Rudimentumok és atavizmusok az emberekben táblázat. Közömbös egyensúly nagy populációkban. A modern emberek atavizmusai

Példák a kezdetlegességekre az állatvilágban

Ilyesmit mindenhol lehet találni. Például a pitypang, bár megtermékenyítés nélkül szaporodik, mégis virágzik és virágport termel. A rovarok között megtalálhatók a röpképtelen bogarak, amelyeknek teljesen kialakított szárnyaik vannak a kemény, összeolvadt elytra alatt.

Az olyan hüllőknek, mint a pitonoknak, még mindig van egy kismedence, amely nem kapcsolódik a csigolyákhoz (mint a legtöbb gerincesnél) – egyszerűen a hasüregben lebeg. Ez a bizonyíték arra, hogy a kígyók négylábú hüllőkből fejlődtek ki. Egyes gyíkok kezdetleges, maradvány lábakat viselnek a bőrük alatt, amelyek kívülről láthatatlanok.

Sok állatnak nyomos szeme van. Például a víz alatti barlanglakók, mint például a halak (a mexikói tetra- és szalamandrafajok, a Typhlotriton spelaeus és a Proteus anguinus) vakok, de kezdetleges, maradványos szemük van. A mexikói tetra szemében van egy lencse, degeneratív retina és látóideg. A vak szalamandrának olyan pupillája van, amely lecsukja szemhéját a külső fénytől.

A bálnáknak van egy kis medencéje és hátsó lábai. A lábcsontok jelen vannak a bálna testében, de nem kapcsolódnak a csontváz többi részéhez. Ehelyett egyszerűen beágyazódnak az állat szövetébe. Ez a bálnák szárazföldi ősöktől való evolúciójának bizonyítéka, a hátsó végtagok és a medence későbbi elvesztésével. A modern bálnákban csak ezeknek a terveknek a maradványai maradnak meg.

Emberi maradványok

Mi az a rudimentum? Ez egy olyan testrész, amely az evolúció során elvesztette közvetlen rendeltetését, például az emberi vakbél, amely egykor fontos funkciót töltött be, de mára többet árt, mint használ. A coccyx a főemlősök távoli ősei farokcsontjának maradványa - ez az embrionális farok maradék része, amely az emberi testben képződik, majd lebomlik, és az immunrendszer „megeszi”. És néhány ember még mindig, bár rendkívül ritkán, farokkal (atavizmussal) születik.

Vannak, akik mozgathatják a fülüket, bár ez a tulajdonság a macskákra és más állatokra jellemző, és a vadászat közbeni hangok lokalizálásához szükséges. Ismeretes, hogy az emberi ősök növényevők voltak, és a fogakra volt szükség a növényi élelmiszerek rágásához és őrléséhez. A felnőttek több mint 90%-ának van úgynevezett bölcsességfoga. Ezek a haszontalan fogak néha helytelenül nőnek, és súlyos fájdalmat okozhatnak. Az emberek gyakran csak megszabadulnak tőlük.

Az emberben való előfordulás szintén kezdetleges jellemző. Ez a reakció általában akkor jelentkezik, ha hideg vagy ijesztő. Az egyes szőrszálak tövénél lévő izmok felfelé emelik a hajat. Állatoknál ez a funkció a hővisszatartással jár. Ugyanez történhet, ha az állat veszélyben van. Ezúttal az „álló szőrzet” lehetővé teszi, hogy az állat fenyegetőbben és fenyegetőbben nézzen ki.

Az evolúció cáfolhatatlan bizonyítéka

Egy standard filogenetikai fa tanulmányozásához minden fajnak egyedi ősei vannak. Minden szervezetnek megvan a saját, közös őseinek sajátos ciklusa, amely összeköti őket velük. Az élőlényektől elvárható, hogy bizonyítékot hordozzanak erre a származási történetre. Mi az a rudimentum? A biológiában ezek anatómiai és molekuláris jellemzők, amelyek nem funkcionálisak.

Mi az a rudimentum? Például a madarak szárnyai anatómiai szempontból nagyon összetettek, speciálisan irányított repülésre alkalmas szerkezetek, de vannak olyan madarak, amelyek nem kapnak repülési képességet. Szemléltető példa erre a struccok, amelyek szárnyait bátran nevezhetjük nyomszerveknek, hiszen nem a repüléshez, hanem inkább az egyensúlyozáshoz szükségesek a futás és a párzás során.

A tudósok tanácstalansága

A vesztigiális struktúrák a történelem során zavarba ejtették a természettudósokat. Ez a kérdés már jóval azelőtt érdekelte a tudósokat, hogy Darwin először javasolta egyetemes elméletét a fajok eredetéről. A 18-19. század számos tudományos elméje, mint például (1749-1832), Georges-Louis Leclerc, Comte de Buffon (1707-1788) és Georges Cuvier (1769-1832) tanulmányozta ezt a problémát.

Hatvan évvel a Darwin-féle fajok eredetének megjelenése előtt a kiváló francia anatómia, Geoffroy Saint-Hilaire (1772-1844) foglalkozott a kazuár és a strucc maradványszárnyainak kérdésével. Tanácstalan volt, hogy a természet miért hagy mindig „szervnyomokat”, amelyekre már nincs szükség. Tíz évvel később Jean-Baptiste Lamarck (1744-1829) meghatározott néhány kezdetleges szerkezetet állattani filozófiájában.

Atavizmusok

Az atavizmusok bizonyos jellemzők, amelyek csak az élőlények egy kis csoportjában rejlenek. Ilyenek például az emberi farok (farkcsont projekció), az extra vagy úszóhártyás lábujjak, a kóros szőrösödés, a kutyák hasüregi izma stb. Egyes gének, például a babafuzz, a születés után egyszerűen deaktiválódnak. Mik azok a rudimentumok és atavizmusok? Ez csak a jéghegy csúcsa az evolúció bizonyítékainak.

Az atavizmus jellemzői a következők:

1) jelenlét a felnőtt életszakaszban;

2) a szülők vagy a közelmúltbeli ősök jellemzőinek hiánya;

3) rendkívüli ritkaság a lakosság körében.

Az egyik legdrámaibb atavizmus az emberi farok. Némelyik puha, csak izmokat, ereket és idegeket tartalmaz. Néha porc is jelen lehet. Ezek a farok műtéti úton eltávolíthatók. Az atavizmusok közé tartozik a nagyszámú (több mint 2) mellbimbó jelenléte.

Az evolúció rejtelmei

Mik azok a rudimentumok, amelyek elvesztették közvetlen céljukat, és már nem látják el közvetlen funkciójukat. Ha minden élő szervezet egy közös őstől származik, akkor a különböző funkciók és struktúrák elvesztését vagy megszerzését a történelmi makroevolúció határozza meg.

Rudiments olyan szerveket nevezzük, amelyeknek semmilyen funkciója nincs, vagy szerkezetüktől eltérő funkciójuk van. Úgy gondolják, hogy az ilyen testületekben lehetséges eltérést megállapítani a szerkezet és a funkció között, vagyis ezekben a szervekben a szerkezeti költségek túlságosan nagynak tűnnek az általuk ellátott funkcióhoz képest. Működésvesztés vagy a funkcionális képesség korlátozása értelmezik az evolúcióelmélet keretein belül mint funkcióvesztés az evolúció során.

Első pillantásra világos, hogy a kezdetlegességek nem szolgálhatnak bizonyíték fejlődés az alacsonyabb formákból a magasabb felé. Mindenesetre a kezdetlegességek azt mutatják haldoklási folyamat ezek a szervek. A progresszív evolúció bizonyítékaként a kezdetlegesség kizárt.

De a végén van egy másik érv: a nyomszervek tanúskodniés ellene teremtés aktusa, hiszen egy átgondolt és megtervezett teremtésben nem jöhettek volna létre olyan szervek. Ezért részletesebben megvizsgáljuk a rudimentumok problémáit, és az alkotási modell keretein belül kínáljuk a rudimentumok jelenségének értelmezését (a téma részletesebb tárgyalását lásd: Junker, 1989).

A legtöbb alapelem nem veszítette el funkcióját

Sokáig klasszikus szervnek számított, amely elvesztette funkcióit. vakbél vakbél személy. Ma már azonban ismert, hogy a vakbél védő funkciót lát el gyakori betegségekben, és részt vesz a vakbél baktériumflórájának szabályozásában.

A madaraknak, hüllőknek és néhány emlősnek van egy harmadik szemhéja, egy átlátszó nictitáló membrán. A szemet védve a belső zugától az egész szemgolyón keresztül húzódik . Amikor a madarak repülnek, a csikorgó membrán ablaktörlőként működik. . „Vestigiális” nictitáló membrán emberben (ábra). . 6.15 ) a szemgolyóra hulló idegen testek összegyűjtésének feladatát látja el, azokat a szemzugban ragasztómasszává köti. Innen könnyen eltávolíthatók.

Farkcsont személy szükséges a medenceizmok megerősítéséhez, amelyek támogatják a kismedence belső szerveit, és ezáltal lehetővé teszik a függőleges járást. Az a mobilitás, amelynek a farkcsont a gerincoszlopból való ontogenezisében ered, döntő fontosságú a szülés folyamatában.

A nyelőcső csatlakozása a légcsőhöz szintén nem értelmetlen: a légutakban található nyálka a nyelőcsövön keresztül eltávolítható . Ezenkívül ez a szerkezet helytakarékos és lehetővé teszi a szájon keresztüli légzést, ami rendkívül kényelmes módja a súlyos orrfolyás kezelésének. Ezért a filogenetikai fejlődés miatt nem tekinthető extra szerkezetnek. Mindezek a struktúrák azonban teljesen érthetőek a konstruktív fejlődés szempontjából ( lásd 6.5.2).

Példák az állatvilágból

Embrionális fogak kezdetlegessége balénben a bálnák, amelyekből soha nem válnak valódi fogak, fontos szerepet játszanak az állcsontok kialakulásában. Ugyanez vonatkozik a kérődzők felső metszőfogainak rudimentjeire, amelyek soha nem törnek ki a felső állkapcson.

Kiwi szárnyak maradványai(rizs. 6.16) az egyensúly szabályozását szolgálják. Ebben az esetben azonban a rudimentumok csak evolúcióelméleti fogalom, azon a hiedelmen alapul (amit először bizonyítani kell), hogy a kivi ősei valaha repülni tudtak.

A bálna medencecsontjai és a combcsont vestigiális csontjai(rizs. 6.17) a nemi szervek izomzatának és a végbélnyílás izomzatának rögzítési helyeként szolgálnak, és ha ezek megsemmisülnek, az állatok gyomrának tartalma nagy vízmélységben nagy hidrosztatikus nyomás hatására lelapul. Ebben az esetben tehát szó sem lehet funkcionalitásvesztésről, hiszen e csontok nélkül a bálnák nem tudnának olyan jól mélyre merülni.

Maradék hátsó végtagok kanos scut formájában boáknál és pitonoknál("szuperrudimentáris") nagyon hasznosak a kígyók gallyakon és ágakon történő mozgásában, és segédszerveként szolgálnak a párzás során.

És végül el kell nevezni még egyet, az ún "csökevény viselkedés": a gímszarvas, amikor fajtársát fenyegeti, felemeli a felső ajkát, mint sok állat, amelynek agyarai tőr alakúak. A gímszarvas ilyen fogai azonban túl kicsik. De mivel a fenyegető gesztusok világosak nélkül is érthetők látható agyarai, akkor Ebben az esetben nem kell sürgősen beszélni a kezdetlegesség jelenségéről.

Érvelhető, hogy a funkcióvesztés jelensége nem bizonyítható teljes bizonyossággal. A bemutatott érvek általában a pillanatnyi tudatlanságon alapulnak.

Egyes kezdetlegességek keletkeznek azáltal degeneráció egy típuson belülÉs rövid időn belül(degeneratív mikroevolúció). Tipikus példa erre az ember „bölcsességfogai”. Feltételezhető (mind a teremtési modellben, mind az evolúciós modellben), hogy a múltban mind a 32 emberi fogat rendszeresen használták és teljesen működőképesek voltak. Az, hogy a modern embernek nem feltétlenül van szüksége bölcsességfogra, a megváltozott étkezési szokásainak köszönhető. Ezért a fokozott degeneratív fejlődés nem okozott kárt. És mivel a degeneratív fejlődés során nem történt említésre méltó szerkezeti változás, szó sem lehet evolúcióról az evolúciós doktrína értelmében. Ilyen degeneratív fejlődés csak rövid idő alatt lehetséges, nem kell hozzá több millió vagy százezer év. Ez egyenértékű azzal, mintha az „evolúciót” nagyobb betegségekre való hajlamnak vagy látásromlásnak tekintenénk.

A bölcsességfogak sorvadása a különböző fajok között eltérő. A mongoloid faj különösen előrehaladott ebben a folyamatban. A felfedezett emberi kövületek funkcionális bölcsességfogakat tartalmaznak.

Ez a rovat felsorolhatja az úgynevezett jól ismert „civilizációs betegségeket” is, mint például a gyakran emlegetett legyengült csigolyaközi porcok, inguinalis hernia, aranyér, visszér és lapos láb. . Ennek semmi köze a „katasztrófatervezéshez”, ahogy R. Riedl zoológus nemrégiben fogalmazott (1984, 192. o.), hanem csak a „visszaéléshez”. Ha egy műszaki eszközt nem megfelelően használnak, akkor az előforduló meghibásodások nem magyarázhatók a tervezés hibáival. Az ember több, mint egy eszköz, testi épsége az életmódjától is függ.

Az egyszerű mikroevolúciós degeneráció magyarázatot adhat a megmaradt szárnyak megjelenésére a földi bogarakban vagy az erős széllökéseknek kitett szigeteken élő rovarokban (lásd az ábrát). szakasz 3.3.3). Ide tartozhatnak a kezdetleges porzók is, amelyek például a Norichinaceae-ben találhatók (Scrophulariaceae).

A viselkedés számos alapeleme a mikroevolúcióval magyarázható. Például az a tény, hogy a kutyák elalvás előtt körbe-körbe pörögnek, egy régi, értelmes viselkedés maradványának tekintik, hogy személyesen megbizonyosodjanak arról, hogy fennáll-e a veszély.

A hasonlósági érv, mint igaz érv

Az előző rész nem tartalmazhatta például a bálnák kezdetleges medence- és combcsontjait ( rizs. 6.17]. Ők. a szárazföldi állatok csontvázának végül kialakult homológ részeivel összehasonlítva csak néhány funkciót látnak el. A részleges funkcióvesztést (a mozgásnak megfelelően) az emlősöknél atipikus mozgásmódhoz való speciális alkalmazkodás kompenzálja, amely a mikroevolúció során nem szerezhető meg.

Ez a példa jó lehetőséget nyújt az érvelés megközelítéseinek összehasonlítására, amikor a nyomszerveket az evolúciós modell és a teremtési modell keretein belül próbáljuk megmagyarázni. .

Érvelés belül evolúciós modell: a bálnák kismedencei és combcsontjainak van funkciójuk, de nem szükségesek ehhez a funkcióhoz hasonlóság ezek a struktúrák a szárazföldi emlősök megfelelő (homológ) csontjaival . A fent leírt funkciót nem homológ struktúrák is elláthatják. Így ez a hasonlóság általános kapcsolatokra utal. Így az igazi érv az általános kapcsolatok mellett ebben az esetben a hasonlóságok jelenléte .

A modellen belül Teremtés abból lehet érvet felhozni 6. szakasz. 1 (egy általános teremtési terv változata sok különböző szervezet számára). Az a programozó, akinek az a feladata, hogy sok hasonló programot készítsen, nem minden alkalommal az elejétől kezdi, hanem minden alkalommal az elején elkészített „nem specializált” programot használja, szükségtelen módosításokat bevezetve.

A nyomi szervek multifunkcionalitása

A funkcionalitás elvesztésének vagy a szerkezet és a funkció közötti eltérés kijelentése elhamarkodott lépés, és csak akkor lehetséges, ha a teljes ontogenezis során fennálló kapcsolatokat nem ismerjük és nem vesszük figyelembe. Különösen tanulságosak az egyéni emberi fejlődés tanulmányozásának eredményei ( szakasz 6.5.2). A következő példa azt mutatja, hogy ez nem kivételes eset.

Sok barlangi hal sorvadt a szeme. A barlanglakóról Astyanax mexicanus az is ismeretes, hogy látókészüléke kezdetben normálisan alakul ki. Ezután a további egyedfejlődés során a meglévő egyedi struktúrák fordított fejlődése (sorvadása) következik be . Ez a figyelemre méltó tény azonban érthető, hiszen a szem apparátusának élettani jelentősége van a fej kialakulásában. A szem tehát ezekben a barlangi állatokban egyértelműen erősen korlátozott érzékelési apparátusként, de a fejlődés korai szakaszában formaformáló funkciót is ellát. Ezért a redukció csak attól a pillanattól lehetséges, amikor a formáló funkciót nem sértik.

Ez a példa, amelyhez még sok hasonlót lehetne hozzáfűzni, azt mutatja, hogy a kezdetlegesség jelenségének értelmezésekor figyelembe kell venni a részek kapcsolatát az ontogenezis során, mivel az ontogenezis folyamatában a test egyes struktúrái bizonyos funkciókat látnak el ( például az embrió képződése során), amelyeket a végül kialakult szervben lehetetlen megfigyelni.

Ugyanaz a struktúra így különböző feladatokat tud egyszerre ellátni. Ez egy általános szervezési elv (valószínűleg a "teremtés elve") bizonyítékának tekinthető: a szervek hajlamosak számos funkciót egyszerre vagy egymást követően ellátni az egyedfejlődés során. Csak az imént leírt esetben fedezték fel azt az elvet, amely szerint egy adott szerv (a szem) bizonyos környezeti feltételek mellett az általa ellátott funkciók valamelyikének maradványává válhat.

BAN BEN evolúciós modell Az ilyen jelenségeket „körforgalmú fejlődésként” vagy „összefoglaló fejlődésként” értelmezik. Ha – mint már többször bebizonyosodott – sürgős élettani szükség van az ilyen „kitérőkre”, akkor ez az értelmezés legalábbis nem meggyőző. Ilyen adatok alapján egyes biológusok arra a következtetésre jutottak, hogy a „fejlődési körút” jelenségét annak bizonyítékának kell tekinteni, hogy ezen az úton összpontosul az élőlények fejlődésében a fiziológiai szelekciós nyomás. Egyes kutatók ezért úgy vélik, hogy nagyon is lehetséges, hogy a fejlődés bizonyos fiziológiai problémáira csak egy formális megoldás létezik, nevezetesen: a fejlődés látszólag mellékútjai valójában „rövid utak a sikerhez”.

Atavizmusok

Véletlenszerű szerkezetek körülmények-ből alakult ki ugyanazon faj különálló egyedeiés amelyek a fejlődés feltételezett korábbi filogenetikai szakaszait hivatottak felidézni ún atavizmusok(lat. atavus - nagy-ős). Ezekben az esetekben válságról beszélnek, amely korábban már elmúlt történelmi és általános szakaszban van. Az embereknél előforduló atavizmusok közé tartoznak a sipolyok a torokban, a túlzott szőrnövekedés, a lófarok és a többszörös mellbimbók. .

A „kezdetekhez” hasonlóan az atavizmusok sem bizonyítékok a progresszív evolúció mellett. Ráadásul egyértelműen nyilvánvaló, hogy az adott érvelés az atavizmusok megjelenése más következetlenség. A deformációk (fejlődések) csak akkor tekinthetők a javasolt törzsfejlődés bizonyítékának (vagyis atavizmusként értelmezhetők), ha hasonlóságot mutatnak a jelenség által érintett szervezetek feltételezett őseivel. . Ha következetesek akarunk lenni, akkor történetileg kell értelmeznünk az alakváltozás összes jelenségét, például az elágazó bordákat és az ajakhasadást, a hatujjú ujjak jelenségét és a két fej kialakulását: és a ötödik láb .

Ez azt jelenti, hogy még az ilyen deformációkat is a filogenetikai fejlődés korábban áthaladt szakaszainak bizonyítékának kell tekinteni, ami nem lehet biztosan ilyen. Elfogadhatatlan azonban az ellenkezője is: egy adott fejlődési rendellenességet csak akkor értelmezni, ha az egy előre megkonstruált koncepció keretei közé illeszkedik. Ezért az atavizmusok nem tekinthetők az élőlények filogenetikájának bizonyítékának. Az a tény, hogy a deformációk egy része (de csak néhány) más élőlényekre (feltehetően a szóban forgó szervezetek őseire) hasonlít a külső hasonlóság számos megnyilvánulása miatt, nem váratlan és nem érdemel különösebb figyelmet. (Az atavizmusok gyakran „a norma megnyilvánulásának határesetei”, lásd. 6.5.2.)

Az állatok atavizmusának egyik példája a lovak extra lábujja ( rizs. 6.18). Ebben az esetben, valószínűleg egy hibás vezérlőjel hatására, kétszer alakult ki az egyetlen lábszerkezet normál körülmények között (látható haszon nélkül). A lovak közül egyébként csak három- és négyujjú formák ismertek, kétujjúak nem találhatók közöttük (mint nálunk).

Hogy mennyire téves lehet az atavisztikus értelmezés, ha következetesen alkalmazzák, azt a következő példa mutatja: a négyszárnyú gyümölcslegyeket annak bizonyítékának tekintik, hogy a kétszárnyú rovarok (Deptera) négyszárnyú madarakból származott. A négy szárny megjelenését atavizmusnak tekintik. De léteznek mutáns gyümölcslegyek is, négy lengő kötőfékkel és szárnyak nélkül – ez egy abszurd „konstrukció”, amely filogenetikai ősként abszolút alkalmatlan.

Amikor a deformáció jelenségét atavizmusként próbáljuk megmagyarázni, ugyanaz az érvényes, mint amit a kezdetlegességről mondtunk: minden értelmezési kísérlet elhamarkodott, amíg fel nem derül a fejlődés mögöttes genetikai és fiziológiai helyzete, illetve a növekedési folyamatban betöltött funkcionális jelentősége. Ezért felhagytunk az anomális szerkezeti képződmények spekulatív értelmezésével.

Vissza a szöveghez

Rizs. 6.15. A nictitáló membrán egy emberi „rudiment”.

Vissza a szöveghez

Rizs. 6.16. Kiwi, egy röpképtelen madár, amely az ausztrál régióban őshonos. A kivi életmódja megegyezik egy kisemlősével. A röpképtelen madárfajok különösen a szigeteken gyakoriak, mivel ott nagyon kevés természetes ellenség él. (Rosenstein Kastélymúzeum, Stuttgart.)

Vissza a szöveghez

Rizs. 6.17. A fenti kép: sperma bálnák, sei bálnák, uszonyos bálnák kezdetleges kismedencei csontjai (fentről lefelé). Az uszonyos bálnáknak is van combcsontja. Az alsó képen a kismedencei rudimentum elhelyezkedése látható a sei bálnák hasában. Arvey bálnakutató úgy véli, hogy a bálnák medencecsontjai nem nevezhetők homológnak a szárazföldi emlősök megfelelő medencecsontjaival. Ezeket a csontokat gyomorcsontoknak nevezi. (Rosenstein Kastélymúzeum, Stuttgart.)

Genotípus és fenotípus, változékonyságuk

Genotípus - ez egy élőlény összes génjének összessége, amelyek az örökletes alapját képezik.

Fenotípus - az élőlény azon jeleinek és tulajdonságainak összessége, amelyek adott körülmények között az egyedfejlődés folyamatában feltárulnak, és a genotípus és a belső és külső környezet tényezőinek komplexumával való kölcsönhatás eredménye.

Minden biológiai fajnak megvan a saját fenotípusa. A génekben található örökletes információnak megfelelően alakul ki. A külső környezet változásaitól függően azonban a tulajdonságok állapota szervezetenként változik, ami egyéni különbségeket - változékonyságot - eredményez.

Az élőlények változékonysága alapján megjelenik a formák genetikai sokfélesége. Megkülönböztetik a módosító vagy fenotípusos és a genetikai vagy mutációs variabilitást.

A variabilitás módosítása nem okoz változást a genotípusban, egy adott genotípus külső környezet változásaira való reakciójához kapcsolódik: optimális körülmények között az adott genotípusban rejlő maximális képességek tárulnak fel. A módosítási variabilitás az eredeti normától való mennyiségi és minőségi eltérésekben nyilvánul meg, amelyek nem öröklődnek, hanem csak adaptív jellegűek, például az emberi bőr fokozott pigmentációja ultraibolya sugárzás hatására vagy az izomrendszer fejlődése a hatása alatt. testmozgás stb.

Egy szervezetben egy tulajdonság variációs fokát, vagyis a módosulási variabilitás határait reakciónormának nevezzük. A fenotípus tehát a genotípus és a környezeti tényezők kölcsönhatásának eredményeként alakul ki A fenotípusos jellemzők nem közvetítődnek a szülőkről az utódokra, csak a reakciónorma öröklődik, vagyis a környezeti feltételek változásaira adott válasz jellege.

A genetikai variabilitás lehet kombinatív és mutációs.

Kombinatív variabilitás a homológ kromoszómák homológ régióinak kicserélődése eredményeként jön létre a meiózis folyamata során, ami új génasszociációk kialakulásához vezet a genotípusban. Három folyamat eredményeként jön létre: 1) a kromoszómák független divergenciája a meiózis során; 2) véletlenszerű kapcsolatuk a megtermékenyítés során; 3) homológ kromoszómák metszeteinek cseréje vagy konjugáció. .

Mutációs variabilitás (mutációk). A mutációk az öröklődési egységekben - génekben - bekövetkező hirtelen és stabil változások, amelyek az örökletes jellemzők megváltozását vonják maguk után. Szükségszerűen változásokat okoznak a genotípusban, amelyeket az utódok örökölnek, és nem kapcsolódnak a gének keresztezéséhez és rekombinációjához.

Vannak kromoszóma- és génmutációk. A kromoszómamutációk a kromoszómák szerkezetének megváltozásával járnak. Ez olyan változás lehet a kromoszómák számában, amely többszöröse vagy nem többszöröse a haploid halmaznak (növényekben - poliploidia, emberben - heteroploidia). Embereknél a heteroploidiára példa lehet a Down-szindróma (egy extra kromoszóma és 47 kromoszóma a kariotípusban), a Shereshevsky-Turner-szindróma (egy X-kromoszóma hiányzik, 45). Az ember kariotípusának ilyen eltéréseit egészségügyi rendellenességek, mentális és fizikai zavarok, csökkent vitalitás stb.

A génmutációk befolyásolják magának a génnek a szerkezetét, és a szervezet tulajdonságaiban bekövetkező változásokat vonják maguk után (hemofília, színvakság, albinizmus stb.). A génmutációk szomatikus és csírasejtekben egyaránt előfordulnak.

A csírasejtekben előforduló mutációk öröklődnek. Ezeket generatív mutációknak nevezik. A szomatikus sejtekben bekövetkező változások szomatikus mutációkat okoznak, amelyek átterjednek arra a testrészre, amely a megváltozott sejtből fejlődik ki. Az ivarosan szaporodó fajok számára nem nélkülözhetetlenek, a növények vegetatív szaporításánál fontosak.

A populáció genetikai heterogenitása. S.S. Chetverikov (1926) a Hardy-képlet alapján (lásd a 3.3. és 8.4. fejezetet) a természet valós helyzetét vizsgálta. A mutációk általában recesszív állapotban keletkeznek és maradnak, és nem zavarják a populáció általános megjelenését; a populáció telített mutációkkal, „mint a szivacs vízzel”.

A természetes populációk genetikai heterogenitása, amint azt számos kísérlet kimutatta, a legfontosabb jellemzőjük. Fenntartása mutációk, a rekombináció folyamata révén történik (csak az ivartalan szaporodású formákban, minden örökletes variabilitás a mutációktól függ). Az ivaros szaporodás során fellépő örökletes tulajdonságok kombinatorikája korlátlan lehetőséget biztosít a genetikai sokféleség megteremtésére egy populációban. A számítások azt mutatják, hogy két olyan egyed keresztezéséből származó utódok, amelyek mindössze 10 lókuszban különböznek egymástól, amelyek mindegyikét 4 lehetséges allél képviseli, körülbelül 10 milliárd különböző genotípusú egyed lesz. Összesen 1000 lókuszban különbözõ egyedek keresztezésekor, amelyek mindegyikét 10 allél képviseli, az utódokban a lehetséges örökletes változatok (genotípusok) száma 10 1000 lesz, pl. sokszorosan meghaladja az elektronok számát az ismert Univerzumban.

Ezek a potenciális lehetőségek még csak jelentéktelen mértékben sem valósulnak meg, már csak a populáció korlátozott mérete miatt is.

A mutációs folyamat és a keresztezés által fenntartott genetikai heterogenitás lehetővé teszi, hogy a populáció (és a faj egésze) alkalmazkodásra ne csak az újonnan kialakuló örökletes változásokat használja fel, hanem azokat is, amelyek régen keletkeztek, és a populációban látens állapotban léteznek. forma. Ebben az értelemben a populációk heterogenitása biztosítja az örökletes variabilitás mobilizációs tartalékának meglétét (lásd Gershenzon, I. I. Shmalgauzen).

A populáció genetikai egysége. A populációgenetika egyik legfontosabb következtetése a populáció genetikai egységére vonatkozó tétel: az alkotó egyedek heterogenitása ellenére (vagy talán éppen e heterogenitás miatt) bármely populáció összetett genetikai rendszer, amely dinamikus egyensúlyban van. A populáció egy minimális méretű genetikai rendszer, amely korlátlan számú generáción keresztül fennmaradhat. Amikor az egyedek kereszteződnek egy populáción belül, sok mutáció szabadul fel az utódokban, beleértve azokat is, amelyek általában csökkentik az életképességet az egyedek homozigotizálódása miatt. Csak egy valódi természetes populációban, elegendő számú genetikailag változatos párzópartnerrel lehetséges a teljes rendszer egészének genetikai sokféleségét a szükséges szinten tartani. Sem egyén, sem különálló család vagy családcsoport (dem) nem rendelkezik ezzel az ingatlannal.

Tehát a populáció fő genetikai jellemzői az állandó örökletes heterogenitás, a belső genetikai egység és az egyes genotípusok (allélok) dinamikus egyensúlya. Ezek a jellemzők határozzák meg a népesség, mint elemi evolúciós egység szerveződését.

A lakosság ökológiai egysége. A lakosság sajátossága a saját ökológiai rés kialakítása. Jellemzően az ökológiai fülke mint egy többdimenziós tér, amelyet az egyes fajok alkotnak a biológiai és fizikai tér-idő kontinuumban (J. Hutchinson) csak a fajra alkalmazták. Mivel azonban egy fajon belül nem lehet két, minden tulajdonságukban azonos populáció, elkerülhetetlen annak a ténynek a felismerése, hogy minden populációnak saját, egyedi ökológiai jellemzővel kell rendelkeznie, azaz meghatározott helyet kell elfoglalnia az ökológiai hipertérben.

Az interspecifikus izolálás mechanizmusai

A biológiai fajkoncepció feltételezi az interspecifikus szaporodási izoláció meglétét – vagyis olyan izolációt, amely megakadályozza a különböző fajokhoz tartozó egyedek keresztezését. A szaporodási izoláció nemcsak sok, közeli rokon faj együttélését biztosítja, hanem evolúciós függetlenségüket is.

Különbséget teszünk elsődleges és másodlagos szigetelés között. Az elsődleges izoláció a természetes szelekció részvétele nélkül történik; az elszigeteltségnek ez a formája véletlenszerű és kiszámíthatatlan. A másodlagos izoláció elemi evolúciós tényezők komplexének hatása alatt következik be; az elszigetelődésnek ez a formája természetesen előfordul és kiszámítható.

Az interspecifikus izolálás legegyszerűbb formája az térbeli , vagy földrajzi szigetelés. A fajok nem kereszteződhetnek, mert a különböző fajok populációi térben el vannak izolálva egymástól. A térbeli elszigeteltség mértéke alapján megkülönböztetünk allopatrikus, szomszédos-szimpatrikus és biotikus-szimpatrikus populációkat.

Földrajzi tartományok allopatrikus populációk egyáltalán ne fedjék egymást (például: bölény és bölény, sakál és prérifarkas). Földrajzi tartományok szomszédos-szimpatrikus populációkérintés; ez a fokú térbeli elszigeteltség a helyettes (helyettesítő) fajokra jellemző (például: fehér nyúl és barna nyúl). Földrajzi tartományok biotikus-szimpatrikus populációk kisebb-nagyobb mértékben átfedésben vannak (példák a Brjanszki régióra: négy békafaj, öt pacsirtafaj, három fecskefaj, kilenc cinegefaj, hat sármányfaj, hat sármányfaj, öt békafaj együttélése feketerigó, négy poszátafaj, öt egérfaj, hat pocokfaj).

A biotikusan szimpatikus populációk kereszteződhetnek egymással, és interspecifikus hibrideket alkothatnak. Ekkor azonban a hibridek állandó kialakulása és a szülői formákkal való visszakeresztezései miatt a tiszta fajoknak előbb-utóbb teljesen el kell tűnniük. A valóságban azonban ez nem történik meg, ami arra utal, hogy léteznek különböző mechanizmusok, amelyek hatékonyan akadályozzák meg az interspecifikus hibridizációt természetes körülmények között, amelyek a természetes szelekció sajátos formáinak, úgynevezett Wallace-folyamatoknak a részvételével jöttek létre. (Ezért a legsikeresebbek az ökológiai-földrajzi kereszteződések a természetes körülmények között nem érintkező fajok között.)

Az izolációs mechanizmusoknak jellemzően három csoportját különböztetjük meg: prekopulációs, prezigotikus és posztzigotikus. Ugyanakkor a prezigotikus és posztzigotikus izolációs mechanizmusokat gyakran „posztkopulációs mechanizmusok” általános néven kombinálják.

Tekintsük az interspecifikus reproduktív izoláció főbb mechanizmusait, amelyek biztosítják a különböző fajok evolúciós függetlenségét: AÉs BAN BEN.

én. Precopulációs mechanizmusok – megakadályozzák a párosodást (állatok párzása vagy növényekben a beporzás). Ebben az esetben sem az apai, sem az anyai ivarsejtek (és a megfelelő gének) nem eliminálódnak.

Előzetes elkülönítés lehet elsődleges(véletlenszerű) ill másodlagos(természetes szelekció hatására alakult ki a legmagasabb termékenység és túlélés érdekében). A prekopulációs mechanizmusok az interspecifikus izoláció következő formáit foglalják magukban:

1. Térföldrajzi elszigeteltség. Fajták AÉs BAN BEN teljesen allopatrikusak, vagyis földrajzi tartományuk nem fedi egymást. (Az elszigeteltségnek ez a formája a Brjanszki régió területén irreleváns az áthághatatlan térbeli akadályok (hegységek, sivatagok stb.) hiánya miatt.)

2. Térbeli-biotópiás izoláció. Fajták AÉs BAN BEN szomszédos-szimpatikusak, azaz ugyanazon a területen élnek, de különböző biocenózisok részét képezik. Ebben az esetben a biocenózisok közötti távolság meghaladja a szaporodási tevékenység sugarát (például a virágpor és a magvak átadásának sugarát a növényekben). Az izoláció ilyen formája lehetséges például az obligát-alluviális-ártéri és az obligát-erdő-mocsári fajok között. Ez az akadály azonban nem leküzdhetetlen az ártéri-alluviális fajok erdős-mocsári cenózisokba való átlépése miatt.

3. Szezonális elszigeteltség. Fajták AÉs BAN BEN biotikusan szimpatikusak, azaz ugyanabban a cenózisban találhatók, de különböző időpontokban szaporodnak (virágoznak). A szezonális izoláció azonban csak a nagyon korai vagy nagyon késői szaporodási (virágzás) fajok esetében lehetséges. A legtöbb faj esetében a szezonális elszigeteltségnek nincs jelentősége; Egyes biotikusan szimpatikus fajok egyidejűleg szaporodnak, de a természetben nem alkotnak hibrideket, laboratóriumi körülmények között viszont sikeresen kereszteződnek.

4. Etológiai elszigeteltség. Fontos szerepet játszik az állatokban; gyakran a fajok közötti párzási rituálék eltérései miatt AÉs BAN BEN. A biotikusan beporzó növényekben az izoláció az egyik vagy másik virágfajtát kedvelő állati beporzók viselkedésében mutatkozó különbségek miatt létezik; az izolációnak ez a formája a beporzók specializációja szempontjából releváns.

5. Mechanikai szigetelés. A fajok szaporítószerveinek szerkezeti különbségei okozzák AÉs BAN BEN, például az állatok párzási szervei vagy növényekben a beporzó egységek (virágok, virágzat). Ez az izolációs gát nem áthághatatlan: például a különböző növényfajok virágait gyakran ugyanazok a beporzók (például méhek) keresik fel, ami (legalábbis első pillantásra) egyformán valószínűvé teszi a fajon belüli és interspecifikus xenogámiát.

II. Prezigotikus mechanizmusok – megakadályozza a megtermékenyítést. Ez történik apai ivarsejtek eltávolítása(gének), de az anyai ivarsejtek (gének) megmaradnak. A prezigóta izoláció olyan lehet elsődleges, így másodlagos.

Állatokban a prezigóta izolációs mechanizmusok általában az apai ivarsejtek elpusztulásával járnak. Például rovaroknál megfigyelhető a hím ivarsejtek elpusztulása a megtermékenyített nőstények genitális csatornáiban immunológiai reakciók miatt.

A növények prezigóta mechanizmusai a következők:

1. Idegen faj hím gametofitáinak elpusztulása: a pollenszemek nem csíráznak ki a stigmán, a pollencsövek elpusztulása a fazonban vagy a petesejtben, a spermiumok elhullása a pollencsövekben vagy az embriózsákban.

2. Idegen faj pollenjének versenyképtelensége saját fajának pollenjéhez képest, ha a bibe stigmáján összeérnek.

III. Posztzigotikus mechanizmusok – megakadályozzák a gének átvitelét a szülői fajokból a következő generációkba hibrideken keresztül. Az interspecifikus izoláció ilyen formája előfordulhat az első generációs hibridek, a második generációs hibridek és a visszakeresztezések (visszakeresztezések leszármazottai) között. A posztkopulációs izoláció az ivarsejtek pusztulásához vezet; formálódik véletlenszerűen. A leggyakoribb posztzigotikus mechanizmusok a következő formákat foglalják magukban:

1. A hibridek alkalmazhatatlansága vagy csökkent alkalmassága a szülői fajokhoz képest (vagy egyszerűen alkalmazhatatlanság).

1.1. Teljes anem intézményes, vagy morfofiziológiai alkalmazhatatlanság. Ez azt jelenti, hogy még ellenőrzött körülmények között sem lehet hibrideket kifejleszteni. A normál morfogenezis ellehetetlenülésével függ össze a szülői genomok összeférhetetlensége miatt. Ide tartozik a zigóták, embriók, palánták, fiatal és szűz egyedek halála.

1.2. Csökkentett alkotmányos alkalmasság. A morfózisok és teratasok (deformációk) megjelenésében, a túlélés csökkenésében fejeződik ki. A csökkent alkotmányos alkalmasság nagymértékben meghatározza a helytelen alkalmazkodás minden egyéb formáját.

1.3. Az abiotikus (fiziko-kémiai) élőhelyi tényezőkhöz való alkalmazkodás hiánya. Abban különbözik az alkotmányos alkalmazhatatlanságtól, hogy olyan feltételeket lehet teremteni, amelyek között a természetes környezetben nem alkalmazkodó hibridek normálisan fejlődnek. Például a növényekben a hibridek természetes korlátozó tényezői: a nedvesség hiánya, a fényhiány, az ásványi táplálék egyes elemeinek hiánya, a környezeti mozgás (szél, csapadék), a hőmérséklet és páratartalom változása, valamint a tenyészidőszak elégtelen időtartama. A gyakorlatban a fiziko-kémiai tényezők káros hatásainak kiküszöbölése a hibrid magvak nedveskamrában történő szűrőpapíron történő csíráztatását, a palántanevelést tőzeg-humuszos cserépben zárt talajban, a hibridek korai, ellenőrzött körülmények között történő előállítását jelenti (egyben van idejük a felkészülésre). teleléshez), az első teleltetés zárt talajon.

1.4. Az élőhely biotikus tényezőihez való alkalmazkodás hiánya, különösen a kártevőkkel és betegségekkel szembeni instabilitás.

1.5. A versenyképesség hiánya(elsősorban a szülői vagy rokon fajokkal kapcsolatos versenyképesség hiánya). Zavart élőhelyeken, antropogén tájakon és az ökológiai fülkék perifériáján (növényekben - az edafo-fitocenotikus területek peremén) az alkalmazkodóképesség e formája kisebb szerepet játszik.

2. A hibridek termékenységének teljes vagy részleges csökkenése (meddőség).

2.1. Teljes (alkotmányos) meddőség– az ivaros szaporodás bármilyen körülmények között lehetetlensége. A növényekben a virágok teljes hiányában vagy csúnya virágok képződésében fordul elő (például fajok közötti hibridizáció során a Willowsban).

2.2. A termékenység csökkenése– például a virágok számának csökkenése a növényekben.

2.3. Szegregációs sterilitás– a normál kromoszóma szegregáció megzavarása a meiózis során. Ennek eredményeként a normál gametogenezis (sporogenezis) lehetetlennek bizonyul. Az állatok közül hasonló sterilitás figyelhető meg az öszvéreknél (ló és szamár hibridjei), a naroknál (egypúpú és kétpúpú tevék hibridjei), a kidusoknál (a sable és a nyest hibridjei), a tumakban (barna hibridjei) nyúl és egy hegyi nyúl).

2.4. Etológiai és szaporodási helytelen alkalmazkodás hibridek állatokban. Ez a reproduktív viselkedés megsértését jelenti, például deviáns viselkedést udvarlás közben, fészkek építésekor, utódok etetésekor.

Például a szeretőmadár különböző fajainál (nemzetség Agapornis) eltérő viselkedés figyelhető meg fészeképítéskor: azonos faj egyedei ( A. personata) építőanyag darabokat hordanak a csőrükben, és más fajok képviselőit ( A. roseicollis) dugja be őket a tollak alá. Interspecifikus hibridek ( F 1 ) vegyes viselkedéstípusról árulkodott: először a madarak próbáltak építőanyagot tenni a tollaikba, majd kivették, a csőrükbe vették, majd minden kezdődött elölről.

Hasonló köztes viselkedési formákat találtunk a pintyek demonstratív viselkedésében és a tücskök hangjelzéseinek természetében.

Tehát a szimpatikus fajok vonatkozásában sokféle izoláló gátak létezése lehetséges, amelyek megakadályozzák azok teljes keveredését (másodlagos intergradáció). Ugyanakkor ezen akadályok egyike sem leküzdhetetlen (természetesen a hibridek teljes alkotmányos alkalmazhatatlanságát leszámítva). Ezért a különböző fajok közötti hasonlóság nemcsak a hasonló élőhelyek konvergenciájának következménye, hanem eredménye is lehet. vízszintes , vagy laterális géntranszfer (génáramlás).

Biológiai diverzitás

A biológiai sokféleség a különböző élőlények teljes sokfélesége, a köztük lévő változatosság és az ökológiai komplexumok, amelyek részét képezik, amely magában foglalja a fajon belüli, fajok közötti és ökoszisztémák sokféleségét.

A biológiai sokféleség az egyik legfontosabb biológiai erőforrás.

A biológiai erőforrás az emberiség számára használt vagy potenciálisan hasznos genetikai anyag, organizmusok vagy azok részei vagy ökoszisztémák, beleértve az ökoszisztémákon belüli és közötti természetes egyensúlyt.

A biológiai sokféleség következő szintjeit különböztetjük meg:

alfa-diverzitás – a közösség fajainak száma;

béta diverzitás – a közösségek száma egy adott területen;

gamma-diverzitás - a fajok és közösségek teljes száma egy adott területen;

omega diverzitás – globális diverzitás (a fajok és közösségek száma nagy területeken).

A diverzitás minden formájának alapja azonban a genetikai intraspecifikus (intrapopulációs és interpopulációs) diverzitás.

Preambulum Az emberiség mindig is negatív hatással volt természeti környezetére. A természeti erőforrások irracionális, kimerítő felhasználása többször is az ősi civilizációk halálához és a történelem menetének megváltoztatásához vezetett. Azonban csak a második évezred végén vált világossá, hogy az emberiség és a környező természet közötti kölcsönhatás egy elhúzódó globális konfliktus jellegét ölti, amelynek neve globális környezeti válság . A bolygó energia- és nyersanyagforrásainak kimerülése, globális klímaváltozás, erdőirtás, talajromlás, jó minőségű édesvíz és tápláló élelmiszerek hiánya és ennek következtében a társadalmi, gazdasági, politikai és katonai ellentétek növekedése – ez a globális környezeti válság megnyilvánulásainak rövid listája. Az emberiség már a 20. század közepétől felismerte, hogy a felsorolt ​​problémák szorosan összefonódnak egymással, hogy azokat nem lehet országonként külön-külön megoldani: a globális környezeti katasztrófa megelőzése érdekében a szakmai, kormányzati és közéleti szervezetek átfogó összefogásával az ún. nemzetközi szintre van szükség. Csaknem negyven éve (1972-ben) került sor az ENSZ első emberi környezettel foglalkozó konferenciájára Stockholmban. Ezen a fórumon körvonalazták a természetvédelem terén folytatott nemzetközi együttműködés általános elveit. A stockholmi konferencia döntései alapján a lakókörnyezet megőrzésének korszerű alapelvei fogalmazódtak meg. Az első elv az az univerzális kapcsolat elve az élő természetben: egy láncszem elvesztése egy összetett trofikus és egyéb természeti kapcsolatok láncolatában előre nem látható eredményekhez vezethet. Ez az elv a szupraorganizmus biológiai rendszerek elemei közötti ok-okozati összefüggések létezéséről szóló klasszikus elképzeléseken alapul, és sok ilyen összefüggés különféle láncok, hálózatok és piramisok kialakulásához vezet. Ebből következik az élő természet egyes összetevőinek potenciális hasznosságának elve : nem lehet előre látni, milyen jelentősége lesz ennek vagy annak a fajnak az emberiség számára a jövőben . A köztudatban értelmét veszti a fajok „hasznos” és „káros” megkülönböztetése, megerősödik az a gondolat, hogy „a káros vagy gyomos faj csak egy oda nem illő organizmus”. Az univerzális kapcsolat elvein és az élő természet minden összetevőjének potenciális hasznosságán alapul formálódik a természetes ökoszisztémákban zajló folyamatokba való be nem avatkozás fogalma: „Nem tudjuk, miért Ez vezetni fog, ezért jobb mindent úgy hagyni, ahogy van.” A megtakarítás ideális módja állapot quo abszolút rezervátumrendszerű védett területek létrehozását fontolgatták. A természetvédelmi gyakorlat azonban azt mutatta, hogy a modern ökoszisztémák már elvesztették természetes öngyógyító képességüket, megőrzésük aktív emberi beavatkozást igényel. Ennek eredményeként az átmenet a be nem avatkozás és a fennálló helyzet megőrzésének fogalmáról a fenntartható fejlődési koncepciók társadalom és bioszféra. A fenntartható fejlődés koncepciója magában foglalja a természetes ökoszisztémák ökológiai és erőforrás-potenciáljának növelését, fenntartható, ellenőrzött ökoszisztémák létrehozását, a társadalom természeti erőforrások iránti szükségleteinek kielégítését a természeti erőforrások tudományosan megalapozott ésszerű, fenntartható és többcélú felhasználása, megőrzése, védelme és szaporodása alapján. az ökoszisztémák összes összetevője. A fenntartható fejlődés koncepciójának továbbfejlesztése elkerülhetetlenül oda vezetett a biológiai sokféleség megőrzésének szükségességének elve : csak a változatos és változatos élő természet bizonyul fenntarthatónak és rendkívül produktívnak . A biológiai sokféleség megőrzésének elve teljes mértékben összhangban van a bioetika alapelveivel: „az élet minden formája egyedi és utánozhatatlan”, „minden életformának joga van létezni”, „amit nem mi hoztunk létre, az ne pusztítsunk el minket." Ráadásul egy genotípus értékét nem az ember számára való hasznossága határozza meg, hanem az egyedisége. Így felismerték, hogy a génállomány megőrzése felelősség a további evolúció előtt. Majdnem 20 évvel ezelőtt (1992) Rio de Janeiróban, az ENSZ Környezetvédelmi és Fejlesztési Konferenciáján (UNCED) elfogadtak egy történelmi dokumentumot: Egyezmény a biológiai sokféleségről . Az UNCED konferencián felismerték, hogy a biológiai sokféleség szintjének csökkenése az egyik fő oka a természetes ökoszisztémák fokozatos degradációjának. Kétségtelen, hogy csak a diverzitás optimális szintjének fenntartása mellett lehet olyan ökoszisztémákat létrehozni, amelyek ellenállnak a fizikai és kémiai tényezők, a kártevők és a betegségek szélsőséges hatásainak. A mesterséges ökoszisztémák termelékenységének növekedésének leállása a biodiverzitás alacsony szintjével is összefügg: jelenleg mindössze 150 kultúrnövényfajt termesztenek, és 20 háziállatfajt tenyésztenek. Ugyanakkor a globális diverzitás alacsony szintje a lokális diverzitás alacsony szintjével párosul, a monokultúra vagy a rövid vetésforgós vetésforgó dominanciájával. Következésképpen minél több, ellenőrzött körülmények között termesztésre alkalmas faj és intraspecifikus (genetikai) potenciál szélesebb körű felhasználására van szükség. Természetesen a biológiai sokféleség problémáival kapcsolatos problémák megoldásához először a biológiai sokféleség értékelésére szolgáló kritériumok kidolgozása, az egyes ökoszisztémák (természetes-területi komplexumok) diverzitási szintjének azonosítása és értékelése, ajánlások kidolgozása szükséges az azonosított sokféleség megőrzése és növelése, tesztelje és hajtsa végre ezeket az agráripari termelésre vonatkozó ajánlásokat. Külföldön az elmúlt évtizedekben aktívan végeztek hasonló munkát, és ennek a munkának a frontja bontakozik ki, egyre több országra, az emberi tevékenység egyre több új területére terjed ki. Ugyanakkor a hagyományos technológiák (TT - hagyományos technológiák) és az extenzív alacsony szintű technológiák (ELT - extenzív alacsony technológiák) helyet adnak az intenzív magas szintű technológiáknak (IHT - intenzív csúcstechnológiák) a számítástechnikai technológiák legszélesebb körű alkalmazásával ( CT – számítógépes technológiák). Az intraspecifikus polimorfizmus azonosítására a fehérjék izoenzim-analízise, ​​a DNS restrikciós enzimes analízise fragmenseinek radioaktív próbákkal történő hibridizálásával (RELP-analízis), valamint a DNS-polimerizációs láncreakció alapján nyert DNS-fragmensek elemzése (RAPD-analízis). egyre gyakrabban használják. Sokféle organizmus genomjának dekódolása, előre meghatározott tulajdonságokkal rendelkező szomatikus hibridek és genetikailag módosított szervezetek létrehozása, tárolása és gyorsított szaporodása mikroklónozással - ez egy rövid lista az áttörést jelentő technológiák (HDT - birtokában ásott technológiák) arzenáljából, ill. nagyon magas technológiák (VHT - nagyon magas technológiák), amelyek a modern tudomány legújabb eredményein alapulnak. A Biológiai Sokféleség Egyezmény első bekezdése kimondja, hogy „...az Egyezményhez csatlakozó országoknak meg kell határozniuk a biológiai sokféleség összetevőit”. 1995-ben Oroszország ratifikálta a biológiai sokféleségről szóló egyezményt, és ezzel kötelezettséget vállalt az UNCED konferencia határozatainak végrehajtásában való részvételre. A Biodiverzitási Egyezménynek megfelelően hazánkban a biológiai sokféleség tanulmányozására szolgáló programokat dolgoztak ki és fogadtak el. A biodiverzitás tanulmányozásával és megőrzésével kapcsolatos munka azonban elfogadhatatlanul lassan halad hazánkban. Nincs remény a társadalom alapvető változásaira, amelyek következtében a helyzet drámaian jó irányba változik, több okból kifolyólag. Mindenekelőtt a biodiverzitás azonosításának és megőrzésének problémája a fent leírt intenzív csúcstechnológiák (IHT) alkalmazása, amelyekre természetesen jellemző a magas felszerelési és fogyóeszközök költsége, a szakképzett munkaerő alkalmazása és a vonzerő. a mezőgazdaság és az erdészet kapcsolódó területeiből származó erőforrások. Másodszor (vagy talán először is), az ilyen munkát minden társadalmi szinten támogatni kell: állami, szakmai és állami szinten. A munka egy része azonban ma már rendkívül elégtelen anyagi és tárgyi támogatással is elvégezhető - hagyományos technológiák (TT) és kiterjedt alacsony szintű technológiák (ELT) alkalmazásával. Emellett nem lehet figyelmen kívül hagyni a számítógépes technológiák (CT) és a csúcstechnológiák (HT) felhasználásával megvalósuló nemzetközi együttműködés lehetőségét sem, amely az egyetemi hallgatók és oktatók szellemi potenciáljára épül.

Genetikai sokféleség A genetikai intraspecifikus diverzitást a populációk allélkészletének és génállományának szerkezete határozza meg. Az allélkészlet egy populációban található allélok halmaza. Az allélkészlet szerkezetének kvantitatív leírására az „allélgyakoriság” fogalmát használjuk. A génállomány egy populáció genotípusainak összessége. A génállomány szerkezetének kvantitatív leírására a „genotípus gyakoriság” fogalmát használjuk. A következő mutatókat használják a genetikai sokféleség leírására: – polimorf gének aránya; – polimorf gének allélgyakoriságai; – átlagos heterozigóta polimorf gének; – a genotípusok gyakorisága. Ezen mutatók alapján különféle diverzitási indexeket számítanak ki (például Shannon-Uver, Simpson). Az elemi biokémiai tulajdonságok esetében (például fehérje-polimorfizmus vagy DNS-polimorfizmus vizsgálatakor) viszonylag könnyű meghatározni a biodiverzitás szintjét ezekkel az indikátorokkal. Ez a megközelítés azonban nem alkalmazható olyan komplex tulajdonságok esetében, amelyek komplex módon öröklődnek (például termelékenység, kedvezőtlen stresszorokkal szembeni ellenállás, fejlődési ritmusok). Ezért a diverzitás szintjét kevésbé szigorúan értékelik. Az embereket érdeklő hatalmas számú faj genomjának közvetlen tanulmányozása a távoli jövő kérdése (legalábbis a molekuláris genomika jelenlegi fejlettségi szintjén). Az ilyen fajok genetikai sokféleségének azonosítása, megőrzése, növelése és ésszerű felhasználása azonban azonnali megoldást igénylő feladat. A nemesítés rohamos fejlődése nem a modern módszerek széles körű elterjedésének köszönhető (a transzgénikus fajták és fajták még mindig egzotikusak), hanem a nemesítési munkakör széleskörű bővülése. Ez akkor lehetséges, ha az ilyen munkavégzés gazdaságilag kifizetődő: viszonylag rövid idő alatt lehet eredményeket elérni, és ezen eredmények megvalósításának hatása meglehetősen magas. Mint ismeretes, a szelekciót fenotípusok szerint végezzük. Ez azt jelenti, hogy egy bizonyos fenotípus egy megfelelő genotípust rejt. Az allélok alapján történő szelekció gyakorlatilag nem történik (kivéve a haploid szintű szelekciót, az önbeporzók szelekcióját és a transzgenikus szervezetek szelekcióját). És akkor kezdődik a móka: a sok természetes, féltermészetes és mesterséges populációban létező allél közül csak azokat tartják meg és használják fel, amelyek az emberek számára előnyösek, de maguknak a szervezeteknek nem. Ekkor nagy genotípusos diverzitás mellett alacsony szintű alléldiverzitás figyelhető meg. Nyikolaj Ivanovics Vavilov volt az egyik első tenyésztő, aki az alléldiverzitás megőrzésének és növelésének szükségességére gondolt. Az N.I. ellenfelei Vavilovnak szemrehányást kapott (és van) a gyakorlati kiút hiánya miatt. Igen, N.I. Vavilov nem volt gyakorlatias tenyésztő új genotípusokat létrehozni. Nem az allélok kombinációit kereste, hanem magukat az allélokat. A mi korunkban pedig nem a fajták és fajták sokféleségére kell gondolni, hanem az allélkészletek sokféleségére, ami lehetővé teszi új fajták, fajták létrehozását. Ezért a lehető legmagasabb szintű biodiverzitású gyűjtemények létrehozásakor különböző populációkból származó anyagokat kell gyűjteni, még akkor is, ha a genetika és a szelekció jelenlegi fejlettségi szintjén ez az anyag nem használható azonnal. Más szóval, az a1a1, a2a2 és a3a3 genotípusokat tartalmazó gyűjtemény értékesebb, mint az a1a1, a1a2, a2a2 genotípusok gyűjteménye, bár külsőleg (a fenotípusok és genotípusok számát tekintve) egyenértékűek. Ha a diallikus rendszereket vizsgáljuk ( Ahh vagy A-A 1 ,A 2 ,A 3 …a n) hagyományosan a genetikai diverzitás négy szintje különböztethető meg az allélgyakoriság alapján: – A ritka allél gyakorisága 10 –6 ...10 –3. Ez a mutációs ráta szintje, az alléldiverzitás legalacsonyabb szintje. Csak nagyon nagy populációkban (egyedek millióiban) található meg. – Ritka allélgyakoriság 0,001…0,1. Ez alacsony szint. A homozigóták gyakorisága ennél az allélnél kevesebb, mint 1%. – Ritka allélgyakoriság 0,1…0,3. Ez egy elfogadható szint. A homozigóták gyakorisága ennél az allélnél kevesebb, mint 10%. – Ritka allélgyakoriság 0,3…0,5. Ez a legmagasabb szint a diallelikus rendszerben: a homozigóták gyakorisága ehhez az allélhoz hasonló a homozigóták és az összetett heterozigóták gyakoriságához az alternatív allélek esetében. Ha figyelembe vesszük a poliallél rendszereket ( A 1 , A 2 , A 3 … a n) a genetikai diverzitás szintje jobban függ az allélok számától egy lókuszban, mint ezen allélok gyakoriságától. A genetikai sokféleség elsődleges mechanizmusai Az új genotípusok forrásai az rekombináció, amelyek a meiózis és az ivaros szaporodás során keletkeznek, valamint különféle parasexuális folyamatok eredményeként. A populációban az új allélok fő forrásai a következők mutációs folyamatÉs bevándorlásúj allélok hordozói. További források kapcsolódnak az egyik biológiai fajból a másikba történő laterális (horizontális) géntranszferhez: akár interspecifikus szexuális hibridizáció során, akár szimbiogenezis során, akár közvetítő organizmusok részvételével. Egyetlen mutáció ritka esemény. Stacionárius populációban egy mutáns allél képes véletlenül nem száll át a következő generációra. Ez annak a ténynek köszönhető, hogy a mutáns allél elvesztésének valószínűsége L a leszármazottak számától függ N családban: L=1 at N=0; L=1/2 at N=1; L=1/4 at N=2; L=1/8 at N=3; L=(1/2) x nál nél N=x. Átlagos termékenység egyedpárok egyenlő 2 reproduktív kort elért utóddal, de tényleges termékenység a Poisson-törvény szerint 0-tól tartományba oszlik x. Ha egy pár tényleges termékenysége magas, akkor annak is nagy a valószínűsége, hogy a mutációt legalább egy leszármazottnak átadják. Ha a termékenység csökken (vagy egyenlő 0), akkor a mutáció fennmaradásának valószínűsége csökken (vagy egyenlő 0-val). A számítások azt mutatják, hogy a 100 új mutációból csak egy része marad meg minden következő generációban: Nemzedékek túlélni Így teljesen véletlenszerű faktorok hatására a mutáns allél fokozatosan eltűnik (kikerül) a populációból. Számos tényező hatására azonban a mutáns allél gyakorisága megnőhet (a rögzítéséig). Vándorlások jelenlétében a genetikai sodródás hatékonysága csökken. Más szóval, populációs rendszerekben a genetikai sodródás hatása elhanyagolható. A bevándorlás során azonban folyamatosan új allélok jelennek meg a populációkban (még akkor is, ha ezek az allélok nem kedvezőek a hordozóik számára). A genetikai diverzitás növelésének mechanizmusai 1. Mutációs folyamat (mutációs nyomás) nagy populációkban Ugyanaz a mutáció azonos gyakorisággal q minden generációban előfordul (feltételezve, hogy a populáció mérete nagy: több millió egyed). Ugyanakkor a mutáns allél elveszhet véletlenszerű tényezők hatására (beleértve a fordított mutációkat is). Ha nem vesszük figyelembe a visszamutációkat, akkor a mutáns allél tényleges gyakorisága nemlineárisan növekszik. A mutáns allél gyakoriságának a generációszámtól való függősége logaritmikus függvénnyel megközelítőleg közelíthető. A számítások azt mutatják, hogy egy recesszív, szelektíven semleges mutáns allél gyakorisága (és fenotípusos megnyilvánulásának valószínűsége) körülbelül a következőképpen nő: Nemzedékek q (A), ×10 – 6 q 2 (aa), ×10–12 Így egy régóta létező (nagy számmal rendelkező) populációban a recesszív mutáns allél fenotípusos megnyilvánulásának valószínűsége tízszeresére és százszorosára nő a mutációs nyomás. Ugyanakkor el kell ismerni, hogy a valódi populációk korlátozott számú generációig léteznek, így a mutációs nyomás nem tudja alapvetően megváltoztatni a populációk genetikai szerkezetét. 2. Genetikai sodródás (genetikai-automatikus folyamatok) A genetikai sodródás a szelekciósemleges (vagy pszeudo-semleges) allélok gyakoriságának véletlenszerű változása kis izolált populációkban. Kis populációkban az egyes egyedek szerepe nagy, és egy egyed véletlen halála az allélkészlet jelentős változásához vezethet. Minél kisebb a populáció, annál nagyobb a valószínűsége az allélgyakoriság véletlenszerű változásának. Minél alacsonyabb egy allél gyakorisága, annál nagyobb a valószínűsége annak, hogy megszűnik. Ultrakis populációkban (vagy olyan populációkban, amelyek számukat többször is kritikus szintre csökkentik) teljesen véletlenszerű okokból egy mutáns allél átveheti a normál allél helyét, pl. történik véletlen rögzítés mutáns allél. Ennek eredményeként a genetikai diverzitás szintje csökken. A genetikai sodródás a genetikai tölcsérhatás (szűk keresztmetszet-effektus) hatására is megfigyelhető: ha egy populáció egy ideig csökken, majd megnő (új populáció alapítóinak hatása). voltszitu, katasztrofális létszámcsökkenés után a népesség helyreállítása ban benszitu). 3. Természetes szelekció (természeteskiválasztás) Természetes kiválasztódás - olyan biológiai folyamatok összessége, amelyek differenciáltságot biztosítanak genotípusok szaporodása populációkban. A természetes kiválasztódás az evolúciós folyamat irányított tényezője, az evolúció hajtóereje. A természetes szelekció irányát ún kiválasztási vektor. A kezdő (vezető) forma az vezetés kiválasztása, ami ahhoz vezet változás a populáció genetikai és fenotípusos szerkezete. A vezetési szelekció lényege a genetikailag meghatározottak felhalmozódása, megerősödése eltérések a tulajdonság eredeti (normál) változatától. (A jövőben előfordulhat, hogy a tábla eredeti változata eltér a normától.) A vezetési szelekció során megnő a maximális fittséggel rendelkező allélok és genotípusok gyakorisága A vezető szelekció tehát a populációban az allélok (genotípusok, fenotípusok) gyakoriságának stabil és bizonyos mértékig irányított változásában nyilvánul meg. Kezdetben a szelekció során a biodiverzitás szintje növekszik, majd eléri a maximumot, a szelekció utolsó szakaszában pedig csökken. 4. Láncos öröklés A szelekció hajtóformája néhány (korlátozó) tulajdonságra, néhány genotípusra és néhány gén alléljára hat. Ha azonban a kiválasztott gén (például egy előnyös allél A) szelektíven semleges vagy pszeudoneutrális génhez (például allélhoz) kapcsolódik N), akkor a semleges allél gyakorisága N is változni fog. Kétféle tengelykapcsoló létezik: valódi tengelykapcsoló és kvázi tengelykapcsoló. Valódi kapcsolódásban a kiválasztott és semleges allélok ( AÉs N) ugyanazon a kromoszómán helyezkednek el (lokalizálódnak). Majd szelekció a haplotípus javára AN hozzájárul az allélgyakoriság növekedéséhez N. Kvázi kapcsolt allélekkel AÉs N különböző kromoszómákon lokalizálódnak, de közös morfogenetikai folyamatok (ontogenetikai összefüggések) kapcsolják össze őket. Ezután, mint az előző esetben, a szelektíven semleges allél gyakorisága N meg fog változni. Mechanizmusok a genetikai sokféleség magas szintjének fenntartására természetes populációkban 1. Közömbös egyensúly nagy populációkban A nagyszámú populációkban az alelelofund véletlenszerűen kialakult (például a szűk keresztmetszet-hatás miatt) szerkezete hosszú ideig megőrzhető, még akkor is, ha a kérdéses tulajdonság szelekciósemleges. 2. Migrációk A migráció a genetikai információhordozók (egyedek, magvak, spórák) mozgása egyik populációból a másikba. Vándorlások jelenlétében a genetikai sodródás és a természetes szelekció hatása jelentősen csökken. Ennek eredményeként: a) megakadályozzák a populáció genetikai szerkezetének degenerálódását (az allélok, genotípusok, tulajdonságok nem szűnnek meg); b) egy populációban olyan tulajdonságok (allélok, genotípusok) találhatók, amelyek csökkentik annak alkalmasságát. 3. Természetes szelekció a sokféleség érdekében A populációk genetikai szerkezetét megváltoztató szelekción kívül számos olyan szelekciós forma létezik, amely megőrzi ezt a struktúrát. 1. Kiválasztás a heterozigóták javára. Sok esetben a heterozigóták jobban alkalmazkodnak, mint bármelyik homozigóta (a heterozigóta vagy a túlzott dominancia jelensége). Aztán a lakosságban van stabilizáló szelekció a sokszínűség érdekében, fenntartva a biológiai sokféleség jelenlegi szintjét. 2. Frekvenciafüggő választás akkor működik, ha egy fenotípus (genotípus, allél) alkalmassága annak gyakoriságától függ. A frekvenciafüggő szelekció jelenségét legegyszerűbb esetben az határozza meg intraspecifikus(intrapopuláció) verseny. Ebben az esetben egy genotípus/fenotípus alkalmassága fordítottan arányos a gyakoriságával: minél kevésbé gyakori egy adott genotípus/fenotípus, annál nagyobb az alkalmassága. Egy genotípus/fenotípus gyakoriságának növekedésével a fittsége csökken. A szelekció ezen formái tiszta formájukban megfigyelhetők, de kombinálhatók más szelekciós formákkal is, például a heterozigóták javára történő szelekcióval a rokonsággal kombinálva (csoportszelekció), vagy a gyakoriságtól függő szelekcióval kombinálva az ivaros szelekcióval. Rokon (csoport) kiválasztása akkor cselekszik, ha egy adott egyedre nézve semleges vagy akár káros tulajdonság (adott fenotípussal, genotípussal, alléllal) a csoport (család) számára hasznosnak bizonyul. Ez a szelekciós forma altruista vonások kialakulásához vezet. Szexuális szelekció a természetes szelekció egyik formája, amely az egyik nemhez tartozó egyedek (általában hímek) közötti versengésen alapul a másik nemhez tartozó egyedekkel való párzásért. Ebben az esetben egy genotípus (fenotípus) alkalmasságát nem a túlélése, hanem a szaporodásban való részvétele alapján ítélik meg. Ez a szelekciós forma olyan tulajdonságok kialakulásához és fennmaradásához vezethet, amelyek csökkentik hordozóik túlélési arányát (alkotmányos alkalmasságát). 4. Láncos öröklés Ha a stabilizáló szelekció (vagy a szelekció más, a populáció genetikai szerkezetének megőrzését elősegítő formája) hat a kiválasztott génre A, akkor ennek az allélnak nemcsak egy bizonyos gyakorisága megmarad, hanem a hozzá kapcsolódó semleges allélek bizonyos gyakoriságai is.

Fenntartható ökoszisztémák létrehozása

Egy rendszer stabilitását a legegyszerűbb esetben szerkezeti elemeinek additív stabilitása határozza meg. Az egyes növények rezisztenciájának fő mutatói a következők: télállóság, a téli-tavaszi időszakban a párolgási veszteségekkel szembeni ellenállás, a rügyek, virágok és petefészkek fagyállósága, hőhiány vagy túlzott hőállóság, napsugárzás és lerövidült növekedés. évad; hő- és szárazságállóság; a fenofázisok ritmusai és a környezeti feltételek szezonális változásai közötti megfelelés; bizonyos pH-értékekkel, sókoncentrációkkal szembeni ellenállás; kártevőkkel és betegségekkel szembeni ellenállás; a fotoszintézis és a szaporodási folyamatok egyensúlya. Ugyanakkor az élőlényeket körülvevő környezet fokozatosan változik – a klímaváltozás problémája már globális, politikai problémává válik. Például az elmúlt 50 évben (1940–1960-hoz képest) Közép-Oroszországban az éves átlagos levegőhőmérséklet 1,2 °C-kal nőtt, a relatív páratartalom pedig 3%-kal csökkent. Ezek a változások még hangsúlyosabbak a téli-tavaszi időszakban: januárban, februárban és márciusban a levegő hőmérséklete 4,4 °C-kal emelkedett, a páratartalom márciusban és áprilisban 10%-kal csökkent. Az ilyen hőmérséklet- és páratartalom-változások jelentősen növelik a fás szárú növények transzspirációs veszteségét a téli-tavaszi időszakban.

Sajnos a tudomány jelenlegi fejlettségi szintje nem teszi lehetővé, hogy még a közeljövőben bekövetkező környezeti változásokat teljes mértékben előre láthassuk, és ne csak a klímaváltozást, hanem új kártevők, kórokozók, versenytársak stb. Ezért a természetes ökoszisztémák fenntarthatóságának és termelékenységének növelésének egyetlen megbízható módja az ökoszisztéma-összetevők heterogenitásának, genetikai heterogenitásának szintjének növelése. Az ilyen heterogén ökoszisztémák lehetőséget adnak a természet folyamatos és fenntartható használatára, mivel a genetikailag heterogén rendszerekben a növekedési és fejlődési jellemzőktől eltérő, a környezeti tényezők dinamikájára érzékeny egyedek kompenzációs kölcsönhatásai jönnek létre. A kártevőkkel és betegségekkel kapcsolatban egy ilyen heterogén ökoszisztémát a kollektív csoportimmunitás jellemez, amelyet az egyes biotípusok (ökotípusok, izoreaktánsok) számos szerkezeti és funkcionális jellemzőjének kölcsönhatása határoz meg.

Vegetatívan szaporított növényekből heterogén mesterséges ültetvények (ültetvények) létrehozása, klón keverékek , vagy poliklonális kompozíciók – különböző fajtákhoz-klónokhoz tartozó palánták kifejezetten válogatott kombinációi. Ezenkívül minden klónnak rendelkeznie kell olyan jellemzőkkel, amelyekkel más klónok nem rendelkeznek. A legfontosabb jellemző az hajtásfejlődés ritmusa . A hajtásfejlődés ritmusát viszont a genetikailag meghatározott ontogenezis programok faj- és egyedspecifitása határozza meg.

Így a poliklonális kompozíciók létrehozásához olyan intraspecifikus csoportokat kell azonosítani a vadon élő növények között (vagy a gyűjtőtelepítésekben), amelyek következetesen különböznek egymástól egy adott jellemzőkészletben. Ebben az esetben nem a különbségek erőssége a lényeg, hanem az állandóságuk, pl. nemzedékeken át (legalábbis a vegetatív szaporítás során) bizonyos termesztési feltételek mellett.

Az ilyen intraspecifikus csoport általában úgy jelenik meg forma(morf). Sajnos nagyon gyakran ezt a kifejezést meglehetősen lazán használják, ökotípusoknak, fajtáknak (variációknak), izoreaktánsoknak (a szó szűk értelmében vett formáknak) és biotípusoknak nevezve; a mikroszisztematikában a formát fajon belüli taxonómiai kategóriának (formának) tekintik.

A formák azonosításakor mindenekelőtt ügyeljen a morfológiai jellemzőkre. Ugyanakkor a különböző növényfajokban a párhuzamos változékonyság miatt azonos nevű, a levelek konfigurációjában eltérő formákat különböztetnek meg (tipikus vulgaris, széleslevelű latifolia, keskeny levelű angustifolia, kislevelű parvifolia, lándzsás lancifolia, elliptikus elliptica, kerekded-tojás alakú crassifolia, lekerekített rotundata; A levéllemezek egyes típusai külön elnevezést kapnak, pl. orbiculata– szélesen ovális, tövénél szív alakú, csúcsán hegyes, a levelek színe szerint (egyszínű concolor, színes elszíntelenedik, zöld viridis, szürke glaucophylla, fényes splendens, ezüst argentea), a korona konfigurációjának megfelelően (gömb alakú sphaerica, sírva inga, piramis alakú pyramidalis); a különböző fajták (fajták) általában f rangot kapnak. culta a morfológia részletes leírásával.

A formák részletesebb leírásához különféle morfometrikus mutatókat használnak, amelyek fás szárú növényeknél a következők: növekedési erő (különösen a törzs átmérőjének éves növekedése), az elágazás típusa, az elágazás szöge, a csomópontok hossza, intenzitás az elágazás és a hajtások hossza, a levél mérete. Ezek a mutatók közvetlen megfigyeléssel azonosíthatók, könnyen digitalizálhatók és matematikai feldolgozásra alkalmasak variációstatisztikai módszerekkel, amelyek lehetővé teszik a tulajdonságok genetikai feltételrendszerének felmérését.

Ismeretes, hogy a poliploidia elterjedt a növények között. Ezért az eltérő intraspecifikus (intrapopulációs) csoportok azonosítása kromoszómaszám szerint, lehetővé tenné a diverzitás szintjének egyértelmű leírását. A kromoszómaszám meghatározására különféle citogenetikai módszereket alkalmaznak, különösen közvetlen kromoszómaszámlálás osztódó sejtekben. Ez azonban nem mindig lehetséges, ezért a kromoszómaszámot gyakran közvetett módszerekkel határozzák meg, pl. palinometriás módszer(a pollenszemek mérete alapján).

A felsorolt ​​mutatók mindegyike azonban statikus, nem tükrözi a genetikai információ megvalósításának folyamatát. Ugyanakkor ismeretes, hogy a morfogenezis során bármely tulajdonság kialakul. A morfogenezis elemzése alapján szelekció történik ontobiomorf, és a növényi habitus szezonális változásai szerint megkülönböztetik őket fenobiomorfok. A diverzitás dinamikus mutatóinak használatakor egy organizmus génkészletét ontogenezisének (egyedi fejlődésének) programjának, speciális esetekben pedig morfogenezis (alakképzési) programnak tekinthetjük.

Ennek a megközelítésnek az ígéretét K. Waddington, N.P. Krenke és a természettudomány más klasszikusai.

Természetes populációk örökletes polimorfizmusa. Genetikai terhelés. A fajképződési folyamat olyan tényezők részvételével, mint a természetes szelekció, az életkörülményekhez alkalmazkodó életformák sokféleségét hozza létre. Az örökletes variabilitás tartaléka és az allélok rekombinációja miatt az egyes generációkban felmerülő különböző genotípusok közül csak korlátozott szám határozza meg az adott környezethez való maximális alkalmazkodóképességet. Feltételezhető, hogy e genotípusok eltérő szaporodása végső soron oda vezet, hogy a populációk génállományát csak „sikeres” allélok és azok kombinációi képviselik. Ennek eredményeként az örökletes variabilitás gyengül, és a genotípusok homozigótasági szintje nő. Ez azonban nem történik meg, mivel a mutációs folyamat folytatódik, és a természetes szelekció fenntartja a heterozigótákat, mert tompítják a recesszív allélok káros hatását. A legtöbb élőlény erősen heterozigóta. Ezenkívül az egyedek különböző lókuszokban heterozigóták, ami növeli a populáció teljes heterozigótaságát.

A populációban a legritkább formában (az örökletes diverzitás azon szintjét, amelynek fenntartásához mutációs folyamat elegendő) 1%-ot meghaladó koncentrációban, egyensúlyban együttélő genotípusok populációban ún. polimorfizmus. Az örökletes polimorfizmust mutációk és kombinatív variabilitás hozzák létre. A természetes szelekció támogatja, és lehet adaptív (átmeneti) vagy stabil (kiegyensúlyozott).

Adaptációs polimorfizmus akkor következik be, ha különböző, de rendszeresen változó életkörülmények között a szelekció különböző genotípusoknak kedvez.

Kiegyensúlyozott polimorfizmus akkor fordul elő, amikor a szelekció a heterozigótáknak kedvez a recesszív és domináns homozigótákhoz képest. Egyes esetekben a kiegyensúlyozott polimorfizmus ciklikus szelekció (lásd 1.4. ábra, 14. oldal).

A heterozigóták szelektív előnyének jelenségét ún túlsúly. A heterozigóták pozitív szelekciójának mechanizmusa eltérő.

A környezeti tényezők sokfélesége miatt a természetes szelekció egyszerre több irányba hat. Ebben az esetben a végeredmény a különböző intenzitások arányától függ szelekciós vektorok.Így a földkerekség egyes területein a sarlósejtes vérszegénység félig letális alléljának magas gyakoriságát támogatja a heterozigóta szervezetek preferált túlélése a trópusi malária magas előfordulási gyakorisága mellett. A természetes szelekció végeredménye egy populációban a szelekció és a kontraszelekció számos vektorának egymásra épülésétől függ. Ennek köszönhetően a génállomány stabilizálása és az örökletes diverzitás fenntartása egyaránt megvalósul.

A kiegyensúlyozott polimorfizmus számos értékes tulajdonságot kölcsönöz a populációnak, ami meghatározza biológiai jelentőségét. A genetikailag változatos populáció az életkörülmények szélesebb skáláját uralja, és az élőhelyet teljesebben használja. Génkészletében nagyobb mennyiségű tartalék örökletes variabilitás halmozódik fel. Ennek eredményeként evolúciós rugalmasságra tesz szert, és egyik vagy másik irányban változtatva képes kompenzálni a történelmi fejlődés során fellépő környezeti ingadozásokat.

Egy genetikailag polimorf populációban nemzedékről nemzedékre születnek olyan genotípusú organizmusok, amelyek alkalmassága eltérő. Egy ilyen populáció életképessége minden időpontban alatta marad annak a szintnek, amelyet akkor lehetne elérni, ha csak a „legsikeresebb” genotípusok lennének benne. Azt a mértéket, amennyivel egy valós populáció alkalmassága eltér egy adott génállomány mellett lehetséges „legjobb” genotípusú ideális populáció alkalmasságától, ún. genetikai terhelés. Ez egyfajta fizetés az ökológiai és evolúciós rugalmasságért. A genetikai terhelés a genetikai polimorfizmus elkerülhetetlen következménye.

A fajok evolúciós állandóságának okai között szerepel a kiegyensúlyozott genetikai polimorfizmus, az intraspecifikus diverzitás, az ökológiai fajok és valószínűleg az alfajok (Severtsov A.S., 2003). A kiegyensúlyozott polimorfizmus két vagy több morfiumának megléte, amelyek mindegyike a fajökológiai rés saját részébe illeszkedik, azt jelzi, hogy a morfiumok minőségileg eltérő adaptációs stratégiái biztosítják egyenlő alkalmasságukat. Amikor az ökológiai helyzet megváltozik, ezeknek a morfiumoknak egy része előnyhöz jut a többi morfium rovására. Számuk nem csak az edzettség megőrzése, hanem a számuk csökkenése vagy kipusztulása során felszabaduló erőforrások miatt is megmarad vagy nő, amelyekre ez a környezeti változás káros.

Példa erre az innantropikus sziklagalambok moszkvai populációjának polimorfizmusának története Columbia Líbia(Obukhova, 1987). E faj populációinak polimorfizmusát a tollazat színében eltérő morfiumok folyamatos sorozata képviseli: az eredetinek tekintett szürkétől (palaszürke) a feketéig (melanisztikus). A tollazat melanizációjának két típusa van. Egy esetben a melanin a fedők végein koncentrálódik, fekete foltokat képezve. Ahogy ezek a foltok megnövekednek, egyszínű fekete színűvé egyesülnek. A melanizációnak ez a gyakoribb formája az erős Black génnek és az 5-6 gének gyenge fenotípusos hatással. Egy másik esetben a melanin diffúz módon oszlik el a tollszövetben. Ezért a köztes morfiumok többé-kevésbé kormosnak vagy piszkosnak tűnnek, erősebb melanizációval pedig feketévé válnak. Ezt a típusú melanizációt az erős Dack gén és 5-6 gyenge is határozza meg gének (Obukhova, Kreslavsky, 1984).

A Nagy Honvédő Háború előtt Moszkvában a szürke morfium uralkodott. A melanisták kevesen voltak. A háború alatt a moszkvai galambpopuláció szinte teljesen kihalt vagy megsemmisült. A háború után lassan helyreállt a galambok száma, egészen 1957-ig, amikor is az Ifjúsági és Diákok Világfesztiválja kapcsán elkezdték a „béke madara” gondozását és etetését. A populáció számának növekedésével a melanisztikus morphok aránya növekedni kezdett. A huszadik század 60-as éveinek végére. a melanisták és a köztes morfiumok aránya körülbelül 80%.

A morfok arányának változása viselkedésükben mutatkozó különbségek miatt következett be. A kék morfium aktívabb, tovább repül táplálékot keresve és aktívan őrzi fészkelő területeit. A melanisták passzívak. A padláson lévő fészkeik egymáshoz közel helyezkedhetnek el. A közbenső morfok szintén közepes aktivitásúak. A szeméttelepek és táplálkozási források, valamint a panelházak korlátozott fészkelőhelyei által biztosított korlátlan táplálékforrások mellett a kék morfium nem tudta felvenni a versenyt a melanisták és a köztes morfiumok tömegével, és a fészkelés szempontjából kényelmetlen padlásra kényszerült, ahol az alacsony sűrűség miatt került. lehetséges a fészkelőhelyek védelme. Így az ökológiai helyzet változásai a morfiumok gyakoriságának megváltozásához vezetnek. Bármelyik (szürke-szürke kis populációmérettel), majd a másik (nagy populációjú melanisztikus) előnyhöz jut, de összességében a faj megőrzi stabilitását és nem változik. Akkor is létezni fog, ha bármelyik morf kihal.

A hím légykapófélék színpolimorfizmusának elemzése hasonló eredményekhez vezet. Ficedula hypoleuca(Grinkov, 2000), fehér-tengeri haslábúak (Sergievsky, 1987).

Az ökológiai fajok ugyanolyan fontosak az evolúciós stagnálás fenntartásához, mint a kiegyensúlyozott polimorfizmus morfumai. Példa erre a fűzfalevél bogár ökológiai fajtái, Lochmea caprea(Coleoptera, Chrysomelidae), a Zvenigorodskayán biológiai állomások Moszkvai Állami Egyetem, Mikheev tanulta (1985). A két faj közül az egyik eszik levelek széles levelű fűz, főleg kecskefűz és hosszú fülű fűz; a nyárfa további takarmánynövény. Egy másik faj eszik többnyire levelek molyhos nyír, kiegészítő tápnövény – szemölcsös nyír. Az egyes versenyeken belüli csere a fő és a kiegészítő növényeken táplálkozó bogarak között körülbelül 40%. A fűz és nyír fajok közötti csere 0,3-5%, bár ezeknek a fáknak számos bolygatott fitocenózisban ágai érintkeznek. A helyzet az, hogy a fűzfa lárvái és imágói, ha kényszerítik táplálás a nyírfalevelek az esetek 100%-ában elpusztulnak. Éppen ellenkezőleg, a nyírfa bogarak és lárváik fűzfalevelekkel táplálkoznak anélkül, hogy kárt okoznának maguknak. Így a fajok ökológiailag és genetikailag is izoláltak. A tápnövényekkel való szoros kapcsolat azt jelenti, hogy egy adott területen a nyírbogarak a szukcesszió egy bizonyos szakaszára – a kislevelű erdőre – korlátozódnak. A fűzbogarak olyan nedves élőhelyekre korlátozódnak, ahol a szukcesszió normális lefolyása megszakad - erdőszélek, falvak szélei stb. Amikor a szukcesszió szakasza megváltozik, a nyírfaj populációi vagy elköltöznek, vagy kihalnak. A bogarak repülése a telelő területről mintegy 4 km. Ugyanez fog megtörténni a fűzfa populációival, amikor a páratartalom csökken, vagy amikor az antropogén nyomás nő. Bármelyik faj kihalása azonban nem a faj kipusztulását jelenti, hanem mozaik biotópok biztosítják az egyes fajok fenntartható létét. Valószínűleg hasonló érvelés alkalmazható a földrajzi fajokra - alfajokra (A.S. Severtsov, 2003).

A populációs polimorfizmus tehát a környezeti helyzet megváltozásakor biztosítja a populáció egészének stabilitását, és egyben a fajok evolúciós időbeli stabilitásának egyik mechanizmusa is.

. Biológiai diverzitás . A populációk genetikai polimorfizmusa, mint a biológiai sokféleség alapja. A biodiverzitás megőrzésének problémája

A biológiai sokféleség az összes „sok különböző élő szervezetre, a köztük lévő változatosságra és az ökológiai komplexumokra, amelyek részét képezik, beleértve a fajon belüli, fajok és ökoszisztémák közötti sokféleséget”; Ebben az esetben különbséget kell tenni a globális és a lokális diverzitás között. A biológiai sokféleség az egyik legfontosabb biológiai erőforrás (a biológiai erőforrást úgy definiálják, mint „genetikai anyag, organizmusok vagy azok részei, vagy az emberiség számára használt vagy potenciálisan hasznos ökoszisztémák, beleértve az ökoszisztémákon belüli és közötti természetes egyensúlyt”).

A biológiai sokféleségnek a következő típusait különböztetjük meg: alfa, béta, gamma és genetikai diverzitás. α-diverzitás alatt fajdiverzitást értünk, β-diverzitáson a közösségek sokféleségét egy bizonyos területen; A γ-diverzitás egy integrált mutató, amely magában foglalja az α- és β-diverzitást. A felsorolt ​​biodiverzitástípusok alapja azonban a genetikai (intraspecifikus, intrapopulációs) diverzitás.

Két vagy több allél (és ennek megfelelően genotípus) jelenlétét egy populációban nevezzük genetikai polimorfizmus. Hagyományosan elfogadott, hogy a polimorfizmus legritkább alléljének gyakorisága legalább 1% (0,01). A genetikai polimorfizmus megléte a biodiverzitás megőrzésének előfeltétele.

A genetikai polimorfizmus megőrzésének szükségességéről a természetes populációkban az 1920-as években fogalmazódtak meg elképzelések. kiemelkedő honfitársainkat. Nyikolaj Ivanovics Vavilov megalkotta a forrásanyag doktrínáját, és alátámasztotta a kultúrnövények világ génállományának tárházának létrehozásának szükségességét. Alekszandr Szergejevics Szerebrovszkij megalkotta a génállomány doktrínáját. A „génkészlet” fogalma magában foglalta egy faj genetikai sokféleségét, amely evolúciója vagy szelekciója során alakult ki, és biztosította annak adaptációs és termelési képességeit. Szergej Szergejevics Csetverikov lefektette a vadon élő növény- és állatfajok populációinak genetikai heterogenitásának felmérésére szolgáló tan és módszerek alapjait.

A globális környezeti problémák a második világháború után súlyosbodtak. Ezek megoldására 1948-ban megalakították Természet és Természeti Erőforrások Védelmének Nemzetközi Szövetsége(IUCN). Az IUCN elsődleges feladata az összeállítás volt Vörös Könyvek– a ritka és veszélyeztetett fajok listái. 1963-1966-ban. megjelent az első Nemzetközi Vörös Könyv. Negyedik kiadása 1980-ban jelent meg. 1978-1984-ben. Megjelent a Szovjetunió Vörös Könyve, 1985-ben pedig az Orosz Föderáció Vörös Könyve.

Az emberiség azonban csak a 20. század utolsó negyedében ismerte fel e probléma súlyosságát. Valamivel több mint harminc éve (1972-ben) Stockholmban került megrendezésre az ENSZ első konferenciája az emberi környezetről. Ezen a fórumon körvonalazták a természetvédelem terén folytatott nemzetközi együttműködés általános elveit. A stockholmi konferencia döntései alapján a lakókörnyezet megőrzésének korszerű alapelvei fogalmazódtak meg.

Az első elv az az univerzális kapcsolat elve az élő természetben: egy láncszem elvesztése egy összetett trofikus és egyéb természeti kapcsolatok láncolatában előre nem látható eredményekhez vezethet. Ez az elv a szupraorganizmus biológiai rendszerek elemei közötti ok-okozati összefüggések létezéséről szóló klasszikus elképzeléseken alapul, és sok ilyen összefüggés különféle láncok, hálózatok és piramisok kialakulásához vezet.

Ebből következik az élő természet egyes összetevőinek potenciális hasznosságának elve : nem lehet előre látni, milyen jelentősége lesz ennek vagy annak a fajnak az emberiség számára a jövőben . A köztudatban értelmét veszti a fajok „hasznos” és „káros” megkülönböztetése, megerősödik az a gondolat, hogy „a káros vagy gyomos faj csak egy oda nem illő organizmus”.

Az univerzális kapcsolat elvein és az élő természet minden összetevőjének potenciális hasznosságán alapul formálódik a természetes ökoszisztémákban zajló folyamatokba való be nem avatkozás fogalma: „Nem tudjuk, miért Ez vezetni fog, ezért jobb mindent úgy hagyni, ahogy van.” A megtakarítás ideális módja állapot quo abszolút rezervátumrendszerű védett területek létrehozását fontolgatták. A természetvédelmi gyakorlat azonban azt mutatta, hogy a modern ökoszisztémák már elvesztették természetes öngyógyító képességüket, megőrzésük aktív emberi beavatkozást igényel.

Ennek eredményeként az átmenet a be nem avatkozás és a fennálló helyzet megőrzésének fogalmáról a fenntartható fejlődési koncepciók társadalom és bioszféra. A fenntartható fejlődés koncepciója magában foglalja a természetes ökoszisztémák ökológiai és erőforrás-potenciáljának növelését, fenntartható, ellenőrzött ökoszisztémák létrehozását, a társadalom természeti erőforrások iránti szükségleteinek kielégítését a természeti erőforrások tudományosan megalapozott ésszerű, fenntartható és többcélú felhasználása, megőrzése, védelme és szaporodása alapján. az ökoszisztémák összes összetevője.

A fenntartható fejlődés koncepciójának továbbfejlesztése elkerülhetetlenül oda vezetett a biológiai sokféleség megőrzésének szükségességének elve : csak a változatos és változatos élő természet bizonyul fenntarthatónak és rendkívül produktívnak . A biológiai sokféleség megőrzésének elve teljes mértékben összhangban van a bioetika alapelveivel: „az élet minden formája egyedi és utánozhatatlan”, „minden életformának joga van létezni”, „amit nem mi hoztunk létre, az ne pusztítsunk el minket." Ráadásul egy genotípus értékét nem az ember számára való hasznossága határozza meg, hanem az egyedisége. Így felismerték, hogy „a génállomány megőrzése a további evolúció felelőssége” (Frankel, XIII International Genetic Progress at Berkeley, 1974). Swaminathan (India) három felelősségi szintet azonosított a génállomány megőrzésében: szakmai, politikai és társadalmi.

1980-ban a Természet és Természeti Erőforrások Védelmének Nemzetközi Szövetsége kidolgozta a Világvédelmi Stratégiát. A Világstratégia anyagai megjegyzik, hogy az egyik globális környezeti probléma a táplálkozás problémája: 500 millió ember rendszeresen alultáplált. Nehezebb figyelembe venni azoknak a számát, akik nem kapnak megfelelő, fehérjében, vitaminokban és mikroelemekben kiegyensúlyozott táplálkozást.

A Világstratégia megfogalmazta a természetvédelem kiemelt céljait:

– a fő ökológiai folyamatok fenntartása az ökoszisztémákban.

– A genetikai sokféleség megőrzése.

– A fajok és ökoszisztémák hosszú távú fenntartható használata.

1992-ben Rio de Janeiróban az Egyesült Nemzetek Környezetvédelmi és Fejlesztési Konferenciáján (UNCED) számos dokumentumot fogadtak el, amelyeket 179 állam képviselője írt alá:

– Akcióprogram: Agenda a 21. századhoz.

– Nyilatkozat az erdőkre vonatkozó elvekről.

– az ENSZ éghajlatváltozási egyezménye.

– Egyezmény a biológiai sokféleségről.

A Biológiai Sokféleség Egyezmény anyagai megjegyzik, hogy „...a sokféleség fontos a bioszféra életfenntartó rendszereinek fejlődéséhez és megőrzéséhez”. A bioszféra életfenntartó rendszereinek megőrzéséhez szükséges a biológiai sokféleség minden formájának megőrzése: „Az Egyezményhez csatlakozó országoknak azonosítaniuk kell a biológiai sokféleség összetevőit, ... olyan tevékenységeket kell ellenőrizniük, amelyek káros hatással lehetnek a biológiai sokféleségre. .”

Az UNCED konferencián felismerték, hogy a biológiai sokféleség szintjének csökkenése az egyik fő oka a természetes ökoszisztémák fokozatos degradációjának. Kétségtelen, hogy csak a diverzitás optimális szintjének fenntartása mellett lehet olyan ökoszisztémákat létrehozni, amelyek ellenállnak a fizikai és kémiai tényezők, a kártevők és a betegségek szélsőséges hatásainak.

1995-ben, Szófiában, az európai környezetvédelmi miniszterek konferenciáján elfogadták a Páneurópai Stratégiát a Biológiai és Táji Sokféleség Megőrzésére. Soroljuk fel a Biológiai és Táji Sokféleség Megőrzésére irányuló Páneurópai Stratégia alapelveit:

– A legsebezhetőbb ökoszisztémák védelme.

– A sérült ökoszisztémák védelme és helyreállítása.

– A legnagyobb fajdiverzitású területek védelme.

– Referenciatermészetes komplexumok megőrzése.

A mesterséges ökoszisztémák termelékenységének növekedésének leállása a biodiverzitás alacsony szintjével is összefügg: jelenleg mindössze 150 kultúrnövényfajt termesztenek, és 20 háziállatfajt tenyésztenek. Ugyanakkor a globális diverzitás alacsony szintje a lokális diverzitás alacsony szintjével párosul, a monokultúra vagy a rövid vetésforgós vetésforgó dominanciájával. A növényfajták és állatfajták egységességére való törekvés a genetikai sokféleség éles beszűküléséhez vezetett. A diverzitás csökkenésének következménye a szélsőséges fizikai és kémiai környezeti tényezőkkel és még nagyobb mértékben a kártevőkkel és betegségekkel szembeni ellenállás csökkenése.

Számos tanulmány igazolta, hogy a természetes ökoszisztémák stabilitásának és termelékenységének növelésének egyetlen megbízható módja a heterogenitás szintjének növelése, mivel a genetikailag heterogén rendszerekben a növekedés és fejlődés különböző jellemzőivel, a környezeti dinamikára érzékeny egyedek kompenzációs kölcsönhatásai. tényezők, betegségek és kártevők lépnek fel. A heterogén telepítések biztosítják a természet folyamatos és fenntartható hasznosításának lehetőségét.

Következésképpen minél több, ellenőrzött körülmények között termesztésre alkalmas faj és intraspecifikus (genetikai) potenciál szélesebb körű felhasználására van szükség. A megőrzendő anyag teljes sokfélesége a következő organizmuskategóriákat foglalja magában: jelenleg termesztett és nemesített fajták és fajták; a termelésből kikerült, de bizonyos paraméterekben nagy genetikai és tenyészértékkel rendelkező fajták és fajták; helyi fajták és őshonos fajták; kultúrnövények és háziállatok vadon élő rokonai; olyan vadon élő állatfajok, amelyek kultúrába és háziasításra ígéretesek; kísérletileg létrehozott genetikai vonalak.

Természetesen a biológiai sokféleség problémáival kapcsolatos problémák megoldásához először a biológiai sokféleség értékelésére szolgáló kritériumok kidolgozása, az egyes ökoszisztémák (természetes-területi komplexumok) diverzitási szintjének azonosítása és értékelése, ajánlások kidolgozása szükséges az azonosított sokféleség megőrzése és növelése, tesztelje és hajtsa végre ezeket az agráripari termelésre vonatkozó ajánlásokat.

Az atavizmusok és a rudimentumok, amelyekre a cikkünkben példa lesz, megcáfolhatatlan bizonyítékai az élő szervezetek fejlődésének evolúciós elméletének. Mit jelentenek ezek a fogalmak, és mi a jelentősége felfedezésüknek a modern tudomány számára?

Az evolúció bizonyítéka

Az evolúció minden élőlény fejlődése az egyszerűtől a bonyolultig. Ez azt jelenti, hogy idővel az organizmusok felváltották egymást. Minden következő generációnak progresszívebb szerkezeti jellemzői voltak, amelyek meghatározták az új életkörülményekhez való alkalmazkodásukat. Ez azt jelenti, hogy a különböző szisztematikus egységekhez tartozó szervezeteknek hasonló tulajdonságokkal kell rendelkezniük.

Például a madarak mellső végtagjai azonos szakaszokból állnak. Ezek a váll, az alkar és a kéz. De mivel a madarak repülésre alkalmazkodtak, ez a végtag szárnyakká, a vízi élőlényeknél pedig uszonyokká változik, ezeket homológnak nevezzük.

Az evolúcióelmélet másik bizonyítéka az analógiák. Tehát a rovaroknak és a denevéreknek is van szárnyuk. De az előbbiben a hámszövet származékai, az utóbbiban pedig az elülső és a hátsó végtagok közötti bőrredőt képviselik. Ezek a szervek eltérő eredetűek, de közös szerkezeti és funkcionális jellemzőkkel rendelkeznek. Ez a jelenség a jellemzők eltérése vagy eltérése eredményeként jött létre.

Az atavizmusok és a rudimentumok, amelyek példáit az összehasonlító anatómia vizsgálja, szintén közvetlen bizonyítékai az összes élőlény egymás közötti kapcsolatának.

Mi az a rudimentum?

Egyes szervekről azt mondják, hogy „kezdetlegesen fejlettek”. Ez azt jelenti, hogy nem elegendő a tervezett funkciók teljes körű megvalósításához. Valójában azokat a szerveket, amelyek az evolúció során elvesztették eredeti jelentésüket, kezdetlegesnek nevezik. Egyrészt bizonyos mértékig fejlettek, másrészt a kihalás stádiumában vannak. A rudimentumok tipikus példái a fülkagyló alakjának megváltozása és az azt körülvevő izmok fejlettségi foka. Őseinknek minden percben hallgatniuk kellett a veszély vagy a régóta várt zsákmány közeledtére. Ezért a héj formája élesebb volt, és az izmok biztosították a mozgását. Egy modern ember számára a fül mozgatásának képessége valószínűleg nem lesz hasznos a mindennapi életben. Ezért ilyen képességekkel rendelkező egyéneket nagyon ritkán lehet találni.

Példák az emberek és állatok kezdetlegességére

Az ősökben rejlő, nem megfelelően fejlett szerveket meglehetősen gyakran találják meg az állatokban. A kezdetlegességek példái az emberekben a farkcsont jelenléte, amely a farokgerinc maradványa, valamint a bölcsességfogak, amelyek a durva és feldolgozatlan élelmiszerek rágásához szükségesek. Ebben a szakaszban gyakorlatilag nem használjuk ezeket a testrészeket. A függelék egy olyan maradvány, amelyet az emberek feltehetően növényevőktől örököltek. Az emésztőrendszernek ez a része enzimeket választ ki és részt vesz az emésztési folyamatokban, de őseihez képest jelentősen lerövidül. Összehasonlításképpen: egy személynél az átlagos hossza körülbelül 10 cm, a bárányban vagy a tevében pedig több méter.

Az emberi alapelemek listája a harmadik szemhéjjal folytatódik. Hüllőknél ez a szerkezet hidratálja és tisztítja a szem külső membránját. Emberben mozdulatlan, kis méretű, a fenti funkciókat a felső szemhéj látja el. Az ember felső szájpadlásán lévő heg is kezdetleges - ezek a következő fogsor kezdetei, amelyekre az embernek nincs szüksége.

Az állatok alapelemei a bálnák testében megbúvó hátsó végtagjai, valamint a kétszárnyú rovarok kötőfékjei, amelyek egy módosított szárnypár. A kígyók végtagjai azonban egyáltalán nem fejlettek, mivel izom-csontrendszerük sajátosságai miatt nincs szükség rájuk.

Rudiments: fotók a növényekről

A növényeknek vannak maradványszervei is. A búzafű gyomnövényének például jól fejlett rizómája van, ami egy föld alatti hajtás, megnyúlt internódiumokkal. Jól láthatók rajta a kis pikkelyek, amelyek megmaradt levelek. Mivel a föld alatt nem tudják ellátni fő funkciójukat - a fotoszintézist, nincs szükség fejlesztésükre. Kezdetnek számít az uborka porzós virágában a gumó formájú kezdetleges bibe is.

Mik azok az atavizmusok?

Az evolúció másik bizonyítéka az atavizmusok. Azt mondhatjuk, hogy ez a fogalom a kezdetleges ellentéte. Az atavizmusok a távoli őseikre jellemző tulajdonságok megnyilvánulása az egyes egyénekben. Jelenlétük bizonyos fokú rokonságot is jelez több generációban. Az embriófejlődés korai szakaszában van egy farok és egy kopoltyúzsák is. Ha az embriogenezis helyesen megy végbe, ezek a struktúrák fejlődése leáll. Ha a fejlődési folyamat megszakad, az egyedek olyan szerkezeti jellemzőkkel születhetnek, amelyek számukra szokatlanok. Ezért a farkos fiú és a kétéltű ember nem csupán képzelet.

Emberi atavizmusok

A farok megjelenése mellett az embereknél jellemző atavizmus a túlzott testszőrzet. Néha jelentősen meghaladja a normát. Ismertek olyan esetek, amikor a szőr az egész emberi testet beborította, kivéve a tenyeret és a talpat. A további emlőmirigyek megjelenése a testen szintén atavizmusnak számít, és ez nőknél és férfiaknál egyaránt előfordulhat. Ezt a tulajdonságot az emlősöktől örökölték, amelyek sok gyermeket szültek. Ugyanakkor mindannyiukat egyszerre kellett etetni. Az embernek nincs ilyen igénye.

A második fogsor is távoli őseink sajátossága. Például egy cápának több sora van. Ez szükséges ahhoz, hogy a ragadozók hatékonyan elkapják és megtartsák a zsákmányt. Van olyan vélemény, hogy a mikrokefália atavizmusnak is tekinthető. Ez egy genetikai betegség, amely az agy és a koponya méretének csökkenését okozza. Ugyanakkor az összes többi testarány normális marad. Ez mentális retardációval jár.

Az ember az állatok bizonyos jeleit reflexek formájában jeleníti meg. Például a csuklás az ősi kétéltűek jellegzetes jellemzője. Ez a reakció szükséges volt ahhoz, hogy vizet engedjenek át légzőszerveiken. És ami különösen erősen fejlett gyermekeknél, ennek megnyilvánulása az emlősöknél. Megragadták szüleik bundáját, hogy ne tévedjenek el.

Állatok és növények atavizmusai

Az állatok ősi tulajdonságaira példa a cetféléknél a szőrzet vagy a hátsó végtagok megjelenése. Ez bizonyíték arra, hogy ezek az állatok kihalt patás emlősökből származnak. Az atavizmusok a modern lovaknál további ujjak, a kígyóknál a mozgó végtagok, a kankalinoknál pedig a porzók számának 10-re való növekedése is megfigyelhető. Pontosan ennyi volt a modern növények őseinek. Bár a modern fajoknak csak 5 porzója van.

Az evolúciós változások okai

Amint látja, a rudimentumok és atavizmusok számos növény- és állatfajban megjelennek. Ez egy bizonyos fokú kapcsolatot jelez ugyanazon a királyságon belül a különböző szisztematikus egységek képviselői között. Az evolúciós változások mindig komplexitásuk irányában következnek be, melynek eredményeként az élő szervezeteknek lehetőségük nyílik arra, hogy jobban alkalmazkodjanak bizonyos életkörülményekhez.

A rudimentumok és atavizmusok példáit megvizsgálva meggyőződtünk az evolúcióelmélet általánosságáról és következetességéről.

A reneszánsz művészei és gondolkodói az ókori görögöket követve csodálták az emberi test kifejező formáit, mozdulatainak pontosságát és összehangoltságát. Csodálat, sőt áhítat is hallható Leonardo da Vinci szavaiból: „Nézd meg ezeket a gyönyörű izmokat, és ha úgy érzed, hogy sok van belőlük, próbáld ki, csökkentsd őket, ha nem elég, add hozzá , de ha elegen vannak, dicsérjétek meg egy ilyen csodálatos gép első építőjét.” A XVI-XVIII. században. sok kutató továbbra is úgy gondolta, hogy a természet és az ember tanulmányozása a Teremtő által alkotott könyvet olvassa. Nem valószínű, hogy bármelyikük is merne beszélni a teremtés tökéletlenségéről.

Tényleg nincs semmi felesleges a szervezetünkben? Erre a kérdésre csak a 19. század elején kapták meg a választ, amikor nemcsak az emberek, hanem más lények felépítéséről is felhalmozódtak az adatok. Az összehasonlító anatómia, amely addigra önálló tudományággá vált, segített megérteni, hogy az ember ugyanazon terv szerint épül fel, mint a gerincesek. (Igaz, a projekt, amely szerint Isten vagy a természet teremtette a világot, sok tudós szerint számtalan variációt engedett meg.) Az anatómusok nem tudták nem észrevenni, hogy ugyanazok a testrészek - csontok, izmok, belső szervek - méretükben különböznek egymástól különböző organizmusok képződnek. Néha egyes „részletek” teljesen hiányoznak, néha nagyon kicsik és viszonylag gyengén fejlettek más fajok hasonló részeihez képest. A fejletlen, haszontalannak tűnő szerveket kezdték nevezni kezdetleges vagy kezdetlegességeit(a latin rudimentumból - „kezdet”, „első elv”). Nyilvánvalóan ezt a kifejezést először a 80-as években használták. XVIII század Georges Louis Buffon francia természettudós.

Rudimentumokat nemcsak állatokban, hanem emberekben is találtak. Például a szem belső sarkában van egy alig észrevehető redő, amelyet félholdredőnek neveznek. Ez a harmadik szemhéj maradványa, amely a hüllőkben és madarakban jól kifejlődött nictitáló membrán. A szemgolyó speciális mirigy által kiválasztott zsíros váladékkal való kenésére szolgál. Emberben hasonló funkciót lát el a felső és az alsó szemhéj, így a félholdredő feleslegesnek bizonyult és csökkent (a lat. reductio – „visszatérülés”) – csökkent.

Egyes csontok, izmok, belső szervek és ezek egyes részei is feleslegesnek bizonyultak. Például a farkcsont csontok a farokcsigolyák maradványai, amelyek összeolvadtak, méretük lecsökkent és egyszerűbbé vált. Holló alakú vagy coracoid (a görög„coracoides” – „hollószerű”), a csontra kétéltűeknek, hüllőknek és madaraknak van szükségük mellső végtagjaik rögzítéséhez. Az emlősök e nélkül is megbirkóztak, és ennek a csontnak a kis maradványai összeolvadtak a lapoccal. Az emlősök a nyaki bordáikat is elvesztették – ami megmaradt belőlük, az a nyaki csigolyák perforált keresztirányú nyúlványa volt.

A maradvány emberi egerek klasszikus példája a fülizmok. Sok emlősben jól fejlettek, és szükségesek ahhoz, hogy a füleket a hangforráshoz irányítsák. Egy másik kezdetleges emberi izom a piramis hasizom. És a notochord, az a rugalmas tengely, amely chordátumokat eredményezett (az emberek is a törzsükhöz tartoznak), az emberben a csigolyaközi lemezek belsejében kocsonyás masszává alakult.

A tudósok egyre több „kiegészítő szervet” találtak az emberekben, és a „teremtés koronája” tökéletességének feltételezése már nem tűnt megingathatatlannak. A rudimentumok nem csak az anatómusok érdeklődésére számot tartó részletek maradtak, hanem széles körű tudományos általánosításokat szolgáltak. Így Charles Darwin az ember állatokból való származásának egyik bizonyítékaként használta őket. A rudimentumok jelenlétét azzal magyarázta, hogy az evolúció során egyes szervek kisebbek lettek, és szinte szükségtelenül eltűntek. Ebből következik, hogy az embert nem egyszer s mindenkorra tökéletesnek és megváltoztathatatlannak teremtették, hanem a rudimentumok csak a felesleges testrészek maradványai, amelyek még nem tűntek el. Az evolúció tanítása lehetővé tette, hogy új pillantást vessünk az ismert tényekre, és tisztázzuk, mely emberi szerveket kell kezdetlegesnek tekinteni.

1902-ben Robert Wiedersheim (1848-1923) német anatómus kiadott egy könyvet, amelyben nem kevesebb, mint 107 kezdetleges emberi szervet sorolt ​​fel, amelyek semmilyen funkció ellátására alkalmatlanok, vagy nagymértékben leegyszerűsítve, nem képesek teljesen működni. Az első közé tartozik a testszőrzet, amely nem védi meg az embert a hidegtől; a vakbél vermiform függeléke (függelék), amely nem képes megemészteni a durva növényi táplálékot; valamint a farkcsont, félholdcsont, a húr maradványai stb. Ez utóbbiak listája tartalmazza az epiphysist - az endokrin mirigyet. Úgy tűnik, a tobozmirigy a parietális szem kezdete, amely a legősibb gerinceseknél is jelen volt. Miután elvesztette fő funkcióját (látás), újat szerzett - a hormonok termelését. Úgy gondolják, hogy a leghíresebb rudimentum, a vakbél, az immunrendszer szerve.

A kezdetlegességek mellett a tudósok azonosítják atavizmusok(tól től lat. atavi – „ősök”) olyan jellemzők, amelyeket az emberek elveszítettek az evolúció során, és ritka kivételként fordulnak elő. A tankönyvi példák a vastag testszőrzet, a farok és az extra mellbimbók. Van egy koncepció is ideiglenes hatóságok(tól től lat. provisor - „előre gondoskodik valamiről”): csak az emberi embrió rendelkezik velük, majd eltűnik; funkcióikat a test más részei látják el.

A modern biológia tudományának középpontjában az emberek és más élőlények genomjának vizsgálata áll. A rudimentumok eredetére vonatkozó adatok valószínűleg segítenek kideríteni, hogy bizonyos szervek fejlődése és redukciója során mely gének kapcsolódnak be, vagy éppen ellenkezőleg, blokkolják őket.

Az evolúció elmélete szerint az ember a majmok leszármazottja. Évmilliókon keresztül ennek a folyamatnak köszönhetően a Homo Sapiens megjelenése, karaktere és mentális képességei megváltoztak, eltávolodva őseitől. A technológiai fejlődés korszaka az emberi fajt az evolúciós fejlődés legmagasabb szintjére juttatta. A közös ősök jelenléte az állatvilággal most rudimentumok formájában bemutatva, amelyekre példákat ebben az anyagban tárgyalunk.

Kapcsolatban áll

Jellegzetes

Vestigiális szervek- bizonyos testrészek, amelyek az evolúciós fejlődés során elvesztették eredeti jelentésüket. Korábban a test vezető funkcióit látták el, most másodlagosakat. Az embrionális képződés kezdeti szakaszában helyezkednek el, anélkül, hogy teljesen kifejlődtek volna. Az alapelemek az egyén élete során megmaradnak. Az a funkció, amelyet a szabványos fejlesztés során hordoztak, jelentősen meggyengült és elveszett őseikben. A modern világ nem tudja teljes mértékben megmagyarázni az ilyen fejletlen szervek fiziológiai szerkezetben való jelenlétének lényegét.

A vesztigiális szervek az evolúció elsődleges bizonyítékai Charles Darwin számára, aki sok éven át figyelte az állatvilágot, mielőtt forradalmi végkifejletére jutott.

Az ilyen testrészek közvetlenül megerősíti a családi kötelékeket a bolygó kihalt és modern képviselői között, segítve az élőlények történelmi fejlődésének útját. Az alapjául szolgáló természetes szelekció eltávolítja a szükségtelen tulajdonságokat, miközben másokat javít.

Példák a kezdetlegességekre az állatvilágban:

• madár fibula;
• szemek jelenléte földalatti emlősökben;
• maradék csípőcsontok, részleges cetszőrzet.

Az ember alapjai

NAK NEK ember maradványai a következőket tartalmazzák:

• farkcsont;
• bölcsességfog;
• piramis hasi izom;
• függelék;
• fülizmok;
• epicanthus;
• villogó kamra.

Fontos! A kezdetleges példák gyakoriak a különböző emberek körében. Néhány törzs és faj rendelkezik ilyen szervekkel, amelyek csak a fajukra jellemzőek. Az emberekben előforduló kezdetleges példák mindegyike azonosítható és részletesen leírható, hogy egyértelművé tegyük a tárgyalt témát.

Az alapelemek típusai

Farkcsont a gerinc alsó részét képviseli, beleértve több összenőtt csigolyát. A szerv elülső részének feladata a szalagok és az izmok rögzítése.

Ennek köszönhetően a medence megfelelő, egyenletes terhelése van. A farkcsont a modern ember kezdetleges farkának példája, amely az egyensúly központjaként szolgált.

Bölcsességfog - ezek a szájüreg legkésettebb és legmakacsabb csontképződményei. Az eredeti funkció az volt, hogy segítse a kemény, kemény ételek rágásának folyamatát.

A modern emberi étkezés több termikusan feldolgozott élelmiszert tartalmaz, így az evolúció során a szerv sorvadt. A sorban utolsó helyen található bölcsességfogak gyakran kibújnak tudatos korú embereknél. Gyakori jelenség a „nyolcak” hiánya és a részleges kitörés.

Morgan kamra- páros zsákszerű mélyedések, amelyek a gége jobb és bal oldalán helyezkednek el. A szervek segítik a rezonáns hang létrehozását. Nyilvánvalóan segítettek az ősöknek bizonyos hangok reprodukálásában és a gége védelmében.

Függelék- a vakbél vermiform függeléke. Segített a távoli ősöknek megemészteni a durva ételeket. Jelenleg funkciói beszűkültek, de a hasznos mikroorganizmusok képződésének koncentrálásának fontos szerepe megmaradt. Ennek a szervnek az emberben való jelenléte jelentős negatív tulajdonsággal rendelkezik - a gyulladás lehetősége. Ebben az esetben sebészeti úton kell eltávolítani. A műtét utáni mikroflóra nehezen helyreállítható, gyakoribbá válnak a fertőző betegségek.

Fülizmok szintén az emberi fülcsontot körülvevő kezdetleges vonások közé tartoznak. Az ókori ősök képesek voltak mozgatni a fülüket, javítva a hallást, ami ahhoz szükséges, hogy elkerüljék a ragadozókkal való találkozást.

Figyelem! Erősen nem ajánlott szándékosan megszabadulni néhány felsorolt ​​szervtől, mert ezek továbbra is másodlagos funkciókat látnak el.

Egyes fajok vestigiális szervei

Epicanthus – maradvány függőleges folytatás a szem felső redőjét. Ennek a szervnek a pontos okai és működési jellemzői nem teljesen ismertek. Vannak olyan javaslatok, amelyek szerint a bőrredő védi a szemet az időjárás viszontagságaitól. A busmanokra jellemző.

A pyramidalis abdominis izom folytatja a maradványszervek listáját, amely az izomszövet háromszög alakját képviseli. A fő funkció a linea alba meghúzása.

Steatopygia - zsír felhalmozódása a fenék felső részein. Tároló szerepe van, mint egy tevepúpnak. Néhány afrikai törzsre jellemző, bár ez a kezdetlegesség vagy patológia nem teljesen ismert.

Emberi atavizmusok és különbségek a kezdetektől

Sajátos külső jelei vannak az emberi fajnak az állatvilággal való rokonságának. Az atavizmus az az ősök körében jelenlévő jel, de nem velejárója a jelenlegi fajoknak.

Azok, akik kódolják, megőrzik, és továbbra is továbbadják tulajdonságait a következő generációnak. „Alvónak” nevezhetők, csak az atavisztikus vonással rendelkező egyedek születésekor ébrednek fel. Ez akkor fordul elő, ha a genetikai kontroll elveszik, vagy külső stimuláció következtében.

A fő különbség az atavizmus között a tulajdonságok megnyilvánulásaként szolgál az egyes egyénekben. Az embrionális fejlődés során az emberi egyed részben a távoli ősök útját követi. Bizonyos heteken az embriók kopoltyúkkal és farokszerű folyamatokkal rendelkeznek. Ha ezek a jelek a szülés során továbbra is fennállnak, atavizmust jelentenek.

Atavizmusok és rudimentumok egyaránt bizonyítékul szolgáljanak evolúcióelméletek, de ha az első jeleknek nincs funkciójuk, akkor a másodiknak van bizonyos hasznos jelentése. Ennek a jelenségnek bizonyos típusai veszélyt jelenthetnek az egészségre, vagy megzavarhatnak bizonyos létfontosságú folyamatokat. Vannak, akik még ma is találgatnak a témában: vajon a vakbél norma egy nyomszerv vagy atavizmus formájában.

Figyelem! Sok atavisztikus jel könnyen eltávolítható műtéti úton, megkönnyítve viselőjének életét.

Példák az atavizmusokra

Sokan még mindig összekeverik az atavizmusokat és a kezdetlegességeket, egyiket a másiknak tulajdonítva. Az elsőknek megvan kétféle jel:

• fiziológiai;
• visszaható.

Az emberi atavizmus példáit alaposan tanulmányozni kell, hogy a különbség egyértelműbbé váljon.

Ha az emberek nem mutatják egyik vagy másik dolog külső jeleit, ez nem jelenti azt, hogy a jelek génjei hiányoznak, hanem képesek megnyilvánulni a jövőben.

Az atavizmusok rendkívül ritkák a populációban, és csak olyan esetekben jelennek meg, amikor az ősi ősi gének váratlanul megjelennek az emberben.

Íme az emberi atavizmus leggyakoribb és legnyilvánvalóbb típusai, amelyek a következő listát alkotják:

• túlzott szőrösödés;
• kiálló farok;
• ajakhasadék;
• több mellbimbó emberben;
• második fogsor;
• csuklás;
• fogóreflex újszülötteknél.

A felsorolt ​​jellemzők tisztázzák a vitát sokak között arról, hogy a rejtett vagy kitört bölcsességfogak kezdetleges vagy atavizmus-e. Sok fajra jellemzőek, de nem mindegyik fordul elő. Ha a bölcsességfogakat vagy a test más kezdetleges részeit csak egyetlen példányban találnák meg, akkor lehetséges lenne atavizmusba sorolja őket.

Tanulmányozzuk, mik az alapelemek, példák

12 alapelem az emberben

Következtetés

A Homo Sapiens egy összetett szervezet, változatos, változó élettevékenység-rendszerrel több millió éves evolúció. Mindenkinek van példája a típusaira. A fő különbség az atavizmus és a kezdetleges testrészek között az, hogy csak kevesen rendelkeznek velük, és az ember könnyen élhet nélkülük.