Урок 53. Современные концепции биологической эволюции
Предмет: Естествознание, 10 класс

Конспект урока

Естествознание, 10 класс

Урок 53. «Современные концепции биологической эволюции»

Перечень вопросов, рассматриваемых в теме:

- Каковы современные концепции биологической эволюции?

- Каковы основные положения синтетической теории эволюции?

- Каковы основные механизмы эволюции, согласно синтетической теории эволюции?

- В чем отличие синтетической теории эволюции от теории эволюции Ч. Дарвина?

Глоссарий по теме:

Синтетическая теория эволюции – это синтез классического дарвинизма и генетики популяций. Синтетическая теория эволюции позволяет выявить и объяснить взаимосвязь между материалом эволюции (генетическими мутациями) и механизмом эволюции (естественным отбором).

Микроэволюция – это распространение в популяции изменений частот аллелей на протяжении ряда поколений, результатом микроэволюции являются эволюционные изменения на внутривидовом уровне.

Мутационный процесс приводит к изменению частот некоторых генов в рамках популяции и выступает генератором нового генетического материала в популяции, что создает базу для осуществления естественного отбора (поскольку чем больше генетическое разнообразие в популяции, тем больше эффективность естественного отбора и тем более устойчива такая популяция).

Изоляция – это возникновение различных барьеров в популяции, которые ограничивают свободное скрещивание в этой популяции особей. Изоляция является достаточно важным механизмом эволюции – она закрепляет и усиливает первоначальные стадии генетической дифференциации популяции.

Основная и дополнительная литература по теме урока (точные библиографические данные с указанием страниц):

1.	Естествознание. 10 класс [Текст]: учебник для общеобразоват. организаций: базовый уровень / И.Ю. Алексашина, К.В. Галактионов, И.С. Дмитриев, А.В. Ляпцев и др. / под ред. И.Ю. Алексашиной. – 3-е изд., испр. – М.: Просвещение, 2017. : с 247-249.

2. Дробышевский С. В. Эволюция мозга человека: Анализ эндокраниометрических признаков гоминид. М.: КомКнига. 2007 с. 67-123.

Теоретический материал для самостоятельного изучения

На современном этапе теория Ч. Дарвина дополнена рядом других положений, в результате чего возникла качественно новая теория – синтетическая теория эволюции, основоположниками которой стали Джулиан Хаксли и Эрнст Майер.

Синтетическая теория эволюции сегодня является общепринятой и представляет собой синтез классического дарвинизма и генетики популяций. Синтетическая теория эволюции позволяет выявить и объяснить взаимосвязь между материалом эволюции (генетическими мутациями) и механизмом эволюции (естественным отбором).

В рамках синтетической теории эволюции эволюция определена как процесс изменения частоты аллелей различных генов в популяциях организмов в течение определенного времени, превышающего длительно жизни одного поколения этой популяции.

В рамках синтетической теории эволюции выдвинуты следующие основные положения:

1. Материалом для эволюции являются различные мутации. Изменчивость в популяциях под воздействием мутаций носит случайный характер.

2. Главным движущим фактором эволюционного процесса выступает естественный отбор, который базируется на отборе мелких и случайно возникающих мутаций.

3. Наименьшая эволюционирующая единица в рамках синтетической теории эволюции – это популяция, а не особь, как допускали более ранние представления о возможности наследования одной особью за другой «благоприобретенных признаков».

4. Эволюция дивергентна по своей природе, и один таксон (вид, род, семейство, класс и др.) может являться предком нескольких дочерних таксонов, но при этом каждый вид имеет единственный предковый тип и, по сути, единственную предковую популяцию.

5. Эволюция носит градуалистический (постепенный) и достаточно длительный характер. Видообразование – как один из этапов эволюционного процесса рассматривается, как поэтапная смена одной временной популяции рядом последующих популяций.

6. Каждый вид живых организмов состоит из морфологически, генетически и физиологически отличных и соподчиненных, но не изолированных репродуктивно единиц – популяций и подвидов.

7. «Поток генов», обмен аллелями возможен только внутри одного вида. Если возникшая случайно мутация имеет селективную ценность (то есть положительно сказывается на приспособленности и выживаемости популяций) на всей территории распространения вида (его ареала), то такая мутация может распространиться за счет «потока генов» по всем подвидам и популяциям внутри вида.

В рамках этого положения синтетическая теория эволюции предоставляет краткое и емкое определение биологического вида: вид живых организмов – это замкнутая и генетически целостная система.

8. Макроэволюция – эволюция, протекающая на уровне выше видового, идет только путем микроэволюции. Микроэволюция – это распространение в популяции изменений частот аллелей на протяжении ряда поколений, результатом микроэволюции являются эволюционные изменения на внутривидовом уровне. За пределами видового уровня эволюция фактически прекращается. Ряд исследователей микроэволюции часто противопоставляют макроэволюцию, которая также является процессом изменения частот генов на уровне популяции, но в значительном геологическом периоде.

9. Любой реальный, а не искусственный или сборный таксой имеет монофилетическое происхождение – то есть происхождение от одного предка (предковой популяции).

10. Эволюция в целом непредсказуема, не имеет направления и конечной цели, то есть, носит нефиналистический характер.

Синтетическая теория эволюции внесла ряд уточнений в исследование естественного отбора – как одного из механизмов эволюционного процесса.

Мутационный процесс приводит к изменению частот некоторых генов в рамках популяции и выступает генератором нового генетического материала в популяции, что создает базу для осуществления естественного отбора (поскольку чем больше генетическое разнообразие в популяции, тем больше эффективность естественного отбора и тем более устойчива такая популяция). Условно считается (хотя и не существует точных доказательств), что большинство возникающих мутаций скорее вредны, чем полезны (с точки зрения повышения выживаемости популяции. Ввиду этого, в рамках репликации ДНК в ходе полового процесса предусмотрен механизм «исправления» и обезвреживания мутаций.

Колебания численности популяций (популяционные волны) действует, как неизбирательное и стохастическое уничтожение особей в популяции.

Изоляция – это возникновение различных барьеров в популяции, которые ограничивают свободное скрещивание в этой популяции особей. Наиболее простой пример – это «географические» разрывы ареалов – областей обитания популяций. К примеру, соболь и куница являются, с точки зрения систематики разными видами и обитают в сравнительно разных ареалах, хотя и сходных по географическим и климатическим условиям, но существуют территории в Сибири, на которых соболь и куница могут свободно скрещиваться. По всей вероятности, эти два вида произошли от общей популяции, но их ареал по каким-то причинам был «разорван», ввиду чего и развитие популяций пошло разными путями, образовав два вида – куницу и соболя, которые, тем не менее, на данными момент не успели генетически обособиться настолько, чтобы скрещивание между ними оказалось невозможным.

Изоляция является достаточно важным механизмом эволюции – она закрепляет и усиливает первоначальные стадии генетической дифференциации популяции.

С позиции популяционной генетики естественный отбор может быть рассмотрен как избирательное воспроизводство наиболее «выгодных» с точки зрения выживаемости генотипов. Ключевое значение в эволюционном процессе имеет не столько само выживание особей, сколько вклад этих особей в генофонд популяции. В ряде случаев естественный отбор ведет к созданию признаков, которые невыгодны для отдельно взятой особи, но полезны для популяции в целом.

Основные формы естественного отбора это:

1) Стабилизирующий отбор – данная форма отбора направлена на поддержание ранее сложившегося признака в популяции, его среднего значения.

2) Движущий (направленный) отбор – данная форма естественного отбора способствует сдвигу возникшего среднего значения признака, и формированию и закреплению новой нормы.

3) Дизруптивный (разрывающий) отбор – данная форма естественного отбора направлена против особей, имеющих средний и промежуточный характер признаков. Дизруптивный отбор ведет к появлению полиморфизма в популяции.

Результат действия естественного отбора – это возникновение различных адаптаций.

Основные пути эволюции:

1. Ароморфоз – это крупные эволюционные изменения, которые приводят к подъему уровня биологической организации, повышению адаптации и способствуют переходу эволюционирующей группы в качественно новую адаптивную зону (например, появление аэробного дыхания, автотрофного питания, полового размножения и т.д.). Эволюционное направление, которое сопровождается приобретением ароморфозов называют арогенезом.

2. Идиоадаптация – это мелкие эволюционные (как правило, адаптивные) изменения, приспособления к условиям окружающей среды, но без подъема у эволюционирующей группы общего уровня биологической организации. Идиоадаптация – это эволюция группы внутри адаптивной зоны. Эволюционное направление, сопровождающееся приобретением идиоадаптаций называют аллогенезом.

3. Общая дегенерация – это эволюционные изменения, которые приводят к упрощению общей организации эволюционирующей группы в результате ее приспособления к более простым и однородным условиям жизни (например, возникновение паразитизма).

Выводы:

Эволюцией называют историческое развитие отдельных групп организмов либо развитие жизни от простейших организмов до высших.

Синтетическая теория эволюции сегодня является общепринятой и представляет собой синтез классического дарвинизма и генетики популяций. Синтетическая теория эволюции позволяет выявить и объяснить взаимосвязь между материалом эволюции (генетическими мутациями) и механизмом эволюции (естественным отбором).

Макроэволюция – эволюция, протекающая на уровне выше видового, идет только путем микроэволюции. Микроэволюция – это распространение в популяции изменений частот аллелей на протяжении ряда поколений, результатом микроэволюции являются эволюционные изменения на внутривидовом уровне. За пределами видового уровня эволюция фактически прекращается. Ряд исследователей микроэволюции часто противопоставляют макроэволюцию, которая также является процессом изменения частот генов на уровне популяции, но в значительном геологическом периоде.

Важными механизмами эволюции сегодня признаются мутационный процесс, изоляция, колебания численности популяции.

Мутационный процесс приводит к изменению частот некоторых генов в рамках популяции и выступает генератором нового генетического материала в популяции, что создает базу для осуществления естественного отбора (поскольку чем больше генетическое разнообразие в популяции, тем больше эффективность естественного отбора и тем более устойчива такая популяция).

Изоляция – это возникновение различных барьеров в популяции, которые ограничивают свободное скрещивание в этой популяции особей.

Изоляция является достаточно важным механизмом эволюции – она закрепляет и усиливает первоначальные стадии генетической дифференциации популяции.

Естественный отбор и в рамках теории Ч. Дарвина и в рамках синтетической теории эволюции рассматривается, как движущая сила эволюции. С позиции популяционной генетики естественный отбор может быть рассмотрен как избирательное воспроизводство наиболее «выгодных» с точки зрения выживаемости генотипов. Ключевое значение в эволюционном процессе имеет не столько само выживание особей, сколько вклад этих особей в генофонд популяции. В ряде случаев естественный отбор ведет к созданию признаков, которые невыгодны для отдельно взятой особи, но полезны для популяции в целом.

Примеры и разбор решения заданий тренировочного модуля:

1. Какая теория эволюции ближе к современной синтетической теории эволюции?

1) Теория Ж.Б. Ламарка;

2) Теория Ч. Дарвина;

3) Научный креационизм.

Правильный ответ: 2) Теория Ч. Дарвина;

2. Расположите теории эволюции в порядке их появления:

1) Теория Ч. Дарвина;

2) Теория Ж.Б. Ламарка;

3) Синтетическая теория эволюции.

Правильная последовательность:

2) Теория Ж.Б. Ламарка;

1) Теория Ч. Дарвина;

3) Синтетическая теория эволюции.