагенов являются вирусы.

Интенсивное проникновение эволюционной парадигмы  в биологию началось в конце XVIII в. благодаря работам французского биолога Ламарка. Ламарк объяснил изменчивость видов взаимодействием двух факторов: влияния внешней среды (питание, климат, упражнение органов) и наследственности. Проблемы, поставленные Ламарком, были успешно разрешены Ч. Дарвином в  его работе «Происхождение видов  путем естественного отбора» (1859), которая заложила основу учения о  биологической эволюции. Это наука  о причинах, движущих силах и закономерностях  изменения и развития живых организмов. Эволюционное учение является теоретической  основой современной биологии. С  точки зрения теории эволюции, все  многообразие живой природы является результатом действия трех взаимосвязанных  факторов: наследственности, изменчивости и естественного отбора. Эти выводы теории эволюции базируются на следующих  наблюдениях. Во-первых, в любой популяции  животных наблюдается изменчивость составляющих ее особей. Во-вторых, некоторые  из этих изменений получены от родительских особей, другие являются результатом  приспособления к окружающей среде  и приобретены в течение жизни. В-третьих, рождается, как правило, гораздо  большее число организмов, чем  доживает до стадии размножения. Причем выживают те организмы, которые обладают сочетанием признаков, повышающих вероятность  их выживания и размножения. Если эти признаки закреплены в генах, они передаются потомству.