ما هو التطور في علم الأحياء؟ القوى الدافعة والقوانين والأمثلة. اتجاهات التطور

هناك ثلاثة اتجاهات رئيسية للتطور - الروائح والتكيف الذاتي والانحلال العام. كل منهم يؤدي إلى تقدم بيولوجي ، أي ازدهار الأنواع والأصناف الأكبر ، عندما تزيد المجموعة من أعدادها وتنوع الأنواع ، وتوسع نطاقها.

يتعارض التقدم البيولوجي مع الانحدار البيولوجي ، عندما ينخفض ​​عدد الأنواع (الأنواع) ونطاقها وكذلك عدد أنواع الصنف نتيجة عدم قدرة المجموعة على التكيف مع الظروف البيئية المتغيرة. بعبارة أخرى ، يحدث الانحدار البيولوجي عندما لا يتبع التطور التاريخي لأحد الأصناف أيًا من اتجاهات التطور.

ارومورفوسيس

يشير Aromorphosis إلى تغييرات تطورية كبيرة ، تؤدي عادة إلى ظهور أصناف كبيرة ، مثل الفئات في الحيوانات. تزيد العطور من المستوى العام للتنظيم ، وتجعله أكثر تعقيدًا ، وهي المسار الرئيسي للتطور. نادرًا ما تحدث ، وتغير بشكل كبير الفيزيولوجيا المورفولوجية للكائنات الحية ، وتسمح باستعمار الموائل الجديدة.

Aromorphosis معقد ، ويؤثر على أنظمة الأعضاء المختلفة. لذا فإن مظهر الرئتين "شد" مظهر القلب ذي الثلاث حجرات. لعب ظهور القلب المكون من أربع غرف والانفصال الكامل للدورة الدموية دورًا مهمًا في ظهور ذرات الدم الدافئ.

أمثلة على الروائح: ظهور التمثيل الضوئي ، تعدد الخلايا ، التكاثر الجنسي ، الهيكل العظمي الداخلي ، تطور الرئتين ، ظهور ذرات الدم الدافئ في الحيوانات ، تكوين الجذور والأنسجة الموصلة في النباتات ، ظهور الزهرة والفاكهة .

سمح ظهور الرئتين للكائنات الحية بالانتقال إلى الأرض ، أي ملء موطنها بظروف بيئية جديدة. إن ذرات الدم الحار التي نشأت في الطيور والثدييات جعلت من الممكن لها أن تكون أقل اعتمادًا على درجة الحرارة وأن تسكن الموائل التي يتعذر الوصول إليها من قبل البرمائيات والزواحف.

بفضل ظهور الجذور التي تثبت النبات في التربة وتمتص الماء ، بالإضافة إلى نظام التوصيل الذي يوصل الماء إلى جميع الخلايا ، تمكنت النباتات من النمو على الأرض. وصلت كتلتها الحيوية إلى قيمة ضخمة هنا.

التأقلم

التأقلم هو تغيير تطوري صغير يسمح للأنواع بالتكيف مع السمات المحددة للبيئة والمكانة البيئية الضيقة. هذه تعديلات خاصة لا تغير المستوى العام للتنظيم.

يضمن Idioadaptation ظهور مجموعة متنوعة من الأشكال التكيفية داخل نفس المستوى من التنظيم.

لذلك كل الثدييات لها نفس البنية الداخلية. ومع ذلك ، فإن تنوع الأنواع التي تتكيف مع الموائل المختلفة ، تم تحقيق طرق التغذية من خلال اتجاه التطور مثل التكيف الذاتي.

يوجد في كاسيات البذور العديد من الأنواع المختلفة ، وعدد من أشكال الحياة (الأعشاب ، والشجيرات ، والأشجار). تختلف اختلافًا كبيرًا في المظهر ، لكن التشكل وعلم وظائف الأعضاء يشتركان في نفس المستوى من التنظيم.

كنتيجة للتكيفات اللغوية ، فإن الشخصيات غير مهمة لتغيير كبير في الأصنفة. على سبيل المثال ، كل الطيور لها منقار ؛ وظهور الروائح هو مظهرها. لكن كل نوع له شكل وحجم منقار خاص به ، يتكيف مع طرق التغذية المحددة. تم توفير هذا عن طريق التكيفات الفكرية.

تنكس عام

مثال على الانحطاط في عالم النبات هو نبات الحامول ، الذي لا يحتوي على الكلوروفيل الخاص به ، فهو يتغذى على كاسيات البذور الأخرى.

على ما يبدو ، يجب وضع الانحطاط العام في الأهمية على قدم المساواة مع الروائح ، وليس التكيف الذاتي ، لأنه يؤثر عادةً على التغيرات الكبيرة في الجسم. على سبيل المثال ، يعد فقدان النظام بأكمله ، أو حتى أنظمة الأعضاء ، تغييرًا كبيرًا.

يجب اعتبار الانحطاط الجزئي البسيط ، الذي يؤدي إلى تبسيط بنية أي عضو ، على سبيل المثال ، فقدان البصر الجيد في الحيوانات التي تعيش أسلوب حياة تحت الأرض ، بمثابة تكيف ذاتي.

التطور البيولوجي هو التطور التاريخي للعالم العضوي. كلمة "تطور" هي كلمة لاتينية وتعني في الترجمة - "نشر" ، وبمعنى واسع - أي تغيير أو تطور أو تحول. في علم الأحياء ، تم استخدام كلمة "التطور" لأول مرة في عام 1762 من قبل عالم الطبيعة والفيلسوف السويسري سي. بونيت.

نشأت الحياة على الأرض منذ حوالي 3.5 مليار سنة. كانت أسلاف الكائنات الحية الأولى عبارة عن مركبات بروتينية عضوية معقدة شكلت كتل هلامية ، تسمى قطرات coacervate. كانت هذه القطرات ، العائمة في المحيط البدائي ، قادرة على النمو عن طريق استيعاب العديد من العناصر الغذائية من البيئة. لقد انقسموا إلى قطرات طفل ، ووجدت منها أكثر كمالا لفترة أطول. أصبح هيكل الكواكب تدريجياً أكثر تعقيدًا ، وشكلوا نواة وعناصر أخرى للخلية الحية. هذه هي الطريقة التي ظهرت بها أبسط الكائنات أحادية الخلية.

مرت آلاف السنين ، وتحسنت بنية الكائنات الحية نتيجة الانتقاء الطبيعي أكثر فأكثر. اكتسبت بعض هذه الكائنات الحية البسيطة القدرة على امتصاص طاقة أشعة الشمس وبناء المواد العضوية في أجسامها من ثاني أكسيد الكربون والماء. وهكذا ، نشأت أول نباتات أحادية الخلية ، وهي الطحالب الخضراء المزرقة.

احتفظت الكائنات الحية الأخرى بالطريقة القديمة في تناول الطعام ، لكن النباتات الأولية بدأت تعمل كغذاء لها. كانت هذه الحيوانات الأولى.

في وقت لاحق ، نتيجة للتطور من البروتوزوا وحيدة الخلية ، ظهرت الكائنات متعددة الخلايا الأولى - الإسفنج ، الأركيوسايتس (الحيوانات اللافقارية المنقرضة) ، تجاويف الأمعاء. تدريجيًا ، أصبح عالم النباتات والحيوانات أكثر تعقيدًا وتنوعًا ، كما أنها ملأت الأرض.

وفقًا لبقاياهم الأحفورية - المطبوعات والهياكل العظمية المتحجرة - وجد العلماء أنه كلما تقدمت الكائنات الحية ، كانت أبسط. كلما اقتربنا من عصرنا ، أصبحت الكائنات الحية أكثر تعقيدًا وأكثر تشابهًا مع الكائنات الحديثة.

نتيجة لتطور العالم العضوي ، ظهرت نباتات أعلى وحيوانات عالية التنظيم على الأرض. من الثدييات - القردة الأحفورية - نزل الإنسان.

هذا ملخص موجز لتطور الحياة على كوكبنا.

التطور هو أحد أشكال الحركة في الطبيعة. يؤدي بشكل مستمر وتدريجي إلى تغييرات نوعية وكمية في الكائنات الحية ، والتي تخضع لتأثير كل من الطبيعة غير الحية والكائنات الحية الأخرى.

يتم إجراء دراسة أسباب وأنماط التطور في علم الأحياء من خلال العقيدة التطورية ، وهي مجموعة من المعرفة حول التطور التاريخي للطبيعة الحية. أساس هذه العقيدة هي نظرية التطور.

حتى فلاسفة العالم القديم - إمبيدوكليس وديموقريطس ولوكريتيوس كاروس وآخرين - عبروا عن تخمينات رائعة حول تطور الحياة. لكن مرت قرون عديدة قبل أن يجمع العلم حقائق كافية سمحت للعلماء باكتشاف تنوع الأنواع ، ثم وضع نظرية تشرح العملية التطورية التي تحدث في الطبيعة.

في النصف الثاني من القرن الثامن عشر - النصف الأول من القرن التاسع عشر. بوفون وإي جيه سانت هيلير في فرنسا ، وإي.داروين في إنجلترا ، وجي في.جوته في ألمانيا ، وم. في لومونوسوف ، وأ. تناقض مع تعاليم الكنيسة حول خلقهم من قبل الله وثباتهم. ومع ذلك ، لم يأخذوا في الاعتبار الأسباب التي أدت إلى هذه التغييرات.

تم إجراء المحاولة الأولى لإنشاء نظرية تطورية من قبل عالم الطبيعة الفرنسي جي بي لامارك (1744-1829). في عمله "فلسفة علم الحيوان" (1809) ، أوجز نظرية شاملة لأصل الأنواع ، لكنه لم يستطع شرح القوى الدافعة لتطور العالم العضوي بشكل صحيح.

تم إنشاء نظرية تطورية علمية حقًا من قبل عالم الطبيعة الإنجليزي تشارلز داروين. تم تحديده في كتاب أصل الأنواع عن طريق الانتقاء الطبيعي ، أو الحفاظ على السلالات المفضلة في الكفاح من أجل الحياة ، 1859). كان داروين قادرًا على تحديد القوى الدافعة - عوامل العملية التطورية. هذا هو التباين غير المحدود ، النضال من أجل الوجود ، الانتقاء الطبيعي.

نتيجة للنضال من أجل الوجود ، تحيا الكائنات الحية الأكثر تكيفًا مع ظروف الحياة ، بينما يتم التخلص من الكائنات الضعيفة والأقل تكيفًا من التكاثر أو الموت. بفضل الانتقاء الطبيعي ، تتراكم التغييرات الوراثية المفيدة وتلخص في النباتات والحيوانات ، كما تظهر تكيفات جديدة (تكيفات).

يعتبر النضال من أجل الوجود والانتقاء الطبيعي من أهم العوامل الدافعة للتطور ، فهما مترابطان. يحددون استمرار وجود الكائن الحي. في عملية التطور البيولوجي ، يزداد أيضًا عدد أنواع الكائنات الحية. يعتبر تكوين أنواع جديدة في الطبيعة أهم مرحلة في عملية التطور.

نتيجة للعملية التطورية ، يتغير التركيب الجيني للسكان ، ويتحول التكاثر الحيوي والمحيط الحيوي ككل.

العقيدة التطورية وجوهرها - نظرية التطور البيولوجي - أساس علم الأحياء التقدمي الحديث.

في عملية التطور التاريخي ، تموت بعض الأنواع ، والبعض الآخر يتغير ويؤدي إلى ظهور أنواع جديدة. ما هي الأنواع؟ هل الأنواع موجودة بالفعل في الطبيعة؟

تم تقديم مصطلح "الأنواع" لأول مرة بواسطة عالم النبات الإنجليزي جون راي (1628-1705). اعتبر عالم النبات السويدي ك. لينيوس أن الأنواع هي الوحدة المنهجية الرئيسية. لم يكن مؤيدًا لوجهات النظر التطورية وكان يعتقد أن الأنواع لا تتغير بمرور الوقت.

لاحظ J.B Lamarck أن الاختلافات بين بعض الأنواع صغيرة جدًا ، وفي هذه الحالة يصعب تمييز الأنواع. وخلص إلى أن الأنواع لا وجود لها في الطبيعة ، وأن التصنيف اخترعه الإنسان للراحة. في الواقع ، يوجد فرد فقط. العالم العضوي عبارة عن مجموعة من الأفراد تربطهم روابط قرابة.

كما يمكن أن نرى ، فإن آراء لينيوس ولامارك حول الوجود الحقيقي للأنواع كانت معاكسة تمامًا: اعتقد لينيوس أن الأنواع موجودة ، فهي غير قابلة للتغيير ؛ نفى لامارك الوجود الحقيقي للأنواع في الطبيعة.

في الوقت الحاضر ، وجهة نظر تشارلز داروين مقبولة بشكل عام: الأنواع موجودة بالفعل في الطبيعة ، لكن ثباتها نسبي ؛ تنشأ الأنواع وتتطور ثم تختفي أو تتغير ، مما يؤدي إلى ظهور أنواع جديدة.

رأيإنه شكل فوق عضوي لوجود الطبيعة الحية. إنها مجموعة من الأفراد المتشابهين شكليًا وفسيولوجيًا ، يتزاوجون بحرية وينتجون ذرية خصبة ، ويحتلون منطقة معينة ويعيشون في ظروف بيئية مماثلة. الأنواع تختلف في نواح كثيرة. يتم عرض المعايير التي ينتمي إليها الأفراد من نفس النوع في الجدول.

عرض المعايير

عند تحديد انتماء الفرد إلى أي نوع ، لا ينبغي أن يقتصر المرء على معيار واحد فقط ، ولكن من الضروري استخدام مجموعة المعايير بأكملها. لذلك ، لا يمكن الحد فقط المعيار الصرفيلأن الأفراد من نفس النوع قد يختلفون في المظهر. على سبيل المثال ، في العديد من الطيور - العصافير ، والثور ، والدراج ، يختلف الذكور ظاهريًا اختلافًا كبيرًا عن الإناث.

في الطبيعة ، ينتشر المهق في الحيوانات ، حيث يتم تعطيل تخليق الصباغ في خلايا الأفراد نتيجة لطفرة. الحيوانات مع هذه الطفرات هي بيضاء. عيونهم حمراء بسبب عدم وجود صبغة في القزحية وتظهر الأوعية الدموية من خلالها. على الرغم من الاختلافات الخارجية ، فإن هؤلاء الأفراد ، مثل الغربان البيضاء والفئران والقنافذ والنمور ، ينتمون إلى أنواعهم الخاصة ، ولا يتم تمييزهم في الأنواع المستقلة.

في الطبيعة ، توجد أنواع توأم لا يمكن تمييزها ظاهريًا تقريبًا. لذلك ، في السابق ، كان يُطلق على بعوضة الملاريا ستة أنواع ، متشابهة في المظهر ، ولكنها ليست متزاوجة ومختلفة في معايير أخرى. ومع ذلك ، من بين هؤلاء ، يتغذى نوع واحد فقط على دم الإنسان وينشر الملاريا.

غالبًا ما تسير عمليات الحياة في الأنواع المختلفة بشكل مشابه جدًا. إنها تتحدث عن النسبية المعيار الفسيولوجي. على سبيل المثال ، في بعض أنواع أسماك القطب الشمالي ، يكون معدل الأيض هو نفسه في الأسماك التي تعيش في المياه الاستوائية.

لا يمكن استخدام واحدة المعيار البيولوجي الجزيئي، لأن العديد من الجزيئات الكبيرة (البروتينات والحمض النووي) لا تحتوي فقط على أنواع ، ولكن أيضًا خصوصية فردية. لذلك ، وفقًا للمؤشرات البيوكيميائية ، ليس من الممكن دائمًا تحديد ما إذا كان الأفراد ينتمون إلى نوع واحد أو نوع مختلف.

المعيار الجينيأيضا ليست عالمية. أولاً ، في الأنواع المختلفة ، يمكن أن يكون عدد الكروموسومات وشكلها متماثلًا. ثانيًا ، في نوع واحد يمكن أن يكون هناك أفراد بعدد مختلف من الكروموسومات. لذلك ، نوع واحد من السوسة له أشكال ثنائية الصبغيات (2p) ، ثلاثية الصيغة الصبغية (3p) ، رباعي الصيغة الصبغية (4p). ثالثًا ، في بعض الأحيان يمكن للأفراد من الأنواع المختلفة التزاوج وينتجوا ذرية خصبة. هناك أنواع هجينة معروفة من الذئب والكلب والياك والماشية والسمور والدلق. في المملكة النباتية ، تعتبر أنواع الهجينة متعددة الأنواع شائعة جدًا ، وفي بعض الأحيان توجد أنواع هجينة أكثر بعدًا بين الأجيال.

لا يمكن اعتباره عالميًا المعيار الجغرافي، نظرًا لأن نطاقات العديد من الأنواع في الطبيعة تتطابق (على سبيل المثال ، نطاق الصنوبر Dahurian وحور الحور المعطر). بالإضافة إلى ذلك ، هناك أنواع عالمية موجودة في كل مكان وليس لها نطاق محدد بوضوح (بعض أنواع الأعشاب والبعوض والفئران). نطاقات بعض الأنواع سريعة الانتشار ، مثل ذبابة المنزل ، آخذة في التغير. العديد من الطيور المهاجرة لها مناطق تعشيش وفصول شتوية مختلفة. المعيار البيئي ليس عالميًا ، لأنه ضمن نفس النطاق ، تعيش العديد من الأنواع في ظروف طبيعية مختلفة جدًا. لذلك ، يمكن للعديد من النباتات (على سبيل المثال ، عشب الأريكة ، الهندباء) أن تعيش في كل من الغابة ومروج السهول الفيضية.

الأنواع موجودة بالفعل في الطبيعة. إنها دائمة نسبيًا. يمكن تمييز الأنواع بالمعايير المورفولوجية والبيولوجية الجزيئية والجينية والبيئية والجغرافية والفسيولوجية. عند تحديد ما إذا كان الفرد ينتمي إلى نوع معين ، لا ينبغي للمرء أن يأخذ في الاعتبار معيارًا واحدًا ، بل مجمعها بأكمله.

أنت تعلم أن الأنواع تتكون من مجموعات سكانية. تعداد السكانهي مجموعة من الأفراد المتشابهين شكليًا من نفس النوع ، يتزاوجون بحرية ويحتلون موطنًا معينًا في نطاق الأنواع.

كل مجموعة من السكان لها خاصتها تجمع الجينات- مجموع الأنماط الجينية لجميع الأفراد من السكان. يمكن أن تختلف تجمعات الجينات للمجموعات المختلفة حتى من نفس النوع.

تبدأ عملية تكوين أنواع جديدة داخل السكان ، أي أن السكان هم الوحدة الأولية للتطور. لماذا ، إذن ، يعتبر السكان ، وليس نوعًا أو فردًا ، وحدة أولية للتطور؟

لا يمكن للفرد أن يتطور. يمكن أن يتغير ، والتكيف مع ظروف البيئة الخارجية. لكن هذه التغييرات ليست تطورية ، لأنها ليست موروثة. عادة ما تكون الأنواع غير متجانسة وتتكون من عدد من السكان. السكان مستقلون نسبيًا ويمكن أن يتواجدوا لفترة طويلة دون اتصال مع مجموعات أخرى من النوع. تحدث جميع العمليات التطورية في مجموعة سكانية: تحدث الطفرات في الأفراد ، ويحدث التزاوج بين الأفراد ، وهناك صراع من أجل الوجود والانتقاء الطبيعي. نتيجة لذلك ، يتغير الجين الجيني للسكان بمرور الوقت ، ويصبح سلفًا لنوع جديد. هذا هو السبب في أن الوحدة الأولية للتطور هي السكان ، وليس الأنواع.

دعونا نفكر في أنماط وراثة السمات في مجموعات سكانية من أنواع مختلفة. تختلف هذه الأنماط بالنسبة للكائنات ذاتية الإخصاب والكائنات ثنائية المسكن. الإخصاب الذاتي شائع بشكل خاص في النباتات. في النباتات ذاتية التلقيح ، مثل البازلاء والقمح والشعير والشوفان ، تتكون المجموعات السكانية مما يسمى سلالات متماثلة اللواقح. ما الذي يفسر تماثل الزيجوت؟ الحقيقة هي أنه أثناء التلقيح الذاتي ، تزداد نسبة الزيجوت المتماثلة الزيجوت في السكان ، وتقل نسبة الزيجوت المتغايرة.

خط نظيفهم من نسل نفس الفرد. وهي عبارة عن مجموعة من النباتات ذاتية التلقيح.

بدأت دراسة علم الوراثة السكانية في عام 1903 من قبل العالم الدنماركي دبليو جوهانسن. درس سكان نبات الفول ذاتية التلقيح ، والذي يعطي بسهولة خطًا نقيًا - مجموعة من أحفاد فرد واحد ، تتطابق تراكيبهم الوراثية.

أخذ يوهانسن بذور أحد أصناف الفاصوليا وحدد تنوع سمة واحدة - كتلة البذرة. اتضح أنه يختلف من 150 مجم إلى 750 مجم. زرع العالم مجموعتين من البذور بشكل منفصل: وزنها من 250 إلى 350 مجم ووزنها من 550 إلى 650 مجم. كان متوسط ​​وزن البذور للنباتات المزروعة حديثًا 443.4 مجم في المجموعة الخفيفة و 518 مجم في المجموعة الثقيلة. خلص يوهانسن إلى أن صنف الفاصوليا الأصلي يتكون من نباتات مختلفة وراثيًا.

لمدة 6-7 أجيال ، أجرى العالم اختيار البذور الثقيلة والخفيفة من كل نبات ، أي أنه أجرى الاختيار في خطوط نقية. نتيجة لذلك ، توصل إلى استنتاج مفاده أن الانتقاء في الخطوط النقية لم يتحول إلى البذور الخفيفة أو الثقيلة ، مما يعني أن الاختيار ليس فعالًا في الخطوط النقية. وتنوع كتلة البذور داخل خط نقي هو تعديل ، غير وراثي ويحدث تحت تأثير الظروف البيئية.

تم إنشاء أنماط وراثة السمات في مجموعات الحيوانات ثنائية المسكن والنباتات الملقحة بشكل مستقل من قبل عالم الرياضيات الإنجليزي جيه هاردي والطبيب الألماني دبليو وينبرغ في 1908-1909. هذا النمط ، المسمى بقانون هاردي-واينبرغ ، يعكس العلاقة بين ترددات الأليلات والأنماط الجينية في التجمعات السكانية. يشرح هذا القانون كيفية الحفاظ على التوازن الجيني في مجموعة سكانية ، أي أن عدد الأفراد ذوي السمات المهيمنة والمتنحية يظل عند مستوى معين.

وفقًا لهذا القانون ، فإن تواتر الأليلات السائدة والمتنحية في مجموعة سكانية ستبقى ثابتة من جيل إلى جيل في ظل ظروف معينة: عدد كبير من الأفراد ؛ عبورهم الحر قلة اختيار وهجرة الأفراد ؛ نفس العدد من الأفراد ذوي الأنماط الجينية المختلفة.

يؤدي انتهاك أحد هذه الشروط على الأقل إلى إزاحة أليل واحد (على سبيل المثال ، أ) بآخر (أ). تحت تأثير الانتقاء الطبيعي والموجات السكانية وعوامل التطور الأخرى ، فإن الأفراد الذين لديهم الأليل السائد A سوف يزاحمون الأفراد الذين لديهم الأليل المتنحي أ.

في مجموعة سكانية ، قد تتغير نسبة الأفراد ذوي الأنماط الجينية المختلفة. افترض أن التركيب الجيني للسكان كان 20٪ AA ، 50٪ Aa ، 30٪ aa. تحت تأثير العوامل التطورية ، يمكن أن تكون على النحو التالي: 40٪ AA ، 50٪ Aa ، 10٪ aa. باستخدام قانون هاردي-واينبرغ ، يمكن للمرء حساب تكرار حدوث أي جين سائد ومتنحي في مجموعة سكانية ، بالإضافة إلى أي نمط وراثي.

السكان هو وحدة أولية للتطور ، لأنه يتمتع باستقلال نسبي ويمكن أن يتغير مخزونه الجيني. تختلف أنماط الوراثة باختلاف المجموعات السكانية. في مجموعات النباتات ذاتية التلقيح ، يحدث الاختيار بين سلالات نقية. في مجموعات الحيوانات ثنائية المسكن والنباتات الملقحة ، تخضع أنماط الوراثة لقانون هاردي-واينبرغ.

وفقًا لقانون هاردي-واينبرغ ، في ظل ظروف ثابتة نسبيًا ، يظل تردد الأليل في مجتمع ما دون تغيير من جيل إلى جيل. في ظل هذه الظروف ، يكون السكان في حالة توازن وراثي ؛ لا تحدث تغييرات تطورية فيه. ومع ذلك ، لا توجد ظروف مثالية في الطبيعة. تحت تأثير العوامل التطورية - عملية الطفرة ، والعزلة ، والانتقاء الطبيعي ، وما إلى ذلك - يكون التوازن الجيني في السكان مضطربًا باستمرار ، وتحدث ظاهرة تطورية أولية - تغيير في مجموعة الجينات للسكان. دعونا ننظر في عمل عوامل التطور المختلفة.

تعتبر عملية الطفرات من أهم عوامل التطور. تم اكتشاف الطفرات في بداية القرن العشرين. عالم النبات وعالم الوراثة الهولندي دي فريس (1848-1935).

اعتبر الطفرات هي السبب الرئيسي للتطور. في ذلك الوقت ، كانت الطفرات الكبيرة التي تؤثر على النمط الظاهري معروفة فقط. لذلك ، اعتقد دي فريس أن الأنواع تنشأ نتيجة لطفرات كبيرة على الفور ، وبشكل مفاجئ ، دون انتقاء طبيعي.

أظهر المزيد من الأبحاث أن العديد من الطفرات الكبيرة ضارة. لذلك ، اعتقد العديد من العلماء أن الطفرات لا يمكن أن تكون بمثابة مادة للتطور.

فقط في العشرينات. في قرننا ، أظهر العلماء المحليون S. S. Chetverikov (1880-1956) و I. I.Smalgauzen (1884-1963) دور الطفرات في التطور. وجد أن أي مجموعة طبيعية مشبعة ، مثل الإسفنج ، مع طفرات مختلفة. في أغلب الأحيان ، تكون الطفرات متنحية ، وفي حالة متغايرة الزيجوت ولا تظهر بشكل ظاهري. هذه الطفرات هي بمثابة الأساس الجيني للتطور. عندما يتم عبور الأفراد غير المتجانسين ، يمكن لهذه الطفرات في النسل أن تنتقل إلى حالة متماثلة اللواقح. الانتقاء من جيل إلى جيل يحافظ على الأفراد ذوي الطفرات المفيدة. يتم الحفاظ على الطفرات المفيدة عن طريق الانتقاء الطبيعي ، بينما تتراكم الطفرات الضارة في مجموعة سكانية في شكل كامن ، مما يخلق احتياطيًا من التباين. هذا يؤدي إلى تغيير في مجموعة الجينات للسكان.

يتم تسهيل تراكم الاختلافات الوراثية بين السكان عازلة، بسبب عدم وجود تهجين بين أفراد من مجموعات سكانية مختلفة ، وبالتالي لا يوجد تبادل للمعلومات الجينية.

في كل مجموعة ، تتراكم طفرات مفيدة معينة بسبب الانتقاء الطبيعي. بعد عدة أجيال ، سيختلف السكان المعزولون الذين يعيشون في ظروف مختلفة في عدد من الطرق.

واسع الانتشار مكاني، أو العزلة الجغرافيةعندما يفصل بين السكان حواجز مختلفة: الأنهار والجبال والسهوب ، إلخ. على سبيل المثال ، حتى في الأنهار المتقاربة ، تعيش مجموعات مختلفة من الأسماك من نفس النوع.

هناك أيضا العزلة البيئيةعندما يفضل الأفراد من مجموعات سكانية مختلفة من نفس النوع أماكن وموائل مختلفة. لذلك ، في مولدوفا ، شكل فأر الخشب ذو الحلق الأصفر مجموعات الغابات والسهوب. الأفراد من سكان الغابات أكبر ويتغذون على بذور أنواع الأشجار ، بينما يتغذى أفراد مجموعات السهوب على بذور الحبوب.

العزلة الفسيولوجيةيحدث عندما يحدث نضج الخلايا الجرثومية في أوقات مختلفة لدى أفراد من مجموعات سكانية مختلفة. لا يمكن لأفراد مثل هؤلاء السكان التزاوج. على سبيل المثال ، تعيش مجموعتان من التراوت في بحيرة سيفان ، والتي تتكاثر في أوقات مختلفة ، لذلك لا تتزاوج.

يوجد ايضا العزلة السلوكية. يختلف سلوك التزاوج للأفراد من الأنواع المختلفة. هذا يمنعهم من العبور. العزلة الميكانيكيةيرتبط بالاختلافات في بنية الأعضاء التناسلية.

يمكن أن تحدث التغييرات في ترددات الأليل في السكان ليس فقط تحت تأثير الانتقاء الطبيعي ، ولكن أيضًا بشكل مستقل عنه. يمكن أن يتغير تردد الأليل بشكل عشوائي. على سبيل المثال ، الموت المبكر للفرد - المالك الوحيد لأي أليل سيؤدي إلى اختفاء هذا الأليل في السكان. تم تسمية هذه الظاهرة الانحراف الجيني.

مصدر مهم للانجراف الجيني موجات سكانية- تغييرات دورية مهمة في عدد الأفراد في السكان. يختلف عدد الأفراد من سنة إلى أخرى ويعتمد على العديد من العوامل: كمية الطعام ، والظروف الجوية ، وعدد الحيوانات المفترسة ، والأمراض الجماعية ، وما إلى ذلك. تم تحديد دور الموجات السكانية في التطور بواسطة S. S. Chetverikov ، الذي أظهر أن يؤثر التغيير في عدد الأفراد في مجتمع ما على فعالية الانتقاء الطبيعي. لذلك ، مع انخفاض حاد في حجم السكان ، يمكن للأفراد الذين لديهم نمط وراثي معين البقاء على قيد الحياة عن طريق الخطأ. على سبيل المثال ، قد يظل الأفراد ذوو الأنماط الجينية التالية ضمن مجموعة سكانية: 75٪ أأ ، 20٪ آأ ، 5٪ أأ. ستحدد الطرز الجينية الأكثر عددًا ، في هذه الحالة Aa ، التركيب الجيني للسكان حتى "الموجة" التالية.

يقلل الانجراف الجيني عمومًا التباين الجيني في مجموعة ما ، ويرجع ذلك أساسًا إلى فقدان الأليلات النادرة. آلية التغيير التطوري هذه فعالة بشكل خاص في المجموعات السكانية الصغيرة. ومع ذلك ، فإن الانتقاء الطبيعي فقط القائم على الصراع من أجل الوجود يساهم في الحفاظ على الأفراد الذين لديهم نمط وراثي معين يتوافق مع البيئة.

ظاهرة تطورية أولية - يحدث تغيير في الجينات لمجموعة سكانية تحت تأثير العوامل الأولية للتطور - عملية الطفرة ، العزلة ، الانجراف الجيني ، الانتقاء الطبيعي. ومع ذلك ، فإن الانجراف الجيني والعزلة وعملية الطفرة لا تحدد اتجاه العملية التطورية ، أي بقاء الأفراد الذين لديهم نمط وراثي معين يتوافق مع البيئة. إن العامل الموجه الوحيد في التطور هو الانتقاء الطبيعي.

الأحكام الرئيسية التطورية للتعاليم Ch. داروين.

1. التباين الوراثي هو أساس العملية التطورية.
2. الرغبة في الإنجاب ومحدودية سبل العيش ؛
3. النضال من أجل الوجود هو العامل الرئيسي في التطور.
4. الانتقاء الطبيعي نتيجة التباين الوراثي والصراع من أجل الوجود.

أشكال الاختيار الطبيعي

أنواع الاختيار الطبيعي

المهام والاختبارات حول موضوع "المحور 14." العقيدة التطورية ".

• بعد العمل على هذه المواضيع ، يجب أن تكون قادرًا على:

  1. صِغ التعريفات بكلماتك الخاصة: التطور ، الانتقاء الطبيعي ، النضال من أجل الوجود ، التكيف ، البدائية ، التأتُّج ، التكيف الذاتي ، التقدم البيولوجي والانحدار.
  2. صف بإيجاز كيف يتم الحفاظ على التكيف عن طريق الاختيار. ما هو الدور الذي تلعبه الجينات في هذا ، التباين الجيني ، تردد الجينات ، الانتقاء الطبيعي.
  3. اشرح لماذا لا ينتج عن الانتقاء مجموعة من الكائنات الحية المتطابقة والمتكيفة تمامًا.
  4. صياغة ما هو الانجراف الجيني ؛ أعط مثالاً عن موقف يلعب فيه دورًا مهمًا واشرح سبب أهمية دوره بشكل خاص في التجمعات السكانية الصغيرة.
  5. صف طريقتين تنشأ بهما الأنواع.
  6. قارن الانتقاء الطبيعي والاصطناعي.
  7. سرد بإيجاز العطور في تطور النباتات والفقاريات ، والتكيف الذاتي في تطور الطيور والثدييات ، كاسيات البذور.
  8. اسم العوامل البيولوجية والاجتماعية للتكوين البشري.
  9. قارن بين فعالية استهلاك الأطعمة النباتية والحيوانية.
  10. صف بإيجاز سمات أقدم وأقدم رجل متحجر ، وهو رجل من النوع الحديث.
  11. الإشارة إلى ملامح التطور والتشابه بين الأجناس البشرية.

  إيفانوفا تي في ، كالينوفا جي إس ، مياجكوفا إيه إن. "علم الأحياء العام". موسكو ، "التنوير" ، 2000

  • الموضوع 14. "العقيدة التطورية". §38 ، §41-43 ، الصفحات 105-108 ، ص 115-122
  • الموضوع 15. "لياقة الكائنات الحية. الانتواع." §44-48 ص 123 - 131
  • الموضوع 16. "دليل التطور. تطور العالم العضوي." §39-40 pp.109-115، §49-55 pp.135-160
  • الموضوع 17. "أصل الإنسان". §49-59 الصفحات من 160 إلى 172

الظاهرة الطبيعية للتغيرات في السكان والأنواع والأصناف الأعلى والتكاثر الحيوي والنباتات والحيوانات والجينات والسمات بمرور الوقت خلال تاريخ الأرض.

تشرح النظريات العلمية للتطور كيفية حدوث التطور ، وما هي آلياته.

الخصائص العامة

بالمعنى الدقيق للكلمة ، فإن التطور البيولوجي هو عملية التغيير بمرور الوقت في الخصائص أو السلوك الوراثي لمجموعة من الكائنات الحية. يتم ترميز المعالم الوراثية في المادة الجينية للكائن الحي (عادةً الحمض النووي). التطور ، وفقًا لنظرية التطور التركيبية ، هو في المقام الأول نتيجة لثلاث عمليات: الطفرات العشوائية للمادة الجينية ، والانحراف الجيني العشوائي (eng. الانحراف الجيني)وليس الانتقاء الطبيعي العشوائي ضمن المجموعات والأنواع.

الانتقاء الطبيعي ، أحد العمليات التي تحكم التطور ، هو نتيجة الاختلافات في فرص التكاثر بين الأفراد في مجموعة سكانية. هذا يتبع بالضرورة من الحقائق التالية:

• الاختلاف الطبيعي والوراثي موجود داخل المجموعات وبين الأنواع
• كائنات التكاثر المفرط (عدد النسل يتجاوز حد البقاء على قيد الحياة)
• الكائنات الحية ذات القدرة الممتازة على البقاء والتجديد
• في أي جيل معين ، من المؤكد أن أولئك الذين يتكاثرون بنجاح سينقلون شيشيهم الوراثي إلى الجيل التالي ، في حين لا يفعل ذلك الذين يتكاثرون غير الناجحين.

إذا زادت الخصائص من اللياقة التطورية للأفراد الذين يحملونها ، فمن المرجح أن يظل هؤلاء الأفراد على قيد الحياة والتكاثر أكثر من الكائنات الحية الأخرى في السكان. بهذه الطريقة ينقلون نسخًا أكثر من السمات الوراثية الناجحة إلى الجيل التالي. يؤدي انخفاض مماثل في اللياقة بسبب qichi الضار إلى إنشائها. بمرور الوقت ، يمكن أن يؤدي ذلك إلى التكيف: التراكم التدريجي للكائنات الجديدة (واستمرار الكائنات الموجودة) التي تكيف عمومًا سكان الكائنات الحية مع بيئتهم ومكانتهم البيئية.

على الرغم من أن الانتقاء الطبيعي ليس عشوائيًا في طريقة عمله ، إلا أن القوى المتقلبة الأخرى لها تأثير قوي على عملية التطور. في الكائنات الحية التي تتكاثر جنسيًا ، ينتج عن التباين الجيني العشوائي كائنات وراثية تصبح شائعة إلى حد ما ببساطة عن طريق الصدفة والتزاوج العشوائي. يمكن أن تتأثر هذه العملية التي لا هدف لها بالانتقاء الطبيعي في مواقف معينة (خاصة في مجموعات صغيرة).

في بيئات مختلفة ، يمكن أن يتسبب الانتقاء الطبيعي والتغيرات الجينية العشوائية وقليلًا من العشوائية في الطفرات التي تظهر ويتم تخزينها في تطور مجموعات مختلفة (أو أجزاء من مجموعة) في اتجاهات مختلفة. مع وجود قدر كافٍ من الخلاف ، يمكن أن تصبح مجموعتان من الكائنات الحية القابلة للتكاثر جنسيًا متميزة بما يكفي لتشكيل نوع منفصل ، خاصة إذا فقدت القدرة على التزاوج بين المجموعتين.

تظهر التجارب أن جميع الكائنات الحية على الأرض لها سلف مشترك. تم التوصل إلى هذا الاستنتاج بناءً على الوجود الشائع للأحماض الأمينية L في البروتينات ، ووجود رمز جيني مشترك في جميع الكائنات الحية ، وإمكانية التصنيف عن طريق الوراثة إلى فئات ، والتعشيش ، وتماثل تسلسل الحمض النووي ، والقواسم المشتركة بين معظم الكائنات الحية. العمليات البيولوجية الشائعة.

على الرغم من أن أول ذكر لفكرة التطور وصل إلى العصور القديمة ، إلا أنها اكتسبت أحدث أشكالها الحديثة في كتابات ألفريد والاس وتشارلز داروين في مقالهما المشترك في جمعية لينيان بلندن. (جمعية لينيان في لندن)ولاحقًا في كتاب داروين عن أصل الأنواع (1859). في الثلاثينيات جمعت نظرية التطور التركيبية بين النظرية التطورية وعلم الوراثة لجريجور مندل.

يحدث تطور الكائنات الحية بسبب التغيرات في السمات الوراثية. على سبيل المثال ، لون عيون الشخص هو سمة وراثية يتلقاها الفرد من والديه. تتحكم الجينات في السمات الوراثية. مجموع جينات كائن حي واحد هو التركيب الوراثي.

يُطلق على مجموع جميع السمات التي تشكل بنية وسلوك الكائن الحي اسم النمط الظاهري. تنشأ هذه العلامات نتيجة تفاعل النمط الجيني لهذا الكائن الحي مع الظروف البيئية. أي أنه لا يتم توريث كل سمة نمطية لكائن حي. على سبيل المثال ، يحدث حروق الشمس نتيجة تفاعل التركيب الوراثي البشري مع ضوء الشمس ، لذلك لا تهدأ حروق الشمس. بشكل عام ، يسمر الناس بطرق مختلفة ، والتي تنبع من النمط الجيني الخاص بهم. على سبيل المثال ، بعض الناس لديهم سمة وراثية مثل ألبينزيم. لا تسمر ألبينوس وهي حساسة جدًا للإشعاع الشمسي - فهي تتعرض بسهولة لحروق الشمس.

أسباب التطور

نسخ المصفوفة مع وجود أخطاء

تعتمد الحياة على الأرض على عملية نسخ جزيئات الحمض النووي - DNA و RNA. تتم عملية النسخ من خلال مبدأ المصفوفة للتكامل: يمكن لجزيء الحمض النووي أن يشكل زوجًا مزدوجًا لنفسه ، ويتم قراءة الجزيء من هذا الجزيء المزدوج المطابق للجزيء الأصلي. وبالتالي ، فإن جزيئات DNA و RNA قادرة على التكاثر اللامحدود.

عند النسخ ، ستحدث الأخطاء حتمًا بسبب عيوب نظام النسخ المتماثل. من خلال هذه الأخطاء ، تحتوي نسخ الحمض النووي والحمض النووي الريبي على اختلافات صغيرة ، والتي ، مع ذلك ، تزداد بمرور الوقت. تسمى هذه العملية لخلق الذات مع التغييرات المضاعفة المتغيرة.

بعض الأنظمة غير الحية ، مثل البلورات أو بعض الدورات الكيميائية ، قادرة على التكاثر غير المحدود مع وجود أخطاء. لكن الأحياء مختلفة من حيث أنها يمكن أن تمر هذه الأخطاء دون تغيير للأجيال القادمة. لا تؤدي هذه الأخطاء أو الطفرات عمليًا إلى تغيير الخصائص الفيزيائية والكيميائية لجزيئات الحمض النووي ، ولكنها تؤثر على المعلومات التي تقرأها الكائنات الحية منها. وهكذا ، فإن الكائنات الحية تظهر الوراثة والتنوع في سماتها ، والتي تحدث ، على التوالي ، عن طريق النسخ والطفرة في جزيئات الحمض النووي.

الاستتباب والاستقرار في تطور الجنين

يؤدي التكاثر المستمر للحمض النووي مع الأخطاء إلى حقيقة أن المعلومات الجينية الموجودة في كل جزيء تتغير بشكل كبير بمرور الوقت. تمتلك الكائنات الحية الحديثة أنظمة حماية ضد التغيرات المفرطة في تسلسل النيوكليوتيدات في جزيء الحمض النووي. وتشمل هذه الإنزيمات الإصلاحية ، ومثبطات العناصر المتحركة للجينوم ، وآليات الدفاع المضادة للفيروسات ، وما إلى ذلك.

ومع ذلك ، لا تزال الجينات تنتقل إلى الجيل التالي مع بعض التغييرات ، ونتيجة لذلك لا تحتوي مجموعة الكائنات الحية من نفس النوع عادة على أفراد يكون تسلسل الحمض النووي بأكمله هو نفسه. في الوقت نفسه ، غالبًا ما يكون التباين الظاهري أقل من التباين الجيني ، لأن التفاعلات بين الجينات المختلفة في مرحلة التطور تكبح تأثير التغيرات في الجينات الفردية. وبالتالي ، فإن الكائنات متعددة الخلايا تحقق استقرار التطور الفردي ، مما يؤدي إلى الحفاظ على معيار الأنواع.

البقاء الانتقائي والتكاثر

تتكاثر جزيئات الحمض النووي الريبي والحمض النووي ، وكذلك الكائنات الحية ، بكفاءة مختلفة اعتمادًا على خصائصها وظروفها البيئية. يمكن أن تموت الكائنات الحية قبل أن تصل إلى وقت التكاثر ، وتلك التي تبقى على قيد الحياة تترك أعدادًا متفاوتة من النسل. تلك الكائنات الحية التي نجت وتتكاثرت بكفاءة كانت قادرة على القيام بذلك من خلال مجموعتين من الأسباب: مطابقة المتغيرات الجينية للظروف البيئية أو مجموعة من الظروف التي لا تتعلق "بجودة" الأليلات. وفقًا لتأثير المجموعة الأولى على توزيع الأليلات في السكان ، يوصف مفهوم الانتقاء الطبيعي ، والمجموعة الثانية - من خلال مفهوم الانجراف الجيني.

الانتقاء الطبيعي

الانتقاء الطبيعي هو البقاء الانتقائي (البقاء على المدى الطويل) وتكاثر الأفراد الأكثر تكيفًا مع الظروف البيئية بين السكان. كلما كان النبات أو الحيوان أكثر تكيفًا ، زادت احتمالية بقائه على قيد الحياة حتى فترة التكاثر ، وكذلك زاد عدد النسل الذي سيتركه. تعتمد اللياقة على التواجد في النمط الجيني للفرد من أليلات الجينات التي تعزز البقاء والتكاثر. نظرًا لأن جميع الكائنات الحية في مجتمع ما لها أنماط جينية مختلفة ، في ظل ظروف مستقرة ، فإن عدد ناقلات الأليلات الجينية الأكثر ملاءمة في ظل هذه الظروف سيزداد في الأجيال.

بالإضافة إلى ذلك ، تخلق الظروف البيئية منافسة من أجل البقاء والتكاثر بين الكائنات الحية. على هذا النحو ، فإن الكائنات الحية التي تمتلك الأليلات التي تمنحها ميزة على منافسيها تمرر تلك الأليلات إلى ذريتهم. الأليلات التي لا توفر مثل هذه الميزة لا تنتقل إلى الجيل التالي.

الانحراف الجيني

الانجراف الجيني هو عملية تغيرات في تواتر الأليل ناتجة عن أسباب لا تتعلق بتأثير الأليلات على لياقة الأفراد. لذلك ، يشار إلى الانجراف الجيني على أنه آلية محايدة لتطور الجينات والسكان. تختلف العلاقة بين تأثير الانتقاء الطبيعي والانحراف الجيني في مجموعة سكانية تبعًا لقوة الاختيار والحجم الفعال للسكان (عدد الأفراد القادرين على التكاثر). عادة ما يلعب الانتقاء الطبيعي دورًا كبيرًا في التجمعات السكانية الكبيرة ، ويسود الانحراف الجيني في التجمعات الصغيرة. إن هيمنة الانجراف الجيني في مجموعات صغيرة يمكن أن تؤدي إلى تثبيت الطفرات الضارة. نتيجة لذلك ، يمكن للتغيير في حجم السكان أن يغير بشكل كبير مسار التطور. إن تأثير عنق الزجاجة ، عندما ينخفض ​​حجم السكان بشكل حاد ويفقد التنوع الجيني نتيجة لذلك ، يؤدي إلى تجانس أكبر للسكان.

المسار العام للتطور

تعود الآثار الأولى للحياة على الأرض منذ 3.5 إلى 3.8 مليار سنة. هذه هي بقايا الحياة بدائية النواة - ستروماتوليتس. منذ حوالي 3 مليارات سنة ، ظهرت أول مواد التمثيل الضوئي ، وهي البكتيريا الزرقاء. ظهرت أولى حقيقيات النوى منذ حوالي 1.6-1.8 مليار سنة. هذا يؤدي إلى "كارثة الأكسجين" - زيادة حادة في تركيز الأكسجين في الغلاف الجوي للأرض. نشأت حقيقيات النوى متعددة الخلايا مرارًا وتكرارًا في مجموعات مختلفة ، ولكن أول حفريات موثوقة كانت منذ حوالي 750 مليون سنة (الفترة المبردة) ، ويرتبط ظهور الكائنات الحية المحيطية المتنوعة بفترة فينديان (نباتات إدياكاران ، منذ حوالي 600 مليون سنة). حدث ظهور الحيوانات الهيكلية وبقاياها الغنية في العصر الكمبري منذ حوالي 550-520 مليون سنة. ثم ظهرت معظم أنواع الحيوانات الحديثة.

في العصر السيلوري ، هبطت النباتات أولاً. في العصر الديفوني ، استقر أول البرمائيات والمفصليات على الأرض. في العصر البرمي ، ظهرت الزواحف التي هيمنت على الأرض طوال حقبة الدهر الوسيط. تطورت عدة مجموعات من الزواحف الثيرابسيدية إلى ثدييات. في العصر الطباشيري ، ظهرت الطيور وبدأت النباتات المزهرة في الازدهار. في عصر حقب الحياة الحديثة ، سادت الثدييات وازدهرت الحشرات أيضًا. في الأنثروبوجين ، أدت إحدى مجموعات الرئيسيات ، البشر ، إلى نشوء التطور البشري. في العصر الجليدي-الهولوسيني ، أصبح الإنسان قوة جيولوجية تؤثر على تطور المحيط الحيوي بأكمله.

خصائص التطور

يكشف مسار تطور الحياة عن عدة أنماط شاملة موضوعية وغالبًا ما يتم وصفها رياضيًا. يدرس علم الأحياء التطوري آليات إضافية للتطور أو إمكانيات جديدة لتنفيذ المبادئ الأولية ، مما سيتيح لنا فهم جوهر هذه القوانين بشكل أساسي. الخصائص الرئيسية للتطور هي كما يلي: ظهور الكائنات الحية المتكيفة مع البيئة ، والتقدم المورفولوجي والوظيفي ، وظهور أعضاء وهياكل جديدة (ظهور) ، والانتقال إلى التكاثر الجنسي ، وانقراض الأنواع ، ونمو التنوع البيولوجي .

التكيف

يبدو أن الأنواع الحديثة تتكيف جيدًا مع ظروف البيئة التي توجد فيها. في الوقت نفسه ، تقتصر عمليات التكيف على البيئة التي تُستخدم فيها عادةً: عندما ينتقل الكائن الحي إلى بيئة جديدة ، غالبًا ما يصبح غير متكيف تمامًا ، أو على الأقل أقل تكيفًا من السكان "الأصليين" لظروف أخرى. قبل ظهور الصورة التطورية للعالم ، أذهل التطابق الواضح إلى حد ما لخصائص الكائن الحي مع ظروف بيئته "الأصلية" الباحثين لدرجة أنهم اعتبروه نتيجة لعمل قوى خارقة للطبيعة. ومع ذلك ، فإن التكيف يكاد يكون نتيجة ضرورية للتطور ، حيث إن الكائنات الحية الأقل تكيفًا مع الظروف البيئية تساهم بشكل أقل فأقل في التنوع الجيني للسكان بسبب الانتقاء الطبيعي. في الوقت نفسه ، لا يعتمد أصل التكييفات نفسها بالضرورة على الاختيار ، ولكن قد يكون أحد الآثار الجانبية للتكيفات الأخرى أو مجموعة من الظروف بشكل عام (نتيجة للانحراف الجيني).

التقدم والاستقلالية

في سياق التطور ، تؤدي الخلايا البكتيرية الخالية من النواة إلى ظهور خلايا حقيقية النواة معقدة. تكتسب حقيقيات النوى لاحقًا تعدد الخلايا ، وتشكل الأنسجة والأعضاء. تطور الحيوانات أجهزة عصبية ولها سلوكيات معقدة تسمح لها بالبقاء في العديد من البيئات. وصل الإنسان ، باعتباره ذروة تطور الحيوان ، إلى القدرة على العيش في أي بيئة ، بما في ذلك خارج كوكب الأرض.

ظهور

في سياق التطور ، غالبًا ما يكون هناك إعادة تكوين لأجزاء من الكائنات الحية والجينات ، وتغيير في وظيفة الهياكل القديمة. ومع ذلك ، نشأت بعض العمليات وأجزاء من الكائنات الحية لأول مرة. التمثيل الضوئي في البكتيريا الزرقاء ، وبروتينات تكرار الحمض النووي ، وأجهزة الترجمة ، وقشور الأسماك ، وما شابه.

ثنائي المسكن

كانت الحيوانات الأولى خنثى ، ولم يكن هناك أي شيء تقريبًا من بين المخنثين الأعلى.

الجنس وإعادة التركيب

في الكائنات الحية اللاجنسية ، يتم توريث الجينات معًا (هم تطعيم)ولا تختلط مع جينات الأفراد الآخرين أثناء التكاثر. تحتوي أحفاد نفس الكائنات التناسلية على مزيج عشوائي من الكروموسومات لآبائهم بسبب الفرز المستقل. خلال عملية إعادة التركيب المتماثل ذات الصلة ، تتبادل الكائنات الجنسية الحمض النووي بين اثنين من الكروموسومات المتجانسة. إعادة التركيب والفرز المستقل لا يغيران ترددات الأليل ، ولكنهما يغيران ارتباطهما مع بعضهما البعض ، مما ينتج نسلًا بتركيبات جديدة من الأليلات. يزيد الجنس بشكل عام من التباين الجيني ويمكن أن يزيد من معدل التطور. ومع ذلك ، قد يكون لللاجنسية مزايا في ظل ظروف معينة ، حيث أعيد تطورها في بعض الكائنات الحية. اللاجنسية قد تسمح بمجموعتين من أليلات الجينوم المتباعد ، ونتيجة لذلك ، تؤدي إلى ظهور ميزات جديدة. يسمح إعادة التركيب للأليلات المتساوية التي يتم توريثها معًا بشكل مستقل. ومع ذلك ، فإن تواتر إعادة التركيب منخفض (حوالي حالتين لكل كروموسوم لكل جيل). نتيجة لذلك ، لا يتم دائمًا خلط الجينات الموجودة جنبًا إلى جنب على نفس الكروموسوم من خلال عملية إعادة التركيب الجيني وتميل إلى التوارث معًا. هذه الظاهرة تسمى الارتباط الجيني. يتم تقييم الارتباط الجيني عن طريق قياس تردد أليلين على نفس الكروموسوم (قياس اختلال التوازن). تسمى مجموعة الأليلات التي تتناقص عادة معًا بالنمط الفرداني. هذا مهم عندما يوفر أحد أليلات نمط فرداني معين ميزة كبيرة في النضال من أجل الوجود: الانتقاء الطبيعي الإيجابي سيؤدي إلى تطهير انتقائي (إنجليزي)المسح الانتقائي) ، والذي سيؤدي إلى حقيقة أن تواتر الأليلات الأخرى لهذا النمط الفرداني سيزداد أيضًا. يسمى هذا التأثير بالانتقال الجيني. عندما يتعذر فصل الأليلات عن طريق إعادة التركيب (على سبيل المثال ، في الكروموسوم Y للثدييات) ، تتراكم الطفرات الضارة (سم.سقاطة مولر). من خلال تغيير توليفات الأليلات ، يؤدي التكاثر الجنسي إلى إزالة الطفرات الضارة وانتشار الطفرات المفيدة في السكان. بالإضافة إلى ذلك ، فإن إعادة التركيب والفرز للجينات يمكن أن يزود الكائنات الحية بتركيبات مفيدة جديدة من الجينات. لكن هذا التأثير الإيجابي يوازنه حقيقة أن الجنس يقلل من معدل التكاثر. (سم.تطور التكاثر الجنسي) ويمكن أن يتسبب في تدمير التوليفات المفيدة للجينات. لا تزال أسباب تطور التكاثر الجنسي غير واضحة تمامًا ، ولا تزال هذه القضية مجالًا نشطًا للبحث في مجال علم الأحياء التطوري. لقد حفز أفكارًا جديدة حول آليات التطور ، مثل فرضية الملكة الحمراء.

انقراض

في تاريخ الأرض ، حدث انقراض جماعي للكائنات الحية بشكل متكرر. كانت هذه هي الانقراضات على حدود فترتي فينديان والكامبري ، عندما هلكت الكائنات الحية في الإدياكاران ، والعصر البرمي والترياسي ، والعصر الطباشيري والإيوسيني. بعد الموت الجماعي للمجموعات القديمة من الكائنات الحية ، بدأ ازدهار تلك المجموعات التي نجت من الانقراض. كما تؤدي حالات الانقراض الأصغر ، مثل الانقراض بعد الانقراض الجليدي للثدييات الكبيرة بعد العصر الجليدي الأخير ، إلى تغييرات في مجموعات الكائنات الحية. أدى الإنسان إلى انقراض الأنواع الأكثر عرضة لأنشطتها التي من صنع الإنسان.

نمو التنوع البيولوجي

تظهر الاكتشافات الحفرية ، على الرغم من عدم اكتمالها وقيودها ، وجود زيادة في التنوع البيولوجي في كل من المحيطات وعلى اليابسة.

مستويات التطور

على مستويات مختلفة من التنظيم ، تلعب الخصائص الحية للتطور وآلياتها أدوارًا مختلفة.

• وراثي
• الجينوم
• تعداد السكان
• محدد
• اصنوفة
• النظام البيئي
• المحيط الحيوي

الطفرات

ينشأ الاختلاف الجيني من الطفرات العشوائية التي تحدث في جينومات الكائنات الحية. الطفرات هي تغييرات في تسلسل نيوكليوتيدات الحمض النووي الناتجة عن الإشعاع والفيروسات والترانسبوزونات والمطفرات الكيميائية وأخطاء النسخ التي تحدث أثناء الانقسام الاختزالي أو تكرار الحمض النووي. تنتج هذه المطفرات عدة أنواع مختلفة من التغييرات في تسلسل نوكليوتيدات الحمض النووي: قد لا تسبب أي تأثير ، أو تغير منتج الجين ، أو توقف الجين عن العمل تمامًا. أظهرت الدراسات التي أجريت على ذباب الفاكهة أنه إذا تسببت الطفرات في تغيرات في البروتين المشفر بواسطة جين معين ، فمن المحتمل أن تكون العواقب ضارة. ما يقرب من 70٪ من هذه الطفرات تؤدي إلى اضطرابات معينة ، والباقي محايد أو مفيد. نظرًا لأن الطفرات غالبًا ما يكون لها تأثير ضار على الخلايا ، فقد طورت الكائنات الحية آليات إصلاح الحمض النووي التي تقضي على الطفرات. وبالتالي ، فإن معدل الطفرات الأمثل هو حل وسط بين سعر التكرار العالي للطفرات الضارة وسعر تكاليف التمثيل الغذائي (على سبيل المثال ، تخليق إنزيمات الإصلاح) لتقليل هذا التردد. بعض الكائنات الحية ، مثل الفيروسات القهقرية ، لديها معدل طفرة مرتفع بحيث أن كل فرد من نسلها تقريبًا سيمتلك جينًا متحورًا. يمكن أن يكون معدل الطفرات العالي هذا ميزة ، حيث تتطور هذه الفيروسات بسرعة كبيرة ، وبالتالي تجنب استجابات الجهاز المناعي.

يمكن أن تنطوي الطفرات على امتدادات كبيرة من الحمض النووي ، مثل مضاعفات الجينات ، وهي المادة الخام لتطور جينات جديدة. في الحيوانات ، في المتوسط ​​، تحدث عشرات إلى مئات من الازدواج الجيني كل مليون سنة. تنتمي معظم الجينات التي تشترك في جين سلف مشترك إلى نفس العائلة الجينية. تتشكل الجينات الجديدة بعدة طرق ، بشكل عام عن طريق ازدواج جينات الأسلاف ، أو عن طريق إعادة تركيب أجزاء من جينات مختلفة ، مما يؤدي إلى تكوين توليفات جديدة من النيوكليوتيدات ذات وظائف جديدة. تشكل الجينات الجديدة بروتينات جديدة بوظائف جديدة. على سبيل المثال ، تُستخدم أربعة جينات لتشكيل هياكل العين البشرية المسؤولة عن إدراك الضوء: ثلاثة منها لرؤية الألوان (المخاريط) وواحد للرؤية الليلية (العصي) ، وكل هذه الجينات تنحدر من جين موروث واحد . ميزة أخرى لتكرار الجين ، أو حتى الجينوم بأكمله ، هي أنه يزيد من التكرار (التكرار) للجينوم ؛ يسمح هذا لجين واحد بتولي وظائف جديدة بينما تؤدي نسخة من هذا الجين الوظيفة الأصلية. يمكن أن تحدث التغييرات في الكروموسومات نتيجة للطفرات الكبيرة ، عندما تنفصل أجزاء من الحمض النووي داخل الكروموسوم ثم تعيد الالتصاق في مكان آخر على الكروموسوم. ناريكلاد ، اثنان من الكروموسومات من الجنس وطيتنصهر لتكوين كروموسوم بشري 2. لم يحدث هذا الاندماج في سلسلة النشوء والتطور للقرود الأخرى ، أي ، تم فصل هذه الكروموسومات. يتمثل الدور الأكثر أهمية لإعادة ترتيب الكروموسومات في التطور في تسريع التباعد السكاني مع تكوين أنواع جديدة نظرًا لحقيقة حدوث عدد أقل من تقاطعات التهجير السكاني.

تشكل تسلسلات الحمض النووي التي يمكن أن تتحرك حول الجينوم (العناصر الوراثية المتنقلة) ، مثل الينقولات ، غالبية المواد الجينية للمواد الوراثية النباتية والحيوانية وهي مهمة في تطور الجينوم. على سبيل المثال ، يوجد أكثر من مليون تسلسل Alu في الجينوم البشري وتعمل هذه التسلسلات الآن على تنفيذ تنظيم التعبير الجيني. تأثير آخر لهذه الحمض النووي المحمول هو أنها يمكن أن تحور أو حتى تزيل الجينات الموجودة ، وبالتالي زيادة التنوع الجيني.

مشكلة أصل الحياة

الاعتراف بالتطور من قبل الكنيسة الكاثوليكية

اعترفت الكنيسة الكاثوليكية في الرسالة العامة للبابا بيوس الثاني عشر. الإنسان ،أن نظرية التطور يمكن أن تفسر أصل جسد الإنسان (ولكن ليس روحه) ، مع ذلك ، تدعو إلى توخي الحذر في الحكم وتسمية نظرية التطور بفرضية. في عام 1996 ، أكد البابا يوحنا بولس الثاني ، في رسالة إلى الأكاديمية البابوية للعلوم ، قبول نظرية التطور الإلهي كموقف صالح للكاثوليكية ، مشيرًا إلى أن نظرية التطور هي أكثر من مجرد فرضية. لذلك ، بين الكاثوليك ، حرفيا ، أرض الشباب ، الخلق سائلة (J. Keane هو أحد الأمثلة القليلة). تميل الكاثوليكية نحو التطورية الإيمانية ونظرية "التصميم الذكي" ، في شخص من أعلى المراتب ، بما في ذلك انتخاب البابا بنديكتوس السادس عشر في عام 2005 ، مع ذلك ، ترفض التطور المادي دون قيد أو شرط.

يحدث التطور التاريخي للحياة البرية وفقًا لقوانين معينة ويتميز بمجموعة من السمات الفردية. كانت نجاحات علم الأحياء في النصف الأول من القرن التاسع عشر بمثابة شرط أساسي لإنشاء علم جديد - علم الأحياء التطوري. أصبحت على الفور شعبية. وقد أثبتت أن التطور في علم الأحياء هو عملية حتمية ولا رجعة فيها لتطور كل من الأنواع الفردية ومجتمعاتها بأكملها - السكان. يحدث في المحيط الحيوي للأرض ، ويؤثر على جميع أصدافها. سيتم تخصيص هذه المقالة لكل من دراسة مفاهيم الأنواع البيولوجية ، و

تاريخ تطور وجهات النظر التطورية

لقد مر العلم بمسار صعب في تشكيل أفكار النظرة العالمية حول الآليات التي تكمن وراء طبيعة كوكبنا. بدأت بأفكار الخلق التي عبر عنها س. لينيوس ، ج. كوفيير ، س. ليل. قدم أول فرضية تطورية من قبل العالم الفرنسي لامارك في عمله "فلسفة علم الحيوان". كان الباحث الإنجليزي تشارلز داروين أول باحث علمي اقترح أن التطور في علم الأحياء هو عملية تقوم على التباين الوراثي والانتقاء الطبيعي. أساسها هو النضال من أجل الوجود.

يعتقد داروين أن ظهور التغييرات المستمرة في الأنواع البيولوجية هو نتيجة لتكيفها مع التغيير المستمر للعوامل البيئية. النضال من أجل الوجود ، وفقًا للعالم ، هو مزيج من علاقة الكائن الحي بالطبيعة المحيطة. وسببها يكمن في رغبة الكائنات الحية في زيادة أعدادها وتوسيع موائلها. كل العوامل المذكورة أعلاه وتشمل التطور. علم الأحياء ، الذي يدرس في الصف التاسع في الفصل ، يأخذ في الاعتبار عمليات التباين الوراثي والانتقاء الطبيعي في قسم "التدريس التطوري".

الفرضية التركيبية لتطور العالم العضوي

حتى خلال حياة تشارلز داروين ، تم انتقاد أفكاره من قبل عدد من العلماء المشهورين مثل إف جينكين وجي سبنسر. في القرن العشرين ، بالارتباط مع البحث الجيني السريع وافتراض قوانين مندل للوراثة ، أصبح من الممكن إنشاء فرضية اصطناعية للتطور. في كتاباتهم ، وصفها أمثال س. شيتفيريكوف ، ود. هالدين ، وس. رايد. لقد جادلوا بأن التطور في علم الأحياء هو ظاهرة تقدم بيولوجي ، والتي لها شكل الروائح ، التكيفات الذاتية التي تؤثر على مجموعات من الأنواع المختلفة.

وفقًا لهذه الفرضية ، فإن العوامل التطورية هي موجات الحياة والعزلة. تتجلى أشكال التطور التاريخي للطبيعة في عمليات مثل الانتواع والتطور الجزئي والتطور الكبير. يمكن تمثيل الآراء العلمية المذكورة أعلاه على أنها تلخيص للمعرفة حول الطفرات ، والتي هي مصدر التباين الوراثي. بالإضافة إلى أفكار حول السكان كوحدة هيكلية للتطور التاريخي للأنواع البيولوجية.

ما هي البيئة التطورية؟

يُفهم هذا المصطلح على أنه التكاثر الحيوي الحيوي ، حيث تحدث عمليات التطور الجزئي فيه ، مما يؤثر على مجموعات من نوع واحد. نتيجة لذلك ، يصبح ظهور أنواع فرعية وأنواع بيولوجية جديدة أمرًا ممكنًا. تتم هنا أيضًا ملاحظة العمليات التي تؤدي إلى ظهور الأصناف - الأجناس والعائلات والفئات. إنهم ينتمون إلى التطور الكبير. يؤكد البحث العلمي الذي أجراه V. Vernadsky ، الذي يثبت الترابط الوثيق بين جميع مستويات تنظيم المادة الحية في المحيط الحيوي ، حقيقة أن التكاثر الحيوي هو بيئة للعمليات التطورية.

في الذروة ، أي النظم الإيكولوجية المستقرة ، التي يوجد فيها تنوع كبير في المجموعات السكانية من العديد من الفئات ، تحدث التغييرات نتيجة للتطور المتماسك. في مثل هذه التكوينات الحيوية المستقرة تسمى coenophilic. وفي الأنظمة ذات الظروف غير المستقرة ، يحدث التطور غير المنسق بين البلاستيك بيئيًا ، أو ما يسمى بالأنواع المعادية للسينوفوبيا. تؤدي هجرات الأفراد من مجموعات سكانية مختلفة من نفس النوع إلى تغيير تجمعاتهم الجينية ، مما يؤدي إلى تعطيل تواتر حدوث جينات مختلفة. هكذا يقول علم الأحياء الحديث. يؤكد تطور العالم العضوي ، الذي سننظر فيه أدناه ، هذه الحقيقة.

مراحل تطور الطبيعة

أثبت العلماء مثل S.Razumovsky و V. Krasilov أن وتيرة التطور الكامنة وراء تطور الطبيعة غير متساوية. إنها تمثل تغييرات بطيئة وغير محسوسة تقريبًا في التكاثر الحيوي المستقر. يتم تسريعها بشكل حاد خلال فترات الأزمات البيئية: الكوارث من صنع الإنسان ، وذوبان الأنهار الجليدية ، وما إلى ذلك. يعيش حوالي 3 ملايين نوع من الكائنات الحية في المحيط الحيوي الحديث. يتم دراسة أهمها لحياة الإنسان عن طريق علم الأحياء (الصف 7). يعد تطور البروتوزوا ، والجهاز الهضمي ، والمفصليات ، والحبليات من المضاعفات التدريجية للدورة الدموية والجهاز التنفسي والجهاز العصبي لهذه الحيوانات.

تم العثور على بقايا الكائنات الحية الأولى في الصخور الرسوبية Archean. يبلغ عمرهم حوالي 2.5 مليار سنة. ظهرت أولى حقيقيات النوى في البداية ، وتوضح المتغيرات المحتملة لأصل الكائنات متعددة الخلايا الفرضيات العلمية لـ I.Mechnikov's phagocytella و E. Getell's gastrea. التطور في علم الأحياء هو مسار تطور الحياة البرية من أشكال الحياة القديمة الأولى إلى تنوع النباتات والحيوانات في عصر حقب الحياة الحديثة.

الأفكار الحديثة حول عوامل التطور

إنها ظروف تسبب تغيرات تكيفية في الكائنات الحية. يعد التركيب الوراثي الخاص بهم هو الأكثر حماية من التأثيرات الخارجية (الحفاظ على مجموعة الجينات للأنواع البيولوجية). لا يزال من الممكن تغيير المعلومات الوراثية تحت تأثير الجينات ، وبهذه الطريقة - من خلال اكتساب علامات وخصائص جديدة - حدث تطور الحيوانات. يدرسها علم الأحياء في أقسام مثل علم التشريح المقارن والجغرافيا الحيوية وعلم الوراثة. التكاثر ، كعامل في التطور ، له أهمية استثنائية. يضمن تغيير الأجيال واستمرارية الحياة.

الإنسان والمحيط الحيوي

يدرس علم الأحياء عمليات تكوين قذائف الأرض والنشاط الجيوكيميائي للكائنات الحية. تطور المحيط الحيوي لكوكبنا له تاريخ جيولوجي طويل. تم تطويره بواسطة V. Vernadsky في تعاليمه. كما قدم مصطلح "noosphere" ، بمعنى تأثير النشاط البشري الواعي (العقلي) على الطبيعة. المادة الحية ، التي تدخل في جميع أصداف الكوكب ، تغيرها وتحدد دوران المواد والطاقة.