Тип эволюционного изменения при котором неродственные организмы. Конвергентная морфология как следствие конвергенции генов

Про-ана-ли-зи-руй-те таб-ли-цу. За-пол-ни-те пу-стые ячей-ки таб-ли-цы, ис-поль-зуя по-ня-тия и тер-ми-ны, при-ведённые в спис-ке. Для каж-дой ячей-ки, обо-зна-чен-ной бук-ва-ми, вы-бе-ри-те со-от-вет-ству-ю-щий тер-мин из при-ло-жен-но-го спис-ка.

Спи-сок тер-ми-нов и по-ня-тий:

1) био-ло-ги-че-ский про-гресс

2) общая де-ге-не-ра-ция

3) по-яв-ле-ние четырёхка-мер-но-го серд-ца у мле-ко-пи-та-ю-щих

4) кон-вер-ген-ция

5) оби-та-ние в оке-а-не рыбы ла-ти-ме-рии

6) био-ло-ги-че-ский ре-гресс

За-пи-ши-те в ответ цифры, рас-по-ло-жив их в по-ряд-ке, со-от-вет-ству-ю-щем бук-вам:

A Б В

По-яс-не-ние.

На-прав-ле-ние эво-лю-ции Путь эво-лю-ции При-мер
А - био-ло-ги-че-ский про-гресс идио-адап-та-ция при-спо-соб-ле-ние у цвет-ко-вых
рас-те-ний к опы-ле-нию вет-ром
био-ло-ги-че-ский про-гресс Б - общая де-ге-не-ра-ция ре-дук-ция ор-га-нов чувств
у па-ра-зи-ти-че-ских чер-вей
био-ло-ги-че-ский про-гресс аро-мор-фоз В - по-яв-ле-ние четырёхка-мер-но-го серд-ца у мле-ко-пи-та-ю-щих

Ответ: 123.

При-ме-ча-ние.

Био-ло-ги-че-ский про-гресс (от лат. progressus - дви-же-ние впе-ред) - на-прав-ле-ние эво-лю-ции, ха-рак-те-ри-зу-ю-ще-е-ся по-вы-ше-ни-ем при-спо-соб-лен-но-сти ор-га-низ-мов опре-де-лен-ной си-сте-ма-ти-че-ской груп-пы к окру-жа-ю-щей среде. По-яв-ле-ние новых при-спо-соб-ле-ний обес-пе-чи-ва-ет ор-га-низ-мам успех в борь-бе за су-ще-ство-ва-ние, со-хра-не-ние и раз-мно-же-ние в ре-зуль-та-те есте-ствен-но-го от-бо-ра. Это при-во-дит к вспыш-ке чис-лен-но-сти и, как след-ствие, к осво-е-нию новых мест оби-та-ния и фор-ми-ро-ва-нию мно-го-чис-лен-ных по-пу-ля-ций.

Био-ло-ги-че-ский про-гресс может до-сти-гать-ся тремя ос-нов-ны-ми пу-тя-ми - по-сред-ством аро-мор-фоз (аро-ге-не-за), ал-ло-ге-не-за (в том числе идио-адап-та-ция) и общая де-ге-не-ра-ция (ка-та-ге-не-за). Каж-дый из путей ха-рак-те-ри-зу-ет-ся воз-ник-но-ве-ни-ем у ор-га-низ-мов опре-де-лен-ных при-спо-соб-ле-ний (адап-та-ций).

Упро-ще-ние ор-га-ни-за-ции у па-ра-зи-ти-че-ских форм (де-ге-не-ра-ция) со-про-вож-да-ет-ся со-вер-шен-ство-ва-ни-ем ре-про-дук-тив-ной си-сте-мы. Это при-во-дит к их про-цве-та-нию, т. е. к био-ло-ги-че-ско-му про-грес-су.

Био-ло-ги-че-ский ре-гресс (от лат. regressus - воз-вра-ще-ние, дви-же-ние назад) - на-прав-ле-ние эво-лю-ции, ха-рак-те-ри-зу-ю-ще-е-ся сни-же-ни-ем при-спо-соб-лен-но-сти ор-га-низ-мов опре-де-лен-ной си-сте-ма-ти-че-ской груп-пы к усло-ви-ям оби-та-ния. Если у ор-га-низ-мов темпы эво-лю-ции (фор-ми-ро-ва-ние при-спо-соб-ле-ний) от-ста-ют от из-ме-не-ний внеш-ней среды и род-ствен-ных форм, то они не могут кон-ку-ри-ро-вать с дру-ги-ми груп-па-ми ор-га-низ-мов. Это зна-чит, что они будут уда-лять-ся есте-ствен-ным от-бо-ром. Про-изой-дет сни-же-ние чис-лен-но-сти осо-бей. В ре-зуль-та-те умень-шит-ся пло-щадь за-се-лен-ной ими тер-ри-то-рии и, как след-ствие, со-кра-тит-ся число так-со-нов. В ре-зуль-та-те может про-изой-ти вы-ми-ра-ние дан-ной груп-пы.

Таким об-ра-зом, био-ло-ги-че-ский ре-гресс - по-сте-пен-ное вы-ми-ра-ние си-сте-ма-ти-че-ской груп-пы (вида, рода, се-мей-ства и др.) вслед-ствие сни-же-ния при-спо-соб-лен-но-сти ее осо-бей. Де-я-тель-ность че-ло-ве-ка также может при-во-дить к био-ло-ги-че-ско-му ре-грес-су не-ко-то-рых видов. При-чи-ной может быть пря-мое ис-треб-ле-ние (зубр, со-боль, стел-ле-ро-ва ко-ро-ва и др.). Но это может про-изой-ти и в ре-зуль-та-те со-кра-ще-ния аре-а-лов при осво-е-нии новых тер-ри-то-рий (дрофа, жу-равль белый, жаба ка-мы-шо-вая и др.). Виды, на-хо-дя-щи-е-ся в со-сто-я-нии био-ло-ги-че-ско-го ре-грес-са, за-но-сят-ся в Крас-ную книгу и под-ле-жат охра-не.

Класс: 9

Презентация к уроку































Назад Вперёд

Внимание! Предварительный просмотр слайдов используется исключительно в ознакомительных целях и может не давать представления о всех возможностях презентации. Если вас заинтересовала данная работа, пожалуйста, загрузите полную версию.

Цели урока:

  • Обучающие : на основе знаний об эволюционной зависимости ароморфозов и идиоадаптаций углубить представление о результатах эволюции, рассмотреть общие закономерности биологической эволюции, выявить закономерности эволюционного процесса, проанализировать явление дивергенции и конвергенции на микроэволюционном уровне.
  • Развивающие : продолжить развитие интеллектуальных и информационных умений через развитие биологических задач, требующих логического мышления, продолжить формирование умений анализировать, обобщать, работать с различными источниками информации, умений устанавливать причинно-следственные связи, делать выводы, логически мыслить, оформлять результаты мыслительных операций в устной и письменной форме. Развитие коммуникативных и рефлексивных умений.
  • Воспитывающие : воспитание ответственного отношения к учебной деятельности, культуры труда и общения, формирование диалектико-материалистического мировоззрения, развитие познавательного интереса к предмету, признание ценности знаний для саморазвития.

Задачи:

  • Повторить пройденный на прошлом уроке материал;
  • Создать условия для постановки проблемной ситуации;
  • Способствовать формированию у учащихся умений самостоятельного поиска ответов на проблему;
  • Закрепить знания учащихся, полученные на уроке;
  • Способствовать созданию творческой обстановки на уроке;
  • Способствовать развитию коммуникативных способностей (умение взаимодействовать в небольших группах), способностей к оценочным действиям (самоанализу).

Планируемые результаты: учащиеся получают представления о закономерностях биологической эволюции, умеют оперировать понятиями: филогенез, дивергенция, конвергенция; могут объяснить и привести примеры основных форм филогенеза.

Тип урока: комбинированный.

Вид урока: урок усвоения знаний.

Метод ведения: диалоговое общение на основе работы с материалами учебника, таблиц, слайдов.

Уровень усвоения: частично-поисковый.

Формы организации учебной деятельности: устные ответы с места, самостоятельная работа с информационным материалом, заполнение таблицы, решение биологических задач, выполнение тестовой работы самостоятельно, осуществление самоконтроля и рефлексии.

Приемы деятельности учителя: создание условий для постановки проблемы, помощь учащимся в поиске ответов и решении спорных вопросов, создание ситуации успеха, подведение итогов работы.

Развитие умений учащихся: взаимодействовать в группах, применять знания в новой ситуации, решать нестандартные задачи, устанавливать причинно-следственные связи, развивать способности к самоанализу.

Основные понятия урока: филогенез, дивергенция, конвергенция

Источники информации: Биология. ОБЩИЕ ЗАКОМЕРНОСТИ. 9 класс: учебник для общеобразовательных учреждений/ С.Г. Мамонтов, В.Б. Захаров, Н.И. Сонин – М.: Дрофа, 2011. – 287стр; электронная презентация.

Выставление оценок за урок: по усмотрению учителя, самооценка учащихся.

План урока:

  1. Организационный момент.
  2. Актуализация знаний.
  3. Постановка учебной проблемы.
  4. Поиск решения проблемы.
  5. Первичное закрепление знаний.
  6. Вторичное закрепление знаний. Выполнение теста.
  7. Подведение итогов урока. Рефлексия.
  8. Домашнее задание.

Ход урока

1. Организационный момент.

Приветствие учащихся

Проверка внешней готовности учащихся к уроку. Создание позитивной мотивации.

Добрый день, ребята.

Я рада вас видеть. Я вижу перед собой умные, добрые лица. Для того, чтобы понять, как мы с вами будем сегодня работать, я хочу узнать какое у вас настроение. Если у вас хорошее настроение, улыбнитесь мне. Посмотрите друг на друга, улыбнитесь!

Я уверена, что сегодняшний урок принесет нам удовлетворение и будет плодотворным, а ваше настроение не ухудшится к концу урока.

2. Актуализация знаний.

Работа в парах: (слайд 2)

Расскажите соседу по парте следующие понятия:

  • Ароморфоз
  • Идиоадаптация
  • Общая дегенерация

2) Работа по карточкам с последующей взаимопроверкой (слайд 3).

Что из перечисленного относится к ароморфозам, идиоадаптациям, дегенерации?

  1. ячеистые легкие у рептилий;
  2. первичная кора головного мозга у рептилий;
  3. голый хвост у бобра;
  4. отсутствие конечностей у змей;
  5. отсутствие корней у повилики;
  6. возникновение перегородки в желудочке сердца у рептилий;
  7. молочные железы у млекопитающих;
  8. образование ластов у моржей;
  9. отсутствие кровеносной системы у цепней;
  10. отсутствие потовых желез у собак.

Ключ: (слайд 4)

Ароморфозы Идиоадаптации Дегенерация
1, 2, 6, 7 3, 4, 8, 10 5, 9

3. Постановка учебной проблемы (слайд 5)

Сравните дождевого червя и личинку майского жука.

(Дождевой червь относится к типу Кольчатые черви классу Малощетинковые черви. Имеет вытянутое цилиндрическое тело, на переднем конце тела находится небольшая подвижная головная лопасть, лишенная глаз, антенн и щупалец. Тело сегментировано, снабжено маленькими щетинками.

Пиявка относится к типу Кольчатые черви, классу Пиявки. Имеет вытянутое, уплощенное в спинно-брюшном направлении тело, на переднем и заднем концах расположены присоски, щетинки отсутствуют.

Личика майского жука относится к типу Членистоногие, классу Насекомые. Внешне похожа на червя, хорошо передвигается в почве, Из-за того что обитают под землей не имеют глаз. Хорошо развит ротовой аппарат грызущего типа, благодаря ему личинка майского жука роет землю и питается растительными остатками и корнями растений).

  1. Чем можно объяснить, то, что дождевой червь и пиявка имеют различия в строении, хотя и относятся к одному типу?
  2. Чем можно объяснить, то, что дождевой червь и личинка майского жука обладают некоторыми чертами сходства, но относятся к разным типам животных?

(Высказывание учащихся)

Целеполагание.

Как вы думаете, что сегодня мы с вами будем изучать на уроке?

Сформулируйте цель урока (записать на доске).

Дополнительно мы узнаем о правилах эволюции.

Продолжим учиться работать с учебной литературой, извлекать из нее нужную информацию; составлять небольшие сообщения, излагать их содержание и формулировать вопросы; мыслить и четко отвечать на поставленные вопросы, решать биологические задачи и задания тестового характера, оценивать свою работу.

4. Поиск решения проблемы

Вспомните определение эволюции

Эволюция – процесс исторического развития живой природы на основе изменчивости, наследственности и естественного отбора.

Среди форм эволюции выделяют:

  • Дивергенцию
  • Конвергенцию

Рассмотрим более подробно эти формы и выясним их эволюционное значение.

Групповая работа с текстом учебника.

Задание для 1 группы: прочитайте текст учебника с.66-67 “Дивергенция”. Раскройте содержание понятия дивергенция. Чем можно объяснить различие признаков у организмов родственных групп.

Задание для 2 группы: прочитайте текст учебника с.67-70 “Конвергенция”.

Диалоговое общение на основе работы с материалами учебника:

Что такое дивергенция

Расхождение признаков организма в пределах одной систематической группы, которое возникает под воздействием изменчивости, закрепляется наследственно, в итоге от одного общего предка образуются разные подвиды и виды.

Приведите примеры дивергенции.

(рассмотреть в качестве примера дивергенцию млекопитающих и видоизмененных листьев растений) (слайды 6-7).

На каком уровне можно наблюдать дивергенцию.

Дивергировать могут виды, семейства, отряды.

Какова роль дивергенции в процессе эволюции?

Дивергенция приводит к возникновению разнообразных по строению и функциям организмов, что обеспечивает более полное использование условий среды.

Формулирование вывода: (слайд 8) после возникновения крупных систематических групп на пути ароморфоза начинается крупная дивергентная эволюция этой группы путем приобретения адаптаций.

  • Ароморфоз
  • Идиоадаптации
  • Конвергенция

Что такое конвергенция?

Появление сходных признаков у разных неродственных групп, обитающих в одинаковых условиях среды (слайд 9)

Как могло возникнуть сходное внешнее сходство у животных разных систематических групп? А внутреннее?

Конвергенция - схождение признаков в процессе эволюции неблизкородственных групп организмов, приобретение ими сходного строения в результате существования в сходных условиях и одинаково направленного естественного отбора. Конвергентное сходство не бывает глубоким. (привести примеры, характеризующие внутреннее строение дельфина и акулы, разное систематическое положение определяет различия) (слайд 10)

На каком уровне может наблюдаться конвергенция

В одних условиях существования животные, относящиеся к разным систематическим группам, могут приобретать сходное внешнее строение (конвергентное сходство) (слайд 11)

Может ли эволюционный процесс дать обратный ход и жизнь вернется к истокам?

Как вы думаете, если восстановить на Земле прежние условия существования, появятся ли вновь динозавры. (слайд 12)

Высказывание аргументов “за” и “против”.

Подвести к выводу: в истории Земли нередко возникали физические условия, повторяющие уже существовавшие ранее. Например, территория Западной Сибири неоднократно поднималась со дна моря и вновь опускалась.

Виды отличаются друг от друга не отдельными признаками, а сложными комплексами признаков. А повторение всего комплекса признаков статистически невероятно, исходя из чего: эволюция – процесс необратимый.

Запись в тетради:

Правила эволюции:

  1. Правило необратимости эволюции
  2. Правило чередования главных направлений эволюции.

5. Первичное закрепление знаний.

Сравнительная характеристика объективных показателей основных форм органической эволюции (слайд 13)

Форма эволюции Краткая характеристика Причины сходства признаков Причины различия признаков Примеры
Дивергенция Расхождение признаков организма в пределах одной систематической группы, которое возникает под воздействием изменчивости, закрепляется наследственно, в итоге от одного общего предка образуются разные подвиды и виды. Родство организмов Формирование разного рода адаптаций в различных условиях среды
Конвергенция Схождение признаков в процессе эволюции неблизкородственных групп организмов, приобретение ими сходного строения в результате существования в сходных условиях и одинаково направленного естественного отбора. Формирование сходных адаптаций в одинаковых условиях среды Организмы относят к разным систематическим группам

6. Вторичное закрепление знаний.

Сравните организмы и объясните, к какому явлению относится их сходство или различие. Ответы внесите в таблицу

Дивергенция Конвергенция
  1. Медведка и крот (сходство форм передних ног) (слайд 14)
  2. Сосна обыкновенная и сосна кедровая (различия в строении) (слайд 15)
  3. Заяц-беляк и заяц-русак (слайд 16)
  4. Верблюд и курдючная овца (запас жира) (слайд 17)
  5. Верблюд одногорбый и верблюд двугорбый (слайд 18)
  6. Речной рак и скорпион (имеют клешни) (слайд 19)
  7. Речной рак и краб (имеют клешни) (слайд 20)
  8. Виноградная улитка и большой прудовик (слайд 21)
  9. Плавунец окаймленный и плавунец черный-тинник (слайд 22)
  10. Тушканчик и кенгуру (длинные задние ноги) (слайд 23)
  11. Лягушка и жаба (слайд 24)
  12. Лягушка и комнатная муха (анабиоз) (слайд 25)
  13. Бражник и колибри (не садятся на цветок в процессе питания, а зависают над ним в воздухе, быстро-быстро перебирая узкими крыльями) (слайд 26)
  14. Еж и ехидна (сходство покрова) (слайд 27)

Ключ (слайд 28)

Дивергенция Конвергенция
2, 3, 5, 7, 8, 9, 11 1, 4, 6, 10, 12, 13, 14

7. Подведение итогов урока.

Ребята, какую цель мы поставили вначале урока, достигли ли мы этой цели? (высказывания учащихся)

На уроке мы научились ставить перед собой цель и добиваться ее решения; вы показали ваши умения логически мыслить, отбирать и оценивать информацию. Чтобы быть успешным сегодня нужно обладать информационной грамотностью. Сегодня вы, ребята, сделали еще один шаг на пути к овладению этим искусством.

Рефлексия

Довольны ли вы своими результатами?

Предлагается небольшая анкета, которая позволяет осуществить самоанализ, дать качественную и количественную оценку уроку (слайд 29)

8. Домашнее задание (слайд 30)

П. 13, вопросы к тексту.

Для желающих: подобрать примеры конвергенции и дивергенции, используя Интернет или дополнительную литературу.

Вы сегодня очень старались! Спасибо вам за урок!

На примере сравнения геномных последовательностей дельфинов и летучих мышей - млекопитающих, способных к эхолокации, - европейские ученые выяснили генетические пути конвергентной эволюции. Конвергенция, то есть возникновение сходных признаков у неродственных организмов, считалась результатом эволюции разных наборов генов: слишком уж ничтожной кажется вероятность появления сходных мутаций в сходных генах. Но, как выяснилось, эхолокация - сложный приспособительный признак - у дельфинов и летучих мышей возникла как раз за счет сходных мутаций в сходных генах. Это меняет наши представления о генетической сущности конвергенции, а также показывает, что к результатам применения молекулярных методов для филогенетических реконструкций следует относиться отсторожно.

Предположим, мы построим разные филогенетические деревья (см. схемы на рис. 2 и 3), основываясь на разных гипотезах о происхождении эхолокации. Одно дерево будет отражать общее молекулярное сходство - это принятый подход. Другое заставит соединиться в одну монофилетическую кладу всех летучих мышей-эхолокаторов, разведя их с неспособными к эхолокации собратьями и, естественно, с дельфинами. Третье дерево объединит вообще всех животных эхолокаторов - и летучих мышей, и дельфинов, отделив их от других неэхолокаторов. Какими бы абсурдными ни казались нам два последних дерева, мы можем их анализировать теми же способами, что и те деревья, которые нам кажутся приемлемыми. Более того, в ходе обсчета отдельных последовательностей конкретных генов окажется, что эти нелепые деревья очень даже неплохи. Выявив набор таких генов, можно будет с уверенностью заключить, что в этих сайтах работала конвергентная эволюция. Именно так и рассуждали генетики, взявшись за обсчеты сходства 2326 ортологичных кодирующих генов.

Каждый из ортологичных генов сравнивали с каждым и для каждого оценивали, какая из филогенетических схем ему больше подходит, то есть для какого дерева генетическое сходство окажется бо льшим. Нашлось множество локусов у пяти эхолокаторных видов, для которых больше подходят «абсурдные» филогенетические деревья (824 локуса для второго дерева и 392 для третьего). Иными словами, именно с этими локусами и работала конвергентная эволюция.

Наиболее четко эти признаки проявились в генах, связанных со слухом или глухотой. Например, конвергенция затронула гены, ответственные за формирование улитки , а также те, что кодируют развитие волосковых клеток внутреннего уха. Также четкий статистический сигнал конвергентной эволюции обнаружен и в генах, так или иначе связанных со зрением. Вряд ли это должно удивлять: и дельфины, и летучие мыши приспособлены к низкому освещению. Поэтому и молекулярные, и регуляторные системы зрительного восприятия подстраивались соответственно. При этом функции многих генов с четким конвергентным сигналом остаются неизвестными.

Важной частью работы явилась проверка действия отбора у «конвергентных» генов: была ли конвергенция нейтральной или сформировалась в результате движущего отбора. Этот вопрос решался классическим способом - путем сравнения числа синонимичных и несинонимичных замен (см. Темп нуклеотидных замен). Выяснилось, что число несинонимичных замен превышало число синонимичных; следовательно, в случае эхолокации мы имеем дело не с нейтральным дрейфом, а с движущим отбором, поддерживающим формирование адаптивных признаков.

Данное исследование важно отметить по двум причинам. Во-первых, прочтение полных геномов стало рутинным и, по-видимому, недорогим предприятием. О том, что авторы данной работы прочли и расшифровали геномы четырех видов летучих мышей, используя аппаратуру и новейшие технологии компании Illumina, сообщается вскользь в методической части работы. Авторы прекрасно понимали, что прошло время восторгов по поводу самой возможности прочтения геномных последовательнстей и даже высокой точности их расшифровки. Настало время результатов, которые в перспективе маячили за этими восторгами.

Вторая причина относится больше к биологической методологии, а именно к методикам филогении. Век господства морфологической систематики сменился эпохой молекулярной филогенетики. Если раньше родословные деревья реконструировались на основе морфологического сходства и различия и/или на основе морфологических гомологий, то теперь принято ориентироваться на количество сходства между аминокислотными или нуклеотидными последовательностями. Выбор в пользу молекулярной филогенетики был сделан не в последнюю очередь из-за трудностей различения конвергенций и общего происхождения.

В молекулярной филогенетике внешнее конвергентное сходство, как считалось, не имеет большого значения, так как генетические изменения для достижения одного и того же морфологического результата всегда разные. Поэтому молекулярная филогенетика могла не сильно беспокоиться, что вместо родства выявится экологическая общность.

Но, как сейчас выясняется, это не так. Будь наш генетик не слишком удачлив и возьми он для построения своего родословного древа эхолокации те самые 824 сходных локуса или, того хуже, 390 локусов, сходных для нашего третьего дерева, то получил бы абсурдные филогенезы. И имел бы полное право отстаивать их, ссылаясь на хороший и надежный статистический сигнал! Примерно так же, как если бы морфолог отстаивал общность происхождения дельфинов и летучих мышей, апеллируя к удивительной эхолокации. А это как раз то, от чего пытались уйти молекулярные филогенетики, но только хуже, потому что спорить со статистикой не каждый решится. Так что эта работа лишний раз показывает, что у каждого метода есть свои ограничения и свой диапазон применимости. Молекулярной филогенетике еще предстоит его определить.

Источник: Joe Parker, Georgia Tsagkogeorga, James A. Cotton, Yuan Liu, Paolo Provero, Elia Stupka, Stephen J. Rossiter. Genome-wide signatures of convergent evolution in echolocating mammals // Nature . 502. P. 228–231. Doi:10.1038/nature12511.

Елена Наймарк
«Элементы»

Комментарии: 0

    Елена Наймарк

    Биологи расшифровали генетическую базу, на которой строятся электрические органы рыб. Электрический орган - это очень сложное устройство, но оно, тем не менее, появлялось в ходе эволюции параллельно несколько раз, превращая мышцы в биобатареи. Удивительно, но наборы генов, которые участвовали в этом эволюционном фокусе, оказались сходными во всех изученных группах рыб.

    Елена Наймарк

    Новое исследование становления эусоциальности у пчел построено на сравнении генов, работающих по-разному в двух пчелиных кастах. Выяснилось, что гены, которые экспрессируются больше у рабочей касты, прошли сильный положительный отбор. Показатели интенсивности отбора среди активных генов рабочей касты оказались выше, чем у активных генов королев. Это означает, что для родственного отбора важны как размножающиеся особи, так и те, которые сами не размножаются, а лишь способствуют выживанию сестер и братьев, причем бездетные особи важны для отбора даже больше. Гипотеза родственного отбора, таким образом, получила еще одно мощное подтверждение.

    Александр Марков, Елена Наймарк

    Что такое польза? Как случайная мутация превращает аутсайдеров в процветающих победителей? Что важнее для эволюции - война или сотрудничество? Книга рассказывает о новейших исследованиях молекулярных генетиков и находках палеонтологов, которые дают ответы на эти и многие другие вопросы о видоизменениях в природе. Тысячи открытий, совершенных со времен Дарвина, подтверждают догадки родоначальников теории эволюции; новые данные ничуть не разрушают основы эволюционной теории, а напротив, лишь укрепляют их.

Вариант 1

Часть 1.

1. Тип эволюционного изменения, при котором неродственные организмы приобретают сходные признаки

А) параллелизм Б) конвергенция В) дивергенция Г) идиоадаптация

2. Обмен веществ и энергии – это признак

А) Характерный для тел живой и неживой природы

Б) По которому живое можно отличить от неживого

В) По которому одноклеточные организмы отличаются от многоклеточных

Г) По которому животные отличаются от человека.

3. Наследственная изменчивость, борьба за существование и естественный отбор – это

А) Движущие силы эволюции Б) Результаты революции В) Основные направления эволюции

4. К.Линней является создателем:

А)Первой эволюционной теории Б)Бинарной номенклатуры и принципа градации

В)Принципа градации и автогенеза Г)Бинарной номенклатуры и принципа иерархичности

5. Ластообразные конечности китов и дельфинов – это пример

А) Идиодаптации Б) Дегенерации В) Ароморфоза 4) Конвергенции

6. Материалом для естественного отбора служит:

А) Мутационная изменчивость Б) Модификационная изменчивость

В) Биологический регресс Г) Относительная приспособленность

7. Определенный набор хромосом у особей одного вида считают критерием:

А) Экологическим Б) Морфологическим В) Генетическим Г) Физиолого-биохимическим

8. Микроэволюция завершается образованием новых

А) Видов Б) Отрядов В) Семейств Г) Популяций

9. Совокупность внешних признаков особей относят к критерию вида

А) Географическому Б) Морфологическому В) Генетическому

Г) Экологическому

10. Каковы последствия действия стабилизирующего отбора?

А) сохранение старых видов Б) сохранение особей с измененными признаками

В) появление новых видов Г) все перечисленные варианты.

11. Укажите правильную схему классификации растений:

12. Возрастная структура популяции характеризуется

А) Соотношением женских и мужских особей Б) Численностью особей

В) Её плотностью Г) Соотношением молодых и половозрелых особей

13 Форма отбора, при котором происходят постоянные изменения, называется

А) стабилизирующий отбор Б) движущий отбор

В) дизруптивный отбор Г) отбор отсутствует

Часть 2.

В1. Какие признаки характеризуют биологический прогресс?

А) Сокращение численности видов

Б) Расширение ареала вида

В) Возникновение новых популяций, видов

Г) Сужение ареала вида

Д) Упрощение организации и переход к сидячему образу жизни

Е) Увеличение численности видов

В2. К эволюционным факторам относят:

А) Дивергенция

Б) Наследственная изменчивость

В) Конвергенция

Г) Борьба за существование

Д) Параллелизм

Е) Естественный отбор

В 3. Установите соответствие между характеристикой систематической группы и направлением эволюции

1) Многообразие видов

А) Биологический прогресс

2) Ограниченный ареал

Б) Биологический регресс

3) Небольшое число видов

4) Широкие экологические адаптации

5) Широкий ареал

6) Уменьшение числа популяции

Причина гибели растений

1) плоды вместе с сеном попадают в желудок травоядных животных

2) растения гибнут от сильных морозов и засухи

3) семена погибают в пустынях и Антарктиде

4) растения вытесняют друг друга

5) плоды поедают птицы

6) растения гибнут от бактерий и вирусов

А) внутривидовая

Б) борьба с неблагоприятными условиями

В) межвидовая

Ответ:

123456

Признак животного

Направление эволюции

1) редукция органов зрения у крота

2) наличие присосок у печеночного сосальщика

3) возникновение теплокровности

4)

5) утрата нервной и пищеварительной системы у свиного цепня

6) уплощенное тело камбалы

А) идиоадаптация (аллогенез)

Б) ароморфоз (арогенез)

В) общая дегенерация (катагенез)Ответ:

123456

Часть С.

С1. Объясните, почему географическая изоляция популяций может привести к образованию новых видов?

С2.Какой тип естественного отбора представлен на рисунке? В каких условиях среды он наблюдается? Какие мутации сохраняет?

Ответы. Вариант 1

Часть А.

1. б

2. б

3. а

4. г

5. 1

6. а

7. в

8. а

9. Б

10. а

11. в

12. г

13. б

Часть В.

В1. БВЕ

В2.БГЕ

В3.АББААБ

В4.АВААВБ

В5.ААББВА

Часть С.

С1 . 1) в изолированных популяциях накапливаются новые мутации и изменения;

2) в результате естественного отбора сохраняются особи с новыми признаками;

3) прекращение скрещивания между особями популяций, что приводит к репродуктивной изоляции и образованию нового вида.

С2. 1) Движущий отбор.

2) Наблюдается в однонаправленном изменении условий окружающей среды.

3) Сохраняеи мутации, ведущие к другим крайним проявлениям величины признака.Закрепляются мутации, увеличивающие приспособленность организмов и наследственные изменения в определенном порядке.

Вариант 2

Часть А

1. Какие из перечисленных органов являются гомологичными

А) жабры рака и легкие кошки Б) хобот слона и рука человека

В) лапа крота и рука обезьяны

2. Ч. Дарвин считал, что в основе разнообразия видов лежит:

А) Борьба за существование Б) Способность к неограниченному размножению

В) Наследственная изменчивость и естественный отбор

3. Какое эволюционное явление называют дивергенцией?

А) Схождение признаков у неродственных видов Б) Образование гомологичных органов

В) Приобретение узкой специализации Г) Расхождение признаков у родственных видов

4. Особи двух популяций одного вида:

А) Могут скрещиваться и давать плодовитое потомство Б) не могут скрещиваться

В) Могут скрещиваться, но плодовитого потомства не дают

5. Укажите пример проявления идиодаптаций у растений.

А) Возникновение семени у голосеменных Б) Возникновение плода у цветковых

В) Возникновение нектарников для привлечения насекомых Г) Появление фотосинтеза

6. Физиологический критерий вида проявляется у всех особей в сходстве:

А) Строение формы хромосом Б) Процессов жизнедеятельности

В) Внешнего и внутреннего строения Г) Образа жизни.

7. Резкое возрастание численности особей в популяции, при котором возникает недостаток ресурсов, приводит к:

А) Биологическому регрессу Б) Биологическому прогрессу

В) Пищевой специализации Г) Обострению борьбы за существование

8. В процессе макроэволюции :

А) Появляются новые популяции Б) Появляются новые классы

В) Появляются новые виды Г) Изменяются популяции

9. Рудиментарные органы – пример доказательств эволюции

А) Сравнительно-анатомических Б) Эмбриологических В) Биографических

10. Отбор особей с уклоняющимися от средней величины признаками называют:

А) движущим Б) дизруптивным В) стабилизирующим Г) половым.

11. Укажите правильную схему классификации животных:

А) Вид род семейство отряд класс тип

Б) Вид род семейство порядок класс тип

В) Вид род семейство порядок класс отдел

Г) Вид род отряд семейство класс тип

12. Появление какого газа в первичной атмосфере Земли вызвало бурное развитие жизни на суше?

А) Сероводорода Б) Кислорода В) Азота Г) Углекислого газа

13. Подражание менее защищенного организма, одного вида, более защищенному организму другого вида

А) маскировка Б)мимикрия В)угрожающая окраска

Г) покровительственная окраска

Часть В.

В1. Какие эволюционные изменения можно отнести к ароморфозам?

А) Появление цветка

Б) Образование органов и тканей у растений

В) Появление термофильных бактерий

Г) Атрофия корней и листьев у повилики

Д) Специализация некоторых растений к определенным опылителям

Е) Постоянная температура тела

В2. Какие особенности иллюстрируют стабилизирующую форму естественного отбора?

А) Действует в изменяющихся условиях среды

Б) Действует в постоянных условиях среды

В) Сохраняет норму реакции признака

Г) Изменяет среднее значение признака либо в сторону уменьшения его значения, либо в сторону увеличения

Д) Контролирует функционирующие органы

Е) Приводит к смене нормы реакции

В 3. Установите соответствие между признаком печеночного сосальщика и критерием вида, для которого он характерен.

1) Личинка живет в воде

А) Морфологический

2) Тело уплощено

Б) Экологический

4) Питается тканями хозяина

5) Имеет две присоски

6) Пищеварительная система имеет ротовое отверстие

В4. Установите соответствие между гибелью растений и формой борьбы за существование .

Причина гибели растений

Форма борьбы за существование

1) растения одного вида вытесняют друг друга

2) растения гибнут от вирусов, грибов, бактерий

3) семена погибают от сильных заморозков и засухи

4) растения погибают от недостатка влаги при прорастании

5) люди, машины вытаптывают молодые растения

6) плодами растений питаются птицы и млекопитающие

А) Внутривидовая

Б) Межвидовая

123456

В) борьба с неблагоприятными условиями

Ответ:

В5. Установите соответствие между признаком животного и направлением эволюции, которому он соответствует

Признак животного

Направление эволюции

1) возникновение полового размножения

2) образование у китообразных ластов

3) возникновение 4-х камерного сердца

4) возникновение автотрофного способа питания

5) превращение листьев в колючки у растений пустынь

6) утрата листьев, корней и хлорофилла у повилики

А) общая дегенерация (катагенез)

Б) идиоадаптация (аллогенез)

В) ароморфоз (арогенез)

Часть С.

С1 . Как происходит экологическое видообразование в природе?

С2. Какой тип естественного отбора представлен на рисунке? В каких условиях среды он наблюдается? Какие мутации сохраняет?

Ответы. Вариант 2

Часть А.

1. б

2. в

3. г

4. а

5. в

6. б

7. г

8. б

9. а

10. б

11. а

12. б

13. б

Часть В.

В1. АБЕ

В2.БВД

В3. БАББАА

В4.ААББВА

В5.ВБВВБА

Часть С.

С1 . 1) Популяции одного вида оказываются в разных условиях, но в пределах прежнего ареала;

2) Естественным отбором сохраняются особи с мутациями, полезными для жизни в определенных экологических условиях;

3) И з поколения в поколение генный состав особей популяции сильно изменяется, в результате чего особи разных популяций одного вида перестают скрещиваться между собой, становятся новыми видами.

С2 1) Это стабилизирующий отбор;

2) Наблюдается в относительно постоянных условиях среды;

3) Сохраняет мутации, ведущие к меньшей изменчивости средней величины признака.

На примере сравнения геномных последовательностей дельфинов и летучих мышей - млекопитающих, способных к эхолокации, - европейские ученые выяснили генетические пути конвергентной эволюции. Конвергенция, то есть возникновение сходных признаков у неродственных организмов, считалась результатом эволюции разных наборов генов: слишком уж ничтожной кажется вероятность появления сходных мутаций в сходных генах. Но, как выяснилось, эхолокация - сложный приспособительный признак - у дельфинов и летучих мышей возникла как раз за счет сходных мутаций в сходных генах. Это меняет наши представления о генетической сущности конвергенции, а также показывает, что к результатам применения молекулярных методов для филогенетических реконструкций следует относиться отсторожно.

Предположим, мы построим разные филогенетические деревья (см. схемы на рис. 2 и 3), основываясь на разных гипотезах о происхождении эхолокации. Одно дерево будет отражать общее молекулярное сходство - это принятый подход. Другое заставит соединиться в одну монофилетическую кладу всех летучих мышей-эхолокаторов, разведя их с неспособными к эхолокации собратьями и, естественно, с дельфинами. Третье дерево объединит вообще всех животных эхолокаторов - и летучих мышей, и дельфинов, отделив их от других неэхолокаторов. Какими бы абсурдными ни казались нам два последних дерева, мы можем их анализировать теми же способами, что и те деревья, которые нам кажутся приемлемыми. Более того, в ходе обсчета отдельных последовательностей конкретных генов окажется, что эти нелепые деревья очень даже неплохи. Выявив набор таких генов, можно будет с уверенностью заключить, что в этих сайтах работала конвергентная эволюция. Именно так и рассуждали генетики, взявшись за обсчеты сходства 2326 ортологичных кодирующих генов.

Каждый из ортологичных генов сравнивали с каждым и для каждого оценивали, какая из филогенетических схем ему больше подходит, то есть для какого дерева генетическое сходство окажется бо льшим. Нашлось множество локусов у пяти эхолокаторных видов, для которых больше подходят «абсурдные» филогенетические деревья (824 локуса для второго дерева и 392 для третьего). Иными словами, именно с этими локусами и работала конвергентная эволюция.

Наиболее четко эти признаки проявились в генах, связанных со слухом или глухотой. Например, конвергенция затронула гены, ответственные за формирование улитки , а также те, что кодируют развитие волосковых клеток внутреннего уха. Также четкий статистический сигнал конвергентной эволюции обнаружен и в генах, так или иначе связанных со зрением. Вряд ли это должно удивлять: и дельфины, и летучие мыши приспособлены к низкому освещению. Поэтому и молекулярные, и регуляторные системы зрительного восприятия подстраивались соответственно. При этом функции многих генов с четким конвергентным сигналом остаются неизвестными.

Важной частью работы явилась проверка действия отбора у «конвергентных» генов: была ли конвергенция нейтральной или сформировалась в результате движущего отбора. Этот вопрос решался классическим способом - путем сравнения числа синонимичных и несинонимичных замен (см. Темп нуклеотидных замен). Выяснилось, что число несинонимичных замен превышало число синонимичных; следовательно, в случае эхолокации мы имеем дело не с нейтральным дрейфом, а с движущим отбором, поддерживающим формирование адаптивных признаков.

Данное исследование важно отметить по двум причинам. Во-первых, прочтение полных геномов стало рутинным и, по-видимому, недорогим предприятием. О том, что авторы данной работы прочли и расшифровали геномы четырех видов летучих мышей, используя аппаратуру и новейшие технологии компании Illumina, сообщается вскользь в методической части работы. Авторы прекрасно понимали, что прошло время восторгов по поводу самой возможности прочтения геномных последовательнстей и даже высокой точности их расшифровки. Настало время результатов, которые в перспективе маячили за этими восторгами.

Вторая причина относится больше к биологической методологии, а именно к методикам филогении. Век господства морфологической систематики сменился эпохой молекулярной филогенетики. Если раньше родословные деревья реконструировались на основе морфологического сходства и различия и/или на основе морфологических гомологий, то теперь принято ориентироваться на количество сходства между аминокислотными или нуклеотидными последовательностями. Выбор в пользу молекулярной филогенетики был сделан не в последнюю очередь из-за трудностей различения конвергенций и общего происхождения.

В молекулярной филогенетике внешнее конвергентное сходство, как считалось, не имеет большого значения, так как генетические изменения для достижения одного и того же морфологического результата всегда разные. Поэтому молекулярная филогенетика могла не сильно беспокоиться, что вместо родства выявится экологическая общность.

Но, как сейчас выясняется, это не так. Будь наш генетик не слишком удачлив и возьми он для построения своего родословного древа эхолокации те самые 824 сходных локуса или, того хуже, 390 локусов, сходных для нашего третьего дерева, то получил бы абсурдные филогенезы. И имел бы полное право отстаивать их, ссылаясь на хороший и надежный статистический сигнал! Примерно так же, как если бы морфолог отстаивал общность происхождения дельфинов и летучих мышей, апеллируя к удивительной эхолокации. А это как раз то, от чего пытались уйти молекулярные филогенетики, но только хуже, потому что спорить со статистикой не каждый решится. Так что эта работа лишний раз показывает, что у каждого метода есть свои ограничения и свой диапазон применимости. Молекулярной филогенетике еще предстоит его определить.