Опыты Г. Шапошникова по искусственному видообразованию



В конце 1950-х — начале 1960-х годов известный советский биолог Г. Х. Шапошников провёл ряд опытов, в процессе которых проводилась смена кормовых растений у различных видов тлей. Во время опытов впервые наблюдалась репродуктивная изоляция использованных в эксперименте особей от исходной популяции, что свидетельствует об образовании нового вида.

 

Адаптации

Биологическая адаптация— приспособление организма к внешним условиям в процессе эволюции, включая морфофизиологическую и поведенческую составляющие. Адаптация может обеспечивать выживаемость в условиях конкретного местообитания, устойчивость к воздействию факторов абиотического и биологического характера, а также успех в конкуренции с другими видами, популяциями, особями. Каждый вид имеет собственную способность к адаптации, ограниченную физиологией (индивидуальная адаптация), пределами проявления материнского эффекта и модификаций, эпигенетическим разнообразием, внутривидовой изменчивостью, мутационными возможностями, коадаптационными характеристиками внутренних органов и другими видовыми особенностями.

Адаптации видов в рамках одного биоценоза зачастую тесно связаны друг с другом (одним из наиболее поразительных примеров межвидовой коадаптации является жёсткая привязка строения органов некоторых видов цветковых растений и насекомых друг к другу с целью опыления и питания). Если адаптационный процесс у какого-либо вида не находится в равновесном состоянии, то эволюционировать может весь биоценоз (иногда — с негативными последствиями) даже в стабильных условиях окружающей среды.

Адаптация, как адаптационный ответ, может осуществляться на различных уровнях:

- на уровне клетки в виде функциональных или морфологических изменений;

- на уровне органа или группы клеток, имеющих одинаковую функцию;

- на уровне организма как морфологического так и функционального целого, представляющего собой совокупность всех физиологических функций, направленных на сохранение витальных функций и самой жизни.

Выделяет различные уровни адаптационных процессов :

- привыкание - начальный процесс адаптации под влиянием кратковременного воздействия стрессора,

- функциональную адаптацию - продолжительное состояние, возникающее под влиянием определенных раздражителей, приводящих к физиологическим изменениям гомеостаза человека,

- трофо-пластическую адаптация - является дальнейшей ступенью адаптационных процессов и не принадлежит к терапевтической области реабилитационной медицины, так как при ней наступают морфологические изменения органов и систем человеческого организма.

Главное содержание адаптации, это внутренние процессы в системе, которые обеспечивают сохранение её внешних функций по отношению к среде. Если структура системы обеспечивает ей нормальное функционирование в данных условиях среды, то такую систему следует считать адаптированной к этим условиям. На этой стадии устанавливается динамическое равновесие, при котором происходит изменение физиологических показателей в границах нормы. Организм клинически здорового человека с высокими адаптивными способностями обладает значительным потенциалом саморегуляции и самовосстановления. Длительное пребывание в одних и тех же условиях всё же рано или поздно приведет к развитию какой-либо болезни, которая является механизмом элиминации индивида.

В теориях эволюции.На основе законов Ламарка сложилось направление, обычно называемое ламаркизмом или неоламаркизмом, а более точно эктогенез — эволюция под действием внешних сил. В рамках этого направления эволюция рассматривалась как адаптивный процесс, основанный на всеобщем свойстве живых существ — «наследовании благоприобретённых свойств» (признаков). Следовательно, приспособленность рассматривалась как причина, а не результат эволюции. Единицей эволюции в рамках эктогенеза, является потомство родителей, которые передали своим потомкам результаты «упражнения или неупражнения органов», то есть череда поколений.Дальнейшее развитие вопросы влияния внешней среды на человека получили в трудах английского естествоиспытателя, создателя теории эволюции Чарльза Роберта Дарвина. В 1859 году он выпустил книгу «Происхождение видов путём естественного отбора или сохранение благоприятствуемых пород в борьбе за жизнь», в которой было показано, как развивались все виды живого, согласно выдвинутому им положению о «выживании наиболее приспособленных».Дарвин рассматривал приспособление (адаптацию) лишь в качестве средства для выживания. Согласно дарвинизму, эволюция представляет собой процесс адаптации организмов к условиям окружающей среды, причем приспособленность организмов является результатом эволюции.

Неспецифические адаптационные реакции организма.Применение более мягких, чем стрессовые, физиологических воздействий способно значительно повышать адаптационные возможности организма, что было доказано и нашло выражение в теории «Неспецифических Адаптационных Реакций Организма».При чрезмерных действиях отдельных абиотических факторов (например, климата), организм использует выработанные в процессе исторического развития механизмы и реакции, а именно:

- включение в процесс структур, находящихся в покое или фазе восстановления;

- антагонистическую регуляцию функций;

-опережающее включение реакций, направленных на предупреждение повреждения.

включение неспецифических адаптационных реакций.

Специфические адаптационные реакции по Ф. Меерсону, — ответ организма и отдельных его систем — («доминирующие системы») на специфичность действующего фактора, выражающийся в изменениях метаболизма (мотивированных специфичностью воздействия) как в данных системах, так и в организме в целом. Неспецифические и специфические реакции, согласно П. Горизонтову, взаимосвязаны и взаимозависимы, поскольку являются ответом организма на различные свойства (количественные и качественные) одного раздражителя. Выраженность специфической реакции организма определяется выраженностью специфических качеств воздействия и уровня неспецифических реакций организма в ответ на данное воздействие, то есть неспецифическое звено адаптационной реакции обусловливает величину специфического ответа организма на какое-либо воздействие. Именно комплекс неспецифического и специфического звеньев действующего фактора обусловливает функциональные, а при многократном его действии и структурные адаптационные изменения в организме и его системах. То, что стрессовые события, иммунные сдвиги и развитие заболеваний ассоциированы, ещё не говорит о присутствии причинно-следственных связей между ними. Это лишь свидетельство изменения представлений о механизмах адаптации. То, что ранее мыслилось как раздельные «системы» (комплексом защитных механизмов), теперь представляется комплексным механизмом защиты организма.

Онтогинез

Онтогенез — индивидуальное развитие организма от оплодотворения (при половом размножении) или от момента отделения от материнской особи (при бесполом размножении) до смерти. У многоклеточных животных в составе онтогенеза принято различать фазы эмбрионального (под покровом яйцевых оболочек) и постэмбрионального (за пределами яйца) развития, а у живородящих животных пренатальный (до рождения) и постнатальный (после рождения) онтогенез.

У семенных растений к эмбриональному развитию относят процессы развития зародыша, происходящие в семени.

Раздел современной биологии, изучающий онтогенез, называется биологией развития; начальные этапы онтогенеза изучаются также эмбриологией.

Онтогенез животных.Сравнение зародышей позвоночных на разных стадиях эмбрионального развития.

Онтогенез делится на два периода:

- эмбриональный — от образования зиготы до рождения или выхода из яйцевых оболочек;

- постэмбриональный — от выхода из яйцевых оболочек или рождения до смерти организма.

Эмбриональный период.Эмбриональный, или зародышевый, период онтогенеза начинается с момента оплодотворения и продолжается до выхода зародыша из яйцевых оболочек. В эмбриональном периоде выделяют три основных этапа:

- дробление (ряд последовательных митотических делений оплодотворенного или инициированного к развитию яйца. Дробление представляет собой первый период эмбрионального развития, который присутствует в онтогенезе всех многоклеточных животных и приводит к образованию зародыша, называемого бластулой (зародыш однослойный). При этом масса зародыша и его объем не меняются, то есть они остаются такими же, как у зиготы, а яйцо разделяется на все более мелкие клетки — бластомеры. После каждого деления дробления клетки зародыша становятся все более мелкими, то-есть меняются ядерно-плазменные отношения: ядро остается таким же, а объем цитоплазмы уменьшается. Процесс протекает до тех пор, пока эти показатели не достигнут значений, характерных для соматических клеток. Тип дробления зависит от количества желтка и его расположения в яйце. Если желтка мало и он равномерно распределен в цитоплазме (изолецитальные яйца: иглокожие, плоские черви, млекопитающие), то дробление протекает по типу полного равномерного: бластомеры одинаковы по размерам, дробится все яйцо. Если желток распределен неравномерно (телолецитальные яйца: амфибии), то дробление протекает по типу полного неравномерного: бластомеры — разной величины, те, которые содержат желток — крупнее, яйцо дробится целиком. При неполном дроблении желтка в яйцах настолько много, что борозды дробления не могут разделить его целиком. Дробление яйца, у которого дробится только сконцентрированная на анимальном полюсе «шапочка» цитоплазмы, где находится ядро зиготы, называется неполным дискоидальным (телолецитальные яйца: пресмыкающиеся, птицы). При неполном поверхностном дроблении в глубине желтка происходят первые синхронные ядерные деления, не сопровождающиеся образованием межклеточных границ. Ядра, окруженные небольшим количеством цитоплазмы, равномерно распределяются в желтке. Когда их становится достаточно много, они мигрируют в цитоплазму, где затем после образования межклеточных границ возникает бластодерма (центролецитальные яйца: насекомые).

- гаструляцию (впячивание — гаструла формируется в результате инвагинации клеток. В ходе гаструляции клетки зародыша практически не делятся и не растут. Происходит активное передвижение клеточных масс (морфогенетические движения). В результате гаструляции формируются зародышевые листки (пласты клеток). Гаструляция приводит к образованию зародыша, называемого гаструлой).

- первичный органогенез (процесс образования комплекса осевых органов. В разных группах животных этот процесс характеризуется своими особенностями. Например, у хордовых на этом этапе происходит закладка нервной трубки, хорды и кишечной трубки.В ходе дальнейшего развития формирование зародыша осуществляется за счет процессов роста, дифференцировки и морфогенеза. Рост обеспечивает накопление клеточной массы зародыша. В ходе процесса дифференцировки возникают различно специализированные клетки, формирующие различные ткани и органы. Процесс морфогенеза обеспечивает приобретение зародышем специфической формы).

Постэмбриональное развитие. Постэмбриональное развитие сопровождается ростом. Бывает:

- прямым (Прямое развитие — развитие, при котором появившийся организм идентичен по строению взрослому организму, но имеет меньшие размеры и не обладает половой зрелостью. Дальнейшее развитие связано с увеличением размеров и приобретением половой зрелости. Например: развитие рептилий, птиц, млекопитающих).

- непрямым (личиночное развитие, развитие с метаморфозом — появившийся организм отличается по строению от взрослого организма, обычно устроен проще, может иметь специфические органы, такой зародыш называется личинкой. Личинка питается, растет и со временем личиночные органы заменяются органами, свойственными взрослому организму (имаго). Например: развитие лягушки, некоторых насекомых, различных червей).

Корреляции и координации

Корреляцией в биологии называют те случаи, когда какой-нибудь признак в

структуре организма, его химическом составе, поведении появляется, вместе с другим или другими признаками и зависит от них. Впервые значение корреляции

понял Ж. Кювье. Различают три причины возникновения корреляций:

1) геномные, когда один и тот же ген определяет развитие сразу нескольких признаков, поэтому они всегда сцеплены в потомстве. Например, у желтозерного гороха могут быть желтыми и цветки, и черешки листьев;

2) морфогенетические, когда развитие одного органа в онтогенезе влияет на развитие другого. Так, усиленное развитие мышц способствует развитию костей, к которым они прикрепляются, развитие костного скелета - вытеснению хрящевого; 3) филетические, когда усиленное или, наоборот, ослабленное развитие какого-либо

органа в процессе эволюции приводит к соответствующим изменениям в строении

другого. Например, потеря ног у ящерицеподобных предков змей привела к

коррелятивному увеличению числа позвонков.

В особую категорию выделяют еще эргонтические корреляции, наблюдаемые у

отдельных особей. Например, ампутация одной конечности приводит к усиленному

развитию другой. Иногда признаки сцеплены очень жестко. Если мы знаем, что у

какого-нибудь животного одна левая дуга аорты, отсюда однозначно следует, что у

него четырехкамерное сердце, хорошо развита нервная система, что оно рождает

живых детенышей и вскармливает их молоком, короче - принадлежит к классу

млекопитающих. Иногда связь между признаками не так прочна: темноволосые люди обычно имеют карие или черные глаза, но не так уж редки голубоглазые брюнеты. Система корреляций между признаками организма развивается в процессе эволюции постепенно. Она значительно ограничивает изменчивость, так как крупное изменение одного признака неизбежно затрагивает другие. В конечном счете в организме коррелятивно связаны все признаки. Часто в эволюции корреляции нарушаются, и развитие одного органа перестает определять развитие другого. Наоборот, восстановление системы корреляций порой приводит к атавизмам - случаям возникновения у потомков древних, предковых признаков.

Исследовав систему корреляций между черепом, мышцами и другими мягкими тканями головы, Герасимов разработал способ портретного восстановления лица по черепу.

Координации –сопряженное изменение органов в историческом развитии. Существуют:

- топографические к. (пространственные связи органов, меняющихся в процессе филогенеза, но не объединенных единой функцией. Пример: соотрношение размеров и расположение органов в полости тела).

- динамические к. (изменения в процессе филогенеза функционально связаных между собой органов и их систем. Пример: развивались связи между рецепторами и соответствующими ЦНС).

- биологические (изменения в органах, не связаных между собой корреляцией. Пример: развитие клыков и зубов у хищников, соответствие длины передних и задних конечностей с длиной шеи, у змей – редуцированы конечности, но тело удлиненное, китообразные – нет волосяного покрова, за то обеспечены хорошим жировым слоем).

У растений к. связи: размеры стебля, листьев, соцветия, частей чашечки, венчика, тычинок и пестика – зависит от опыления.

 


Дата добавления: 2018-02-15; просмотров: 194; ЗАКАЗАТЬ РАБОТУ