приховати рекламу

Трансформації еволюції пов`язані з переходом з водного середовища у повітряне

[ виправити ] текст може містити помилки, будь ласка перевіряйте перш ніж використовувати.


Нажми чтобы узнать.
скачати

Реферат

"Трансформації еволюції, пов'язані з переходом з водного середовища у повітряне"

Незворотність і оборотність еволюції

Палеонтологи одними з перших визнали, що палеонтологічний літопис створює картину еволюції, напрямок якої, мабуть, в основному є незворотнім. Як вказує Бебін, еволюція незворотна в тому сенсі, що це історичний процес, безповоротно йде у минуле; відтворити минулі події з абсолютною точністю не можна через безперервних змін, що відбуваються в просторі і в часі. Тим не менш, відомо чимало випадків неодноразового появи однакових структур і функцій в різних групах і повернення до структур, що були у предків. У представників кількох типів можна знайти приклади прогресивного розвитку деяких органів, що веде до виникнення форм, схожих з предкової. Класичним прикладом конвергенції служать китоподібні. За гідродинамічним властивостями вони подібні зі своїми далекими рептільний предками - іхтіозаври, хоча їх самі недавні предки - це чотириногі ссавці, що жили на суші.

Велике еволюційне подія - "завоювання суші" водними ссавцями - результат специфічного хімічного сигналу.

Албертс та ін виділяють два типи реакції клітини на хімічні сигнали: 1) швидкі і минущі; 2) повільні і тривалі. До реакцій першого типу належить реакція, що викликається гормоном інсуліном, який за декілька хвилин стимулює клітини печінки до поглинання глюкози. Прикладом реакцій другого типу є реакція клітин на гормон тироксин, що виробляється щитовидною залозою. Це низькомолекулярне з'єднання, що викликає у більшості клітин підвищення метаболічної активності.

Минуло вже чимало років з тих пір, як стало відомо, що тироксин робить найсильніший дію на розвиток амфібій. Перші стадії розвитку таких амфібій, як жаби, проходять у воді. На цих стадіях вони володіють морфологічними і фізіологічними ознаками водних ссавців. Головні з них - загальна форма тіла, сплощення з боків хвіст і зовнішні зябра, що дозволяють дихати у воді. Перетворення під доросла тварина відбувається без будь-якої участі відбору, а індукується простим хімічною сполукою, що синтезуються в організмі жаби.

Це еволюційний подія, що описується зазвичай як класичний приклад "завоювання суші" хребетними, відбувається завдяки десятикратному підвищенню вмісту тироксину в крові пуголовка. Це низькомолекулярне з'єднання відповідально за незворотні зміни, що їх тварина перейти від водного до наземного способу життя. Таке перетворення супроводжується розсмоктуванням хвоста, переходом до легеневий подих і іншими різкими змінами в організмі.

Роль тиреоїдного гормону в розвитку підтверджена рядом експериментів. Якщо у розвивається ембріона жаби видалити щитовидну залозу, то метаморфоз не наступає і тварина продовжує зростати, зберігаючи структури і функції пуголовка, пов'язані з водним способом життя. Після введення такого гігантського пуголовки тиреоїдного гормону відбувається його перетворення в жабу з придбанням ознак, характерних для тварини, що мешкає на суші.

Спостереження й експерименти на представників інших груп амфібій показують, що це явище обумовлено як наявністю внутрішньої хімічної інформації, так і надходженням хімічного сигналу ззовні. Ці дані мають першорядне значення для поглиблення нашого розуміння процесу еволюції.

1. Деякі види амфібій закріпилися на перехідній стадії між водної та наземної формами. У цих видів статевозріла, тобто здатна до розмноження, стадія настає тоді, коли тварина ще продовжує дихати за допомогою зябер, живе у воді і зберігає сплощений хвіст. Одним прикладом служить американський протей, іншим - мексиканський аксолотль.

2. Введення аксолотль тиреоїдного гормону показало, що він представляє собою перехідну фізіологічну стадію. Після цього хімічного сигналу метаморфоз у аксолотля поновлювався і він здобував ознаки наземного тварини.

Рис. 1. Відмінності між водними і наземними стадіями в амфібій

А. Різні стадії метаморфоза жаби. Всі ці різкі зміни у процесі розвитку від пуголовка до дорослої особини індукуються тиреоїдних гормоном. При видаленні щитовидної залози метаморфоз припиняється, і тварина продовжує зростати, зберігаючи вигляд пуголовка. . Ін'єкція тироксину викликає перетворення пуголовка в жабу. Б. Аксолотль - хвостата амфібія, що відноситься до роду Ambystoma. Вгорі - наземна форма; внизу - водна личиночная, але статевозріла стадія. Зверніть увагу на різну форму тіла і наявність у аксолотля жабер.

Вважається, що зупинка розвитку на проміжній стадії обумовлена ​​недостатністю тироксину в крові тварини.

3. Така ж трансформація може відбутися під дією хімічного сигналу, що надходить із середовища. При перенесенні аксолотля в місцепроживання, в якій немає води, він також перетворюється в наземну форму: хвіст з сплощеного стає округлим в поперечному перерізі, а функція дихання переходить від жабер до легенів. У цьому випадку відсутність води як то стимулює виділення тироксину, тобто перед нами приклад того, як хімічний сигнал із середовища управляє внутрішнім сигналом. Еволюційна трансформація - двоїстий процес. Вона залежить від внутрішнього сигналу, але може бути запущена і сигналом ззовні.

4. У личинок тритонів, що мешкають у воді, є зябра, зникаючі після досягнення зрілості. Дорослі тритони виходять на сушу, повертаючись у воду для розмноження. Але якщо личинку тритона постійно тримати у воді, вона почне розмножуватися, не виходячи з личинкової стадії, тобто зберігаючи зябра і здатність дихати у воді. І в цьому випадку трансформація у доросле стадію залежить від зовнішнього хімічного сигналу - наявності води.

5. Аксолотль - це личинка амфібії, поширеної в Північній і Центральній Америці. Як було сказано вище, личинки цієї тварини живуть у воді, у них є зовнішні зябра, а хвіст сплощений, зі шкірною плавникової складкою на спинній стороні. Статевозрілі саламандри Ambystoma tigrinum живуть на суші, зябра у них зникають, замінюючись легкими, а хвіст стає округлим в поперечному перерізі. Личинки саламандри Ambystoma tigrinum здатні до розмноження. Різниця між двома стадіями настільки велике, що живуть у воді личинки і наземні дорослі форми довгий час вважалися різними видами, а це істотно з еволюційної точки зору. Личинку назвали Siredon , а взрослую особь – Amby stotna pisciformis, а дорослу особину - Amby stotna . После введения Siredon mexicanum. Після введення Siredon . гормонів він перетворився на Ambystoma. Тварини, яких раніше вважали представниками різних видів і навіть різних родів, що відокремилися один від одного в результаті тисяч випадкових мутацій, раптом виявилися належать до одного й того ж виду. Тварині, форма якого пристосована до пересування у водному середовищі і дихаючого за допомогою зябер, для перетворення на тварину, пристосоване до пересування в повітрі і особу легкими, виявилося достатнім замість еволюції протягом багатьох мільйонів років отримати всього лише прості хімічні сигнали.

Ніяких змін в генетичній конституції при цьому не відбулося, тому що ми маємо справу з одним і тим же тварин. Експеримент з гормональним впливом показує, що глибокі структурні та функціональні перетворення, які приписують модифікаціям, які ведуть до появи різних родів, можуть бути досягнуті без зміни генетичної конституції. Втручання регуляторних молекул може за кілька днів створити те, що, як вважалося, займає багато мільйонів років.

З усього цього випливають такі висновки:

1) одна з основних ступенів еволюції, описувана зазвичай як "завоювання хребетними суші", може бути відтворена шляхом впливу хімічного сигналу - гормону тироксину;

2) що виникають при цьому зміни зачіпають морфологію та анатомію організму, фізіологічні процеси та здатність до розмноження;

3) ці зміни можна отримати експериментально, вводячи тварині гормон щитовидної залози або видаляючи цю залозу;

4) одним із зовнішніх хімічних сигналів, що впливають на цей процес, служить також вода;

5) можливо, залежність між зовнішнім і внутрішнім хімічними сигналами носить такий же характер, як і при ініціації секреції медіаторів. У цьому випадку рецептори клітинної поверхні зв'язуються гідрофільними сигнальними молекулами, що веде до секреції хімічного агента;

6) цілком очевидно, що такий важливий еволюційний процес займає всього кілька днів, не вимагаючи ніяких повільних і поступових модифікацій.

Трансформація кристалів при перенесенні з водного середовища у повітряне

Структура простих хімічних речовин також змінюється при перенесенні в середовища з різним вмістом води. Детально вивчений приклад такого роду - сніжинки. У міру переміщення сніжинок з повітря в хмару, а потім знову в повітря форма кристалів швидко змінюється і стає дуже різноманітною. На цей процес впливає також температура.

Примітно, що всі варіанти сніжинок мають гексагональну форму. Таким чином, зберігається основний тип структури, еквівалентний генотипу живих організмів, але в той же час цей тип допускає широку мінливість форми, що еквівалентно фенотипу рослин і тварин.

Рис. 2. Відмінності форми кристалів і органів рослин при переході з водного середовища в повітряне. А. Різні стадії утворення сніжинок і зміна їх форми у міру їх пересування через хмару і входження в знаходиться під нею повітряний простір. Зміст водяних парою і температура в різних частинах хмари і під нею варіюють. Б. Різна форма листя в трьох видів покритонасінних в залежності від того, чи знаходяться вони у воді або в повітрі

Рис. 3. . Ranunculus Відмінності форми деяких структур у рослин у водній і повітряному середовищах, A. Ranunculus peltatus утворює листя трьох типів: занурені з багатьма лінійними структурами, перехідні - з нечисленними лінійними структурами і з плаваючими иа поверхні води широким листям. Б. Відмінності габітусу і форми листя у чотирьох рослин, що походять від одного і того ж клону Poientilla glan , н о выросших в разных условиях dulosa, зв про які виросли в різних умовах

Трансформація рослин при переході з водного середовища у повітряне і "стирання" гена

Подібність між модифікаціями, що відбуваються в хімічних речовинах і в живих організмах, стає ще більш очевидним при уважному аналізі змін, які зазнають рослини при виході з води на сушу.

, Alisma У багатьох видів рослин, таких, як Ranunculus, Alisma , листья имеют линейную или яйцевидно-ланцетовидную форму в зависимости от того, формируются ли они в воде или в воздухе соответственно. і Sagittaria, листя мають лінійну або яйцевидно-ланцетовидную форму в залежності від того, формуються вони в воді або в повітрі відповідно. Всі клітини рослини мають один і той же генотип, але тим не менше, зовсім різні фенотипи в залежності від вмісту води в середовищі.

Для розуміння еволюції та ролі, яку відіграє в ній зовнішнє середовище, дуже важливо з'ясувати, чи можуть структури, що виникли при різному вмісті води в середовищі, стати постійними або вони лише тимчасові. , частично ответили на этот вопрос. Експерименти, проведені на плющі Hedera, частково відповіли на це питання. У плюща листя також бувають двох типів: молоде листя розсічені, а зрілі листя, що з'являються на стадії розмноження, - цілісні. Отводки, взяті з квітучої гілки плюща, продовжують давати тільки цільні листя. Ця форма листа зберігається незалежно від числа відбуваються клітинних поділів та розмірів рослин. Ювенильная форма листа знову з'являється лише тоді, коли рослина розмножується насінням, тобто коли його клітини зазнають меіотіческое поділ.

Це дозволяє вважати, що проходження через статеві клітини змінює експресію гена. У кукурудзи і у комахи Sciara функція одного з генів змінюється в результаті проходження через клітини зародкової лінії. Це показує, що у Hedera зміна форми листя було викликано генетичною модифікацією, яка здатна репродукуватися тільки в результаті проходження через клітини зародкового шляху. Такий патерн листа створюється в результаті генетичного стану, яке залишалося стабільним протягом багатьох клітинних поділів чи циклів розмноження, але може бути стерто при виникненні нових умов, таких як статеве розмноження. , листья, находящиеся в воде, – рассеченные, находящиеся на воздухе – цельные. У таких наземноводних рослин, як Ranunculus, листя, що знаходяться у воді, - розсічені, що знаходяться на повітрі - цілісні. Квітки утворюються на повітряних частинах рослини, і в цих квітках зав'язуються насіння, у яких зовсім стертий патерн суцільних листя, оскільки у молодих рослин розвиваються тільки часточковий листя.

Клітинна пам'ять і її стирання тепер чітко встановлені на молекулярному рівні. Клітини личинок дрозофіли можна нескінченно довго вирощувати в культурі і при цьому вони не втрачають здатність формувати дорослі структури: якщо додати до культури відповідний гормон, то відбувається швидка диференціювання з утворенням таких структур. - PHK шпорцевой лягушки Xenopus . Стирання гена на рівні транскрипції нещодавно було детально досліджено на гені 5 S - PHK шпорцевой жаби Xenopus.

Зміни характеру структури, залежні від розвитку і від середовища, давно вже бентежили н ставили в безвихідь і генетиків, і еволюціоністів. Явища запрограмованості і стирання, які тепер добре вивчені, дозволяють набагато краще зрозуміти ці два процеси та їх взаємозалежність у становленні еволюції.

Трансформації птахів при переході з водного середовища у повітряне

Форму тіла водоплавних птахів та птахів, частково живуть на болотах, назвали "адаптацією", тим самим як би давши їй пояснення.

Якщо, проте, порівнювати те, що відбувається зі сніжинками і з водними рослинами, з одного боку, з тим, що спостерігається у водоплавних птахів, - з іншого, то це постане в іншому світлі. У рослин вода сприяє утворенню лінійних або розсічених листя, тоді як в повітрі зазвичай утворюються яйцеподібні або широке листя. У водоплавних птахів між пальцями є широкі перетинки, тоді як у птахів, які проводять своє життя переважно у повітряному середовищі, таких перетинок немає. У болотних куликів довгі ноги, звичайно занурені у воду.

Зміна форми, пов'язане з переходом у водне середовище, це, можливо, не "адаптація", а зміна характеру структури, детермініруемие вмістом води в середовищі, що оточує клітини, точно так само, як у випадку рослин або кристалів снігу. Воно відбувається незалежно від того, які це може мати наслідки для тварини або рослини.

Рис. 4. Відмінності між птахами, що живуть у водному і в повітряному середовищах. А. Водоплавні вигляд - Змеешейка Anhinga , питающаяся рыбой; у нее большие лапы с широкими перепонками между пальцами. Б. Болотные птицы; у всех трех видов длинные ноги, обычно погруженные в воду. В. Лапы не связанной с водой глухой кукушки и околоводной олуши anhinga, що харчується рибою; у неї великі лапи з широкими перетинками між пальцями. Б. Болотні птиці; у всіх трьох видів довгі ноги, звичайно занурені у воду. В. Лапи не пов'язаної з водою глухий зозулі і навколоводних олуші

Це не означає, що рослини будь-якого виду при вирощуванні у воді утворюють розсічені листки або що будь-який вид птахів або амфібій, опинившись вимушеним жити у водному середовищі, змінить форму свого тіла. Виявлення в клітинах хеморецепторів дозволяє розглядати це явище в іншій перспективі. Клітини тіла, очевидно, містять хеморецептори, що реагують на воду. Суттєвий момент полягає в тому, що деякі рослини і тварини без видимих ​​змін своїх структурних генів можуть реагувати на хімічні компоненти таким чином, що це тягне за собою корінні зміни структур, що складають організм

Процеси, пов'язані з народженням людини, подібні з трансформаціями в амфібій - в обох випадках спостерігається перехід з водного середовища у повітряне

Народження дитини - подія настільки часте, що його зазвичай розглядають як "природний процес", що представляє науковий інтерес, але не має еволюційного значення. А між тим він супроводжується різкою зміною середовища і внутрішніх фізіологічних умов. Крім того, ця зміна відбувається надзвичайно швидко, протягом часу, що вимірюється в хвилинах чи годинах.

Народження фактично являє собою різкий перехід індивідуума від життя у воді до життя в повітрі. Ця ситуація багато в чому можна порівняти з тим, що відбувалося в процесі еволюції амфібій, коли вони перейшли від життя у воді до життя в повітряному середовищі.

У цих двох подій є наступні риси подібності.

1. У ссавців народження дитинчати пов'язане з переходом з життя у воді до життя в повітряному середовищі. Плід людини плаває в амніотичній рідині, що складається головним чином з води, а в момент народження він раптово виявляється в повітряному середовищі. Розвиток амфібій супроводжується аналогічної зміною середовища.

2. Пуголовок живе на темному мулистому дні озера, а доросла жаба - на яскравому сонячному світлі біля поверхні води. Подібним чином плід людини виходить з утроби матері в яскраво освітлений зовнішній світ.

3. У пуголовка є зябра, і він витягує кисень з води. У зародка людини на ранніх стадіях розвитку теж є зябра, і протягом внутрішньоутробного життя він отримує кисень з крові матері.

4. Через кілька днів після перетворення пуголовка в жабу зябра розсмоктуються, розвиваються легкі і тварина переходить до споживання атмосферного кисню. Немовля починає дихати легкими відразу після народження.

5. Пуголовок в основному харчується рослинною їжею, а доросла форма є хижаком. Плід людини, перебуваючи в матці, не використовує власний травний тракт, отримуючи живильні речовини через плаценту. Відразу після того, як немовля починає смоктати молоко, його травний тракт вступає в дію.

6. Як вже говорилося, перетворення пуголовка в доросле жабу направляється головним чином хімічними чинниками, а саме гормоном, секретується щитовидною залозою. Нещодавно було встановлено, що події, що відбуваються при народженні людини і пов'язані з переходом з водного середовища у повітряне, також направляються гормонами - катехоламинами, головним чином адреналіном і норадреналіном. Детальне вивчення показало, що надходження цих гормонів у кров готує немовляти до переходу з одного середовища в іншу. Вони допомагають плоду перенести недолік кисню, що виникає при стисненні плаценти і самого плода під час скорочень матки матері. Підвищення рівня цих гормонів, крім того, сприяє очищенню легенів і зміни їх фізіології, активізуючи дихання. Вони викликають також розширення зіниць, даючи дитині можливість вперше поглянути на навколишній його світлий світ. Така роль цих гормонів була підтверджена експериментами по видаленню їх джерела, що проводилися на щурах і вівці.

Перехід з водного середовища у повітряне обумовлюється в амфібій і у вищих ссавців, зокрема у людини, головним чином гормонами і характеризується в цих двох групах поруч подібних особливостей, що стосуються фізіології і навколишніх умов. З еволюційної точки зору важливе значення мають швидкість цього переходу та його каналізація хімічними процесами, притаманними самому організму.

Оленя можна перетворити на кита за допомогою хімічних маніпуляцій і ряду щодо швидких подій.

Можна було б думати, що далекий предок таких ссавців, як тюлені і кити, був близький до риб або амфібіям. Однак це не так. Досліди з розщеплення ДНК за допомогою рестриктаз і подальша ДНК / ДНК-гібридизація, а також використання інших молекулярно-біологічних методів показали, що предками китів були парнокопитні, такі як олень, а предками тюленів - такі хижаки, як видра і норка.

Рис. 5. Реакція плоду людини на асфіксію викликається тими ж хімічними сигналами, які діють у морських ссавців при пірнанні

Коли тюлень занурює голову у воду, рівень катехоламінів у крові підвищується. Під дією цього гормону надходження крові у периферичні судини зменшується, а кровопостачання головного мозку, серця та наднирників посилюється. Аналогічним чином у плода людини, позбавленої кисню, вміст у крові катехоламінів. підвищується; приплив крові у периферичні судини зменшується, а кровопостачання головного мозку, серця і наднирників зростає. Сповільнюється також ритм серцевих скорочень.

Предками водних ссавців були тварини, які жили на суші і вели суворо наземний спосіб життя. Який механізм дав їм можливість знову перейти до життя у воді і наскільки повільним був цей процес? Якщо розглядати це перетворення, користуючись поняттями випадкових мутацій і абстрактного відбору, то слід визнати, що воно зайняло мільйони років і було в основному непрямим результатом дії середовища. Згідно ж моєї точки зору, наявних в даний час даних достатньо, щоб уявити собі перетворення оленя в кита або норки в тюленя наступним чином: 1) перетворення йшло відносно швидкими кроками; 2) воно каналізувати внутрішніми механізмами, 3) хімічний склад середовища надавав безпосередній вплив на форму організму.

Олень і норка при народженні роблять такий же перехід з водного середовища у повітряне, як людина та інші ссавці. Вони раптово переходять від водного способу життя в матці до життя в повітряному середовищі. Як вже говорилося вище, фізіологічні зміни, які зазнають при народженні кровообіг, дихання і функція очей, ініціюються гормонами у настільки різних ссавців, як щури, вівці і людина. Суттєвий момент тут полягає в тому, що плід ссавця, що страждає від нестачі повітря, вже володіє хімічними механізмом, що дозволяє йому справитися з тимчасовою асфіксією. Саме такий механізм стали використовувати кит і тюлень у своєму новому середовищі, переставши бути наземними тваринами. І тюлень, і кит під час тривалих занурень у воду змушені підтримувати життєдіяльність свого організму в умовах часткової асфіксії. Таким чином, коли наземні хребетні давали початок своїм водним похідним, їм не довелося створювати ніяких нових механізмів: в їх гормональної організації ці механізми вже були.

На користь такої інтерпретації свідчать дані про те, що як статевозрілий тюлень, так і людський плід, тимчасово опинившись в умовах асфіксії, використовують один і той же гормональний механізм. Безвідносно до цієї еволюційної проблеми Лагеркранц і Злоткін вказали на схожість фізіологічних подій, що відбуваються в організмах пірнаючого тюленя і народжується на світ немовляти. В обох випадках одні і ті ж гормони надають одне і те ж дію, з тим, щоб збалансувати виникає при цьому тимчасовий недолік кисню. У новонародженого гормони послаблюють периферичний кровообіг і підсилюють кровопостачання головного мозку. Те ж саме відбувається у тюленя: коли він пірнає, кров швидше притікає до мозку, а кровопостачання інших частин тіла зменшується.

З огляду на те що перехід з водного середовища - у повітряну відбувається так швидко, я схиляюся до думки, що подібна ситуація мала місце на перших стадіях перетворення оленя в кита або норки в тюленя; іншими словами, спочатку процес трансформації, можливо, протікав відносно швидко, використовуючи внутрішні хімічні сигнали, вже давно були в організму.

Зрозуміло, кит відрізняється від оленя не тільки в цьому відношенні. Можна заперечити, що головна відмінність між ними стосується форми тіла. Тіло оленя з його довгими кінцівками і рогами зовсім не схоже на обтічне тіло кита, однак, як свідчать наступні дані, подібні відмінності не такі великі, як це здається.

1. Відома одинична мутація, що викликає вкорочення ніг у вівці. У Новій Англії було виведено стадо коротконогих овець, нездатних перестрибувати через звичайну огорожу. Ця порода вимерла, але через 50 років та сама мутація знову постала у Норвегії.

2. У більшості видів оленів самці мають великі роги, а самки безрогі. Існують також безрогі породи великої рогатої худоби. Відсутність рогів обумовлено декількома генами, але в цьому беруть участь і гормональні чинники. У кастрованих самців зростання рогів припиняється.

3. У перших китів не було плавців. Добре збереглися викопні рештки показують, що у більшості древніх китів з еоцену плавці ще не розвинулися. На кожній з чотирьох кінцівок у них було по п'яти ясно виражених пальців. Крім того, до цього часу укоротилися тільки задні кінцівки, а передні ще залишалися відносно довгими. . Прикладом такого кита служить Pakicetus.

4. Сучасна обтічна форма тіла китів - не новина. Вона вже існувала у далеких предків оленя. Таку форму тіла мали морські рептилії і риби. Більше того, можливо, обтічна форма тіла китів виникла частково внаслідок безпосереднього впливу на клітини організму хімічних агентів, що містяться у воді, точно так само, як форма підводного листя рослин і тіла мешкають у воді амфібій. В еволюційному плані найважливіше значення має те, що оленям, можливо, не знадобилося змінювати свою генетичну конституцію для того, щоб придбати обтічну форму тіла, властиву кита. Різні частини рослини мають однакову генетичну конституцію і тим не менш, продукують листя з хорошими гідродинамічними властивостями у воді і аеродинамічними - у повітрі. Не змінюється також і генетична конституція амфібій, коли форма їх тіла радикально змінюється з гідродинамічної на аеродинамічну, оскільки це відбувається в одного і того ж тварини.

Рис. 6. Відмінності між наземними і водними ссавцями. А. Лев. Б. Малий оленек. В. Бегемот. Г. Каліфорнійський морський лев. Д. Звичайна гринда. Лев приведений тут як представник хижих, хоча найближчими родичами тюленя вважаються видра і норка. Оленек наведено як приклад примітивного оленя, від якого, за припущеннями, виникли кити. Водно-наземні види за формою тіла займають проміжне положення між мешканцями водної та повітряної середовищ

Отже, може виявитися, що кілька тисяч мутацій і мільйони років очікування зовсім не обов'язкові для того, щоб олень перетворився на кита. Якщо будуть відомі: 1) шляху становлення у живих організмів патернів, характерних для мінералів, 2) механізми, відповідальні за програмування і стирання генів, 3) шляхи створення впорядкованості у розташуванні генів у хромосомах еукаріотів; 4) процеси, за допомогою яких містяться в середовищі хімічні речовини змінюють функції клітин, то виникне можливість перетворювати оленя в кита і кита в оленя з допомогою декількох відносно швидких хімічних процесів. Подібна подія здається таким же недосяжним і нереальним, яким здавалося подорож на Місяць вченим XIX ст.

Деякі з найбільш важливих ознак, які відрізняють людину від людиноподібних мавп і відсутні в нього при народженні

Людина при народженні проходить через описані вище трансформації, пов'язані зі зміною водного середовища на повітряну, більше того, у нього виявляються всі виниклі в процесі еволюції риси, зумовлені фізіологічними змінами, схожими з тими, якими супроводжується перехід з водного середовища у повітряне в інших тварин.

Homo , шимпанзе, горилла и орангутанг обладают общим предком и относятся к высшим приматам. sapiens, шимпанзе, горила і орангутанг мають загальним предком і відносяться до вищих приматів. Дві головні ознаки, якими людина відрізняється від людиноподібних мавп, при народженні відсутні, хоча зазвичай вважається, що вони у нього вже є. Ці ознаки - великі розміри головного мозку і зміни скелета, що роблять можливим вертикальне положення тіла, - виникають в результаті фізіологічних змін, що відбуваються в період постнатального розвитку. Це має величезне еволюційне значення, бо свідчить про те, що такі ознаки не є вродженими видовими ознаками, але виникають в результаті фізіологічних змін, происхо дящих на пізніх стадіях розвитку. У людини обсяг головного мозку продовжує збільшуватися протягом тривалого часу після народження, тоді як у шимпанзе він збільшується лише незначно. Те ж саме відноситься до ходіння на двох ногах.

Рис. 7. Зміна вигину хребта у людини в процесі росту. У немовляти є тільки один згин опуклістю назад, як, наприклад, у горили

У новонародженої дитини хребет зігнутий так само, як у пересувається на двох кінцівках горили, тобто має один згин опуклістю назад. У тримісячному віці з'являється перша зміна - вигин у шийній області, а до дев'яти місяців - друга зміна, що створює компенсаторний вигин у поперековій області, який в основному і забезпечує вертикальне положення тіла. Відбуваються і інші зміни, зокрема в будові таза, який утворює дно черевної порожнини, тобто займає у людини зовсім інше становище, ніж у чотириногих. Таким чином, лише після досягнення дев'ятимісячного віку тіло людини виявляється досить зміненим, щоб прийняти вертикальне положення. Якого роду сигнали ініціюють подібні зміни? В даний час це ще не цілком встановлено. Проте розбіжності у скелеті та м'язах між людиною і людиноподібними мавпами всього лише декілька сильніше виражені, ніж відмінності між чоловіком і жінкою, у якої таз має іншу форму та іншу мускулатуру. Як відомо, ці відмінності мають гормональну природу і залежать від активності околощітовідних залоз та наднирників, які посилають хімічні сигнали, що впливають на кісткову тканину і на м'язові скорочення відповідно. Таким чином, зміни, в результаті яких людина стає з чотириногого двоногим, можуть бути викликані головним чином хімічними сигналами гормонального типу. З еволюційної точки зору це означає, що для такого перетворення не потрібні нові структурні гени, властиві одному лише виду Homo , и что оно легко может быть достигнуто в результате изменений на уровне регуляторных ДНК. sapiens, і що воно легко може бути досягнуто в результаті змін на рівні регуляторних ДНК. Крім того, перетворення це відбувається швидко - в одного індивідуума і за кілька місяців.

Еволюція людини, мабуть, залежала головним чином від змін на рівні регуляторної ДНК, а не на рівні структурних генів.

Викладені вище міркування підтверджуються зібраними за останні 10 років даними про генетичному схожості між людиною і людиноподібними мавпами. На відміну від сподівань, що грунтуються на уявленнях про випадкових мутаціях, аналіз геномів показав наступне.

1. При детальному вивченні пофарбованих поперечних дисків, утворюють в хромосомах постійні патерни, було виявлено їх разюча схожість у орангутанга, горили, шимпанзе і людини.

2. У хромосомах людини встановлена ​​локалізація приблизно 400 генів. Сорок з них виявлені у людиноподібних мавп, причому в більшості випадків у тих же хромосомах.

3. Гомологічною ДНК вищих приматів підтверджується і дослідами з ДНК / ДНК-гібридизації. Відмінності між нуклеотидними послідовностями ДНК людини і шимпанзе складають приблизно 1,1% і зачіпають головним чином нетранскрібіруемие ділянки, в яких локалізована регуляторна ДНК.

4. Ці гомології виявлені також і в білках. Подібність між амінокислотними послідовностями 44 білків шимпанзе і людини перевищує 99%.

5. Кінг і Уїлсон на підставі своїх досліджень прийшли до висновку, що головні морфологічні і фізіологічні відмінності між людиною і шимпанзе можуть бути результатом регуляторних змін на рівні експресії генів, а не точкових мутацій у структурних генах.

Людина і шимпанзе відносяться не тільки до різних видів, але і до різних родів і родин. , шимпанзе - к сем. Pongidae . Людина належить до сем. Hominidae, шимпанзе - до сем. Pongidae. Отже, повинна існувати якась трансформація, що призводить до такої великої модифікації, яка може викликати розходження, що розділяє сімейства, не викликаючи при цьому істотних змін у структурних генах.

Новітні палеонтологічні дані підтверджують можливість раптового виникнення видів.

Верба провела широке дослідження еволюції африканських ссавців від міоцену до сучасної епохи. Вона визначала тривалість існування видів у антилоп і в інших груп. Врба прийшла до висновку, що мали місце синхронні хвилі, які вели до раптового появи відмінних ознак, що зберігалися потім протягом тривалих періодів часу. Як вона вказує, ці дані свідчать на користь не послідовного видоутворення, заснованого на накопиченні дрібних змін, а раптового вибуху видових ознак, які потім закріплювалися.

Види, роди і родини можуть виникати багатьма способами.

Згідно із загальноприйнятою точкою зору, види виникають головним чином шляхом: 1) мутацій структурних генів, тобто генів, що детермінують синтез білків, 2) хромосомних перебудов; 3) випадкових подій; 4) численних дрібних і послідовних генетичних змін; 5) повільного процесу трансформації. Це далі веде до перетворення видів у пологи та пологів у родини.

Наявні в даний час дані вказують на те, що в цих еволюційних процесах можуть брати участь дуже різні механізми. Крім того, у видоутворенні можуть використовуватися не один, а декілька механізмів.

1. Кожна трансформація обумовлювалася впорядкованістю, заданої вихідної організацією мінеральних компонентів клітини і збереженням декількох нуклеотидних послідовностей ДНК від прокаріотів і еукаріотів до людини.

2. Модифікації мінеральних компонентів, що відбуваються, наприклад, в результаті змін проникності мембран, можливо, беруть участь у трансформації видів, оскільки вони впливають на базові типи структур.

3. З цих процесів не можна виключити також зміни фізичних факторів, таких як гравітація, які ведуть до змін у шаровому розподілі макромолекулярних компонентів у заплідненому яйці. Модифікації, викликані хімічними і фізичними факторами, можуть передаватися нащадкам, оскільки поділ між соматичними клітинами і клітинами зародкового шляху не таке суворе, як вважали раніше.

4. Не виключається і участь змін структурних генів, але вони, ймовірно, залежить головним чином від фізико-хімічних обмежень, властивих будовою клітини і ДНК.

5. Крім того, еволюція ДНК може залежати від внутрішнього і зовнішнього середовища. Відомо, що такий фізичний чинник, як температура, каналізує нуклеотидний складу ДНК. Можна очікувати, що у вищих хребетних, таких, як птахи та ссавці, терморегуляція, що забезпечує сталість температури клітин, каналізує зміни нуклеотидних послідовностей як структурних, так і регуляторних ділянок ДНК.

6. Цілком очевидно значення хромосомних перебудов, які так часто називали джерелом трансформації видів. Створюється, однак, враження, що вони виникають і підтримуються впорядкованими процесами, зумовленими головним чином вихідним будовою хромосоми. У їх встановлення повинна була брати участь впорядкованість, що визначає оптимальні генні території в межах центромери-тіломірна поля.

7. В раптовому освіту додаткових копій специфічних послідовностей ДНК беруть участь і внутрішні, і зовнішні чинники. Число копій може регулюватися самої хромосомою. Їх різка зміна може обумовлюватися і середовищні фактори.

8. Поряд з абсолютно очевидними повільними змінами можливі й швидкі зміни. Це пояснюється тим, що багато різкі структурні та функціональні зміни відбуваються без участі структурних генів; вони визначаються змінами в регуляторній ДНК і навіть зовнішніми факторами, що впливають на секрецію гормонів. Структурні гени, мабуть, грають в еволюції скромну роль у порівнянні з роллю нуклеотидних послідовностей регуляторних ДНК.

9. Початкові процеси, що ведуть до трансформації видів, пологів і сімейств, не завжди протікають повільно. Повільними є, мабуть, більш пізніші події, породжувані різного роду дрібними припасуваннями. Для головної трансформації не потрібні мільйони років або тисячі випадкових мутацій. Результати вивчення автоеволюціі дозволяють сформулювати більш багатосторонню і зв'язну концепцію трансформації видів.

До цього можна додати, що вимирання видів у результаті катастроф необов'язково: можливо, у них існують якісь годинник, що визначають тривалість їх існування. Наявність у ссавців годин, обмежують число поділок соматичних клітин, добре відомо. Не виключено, що ці клітинні годинник проявляють себе і на видовому рівні.

Додати в блог або на сайт

Цей текст може містити помилки.

Біологія | Реферат
126.2кб. | скачати


Схожі роботи:
Захворювання що пов язані із впливом факторів навколишнього середовища
Злочини пов`язані з наркотиками
Особливості пов`язані з анестезією дитини
Операції пов`язані з житловими приміщеннями
Хвороби пов`язані з вібрацією на виробництві
Покарання не пов`язані з позбавленням волі
Види реклами не пов`язані з пресою
Відповідальність за діяння пов`язані з наркотичними засобами
Злочини пов`язані з незаконним обігом наркотиків

Нажми чтобы узнать.
© Усі права захищені
написати до нас
Рейтинг@Mail.ru