Тема 2. Історія еволюційного вчення у біології

МІНІСТЕРСТВО ОСВІТИ І НАУКИ, МОЛОДІ ТА СПОРТУ УКРАЇНИ

МИКОЛАЇВСЬКИЙ НАЦІОНАЛЬНИЙ УНІВЕРСИТЕТ

ІМ. В. О. СУХОМЛИНСЬКОГО

КАФЕДРА БІОЛОГІЇ ЛЮДИНИ ТА ТВАРИН

Н. В. ВИЧАЛКОВСЬКА

ЕВОЛЮЦІЙНЕ ВЧЕННЯ

Конспект лекцій

Для студентів денної та заочної форм навчання

спец. 6.040102 Біологія та 6.040102 Біологія*

Миколаїв

МІНІСТЕРСТВО ОСВІТИ І НАУКИ, МОЛОДІ ТА СПОРТУ УКРАЇНИ

МИКОЛАЇВСЬКИЙ НАЦІОНАЛЬНИЙ УНІВЕРСИТЕТ

ІМ. В. О. СУХОМЛИНСЬКОГО

КАФЕДРА БІОЛОГІЇ ЛЮДИНИ ТА ТВАРИН

Н. В. ВИЧАЛКОВСЬКА

ЕВОЛЮЦІЙНЕ ВЧЕННЯ

Конспект лекцій

для студентів денної та заочної форм навчання

спец. 6.040102 Біологія та 6.040102 Біологія*

Рекомендовано Науково-методичною Радою

Миколаївського національного університету -

ім. В. О. Сухомлинського

Протокол № _____

від___________ 20__р.

Миколаїв 2013

УДК 575.83(075.8)

Вичалковська Н. В.

Еволюційне вчення: конспект лекцій для студ. денної та заоч. форм навч. спец. 6.040102 Біологія та 6.040102 Біологія* / Н. В. Вичалковська; Миколаїв: Вид-во МДУ ім. В. О. Сухомлинського, 2013. ― 121 с.

У конспекті лекцій визначені основні положення еволюційного вчення, описаний розвиток еволюційних ідей, докази та методи вивчення еволюції органічного світу, розглянуті одиниця, матеріал та фактори еволюції, виникнення пристосувань у живих істот, проблема виду та видоутворення. Розглянуті різні способи видоутворення, сучасні уявлення про вид, наведені проблемні питання в сучасному еволюційному вченні. Наводиться матеріал з проблеми походження людини.

Рецензент: д. б. н., проф. Наконечний І. В

Відповідальний випусковий: ……………………………………………….

© Н. В. Вичалковська,

© МНУ, 2013

ВСТУП…………………………………………………………………………………………………….5

Тема 1. Походження і розвиток життя на Землі ……………………………………………………11

1.1. Життя як особлива форма руху матерії. Властивості та рівні організації живого. Гіпотези походження життя……………………………………………………………………………………….11

1.2. Короткі відомості про геохронології………………………………………………………………16

1.3. Виникнення життя. Основні етапи біогенезу……………………………………………………..18

1.4. Еволюція одноклітинних організмів………………………………………………………………20

1.5. Виникнення і розвиток багатоклітинної організації……………………………………………...23

1.6. Еволюція рослинного світу………………………………………………………………………...25

1.7. Еволюція тваринного світу………………………………………………………………………...27

Тема 2. Історія еволюційного вчення у біології.

Еволюційні ідеї і теорія еволюції Ч. Дарвіна ………………………………………………………31

2.1. Виникнення теорії еволюції……………………………………………………………………….31

2.2. Еволюційні дослідження Ч. Дарвіна……………………………………………………………...33

2.3. Основні положення еволюційного вчення Ч. Дарвіна…………………………………………..35

Тема 3. Вчення про мікроеволюцію. Популяція як елементарна еволюційна одиниця ……42

3.1. Головні особливості вивчення мікроеволюції…………………………………………………...42

3.2. Поняття «популяція»………………………………………………………………………………42

3.3. Основні характеристики популяції, як еколого-генетичної системи…………………………..43

Тема 4. Генетичні основи еволюції ………………………………………………………………….48

4.1. Мінливість – властивість органічної природи…………………………………………………...48

4.2. Мутації різних типів – елементарний еволюційний матеріал…………………………………..49

4.3. Генетичні процеси в популяціях…………………………………………………………………..51

4.4. Гомологічна мінливість……………………………………………………………………………54

Тема 5. Елементарні фактори еволюції …………………………………………………………….55

5.1. Елементарне еволюційне явище - зміна генотипного складу популяції………………………55

5.2. Мутаційний процес як елементарний фактор еволюції…………………………………………55

5.3. Популяційні хвилі як елементарний фактор еволюції…………………………………………..57

5.4. Ізоляція як елементарний еволюційний фактор………………………………………………….58

Тема 6. Природний добір - рушійна та спрямована сила еволюції ……………………………..61

6.1. Значення даних селекції для розкриття механізму природного добору……………………….61

6.2. Передумови природного добору…………………………………………………………………..62

6.3. Визначення поняття «природний добір»…………………………………………………………63

6.4. Приклади дії природного добору………………………………………………………………....63

6.5. Провідна роль добору у виникненні нових ознак……………………………………………….64

6.6. Основні форми природного добору………………………………………………………………64

Тема 7. Виникнення адаптації - результат дії природного добору ……………………………..67

7.1. Приклади адаптацій………………………………………………………………………………..67

7.2. Механізм виникнення адаптацій………………………………………………………………….69

7.3. Класифікація адаптацій………………………………………………………………………..…..70

7. 4. Відносний характер адаптацій……………………………………………………………………72

Тема 8. Вид - основний етап еволюційного процесу ………………………………………………72

8.1. Критерії виду……………………………………………………………………………………….72

8.2.Поняття «вид» у агамних, облігатнопартеногенетичних форм та у палеонтології……………75

8.3. Структура виду……………………………………………………………………………………..76

8.4. Вид - якісний етап еволюційного процесу……………………………………………………….76

8.5. Видоутворення……………………………………………………………………………………..77

Тема 9. Проблеми макроеволюції. Еволюція онтогенезу ………………………………………..79

9.1. Уявлення про онтогенез різних організмів та специфіка його еволюції……………………...79

9.2. Онтогенетичне диференціювання………………………………………………………………..81

9.3. Цілісність та стійкість онтогенезу……………………………………………………………….81

9.5. Автономізація – головний напрямок еволюції онтогенезу………………………………………85

9.6. Онтогенез-основа філогенезу………………………………………………………………………85

9.7. Вчення про рекапітуляції……………………………………………………………………….......86

Тема 10. Еволюція філогенетичних груп ……………………………………………………………88

10.1. Форми філогенезу………………………………………………………………………………….88

10.2. Напрями еволюції………………………………………………………………………………….89

10.3. Темпи еволюції груп……………………………………………………………………………….91

10.4. «Правила» еволюції груп………………………………………………………………………….94

Тема 11. Еволюція органів та функцій ………………………………………………………………95

11.1. Дві передумови філогенетичних перетворень органів………………………………………….95

11.2. Способи перетворення органів та функцій………………………………………………………97

11.3. Взаємозв'язок перетворення органів у філогенезі……………………………………………….98

11.4. Темпи еволюції органів та функцій………………………………………………………………99

Тема 12. Еволюційний прогрес ………………………………………………………………………101

12.1. Поняття прогресу та його критерії………………………………………………………………101

12.2. Класифікація явищ прогресу…………………………………………………………………….102

Тема 13. Антропогенез ………………………………………………………………………………..107

13.1. Місце людини у системі тваринного світу……………………………………………………..107

13.2. Етапи еволюції роду Homo……………………………………………………………………...108

13.3. Фактори еволюції та прабатьківщина H. sapiens ………………………………………………110

13.4. Диференціація H. sapiens на раси……………………………………………………………….113

ЗАКЛЮЧНЕ СЛОВО…………………………………………………………………………………..117

ЛЫТЕРАТУРА………………………………………………………………………………………….120

Еволюція представляє собою процес адаптації організмів до умов оточуючого середовища, причому пристосованість є результатом еволюції.

О. С. Северцов

Вивчаючи тваринний і рослинний світ геологічних епох, що послідовно змінювалися, розглядаючи сліди життя у межах географічних горизонтів, палеонтологи констатували, що органічний світ Землі змінювався.

Ч. Дарвін в роботі "Походження видів" підкреслював фрагментарний і неповний характер палеонтологічних даних. Однак з тих часів відомості з палеонтології багаторазово зросли. Сучасна палеонтологія користується не тільки численними викопними залишками, але й методами, що дозволяють досить точно датувати їх вік. Наприклад, в сухих гротах південно-східних штатів США виявлені добре збережені останки величезних лінивців, їх шкіра, волосся, сухожилля а також і їх екскременти. Ці тварини жили кілька тисяч років тому і на відміну від сучасних видів вели наземний спосіб життя. У бурштині знаходять комах, павукоподібних, частини рослин. Деякі з цих скам'янілостей налічують понад 50 мільйонів років. У торфі боліт Австралії та Німеччині знайдені добре збережені частини рослин і тварин, яким кілька мільйонів років. Так знайдені не тільки кістки тварин, але і скам'янілі яйця плазунів, скам'янілі копроліти і навіть сліди вимерлих тварин. На підставі цих даних можна судити про величину і форму тварин, спосіб життя, особливості харчування і так далі. Для окремих груп організмів спостерігається послідовний ряд форм, що змінюють один одного в геологічному часі. Класичним прикладом є еволюція предків сучасного коня. Цей процес охоплює досить великий проміжок часу (близько 54 млн. років). Вихідні види були маленькими лісовими тваринами висотою близько 30 см. Вони мали по чотири пальці на ногах і харчувалися м'якою рослинною їжею. Еволюція відбувалася в напрямі збільшення розмірів тіла, подовженні ніг, редукції бічних пальців, ускладненні будови зубів і вдосконаленні нервової системи. Ці зміни були пов'язані зі змінами умов життя цих видів. У той же час для більшості видів проміжні форми невідомі. Однак слід враховувати, що мертві організми швидко розкладаються або поїдаються тваринами; лише невелика частина особин гинула в умовах, сприятливих для збереження; виявлена тільки незначна частина викопних решток.

1 - постійно відбуваються еволюційні зміни: старі форми зникають або видозмінюються, утворюються нові. У окремі епохи процес вимирання видів набуває масового характеру;

2 - еволюційні зміни ведуть до прогресу і більш складної організації організмів;

3 - з плином часу відбувається збільшення кількості видів організмів.

При вивченні анатомічної будови різних груп організмів виявляється схожість їх ознак. Наприклад, скелет кінцівок у всіх наземних хребетних побудований за планом п’ятипалої кінцівки. На це вказував ще Ч. Дарвін «що може бути цікавішим того, що придатна для хапання рука людини, пристосована для риття лапа крота, нога коня, ласт дельфіна і крило кажана побудовані з одного і того ж зразку і містять однакові кістки з одним і тим самим відносним розташуванням?».

У деяких видів нерідко є атрофовані, але функціонуючі органи. Такі рудиментарні органи гомологічні добре розвиненим функціонуючим органам у інших споріднених видів. Рудиментарні органи (від лат. Rudimentum - зачаток) - порівняно спрощені, недорозвинені структури, що втратили своє значення в ході еволюції. Приклади рудиментів: рудиментарні пальці у ряду копитних, залишки волосяного покриву у деяких китоподібних, різна ступінь атрофії очей у печерних і риючих тварин, у деяких змій (пітон) рудиментарні задні кінцівки та ін. У людини до рудиментів відносяться апендикс, вушні м'язи, волосяний покрив тулуба та ін. У ківі практично повністю атрофувалися крила. Комахи з острова Мадейри переважно є безкрилими. Для них наявність крил була б серйозним мінусом у конкуренції з безкрилими комахами - при вітрі їх зносило б у води океану. Причини і механізми розвитку рудиментарних органів. Рудименти закладаються під час зародкового розвитку організму, але в подальшому перестають розвиватися і залишаються у дорослих форм в недорозвиненому стані. Порівняння рудиментів з їх нормальними гомологами показує, що рудиментарний орган є органом, який змінився. Виникнення рудиментарних органів відбувається при зміні умов існування або переході до нового способу життя. У нових умовах орган втрачає свою нормальну функцію, набуває нової або не несе ніякої спеціальної функції. Тиск відбору щодо таких органів слабшає. Поступово за рахунок безконтрольних мутацій посилюється дезінтеграція, порушується закладка, диференціювання та ріст таких органів. Дані порівняльної біохімії. Всі організми мають подібний хімічний склад, у всіх видів в обміні речовин найважливішу роль відіграють білки і нуклеїнові кислоти. На молекулярному рівні процес еволюції зв’язаний із зміною складу нуклеотидів та амінокислот. На сучасному рівні розвитку молекулярної біології можна аналізувати кількість розбіжностей у послідовностях елементів нуклеїнової кислоти або білку різних видів, робити за цими показниками висновеи про ступінь їх відмінностей. Оскільки кожна заміна амінокислоти у білку може бути зв’язаною із зміною одного, двох або трьох нуклеотидів у молекулі ДНК, можна вичислити максимальну та мінімальну кількість замін нуклеотидів, необхідних для заміщення амінокислот у білку.

Дані порівняльної ембріології. В ході онтогенезу всі багатоклітинні тварини проходять стадії бластули і гаструли. Однак особливо переконливим доказом на користь еволюції є подібність ембріональних стадій розвитку тварин, що відносяться до різних класів. У 1928 році Карл Бер чітко сформулював цю особливість як "закон зародкової схожості". Ось який запис зберігають щоденники вченого: "У мене самого зберігаються два невеликі ембріони в спирті, які я свого часу забув позначити етикетками, і я тепер не в змозі визначити, до якого класу вони відносяться: це можуть бути маленькі ящірки, птахи або молоденькі ссавці ". Пізніше Ч. Дарвін використовував це положення для обґрунтування єдності походження хребетних тварин.

Сучасний органічний світ – це наслідок грандіозного розвитку, що дістав назву органічної еволюції, або еволюції органічного світу.

Органічна еволюція – це розвиток організмів у часі, історична трансформація живого на Землі. Існує в оточуючому нас середовищі та її результатом є все різноманіття живого.

Знання законів еволюції дає можливість зрозуміти дані будь-якої спеціальної біологічної дисципліни. Крім того, тільки знання законів еволюції дозволяє планувати та прогнозувати результати втручання людини у процеси, які відбуваються в атмосфері.

Еволюційна теорія є методологічною основою всієї сучасної біології, при цьому вона потребує самостійної розробки з урахуванням всіх новітніх досягнень біологічних дисциплін.

Задача еволюційної біології полягає у розгляді різноманітних біологічних явищ з еволюційної точки зору.

Матеріалом еволюційної біології є не окремі біологічні факти, а їх сукупність, систематизована у просторовому, або часовому плані. Наприклад, зустрічальність та мінливість певних біохімічних структур у різних крупних таксонах тварин, рослин та мікроорганізмів або розглядання польоту птахів та його механізмів у різних рядах та біологічних групах видів.

Значення еволюційної теорії. Втручання людини у біосферу Землі, яке постійно розширюється, та подальший розвиток людства потребують все більш глибоких знань еволюційних процесів, основних положень еволюційної теорії не тільки біологами, а також іншими фахівцями, які зв’язані з таким втручанням. Еволюційна теорія відіграє фундаментальну роль в осмисленні фактичного матеріалу, накопиченого спеціальними біологічними дисциплінами. Підходи еволюційної біології зробили фундаментальний внесок у багато галузей біології, медицини та сільського господарства.

Поиск по сайту: