BIOLOGIA

Iliyohaririwa na Msomi wa Chuo cha Sayansi ya Tiba cha Urusi Profesa V.N. Yarygina

Katika vitabu viwili

Kitabu cha 1

Toleo la tano, limesahihishwa na kupanuliwa

kama kitabu cha kiada kwa wanafunzi wa matibabu

juu taasisi za elimu

Moscow "Shule ya Juu" 2003

V.N. Yarygin, V.I. Vasilyeva, I.N. Volkov, V.V. Sinelytsikova

Mkaguzi:

Idara ya Biolojia ya Matibabu na Jenetiki ya Chuo cha Matibabu cha Jimbo la Tver (mkuu wa idara - Prof. G.V. Khomullo);

Idara ya Biolojia, Chuo cha Matibabu cha Jimbo la Izhevsk (mkuu wa idara - Prof. V.A. Glumova)

B 63 Biolojia. Katika vitabu 2. Kitabu 1: Kitabu cha kiada kwa matibabu mtaalamu. Vyuo vikuu / V.N. Yarygin, V.I. Vasilyeva, I.N. Volkov, V.V. Sinelytsikova;

Mh. V.N. Yarygina. - Toleo la 5., Mch. na ziada - M.: Juu zaidi. shule, 2003.- 432 p.: mgonjwa.

ISBN 5-06-004588-9 (kitabu cha 1)

Kitabu cha (1 na 2) kinashughulikia sifa za kimsingi za maisha na michakato ya mageuzi kwa kufuatana katika viwango vya urithi vya molekuli, ontogenetic (kitabu cha 1), spishi za idadi ya watu na viwango vya biogeocenotic (kitabu cha 2) katika ontogenesis na idadi ya watu, umuhimu wao kwa matibabu. mazoezi. Tahadhari imelipwa kiini cha biosocial mtu na jukumu lake katika mahusiano na asili.

Kitabu cha maandishi kinaonyesha mafanikio ya kisasa ya sayansi ya kibaolojia, kucheza jukumu kubwa katika huduma za afya kwa vitendo.

Kwa wanafunzi wa chuo kikuu cha matibabu.

ISBN 5-06-004588-9 (kitabu 1) © Federal State Unitary Enterprise "Higher School Publishing House", 2003

ISBN 5-06-004590-0

Mpangilio wa asili toleo hili ni mali ya nyumba ya uchapishaji "Shule ya Juu", na uzazi wake (uzazi) kwa njia yoyote bila idhini ya nyumba ya uchapishaji ni marufuku.

DIBAJI

Maandalizi ya kibiolojia yana jukumu la msingi na muhimu zaidi katika muundo elimu ya matibabu. Kwa kuwa ni taaluma ya kimsingi ya sayansi ya asili, biolojia inafichua sheria za asili na maendeleo, na vile vile hali muhimu za kuhifadhi maisha kama jambo maalum asili ya sayari yetu. Mwanadamu, anayetofautishwa na uhalisi wake usio na shaka kwa kulinganisha na aina zingine za maisha, hata hivyo anawakilisha matokeo ya asili na hatua katika ukuaji wa maisha Duniani, kwa hivyo uwepo wake moja kwa moja inategemea mifumo ya jumla ya kibaolojia (molekuli, seli, kimfumo).

Uhusiano kati ya watu na wanyamapori hauhusiani tu na uhusiano wa kihistoria. Mwanadamu amekuwa na anaendelea kuwa sehemu muhimu ya asili hii, anaishawishi na wakati huo huo hupata ushawishi wa mazingira. Hali ya mahusiano hayo ya nchi mbili huathiri afya ya binadamu.

Ukuaji wa tasnia, kilimo, usafirishaji, ukuaji wa idadi ya watu, kuongezeka kwa uzalishaji, upakiaji wa habari, ugumu wa uhusiano katika familia na kazini husababisha shida kubwa za kijamii na kimazingira: mkazo sugu wa kiakili na kihemko, uchafuzi hatari wa mazingira, uharibifu wa mazingira. misitu, uharibifu wa jumuiya za asili za viumbe vya mimea na wanyama, kupunguza ubora wa maeneo ya burudani. Kupata njia bora za kushinda matatizo haya haiwezekani bila kuelewa mifumo ya kibiolojia ya mahusiano ya intraspecific na interspecific ya viumbe, asili ya mwingiliano wa viumbe hai, ikiwa ni pamoja na wanadamu, na makazi yao. Kile ambacho tayari kimezingatiwa kinatosha kuelewa kuwa matawi mengi ya sayansi ya maisha, hata katika muundo wake wa kitamaduni, yana umuhimu wa matibabu.

Kwa kweli, katika wakati wetu, katika kutatua matatizo ya kulinda afya na kupambana na magonjwa, ujuzi wa kibiolojia na "bioteknolojia ya juu" (uhandisi wa maumbile, uhandisi wa seli) huanza kuchukua sio tu muhimu, lakini mahali pa kweli. Hakika, karne ya 20 iliyopita, pamoja na ukweli kwamba, kwa mujibu wa maelekezo kuu ya maendeleo ya kisayansi na kiteknolojia, ilikuwa na sifa ya kemikali, teknolojia, na kompyuta ya dawa, pia ikawa karne ya mabadiliko ya mwisho katika biomedicine. .

Wazo la hatua za mabadiliko haya, ambayo yalianza mwishoni mwa 19 - mwanzoni mwa karne ya 20, inatolewa na mfano wa mabadiliko ya "vizazi vya wawindaji", mali ya mshindi wa Tuzo ya Nobel ya 1959. ugunduzi wa utaratibu wa usanisi wa kibiolojia asidi ya nucleic Arthur Kornberg. Katika kila moja ya hatua zilizofuata, biolojia ilitajirisha ulimwengu na uvumbuzi bora wa kimsingi au teknolojia, maendeleo zaidi na matumizi ambayo kwa masilahi ya dawa yaliruhusu huduma ya afya kupata mafanikio madhubuti katika eneo moja au lingine la kupambana na maradhi ya binadamu.

Katika miongo ya kwanza ya karne iliyopita, kulingana na A. Kornberg, jukumu kuu lilikuwa la "wawindaji" wa vijidudu, ambao matokeo yao ya utafiti yanahusishwa na mafanikio ya kushangaza katika utunzaji wa afya wa kimataifa na wa nyumbani katika kutatua shida ya kudhibiti maambukizo, haswa. hatari.

Katika robo ya pili ya karne ya 20, nafasi ya kuongoza ilipitishwa kwa "wawindaji" wa vitamini, katika miaka ya 50-60 - kwa enzymes, mwanzoni mwa karne ya 20-21 - kwa "wawindaji" wa jeni. Orodha iliyo hapo juu inaweza pia kuongezewa na vizazi vya "wawindaji" wa homoni, sababu za ukuaji wa tishu, vipokezi vya molekuli hai za kibiolojia, seli zinazoshiriki katika ufuatiliaji wa kinga ya protini na. muundo wa seli mwili na wengine. Ingawa orodha hii inaweza kuwa ndefu, ni dhahiri kwamba "uwindaji" wa jeni una nafasi maalum ndani yake.

Siku hizi, kazi kuu ya "uwindaji" kama huo, ambao tayari umeunda taaluma huru ya kisayansi na ya vitendo - genomics, ni kujua mpangilio wa jozi za nyukleotidi katika molekuli za DNA au, kwa maneno mengine, kusoma maandishi ya DNA. jenomu za binadamu ("mradi wa genome ya binadamu") na viumbe vingine. Sio ngumu kuona kwamba utafiti katika mwelekeo huu unawapa madaktari ufikiaji wa yaliyomo katika habari ya msingi ya maumbile iliyomo kwenye genome ya kila mtu (utambuzi wa jeni), ambayo, kwa kweli, huamua sifa za mchakato. maendeleo ya mtu binafsi viumbe, wengi wa mali na sifa zake katika watu wazima. Ufikiaji huu unaunda matarajio ya mabadiliko yaliyolengwa katika habari ili kupambana na magonjwa au utabiri kwao (tiba ya jeni, kuzuia jeni), na pia kumpa kila mtu mapendekezo ya kibaolojia ya kuchagua, kwa mfano, eneo bora la kuishi, lishe. muundo, jinsia shughuli ya kazi, kwa maana pana, kubuni mtindo wa maisha kwa mujibu wa katiba ya kibinafsi ya maumbile kwa maslahi ya afya ya mtu mwenyewe.

Jina: Biolojia - kitabu cha 1.

Kitabu cha (1 na 2) kinashughulikia sifa za kimsingi za maisha na michakato ya mageuzi kwa kufuatana katika viwango vya urithi vya molekuli, ontogenetic (kitabu cha 1), spishi za idadi ya watu na viwango vya biogeocenotic (kitabu cha 2) katika ontogenesis na idadi ya watu, umuhimu wao kwa matibabu. mazoezi. Tahadhari hulipwa kwa kiini cha biosocial cha mwanadamu na jukumu lake katika uhusiano na maumbile.

JEDWALI LA YALIYOMO. Kitabu cha 1.
DIBAJI. 2
UTANGULIZI 6
SEHEMU YA I. MAISHA KAMA TUKIO MAALUM LA ASILI. 8
SURA YA 1. TABIA ZA JUMLA ZA MAISHA. 8
1.1. HATUA ZA MAENDELEO YA BIOLOGIA. 8
1.2. MKAKATI WA MAISHA. KUZINGATIA, MAENDELEO, NISHATI NA MSAADA WA HABARI. 12
1.3. MALI ZA MAISHA. 17
1.4. ASILI YA MAISHA. 20
1.5. ASILI YA SELI YA EUKARYOTIC. 23
1.6. KUTOKEA KWA WINGI. 27
1.7. MFUMO WA KIHIERARCHICALI. NGAZI ZA SHIRIKA LA MAISHA. 28
1.8. ONYESHO LA SIFA KUU ZA MAISHA KATIKA NGAZI MBALIMBALI ZA SHIRIKA LAKE. 32
1.9. VIPENGELE VYA UDHINIFU WA KANUNI ZA KIBAIOLOJIA KWA WATU. ASILI YA BIOSOCIAL YA BINADAMU. 34
SEHEMU YA 2. VIWANGO VYA MAISHA YA SELI NA MOLECULAR-Genetic YA MAISHA NDIYO MSINGI WA SHUGHULI ZA MAISHA ZA VIUMBE. 36
SURA YA 2. KIINI - ELEMENTARY KITENGO CHA KUISHI. 36
2.1. NADHARIA YA KIINI. 36
2.2. AINA ZA SHIRIKA LA CELLULAR. 38
2.3. SHIRIKA LA kimuundo na Utendaji kazi la SELI YA EUKARYOTIC. 39
2.3.1. Kanuni ya compartmentation. Utando wa kibaolojia. 39
2.3.2. Muundo wa seli ya kawaida kiumbe cha seli nyingi. 41
2.3.3. Mtiririko wa habari. 48
2.3.4. Mtiririko wa nishati ya ndani ya seli. 49
2.3.5. Mtiririko wa ndani wa seli za vitu. 51
2.3.6. Taratibu zingine za ndani ya seli maana ya jumla. 52
2.3.7. Seli kama muundo muhimu. Mfumo wa colloidal protoplasm. 52
2.4. KANUNI ZA UWEPO WA SELI KWA WAKATI. 53
2.4.1. Mzunguko wa maisha ya seli. 53
2.4.2. Mabadiliko katika seli wakati wa mzunguko wa mitotic. 54
SURA YA 3. SHIRIKA LA kimuundo na Utendaji kazi la nyenzo za jenetiki. 60
3.1. KURITHI NA UBAINIFU NI MALI MSINGI YA VIUMBE HAI. 60
3.2. HISTORIA YA UUNDAJI WA MAONI KUHUSU UTENGENEZAJI WA MTANDAO NDOGO WA URITHI NA UBAINIFU. 61
3.3. MALI ZA JUMLA ZA NYENZO YA UJENZI NA NGAZI ZA UTENGENEZAJI WA KIFAA CHA UJENZI. 64
3.4. NGAZI YA JINI YA SHIRIKISHO LA KIFAA CHA UJENZI. 64
3.4.1. Shirika la kemikali la jeni. 65
3.4.1.1. Muundo wa DNA. Mfano wa J. Watson na F. Crick. 67
3.4.1.2. Njia ya kurekodi habari ya maumbile katika molekuli ya DNA. Nambari ya kibaolojia na sifa zake. 68
3.4.2 Sifa za DNA kama dutu ya urithi na kutofautiana. 71
3.4.2.1. Uzazi wa kibinafsi wa nyenzo za urithi. Kujirudia kwa DNA. 71
3.4.2.2. Mbinu za uhifadhi wa mlolongo wa nucleotide wa DNA. Utulivu wa kemikali. Replication. Rekebisha. 78
3.4.2.3. Mabadiliko katika mlolongo wa nukleotidi ya DNA. Mabadiliko ya jeni. 84
3.4.2.4. Vitengo vya msingi vya kutofautiana kwa nyenzo za kijeni. Mouton. Recon. 90
3.4.2.5. Uainishaji wa kiutendaji mabadiliko ya jeni. 91
3.4.2.6. Taratibu zinazopunguza athari mbaya za mabadiliko ya jeni. 92
3.4.3. Utumiaji wa habari za maumbile katika michakato ya maisha. 93
3.4.3.1. Jukumu la RNA katika utekelezaji wa habari za urithi. 93
3.4.3.2. Vipengele vya shirika na usemi wa habari ya maumbile katika pro- na eukaryotes. 104
3.4.3.3. Jeni - kitengo cha kazi nyenzo za urithi. Uhusiano kati ya jeni na sifa. 115
3.4.4. Tabia za utendaji wa jeni. 118
3.4.5. Umuhimu wa kibaolojia wa kiwango cha jeni cha shirika la nyenzo za urithi. 119
3.5. KIWANGO CHA KROMOSOMA CHA SHIRIKA LA MADILI YA UJENZI. 119
3.5.1. Baadhi ya masharti nadharia ya kromosomu urithi. 119
3.5.2. Shirika la physicochemical ya chromosomes katika seli ya eukaryotic. 121
3.5.2.1. Muundo wa kemikali wa chromosomes. 121
3.5.2.2. Shirika la muundo wa chromatin. 122
3.5.2.3. Mofolojia ya chromosomes. 128
3.5.2.4. Vipengele vya shirika la anga la nyenzo za maumbile katika seli ya prokaryotic. 129
3.5.3. Udhihirisho wa mali ya msingi ya nyenzo za urithi na kutofautiana katika kiwango cha chromosomal cha shirika lake. 130
3.5.3.1. Kujizalisha kwa kromosomu katika mzunguko wa seli za mitotiki. 131
3.5.3.2. Usambazaji wa nyenzo za kromosomu ya mama kati ya seli za binti katika mitosis. 133
3.5.3.3. Mabadiliko katika shirika la kimuundo la chromosomes. Mabadiliko ya kromosomu. 133
3.5.4. Umuhimu wa shirika la chromosomal katika utendaji na urithi wa vifaa vya maumbile. 139
3.5.5. Umuhimu wa kibaolojia wa kiwango cha chromosomal cha shirika la nyenzo za urithi. 142
3.6. NGAZI YA JINSIA YA SHIRIKA LA NYENZO YA KURITHI. 142
3.6.1. Jenomu. Genotype. Karyotype. 142
3.6.2. Udhihirisho wa mali ya nyenzo za urithi katika kiwango cha genomic cha shirika lake. 144
3.6.2.1. Kujizalisha na kudumisha uthabiti wa karyotype katika mfululizo wa vizazi vya seli. 144
3.6.2.2. Mbinu za kudumisha uthabiti wa karyotype kwa vizazi vya viumbe. 146
3.6.2.3. Mchanganyiko wa nyenzo za urithi katika genotype. Tofauti ya mchanganyiko. 148
3.6.2.4. Mabadiliko katika shirika la genomic la nyenzo za urithi. Mabadiliko ya genomic. 152
3.6.3. Vipengele vya shirika la nyenzo za urithi katika pro- na eukaryotes. 154
3.6.4. Maendeleo ya genome. 156
3.6.4.1. Jenomu la babu wa kawaida wa pro- na yukariyoti. 156
3.6.4.2. Maendeleo ya genome ya prokaryotic. 157
3.6.4.3. Maendeleo ya genome ya eukaryotic. 158
3.6.4.4. Vipengele vya maumbile ya rununu. 161
3.6.4.5. Jukumu la uhamishaji mlalo wa nyenzo za kijeni katika mageuzi ya jenomu. 161
3.6.5. Sifa za aina ya jeni kama mfumo wa uwiano wa kipimo wa jeni zinazoingiliana. 162
3.6.5.1. Umuhimu wa kudumisha uwiano wa kipimo cha jeni katika genotype kwa ajili ya malezi ya phenotype ya kawaida. 162
3.6.5.2. Mwingiliano kati ya jeni katika genotype. 165
3.6.6. Udhibiti wa usemi wa jeni katika kiwango cha genomic cha shirika la nyenzo za urithi. 173
3.6.6.1. Kanuni za jumla za udhibiti wa maumbile ya kujieleza kwa jeni. 175
3.6.6.2. Jukumu la mambo yasiyo ya maumbile katika udhibiti wa shughuli za jeni. 176
3.6.6.3. Udhibiti wa kujieleza kwa jeni katika prokaryotes. 176
3.6.6.4. Udhibiti wa kujieleza kwa jeni katika yukariyoti. 178
3.6.7. Umuhimu wa kibaolojia wa kiwango cha genomic cha shirika la nyenzo za urithi. 181
SURA YA 4. MFUMO WA SELI NA MAZINGIRA-MAUMBILE YA KUTOA MALI ZA URITHI NA UBAINIFU KWA WANADAMU. 183
4.1. TABIA ZA KIUMBILE ZA URITHI NA UKABILISHAJI KWA BINADAMU. 184
4.2. MBINU ZA ​​CELLULAR ZA KUTOA URITHI NA UBAINIFU KWA WANADAMU. 188
4.2.1. Mabadiliko ya Somatic. 189
4.2.2. Mabadiliko ya uzalishaji. 191
SEHEMU YA 3. NGAZI YA ONTOGENETIC YA SHIRIKA LILILO HAI. 201
SURA YA 5. UZAZI. 202
5.1. MBINU NA AINA ZA UZAZI. 202
5.2. UZAZI WA KIMAPENZI. 204
5.2.1. Mbadala wa vizazi na uzazi usio na jinsia na ngono. 207
5.3. SELI ZA JINSIA. 208
5.3.1. Gametogenesis. 210
5.3.2. Meiosis. 212
5.4. KUBADILIKA KWA AWAMU ZA HAPLOID NA DIPLOID ZA MZUNGUKO WA MAISHA. 218
5.5. WAYS OGANISMS PATA TAARIFA ZA KIBIOLOJIA. 219
SURA YA 6. ONTOGENESIS IKIWA MCHAKATO WA UTAMBUZI WA TAARIFA ZA KURITHI. 221
6.1. PHENOTYPE YA KIUMBE. NAFASI YA KURITHI NA MAZINGIRA KATIKA UUNDAJI WA PHENOTYPE. 221
6.1.1. Tofauti ya urekebishaji. 222
6.1.2. Jukumu la mambo ya urithi na mazingira katika kuamua jinsia ya kiumbe. 224
6.1.2.1. Ushahidi uamuzi wa maumbile ishara za jinsia. 224
6.1.2.2. Ushahidi wa jukumu la mambo ya mazingira katika maendeleo ya sifa za ngono. 228
6.2. UTEKELEZAJI WA TAARIFA ZA KURITHI KATIKA MAENDELEO YA MTU MMOJA. FAMILIA MULTIGENE. 230
6.3. AINA NA CHAGUO ZA URITHI WA WAHUSIKA. 234
6.3.1. Mifumo ya urithi wa sifa zinazodhibitiwa na jeni za nyuklia. 234
6.3.1.1. Urithi wa monogenic wa sifa. Urithi wa Autosomal na unaohusishwa na ngono. 234
6.3.1.2. Urithi wa wakati mmoja wa sifa kadhaa. Urithi wa kujitegemea na unaohusishwa. 240
6.3.1.3. Urithi wa sifa zinazosababishwa na mwingiliano wa jeni zisizo za allelic. 246
6.3.2. Mifumo ya urithi wa jeni za nje ya nyuklia. Urithi wa cytoplasmic. 251
6.4. NAFASI YA KURITHI NA MAZINGIRA KATIKA UUNDAJI WA PHENOTYPE YA BINADAMU YA KAWAIDA NA KITATHOLOJIA. 253
6.4.1. Magonjwa ya urithi wa binadamu. 254
6.4.1.1. Magonjwa ya Chromosomal. 254
6.4.1.2. Magonjwa ya maumbile (au Mendelian). 257
6.4.1.3. Magonjwa mengi, au magonjwa yenye utabiri wa urithi. 260
6.4.1.4. Magonjwa yenye aina isiyo ya kawaida ya urithi. 262
6.4.2. Vipengele vya wanadamu kama vitu vya utafiti wa maumbile. 267
6.4.3. Mbinu za kusoma genetics ya binadamu. 268
6.4.3.1. Mbinu ya ukoo. 268
6.4.3.2. Njia ya mapacha. 275
6.4.3.3. Mbinu ya takwimu ya idadi ya watu. 276
6.4.3.4. Njia za dermatoglyphics na palmoscopy. 278
6.4.3.5. Njia za maumbile ya seli za somatic. 278
6.4.3.6. Njia ya Cytogenetic. 280
6.4.3.7. Mbinu ya biochemical. 281
6.4.3.8. Njia za kusoma DNA katika utafiti wa maumbile. 282
6.4.4. Utambuzi wa magonjwa ya urithi kabla ya kuzaliwa. 284
6.4.5. Ushauri wa maumbile ya kimatibabu. 285
SURA YA 7. MUDA WA ONTOGENESIS. 288
7.1. HATUA. VIPINDI NA HATUA ZA ONTOGENESIS. 288
7.2. MABADILIKO KATIKA VIPINDI VYA ONTOGENESIS, KUWA NA UMUHIMU WA KIIKOLOJIA NA MABADILIKO. 290
7.3. SIFA ZA MOFOFYSIOLOJIA NA MABADILIKO YA MAYAI YA CHORDATE. 292
7.4. RUTUBISHO NA PARTHENOGENESIS. 296
7.5. MAENDELEO YA KIUNGO. 298
7.5.1. Kugawanyika. 298
7.5.2. Kuvimba kwa tumbo. 303
7.5.3. Uundaji wa viungo na tishu. 311
7.5.4. Viungo vya muda vya viinitete vya uti wa mgongo. 314
7.6. MAENDELEO YA MIMBA YA MAMA NA BINADAMU. 320
7.6.1. Periodization na maendeleo ya mapema ya kiinitete. 320
7.6.2. Mifano ya organogenesis ya binadamu, inayoonyesha mageuzi ya aina. 330
SURA YA 8. KANUNI ZA MAENDELEO YA MTU MMOJA WA VIUMBE. 344
8.1. DHANA ZA MSINGI KATIKA BIOLOGIA YA MAENDELEO YA MTU BINAFSI. 344
8.2. MECHANISMS ZA ONTOGENESIS. 345
8.2.1. Mgawanyiko wa seli. 345
8.2.2. Uhamiaji wa seli. 347
8.2.3. Upangaji wa seli. 350
8.2.4. Kifo cha seli. 352
8.2.5. Utofautishaji wa seli. 356
8.2.6. Uingizaji wa kiinitete. 366
8.2.7. Udhibiti wa maumbile ya maendeleo. 373
8.3. UADILIFU WA ONTOGENESIS. 378
8.3.1. Uamuzi. 378
8.3.2. Udhibiti wa kiinitete. 380
8.3.3. Morfogenesis. 384
8.3.4. Urefu. 388
8.3.5. Ujumuishaji wa ontogeny. 393
8.4. KUZALIWA. 393
8.5. UZEE NA UZEE. KIFO KAMA TUKIO LA KIBIOLOJIA. 403
8.5.1. Mabadiliko katika viungo na mifumo ya chombo wakati wa mchakato wa kuzeeka. 404
8.5.2. Udhihirisho wa kuzeeka katika viwango vya Masi, subcellular na seli. 409
8.6. UTEGEMEZI WA DHIHIRISHO ZA UZEE JUU YA JINSIA, MASHARTI NA MTINDO WA MAISHA. 412
8.6.1. Jenetiki ya kuzeeka. 412
8.6.2. Ushawishi wa hali ya maisha kwenye mchakato wa kuzeeka. 417
8.6.3. Ushawishi wa mtindo wa maisha kwenye mchakato wa kuzeeka. 423
8.6.4. Athari kwenye mchakato wa kuzeeka endo hali ya kiikolojia. 425
8.7. DHANI IKIELEZEA MBINU ZA ​​UZEE. 426
8.8. UTANGULIZI WA BIOLOGIA YA MAISHA YA MWANADAMU. 428
8.8.1. Mbinu ya takwimu kusoma mifumo ya umri wa kuishi. 429
8.8.2. Mchango wa kijamii na sehemu ya kibiolojia kwa jumla ya vifo katika nyakati za kihistoria na katika idadi tofauti ya watu. 430
SURA YA 9. NAFASI YA MATATIZO YA TABIA ZA ONTOGENESIS KATIKA PATHOLOJIA YA BINADAMU. 433
9.1. VIPINDI MUHIMU KATIKA MWONGOZO WA BINADAMU. 433
9.2. UTENGENEZAJI WA KASORO ZA MAENDELEO YA KUZALIWA. 435
9.3. UMUHIMU WA UKUMBUFU WA MITAMBO YA ONTOGENESIS KATIKA UUNDAJI WA HASARA ZA KIMAENDELEO.

MALI ZA MAISHA.
Utofauti wa ajabu wa maisha huleta matatizo makubwa kwa ufafanuzi wake usio na utata na wa kina kama jambo maalum la asili. Ufafanuzi mwingi wa maisha uliopendekezwa na wanafikra na wanasayansi bora huonyesha sifa zinazoongoza ambazo hutofautisha kimaelezo (kwa maoni ya mwandishi mmoja au mwingine) wanaoishi kutoka kwa wasio hai.

Kwa mfano, maisha yalifafanuliwa kama "lishe, ukuaji na kupungua" (Aristotle); "Usawa unaoendelea wa michakato licha ya tofauti mvuto wa nje"(G. Treviranus); "seti ya kazi zinazopinga kifo" (M. Bisha); "kazi ya kemikali" (A. Lavoisier); "mchakato tata wa kemikali" (I. P. Pavlov). Kutoridhika kwa wanasayansi na ufafanuzi huu kunaeleweka. Uchunguzi unaonyesha kuwa mali ya viumbe hai sio ya kipekee na hupatikana tofauti kati ya vitu vya asili isiyo hai.

Ufafanuzi wa maisha kama "maalum, sana sura tata mwendo wa maada" (A.I. Oparin) inaonyesha uhalisi wake wa ubora, kutoweza kubadilika kwa sheria za kibiolojia kwa zile za kemikali na za kimwili. Hata hivyo, ni ya asili ya jumla, bila kufichua maudhui maalum ya uhalisi huu.

Pakua e-kitabu bila malipo katika umbizo linalofaa, tazama na usome:
Pakua kitabu Biolojia - kitabu 1 - Yarygin V.N. Vasilyeva V.I. Volkov I.N. Sinelshchikova V.V. - fileskachat.com, upakuaji wa haraka na wa bure.

Pakua hati
Unaweza kununua kitabu hiki hapa chini kwa bei nzuri zaidi kwa punguzo la bei pamoja na kuletewa kote nchini Urusi.

BIOLOGIA

Iliyohaririwa na Msomi wa Chuo cha Sayansi ya Tiba cha Urusi Profesa V.N. Yarygina

Katika vitabu viwili

Kitabu cha 1

kama kitabu cha maandishi kwa wanafunzi wa utaalam wa matibabu wa taasisi za elimu ya juu

mimi! b

Moscow "Shule ya Juu" 2004

UDC 574/578 BBK 28.0

Waandishi:

V.N. Yarygin, V.I. Vasilyeva, I.N. Volkov, V.V. Sinelytsikova

WAHAKIKI:

Idara ya Biolojia ya Matibabu na Jenetiki ya Chuo cha Matibabu cha Jimbo la Tver (mkuu wa idara - Prof. G.V. Khomullo);

Idara ya Biolojia, Chuo cha Matibabu cha Jimbo la Izhevsk (mkuu wa idara - Prof. V.A. Glumova)

Biolojia. Katika vitabu 2. Kitabu 1: Kitabu cha kiada kwa matibabu mtaalamu. vyuo vikuu/

B 63 V.N. Yarygin, V.I. Vasilyeva, I.N. Volkov, V.V. Sinelshchikova; Mh. V.N. Yarygina. - Toleo la 6, limefutwa. - M.: Juu zaidi. shule, 2004.- 431 p.: mgonjwa.

ISBN 5-06-004588-9 (kitabu cha 1)

Kitabu (kitabu cha 1 na cha pili) kinashughulikia sifa za kimsingi za maisha na michakato ya mageuzi kwa kufuatana katika viwango vya shirika vya kijenetiki, ontogenetic (kitabu cha 1), spishi za idadi ya watu na biogeocenotic (kitabu cha 2). Vipengele vya udhihirisho wa mifumo ya jumla ya kibaolojia katika ontogenesis na idadi ya watu na umuhimu wao kwa mazoezi ya matibabu imeainishwa. Tahadhari hulipwa kwa kiini cha biosocial cha mwanadamu na jukumu lake katika uhusiano na maumbile.

Kitabu cha kiada kinaonyesha mafanikio ya kisasa ya sayansi ya kibaolojia, ambayo ina jukumu kubwa katika utunzaji wa afya wa vitendo.

Kwa wanafunzi wa chuo kikuu cha matibabu.

UDC 574/578 BBK 28.0

ISBN 5-06-004588-9 (kitabu 1) © Federal State Unitary Enterprise "Higher School Publishing House", 2004

ISBN 5-06-004590-0

Mpangilio wa awali wa uchapishaji huu ni mali ya nyumba ya uchapishaji "Shule ya Juu", na uzazi wake (uzazi) kwa njia yoyote bila idhini ya nyumba ya uchapishaji ni marufuku.

DIBAJI

Mafunzo ya kibaolojia yana jukumu la msingi na muhimu zaidi katika muundo wa elimu ya matibabu. Kwa kuwa taaluma ya kimsingi ya sayansi ya asili, biolojia inafunua mifumo ya asili na maendeleo, na vile vile hali muhimu za kuhifadhi maisha kama jambo maalum la asili la sayari yetu. Mwanadamu, anayetofautishwa na uhalisi wake usio na shaka kwa kulinganisha na aina zingine za maisha, hata hivyo anawakilisha matokeo ya asili na hatua katika ukuaji wa maisha Duniani, kwa hivyo uwepo wake moja kwa moja inategemea mifumo ya jumla ya kibaolojia (molekuli, seli, kimfumo).

Uhusiano kati ya watu na maumbile hai hauishii tu katika uhusiano wa kihistoria. Mwanadamu amekuwa na anaendelea kuwa sehemu muhimu ya asili hii, anaishawishi na wakati huo huo hupata ushawishi wa mazingira. Hali ya mahusiano hayo ya nchi mbili huathiri hali ya afya ya binadamu.

Ukuaji wa tasnia, kilimo, usafirishaji, ukuaji wa idadi ya watu, kuongezeka kwa uzalishaji, upakiaji wa habari, ugumu wa uhusiano katika familia na kazini husababisha shida kubwa za kijamii na kimazingira: mkazo sugu wa kiakili na kihemko, uchafuzi hatari wa mazingira, uharibifu wa mazingira. misitu, uharibifu wa jumuiya za asili viumbe vya mimea na wanyama, kupunguza ubora wa maeneo ya burudani. Kupata njia bora za kushinda matatizo haya haiwezekani bila kuelewa mifumo ya kibiolojia ya mahusiano ya intraspecific na interspecific ya viumbe, asili ya mwingiliano wa viumbe hai, ikiwa ni pamoja na wanadamu, na makazi yao. Kile ambacho tayari kimezingatiwa kinatosha kuelewa kuwa matawi mengi ya sayansi ya maisha, hata katika muundo wake wa kitamaduni, yana umuhimu wa matibabu.

Kwa kweli, katika wakati wetu, katika kutatua matatizo ya kulinda afya na kupambana na magonjwa, ujuzi wa kibiolojia na "bioteknolojia ya juu" (uhandisi wa maumbile, uhandisi wa seli) huanza kuchukua sio tu muhimu, lakini mahali pa kweli. Hakika, karne ya 20 iliyopita, pamoja na ukweli kwamba, kwa mujibu wa mwelekeo mkuu wa maendeleo ya kisayansi na kiteknolojia, ilikuwa na sifa ya kemikali, kiufundi, na kompyuta ya dawa, pia ikawa karne ya mabadiliko ya mwisho katika biomedicine. .

Wazo la hatua za mabadiliko haya, ambayo yalianza mwishoni mwa 19 na mwanzoni mwa karne ya 20, inatolewa na mfano wa mabadiliko ya "vizazi vya wawindaji", mali ya mshindi wa Tuzo ya Nobel ya 1959. ugunduzi wa utaratibu wa usanisi wa kibiolojia wa asidi ya nucleic, Arthur Kornberg. Katika kila moja ya hatua zilizofuata, biolojia ilitajirisha ulimwengu na uvumbuzi bora wa kimsingi au teknolojia, maendeleo zaidi na matumizi ambayo kwa masilahi ya dawa yaliruhusu huduma ya afya kupata mafanikio madhubuti katika eneo moja au lingine la kupambana na maradhi ya binadamu.

Katika miongo ya kwanza ya karne iliyopita, kulingana na A. Kornberg, jukumu kuu lilikuwa la "wawindaji" wa vijidudu, matokeo ya utafiti wao yanahusishwa na mafanikio ya kushangaza ya huduma za afya za ulimwengu na za nyumbani katika kutatua shida ya kudhibiti maambukizo. hasa hatari.

Katika robo ya pili ya karne ya 20, nafasi ya kuongoza ilipitishwa kwa "wawindaji" wa vitamini, katika miaka ya 50-60 - kwa enzymes, mwanzoni mwa karne ya 20-21 - kwa "wawindaji" wa jeni. Orodha iliyo hapo juu inaweza pia kuongezewa na vizazi vya "wawindaji" wa homoni, sababu za ukuaji wa tishu, vipokezi vya molekuli hai za kibiolojia, seli zinazoshiriki katika ufuatiliaji wa immunological wa protini na muundo wa seli za mwili, na wengine. Ingawa orodha hii inaweza kuwa ndefu, ni dhahiri kwamba "uwindaji" wa jeni una nafasi maalum ndani yake.

Siku hizi, kazi kuu ya "uwindaji" kama huo, ambao tayari umeunda taaluma huru ya kisayansi na ya vitendo - genomics, ni kujua mpangilio wa jozi za nyukleotidi katika molekuli za DNA au, kwa maneno mengine, kusoma maandishi ya DNA. jenomu za binadamu (mradi wa "genomu ya binadamu") na viumbe vingine. Sio ngumu kuona kwamba utafiti katika mwelekeo huu unawapa madaktari ufikiaji wa yaliyomo katika habari ya msingi ya maumbile iliyomo kwenye genome ya kila mtu (utambuzi wa jeni), ambayo, kwa kweli, huamua sifa za mchakato wa ukuaji wa mtu binafsi. kiumbe, mali na sifa zake nyingi katika hali ya watu wazima. Ufikiaji huu unaunda matarajio ya mabadiliko yaliyolengwa katika habari ili kupambana na magonjwa au utabiri kwao (tiba ya jeni, kuzuia jeni), na pia kumpa kila mtu mapendekezo ya kibaolojia ya kuchagua, kwa mfano, eneo bora la kuishi, lishe. mifumo, aina ya kazi, kwa maana pana, kubuni mtindo wa maisha kwa mujibu wa katiba ya kibinafsi ya maumbile kwa maslahi ya afya ya mtu mwenyewe.

Teknolojia za urekebishaji wa jeni, haswa virusi, hufungua matarajio ya kuibuka kwa njia zisizo za dawa kwa matibabu ya magonjwa mazito yasiyoambukiza, kama vile tumors, aina ya adenovirus ambayo imebadilishwa njia ambayo inazalisha tu katika seli za tumor, kwa sasa iko katika hatua ya majaribio ya kliniki kama wakala wa antitumor yenye upungufu wa jeni wa p53, unaosababisha kifo chao, na haiathiri seli zenye afya. Kulingana na dhana za kisasa, ukuaji wa tumors husababishwa na kiwango cha juu sana cha kuenea kwa aina fulani ya seli ambayo iko nje ya udhibiti wa mwili, au kwa kutofaulu kwa mchakato wa kifo chao cha asili, kilichoamuliwa na vinasaba. apoptosis), au kwa mchanganyiko wa mambo yote mawili. Protini inayodhibitiwa na jeni ya p53 ina uwezo, chini ya hali fulani, kuzuia mgawanyiko wa seli na kuchochea utaratibu wa apoptosis. Mabadiliko ya mabadiliko na, kwa hiyo, utendakazi mbovu wa jeni iliyotajwa au mlolongo wa nyukleotidi ya DNA inayodhibiti shughuli zake hutokea, kulingana na watafiti mbalimbali, katika 55-70% ya wagonjwa wa saratani. Idadi ya mifano ya aina hii inaweza kuongezeka kwa urahisi.

Njia iliyochaguliwa inachangia malezi kwa wanafunzi wa njia ya kufikiria ya maumbile, ya ontogenetic na mazingira, ambayo ni muhimu kabisa kwa daktari wa kisasa anayeunganisha.

afya ya wagonjwa wao na athari ya pamoja ya mambo matatu kuu: urithi, mazingira ya maisha na maisha.

Kulingana na maelekezo kuu na "maeneo ya mafanikio" ya biomedicine ya kisasa, nyongeza na mabadiliko makubwa zaidi katika toleo hili yanahusiana na sehemu za genetics, ontogenesis, biolojia ya idadi ya watu, na anthropogenesis.

Ili kuelewa yaliyomo katika misingi ya kibaolojia ya maisha na maendeleo ya mwanadamu kwa kiwango chao kamili, nyenzo zinawasilishwa kwa mujibu wa viwango vya jumla vya shirika la maisha: maumbile ya molekuli, seli, viumbe, idadi ya watu, mazingira. Uwepo wa viwango vilivyoorodheshwa huonyesha muundo na hali muhimu za mchakato wa maendeleo ya kihistoria, na kwa hivyo mifumo yao ya asili inajidhihirisha kwa njia ya kawaida au isiyo ya kawaida katika aina zote za maisha bila ubaguzi, pamoja na wanadamu.

Jukumu la kozi ya biolojia ni kubwa sio tu katika sayansi ya asili, lakini pia katika mafunzo ya kiitikadi ya daktari. Nyenzo iliyopendekezwa inafundisha mtazamo mzuri na wa uangalifu kwa maumbile yanayokuzunguka, wewe mwenyewe na wengine kama sehemu ya asili hii, na inachangia ukuzaji wa tathmini muhimu ya matokeo ya athari za binadamu kwenye mazingira. Ujuzi wa kibiolojia hukuza mtazamo wa kujali na heshima kwa watoto na wazee. Fursa ambayo ilifunguliwa mwanzoni mwa karne kuhusiana na maendeleo ya genomics kubadilisha kikamilifu na kwa kiholela katiba ya maumbile ya watu huongeza jukumu la daktari, na kuhitaji kufuata madhubuti. viwango vya maadili kuhakikisha kwamba maslahi ya mgonjwa yanaheshimiwa. Hali hii muhimu zaidi pia inaonekana katika kitabu cha kiada.

Wakati wa kuandika sehemu na sura za kibinafsi, waandishi walitaka kutafakari hali ya sasa ya maeneo husika ya sayansi ya kibaolojia na ya matibabu. Biomedicine ni jengo linalojengwa. Idadi ya ukweli wa kisayansi inaongezeka kwa kasi. Masharti muhimu zaidi ya kinadharia na kuweka dhahania ndio mada ya mjadala mkali, haswa kwa kuwa teknolojia ya kisasa ya kibayoteki inapata njia yao ya kufanya kazi Kwa upande mwingine, dhana kadhaa za kimsingi ambazo zimebaki bila kutikisika kwa miongo kadhaa zinarekebishwa chini ya shinikizo. ya data ya hivi karibuni katika hali kama hizi, waandishi Mara nyingi ilikuwa ni lazima kufanya uchaguzi kwa ajili ya mtazamo mmoja au mwingine, kwa hali yoyote kuhalalisha uchaguzi huu kwa kukata rufaa kwa ukweli.

Waandishi wanahisi hisia ya shukrani za dhati kwa watafiti ambao kazi zao walizozitumia katika mchakato wa kufanya kazi kwenye kitabu hicho, wanaomba msamaha kwa wanasayansi ambao maoni yao, kwa sababu ya idadi ndogo ya uchapishaji, hawakupata chanjo ya kutosha ndani yake, na watashukuru sana. kukubali na kuzingatia katika kazi zaidi maoni muhimu na mapendekezo kutoka kwa wenzake na wanafunzi.

UTANGULIZI

Neno biolojia (kutoka kwa bios ya Kigiriki - maisha, nembo - sayansi) lilianzishwa ndani

mwanzo wa karne ya 19 kwa kujitegemea J.-B. LaMarc na G. Treviranus kuteua sayansi ya maisha kama jambo maalum la asili. Hivi sasa, hutumiwa kwa maana tofauti, ikimaanisha vikundi vya viumbe, hadi aina (biolojia ya viumbe vidogo, biolojia ya reindeer, biolojia ya binadamu), biocenoses (biolojia ya bonde la Arctic), na miundo ya mtu binafsi (biolojia ya seli).

Mada ya biolojia kama nidhamu ya kitaaluma hutumikia maisha katika udhihirisho wake wote: muundo, fiziolojia, tabia, mtu binafsi (ontogenesis) na maendeleo ya kihistoria (mageuzi, phylogeny) ya viumbe, uhusiano wao na kila mmoja na mazingira.

Biolojia ya kisasa ni ngumu, mfumo wa sayansi. Sayansi au taaluma tofauti za kibaolojia ziliibuka kama matokeo ya mchakato wa kutofautisha, mgawanyiko wa polepole wa maeneo finyu ya masomo na maarifa ya maumbile hai. Hii, kama sheria, inaongeza na kuimarisha utafiti katika mwelekeo husika. Hivyo, kutokana na utafiti wa wanyama, mimea, protozoa katika ulimwengu wa kikaboni viumbe vyenye seli moja, vijidudu, virusi na fagio zilitambuliwa kuwa maeneo makubwa huru ya zoolojia, botania, protistology, microbiology, na virology.

Utafiti wa mifumo, michakato na mifumo ya ukuaji wa kibinafsi wa viumbe, urithi na tofauti, uhifadhi, usambazaji na utumiaji wa habari za kibaolojia, kutoa michakato ya maisha na nishati ndio msingi wa kutofautisha embryology, biolojia ya maendeleo, genetics, biolojia ya molekuli na bioenergy. Uchunguzi wa muundo, kazi za utendaji, tabia, uhusiano wa viumbe na mazingira yao, na maendeleo ya kihistoria ya asili hai imesababisha mgawanyiko wa taaluma kama vile mofolojia, fiziolojia, etholojia, ikolojia, na mafundisho ya mageuzi. Kuvutiwa na shida za uzee zinazosababishwa na kuongezeka muda wa wastani maisha ya watu, ilichochea maendeleo ya biolojia ya umri (gerontology).

Ili kuelewa misingi ya kibaolojia ya maendeleo, shughuli za maisha na ikolojia ya wawakilishi maalum wa ulimwengu wa wanyama na mimea, ni lazima kurejea kwa maswali ya jumla ya kiini cha maisha, viwango vya shirika lake, na taratibu za kuwepo kwa maisha. maisha katika wakati na nafasi. Wengi mali za ulimwengu wote na mifumo

Biolojia ya jumla inasoma maendeleo na uwepo wa viumbe na jamii zao.

Habari iliyopatikana na kila moja ya sayansi imejumuishwa, inayosaidiana na kutajirisha kila mmoja, na inaonyeshwa kwa fomu ya jumla, katika mifumo inayojulikana na mwanadamu, ambayo moja kwa moja au kwa uhalisi fulani (kutokana na tabia ya kijamii ya watu) huongeza athari zao. kwa mwanadamu.

Nusu ya pili ya karne ya 20 inaitwa kwa usahihi karne ya biolojia. Tathmini kama hiyo ya jukumu la biolojia katika maisha ya mwanadamu inaonekana kuwa ya haki zaidi katika karne ya 21 ijayo. Hadi sasa, sayansi ya maisha imepata matokeo muhimu katika uwanja wa kusoma urithi, photosynthesis, fixation ya nitrojeni ya anga na mimea, awali ya homoni na wasimamizi wengine wa michakato ya maisha. Tayari katika siku zijazo inayoonekana, kwa kutumia mimea iliyobadilishwa vinasaba na viumbe vya wanyama na bakteria, shida za kuwapa watu chakula, dawa muhimu kwa dawa na kilimo, kibayolojia. vitu vyenye kazi na nishati kwa kiasi cha kutosha, licha ya ongezeko la watu na kupungua kwa hifadhi ya mafuta asilia. Utafiti katika uwanja wa genomics na uhandisi jeni, biolojia ya seli na uhandisi wa seli, usanisi wa vitu vya ukuaji hufungua matarajio ya kuchukua nafasi ya jeni zenye kasoro kwa watu magonjwa ya urithi, uhamasishaji wa michakato ya kurejesha, udhibiti wa uzazi na kifo cha kisaikolojia cha seli na, kwa hiyo, madhara juu ya ukuaji mbaya.

Biolojia ni moja wapo ya matawi kuu ya sayansi ya asili. Kiwango cha juu cha maendeleo yake ni hali muhimu kwa maendeleo ya sayansi ya matibabu na afya.

MAISHA YAKIWA JAMBO MAALUM LA ASILI

SURA YA 1 TABIA ZA JUMLA ZA MAISHA

1.1. HATUA ZA MAENDELEO YA BIOLOGIA

Nia ya kuelewa ulimwengu wa viumbe hai iliibuka katika hatua za mwanzo za kuibuka kwa ubinadamu, ikionyesha mahitaji ya vitendo ya watu. Kwao, ulimwengu huu ulikuwa chanzo cha riziki, na vile vile hatari fulani kwa maisha na afya. Tamaa ya asili ya kujua ikiwa mtu anapaswa kuepusha kukutana na wanyama na mimea fulani au, badala yake, aitumie kwa madhumuni yake mwenyewe, inaelezea kwa nini shauku ya awali ya watu katika aina hai hujidhihirisha katika majaribio ya kuziainisha, kuzigawanya kuwa muhimu na. hatari, pathogenic, inayowakilisha thamani ya lishe, inafaa kwa ajili ya kutengeneza nguo, vifaa vya nyumbani, na kukidhi mahitaji ya uzuri.

Maarifa maalum hujilimbikiza, pamoja na wazo la utofauti wa viumbe wazo likaibuka kuhusu umoja wa viumbe vyote vilivyo hai.

Wazo hili ni muhimu sana kwa dawa, kwani linaonyesha umoja wa sheria za kibaolojia kwa ulimwengu wote wa kikaboni, pamoja na wanadamu. KATIKA kwa maana fulani historia ya biolojia ya kisasa kama sayansi ya maisha ni mlolongo wa uvumbuzi kuu na jumla ambazo zinathibitisha uhalali wa wazo hili na kufichua yaliyomo.

Uthibitisho muhimu zaidi wa kisayansi wa umoja wa viumbe vyote vilivyo hai ulikuwa nadharia ya seli T. SchwannaiM. Schleiden (1839). Ugunduzi wa muundo wa seli ya viumbe vya mimea na wanyama, kuelewa kwamba seli zote (licha ya tofauti zilizopo za umbo, saizi na maelezo kadhaa. shirika la kemikali) hujengwa na kufanya kazi kwa ujumla kwa njia ile ile, ilitoa msukumo kwa utafiti wenye manufaa sana wa mifumo inayozingatia mofolojia, fiziolojia, na ukuzi wa kibinafsi wa viumbe hai.

Ugunduzi wa msingi sheria za urithi biolojia inadaiwa na G. Mendel (1865), G. de Vries, K. Correns na K. Cermak (1900), T. Morgan (1910-1916), J. Watson na F. Crick (1953). Sheria ambazo zimeanzishwa zinafichua utaratibu wa ulimwengu wote wa kusambaza urithi

habari za kijeni kutoka kwa seli hadi seli, na kupitia seli - kutoka kwa mtu binafsi hadi kwa mtu binafsi na ugawaji wake ndani ya aina za kibiolojia. Sheria za urithi ni muhimu katika kuthibitisha wazo la umoja wa ulimwengu wa kikaboni; shukrani kwao, jukumu la matukio muhimu ya kibaolojia kama vile uzazi wa kijinsia, ontogeni, mabadiliko ya kizazi.

Wazo la umoja wa vitu vyote vilivyo hai limethibitishwa kabisa na matokeo ya masomo ya biochemical (metabolic) na mifumo ya kibiolojia ya shughuli za seli. Ingawa mwanzo wa utafiti kama huo ulianzia nusu ya pili ya karne ya 19, mafanikio ya kushawishi zaidi. biolojia ya molekuli, ambayo ikawa tawi huru la sayansi ya kibaolojia katika miaka ya 50. Karne ya XX, ambayo inahusishwa na maelezo ya J. Watson na F. Crick (1953) ya muundo wa asidi ya deoxyribonucleic (DNA). Katika hatua ya sasa ya maendeleo ya biolojia ya molekuli na genetics, mwelekeo mpya wa kisayansi na wa vitendo umeibuka - genomics, ambayo ina kazi kuu kusoma maandishi ya DNA ya jenomu za binadamu na viumbe vingine. Kulingana na upatikanaji wa taarifa za kibinafsi za kibiolojia, inawezekana kuibadilisha kwa makusudi, ikiwa ni pamoja na kwa kuanzisha jeni kutoka kwa aina nyingine. Uwezekano huu unawakilisha uthibitisho muhimu zaidi wa umoja na ulimwengu wa mifumo ya msingi ya maisha.

Biolojia ya molekuli inazingatia kusoma jukumu la macromolecules ya kibaolojia (asidi za nucleic, protini) na mifumo ya uhifadhi, upitishaji na utumiaji wa habari za urithi na seli katika michakato ya maisha. Utafiti wa kibayolojia wa molekuli umefunua mifumo ya kifizikia ya ulimwengu ambayo sifa kama hizo za viumbe hai hutegemea, kama vile urithi, kutofautiana, maalum miundo na kazi za kibiolojia, uchezaji katika mfululizo wa vizazi vya seli na viumbe vya muundo fulani.

Nadharia ya seli, sheria za urithi, mafanikio ya biokemia, biofizikia na baiolojia ya molekuli hushuhudia kuunga mkono umoja wa ulimwengu wa kikaboni katika hali yake ya kisasa. Ukweli kwamba viumbe hai katika sayari ni nzima moja katika maneno ya kihistoria ni haki nadharia ya mageuzi. Misingi ya nadharia hii iliwekwa na Charles Darwin (1858). Wako maendeleo zaidi kuhusishwa na mafanikio ya genetics na biolojia ya idadi ya watu, alipokea katika kazi za A. N. Severtsov, N. I. Vavilov, R. Fisher, S. S. Chetverikov, F. R. Dobzhansky, N. V. Timofeev-Resovsky, S. Wright, I. I. Shmalhausen, ambaye shughuli zake za kisayansi zenye matunda zilianza nyuma. hadi karne ya 20.

Nadharia ya mageuzi inaelezea umoja wa ulimwengu wa viumbe hai asili yao ya pamoja. Anataja njia, njia na mifumo ambayo, zaidi ya miaka bilioni kadhaa, ilisababisha utofauti wa aina za maisha zinazoonekana, zilizobadilishwa kwa usawa na mazingira, lakini tofauti katika kiwango cha mofolojia.

shirika la skaya. Hitimisho la jumla ambayo nadharia ya mageuzi inafikia ni madai kwamba viumbe hai vinahusiana na kila mmoja kwa jamaa ya maumbile, kiwango ambacho kinatofautiana kwa wawakilishi wa vikundi tofauti. Uhusiano huu hupata usemi wake halisi katika mwendelezo katika idadi ya vizazi vya mifumo ya kimsingi ya molekuli, seli na utaratibu wa maendeleo na usaidizi wa maisha. Kuendelea vile kunajumuishwa na kutofautiana, ambayo inaruhusu, kwa misingi ya taratibu hizi, kufikia kiwango cha juu cha kukabiliana na shirika la kibiolojia.

Nadharia ya kisasa ya mageuzi inaangazia hali ya kawaida ya mpaka kati ya asili hai na isiyo hai, kati ya maumbile hai na wanadamu. Matokeo ya kusoma muundo wa Masi na atomiki wa seli na tishu zinazounda miili ya viumbe, na uzalishaji katika maabara ya kemikali ya vitu ambavyo ni tabia ya asili tu ya viumbe hai, imethibitisha uwezekano wa mpito katika historia ya maisha. Dunia kutoka kwa wasio hai hadi wanaoishi. Haikiuki sheria mageuzi ya kibiolojia kuonekana kwenye sayari ya kiumbe cha kijamii - mwanadamu. Shirika la seli, sheria za fizikia na maumbile hazitenganishwi na uwepo wake, kama kiumbe kingine chochote. Nadharia ya mageuzi inaonyesha asili ya taratibu za kibiolojia za maendeleo ya binadamu na shughuli za maisha, i.e. wanaweza kuitwa nini

urithi wa kibiolojia.

Katika biolojia ya classical, uhusiano wa viumbe					kuhusiana na
vikundi tofauti, ilianzishwa kwa kulinganisha					yao kwa watu wazima
hali, katika embryogenesis, kutafuta
fomu za kisukuku za mpito. Co-
biolojia ya muda inakaribia
kukamilisha kazi hii pia kwa
kusoma tofauti katika nucleotide
Mfuatano wa P wa DNA au ami
hakuna mlolongo wa asidi
protini. Kulingana na matokeo yake kuu
tatam ya michoro ya mageuzi, iliyokusanywa
kulingana na classical na
kibiolojia ya molekuli
hatua sanjari (Mchoro 1.1).
Ilisemwa hapo juu kwanza
awali watu classified
viumbe kulingana na wao
umuhimu wa vitendo. K. Lin
Ney (1735) alianzisha uainishaji wa binary
	kulingana na ambayo
uamuzi wa msimamo		panga			400 600 800 1000
mov katika mfumo wa sayansi ya wanyamapori
kuitwa	uhusiano wao na			Wakati wa tofauti, MIAKA MILIONI iliyopita
jenasi na spishi maalum. Ingawa bi-				Mchele. 1.1. Wakati wa kutofautisha wa tofauti
kanuni ya nirny imehifadhiwa katika nyakati za kisasa				makundi ya wanyama kulingana na molekuli
	taksonomia,			utafiti wa kibiolojia

Toleo la kwanza la uainishaji wa K. Linnaeus ni wa asili rasmi. Kabla ya kuundwa kwa nadharia ya mageuzi, wanabiolojia waliainisha viumbe hai katika jenasi na spishi zinazolingana kulingana na kufanana kwao kwa kila mmoja, kimsingi kufanana kwa muundo. Nadharia ya mageuzi, ambayo inaelezea kufanana kati ya viumbe na uhusiano wao wa kijeni, iliunda msingi wa kisayansi wa asili wa uainishaji wa kibiolojia. Kwa kununua kwa nadharia ya mageuzi msingi kama huo uainishaji wa kisasa Ulimwengu wa kikaboni mara kwa mara unaonyesha, kwa upande mmoja, ukweli wa utofauti wa viumbe hai, na kwa upande mwingine, umoja wa vitu vyote vilivyo hai.

Wazo la umoja wa ulimwengu wa viumbe hai pia linathibitishwa katika utafiti wa mazingira, inayohusiana hasa na karne ya 20. Mawazo kuhusu biocenosis (V.N. Sukachev) au mfumo wa kiikolojia(A. Tansley) onyesha utaratibu wa wote wa kuhakikisha mali muhimu zaidi kuishi - mara kwa mara hutokea katika kubadilishana asili ya vitu na nishati. Kubadilishana huku kunawezekana tu katika kesi ya kuishi pamoja katika eneo moja na mwingiliano wa mara kwa mara wa viumbe vya mipango tofauti ya kimuundo (wazalishaji, watumiaji, waharibifu) na viwango vya shirika. Mafundisho ya biosphere na noosphere (V.I. Vernadsky) yanaonyesha mahali na jukumu la sayari la viumbe hai, ikiwa ni pamoja na wanadamu, katika asili, pamoja na matokeo ya uwezekano wa mabadiliko yake na watu.

Kila hatua kuu kuelekea kuelewa sheria za msingi za maisha iliathiri hali ya dawa kila wakati na kusababisha marekebisho ya yaliyomo na uelewa wa mifumo ya michakato ya kiitolojia. Ipasavyo, kanuni za kuandaa matibabu na dawa ya kuzuia, njia za utambuzi na matibabu.

Kwa hiyo, kwa kuzingatia nadharia ya kiini na kuendeleza zaidi, R. Virchow aliunda dhana ya patholojia ya seli(1858), ambayo inaendelea kwa muda mrefu kuamua njia kuu za maendeleo ya dawa. Wazo hili, ambalo linajumuisha umuhimu maalum wakati wa hali ya patholojia kwa mabadiliko ya kimuundo na kemikali kiwango cha seli, ilichangia kuibuka kwa huduma za kiafya na uchunguzi wa maiti katika huduma ya afya ya vitendo.

Kutumia mbinu ya maumbile-biochemical kwa utafiti wa magonjwa ya binadamu, A. Garrod aliweka misingi patholojia ya molekuli(1908). Kwa njia hii, alitoa ufunguo wa uelewa wa dawa wa vitendo wa matukio kama vile uwezekano tofauti wa watu kwa magonjwa na asili ya mtu binafsi ya athari kwa madawa ya kulevya.

Mafanikio ya jenetiki ya jumla na majaribio katika miaka ya 20 na 30 yalichochea utafiti katika jenetiki za binadamu. Kama matokeo, tawi jipya la ugonjwa liliibuka - magonjwa ya urithi, huduma maalum ya afya ya vitendo ilionekana - kimatibabu-kinasaba mashauriano.

Genomics na teknolojia za kisasa za maumbile ya Masi hutoa ufikiaji wa utambuzi katika kiwango cha mlolongo wa nukleotidi ya DNA ya sio magonjwa ya kijeni yenyewe, bali pia.

utabiri wa idadi ya hali kali za ugonjwa wa somatic (pumu, ugonjwa wa kisukari, nk). Kiwango kinachopatikana uchunguzi wa jeni huunda sharti la kudanganywa kwa uangalifu kwa nyenzo za urithi za watu kwa madhumuni ya matibabu ya jeni na prophylaxis ya jeni magonjwa. Maendeleo katika nyanja hizi za sayansi yamesababisha kuibuka kwa tasnia nzima inayojitolea kwa huduma ya afya - bioteknolojia ya matibabu.

Utegemezi wa afya ya watu juu ya ubora wa mazingira na mtindo wa maisha hauko shakani tena ama kati ya madaktari wanaofanya mazoezi au waandaaji wa huduma za afya. Matokeo ya asili ya hii ni uwekaji kijani kibichi wa dawa.

1.2. MKAKATI WA MAISHA. KUZINGATIA, MAENDELEO, NISHATI NA MSAADA WA HABARI

Ugunduzi mwingi wa wanasayansi katika mfumo wa visukuku, alama kwenye miamba laini na ushahidi mwingine wa kusudi unaonyesha kuwa maisha duniani yamekuwepo kwa angalau miaka bilioni 3.5. Kwa zaidi ya miaka bilioni 3, eneo lake la usambazaji lilikuwa mdogo kwa mazingira ya majini. Kufikia wakati wa kufikia ardhi, maisha yalikuwa tayari yamewakilishwa na aina mbalimbali: prokaryotes, mimea ya chini na ya juu, protozoa na wanyama wengi wa seli, ikiwa ni pamoja na wawakilishi wa mapema wa vertebrates.

Katika kipindi hiki, ambacho ni takriban 6/7 ya jumla ya wakati wa uwepo wa maisha kwenye sayari yetu, malezi ya mageuzi yalitokea ambayo yalitabiri uso wa ulimwengu wa kisasa wa kikaboni na, kwa hivyo, kuibuka kwa mwanadamu. Ujuzi na muhimu zaidi wao husaidia kuelewa mkakati wa maisha.

Viumbe vilivyoonekana kwanza vinaitwa prokaryotes na sayansi ya kisasa. Hizi ni viumbe vyenye seli moja vinavyojulikana na unyenyekevu wa jamaa wa muundo na kazi zao. Hizi ni pamoja na bakteria na mwani wa bluu-kijani (cyanobacteria). Unyenyekevu wa shirika lao unathibitishwa, kwa mfano, na kiasi kidogo cha habari za urithi waliokuwa nazo. Kwa kulinganisha, urefu wa DNA wa bakteria ya kisasa, Escherichia coli, ni parnuclesotides 4,106. Inavyoonekana, prokaryotes za kale hazikuwa na DNA zaidi. Viumbe vilivyotajwa vilitawala Dunia kwa zaidi ya miaka bilioni 2. Mageuzi yao yanahusishwa na kuonekana, kwanza, kwa utaratibu wa photosynthesis na, pili, ya viumbe. aina ya eukaryotiki.

Usanisinuru umefungua ufikiaji wa ghala lisiloisha nguvu ya jua, ambayo, kwa kutumia utaratibu huu, hujilimbikiza jambo la kikaboni na kisha kutumika katika michakato ya maisha. Usambazaji mkubwa wa viumbe vidogo vya photosynthetic, hasa mimea ya kijani, ulisababisha

malezi na mkusanyiko wa oksijeni katika angahewa ya Dunia. Hii iliunda sharti za kutokea kwa mageuzi ya utaratibu wa kupumua, ambao hutofautiana na mifumo isiyo na oksijeni (anaerobic) ya usambazaji wa nishati kwa michakato ya maisha kwa kuwa na ufanisi zaidi (kama mara 18).

Eukaryotes ilionekana kati ya wenyeji wa sayari karibu miaka bilioni 1.5 iliyopita. Tofauti na prokaryoti katika shirika lao ngumu zaidi, hutumia kiasi kikubwa cha habari za urithi katika shughuli zao za maisha. Kwa hiyo, urefu wa jumla wa molekuli za DNA katika kiini cha seli ya mamalia ni takriban 2-5-109 jozi za nucleotides, i.e. Mara 1000 zaidi ya urefu wa molekuli ya DNA ya bakteria.

Hapo awali, yukariyoti zilikuwa na muundo wa unicellular. yukariyoti za awali za unicellular zilitumika kama msingi wa kuibuka katika mchakato wa mageuzi ya viumbe na muundo wa mwili wa seli nyingi. Walionekana Duniani takriban miaka milioni 600 iliyopita na wakatokeza aina mbalimbali za viumbe hai waliokaa katika mazingira makuu matatu: maji, hewa na ardhi. Ni muhimu kutambua kwamba multicellularity iliibuka katika mageuzi wakati anga ya sayari, iliyoboreshwa katika O2, ilipata tabia ya oxidative imara.

Karibu miaka milioni 500 iliyopita, kati ya viumbe vingi vya seli huonekana chordates, mpango wa jumla wa muundo ambao hutofautiana kwa kiasi kikubwa na mpango wa muundo wa viumbe vilivyoishi sayari kabla ya kuonekana kwao. Katika mchakato wa mageuzi zaidi, ni katika kundi hili wanyama wenye uti wa mgongo. Kati yao, takriban miaka milioni 200-250 iliyopita, mamalia walionekana, sifa ya tabia ambayo ilikuwa aina maalum ya utunzaji kwa watoto wao - kulisha mtoto mchanga na maziwa. Kipengele hiki kinalingana na aina mpya ya uhusiano kati ya wazazi na watoto, kusaidia kuimarisha uhusiano kati ya vizazi, kuunda hali kwa wazazi kufanya kazi ya elimu, na kwao kuhamisha uzoefu.

							^^Ndama
			Drosophila			1 Mguu wa baharini
			^Escherichia coli
	shfatT4

Idadi ya jozi za nucleotide

Mchele. 1.2. Mabadiliko katika ujazo wa mfuatano wa kipekee wa nyukleotidi katika jenomu wakati wa mageuzi yanayoendelea

Ilikuwa kupitia kundi la mamalia, haswa kupitia mpangilio wa nyani, kwamba mstari wa mageuzi unaoongoza kwa wanadamu ulipita (karibu miaka milioni 1.8 iliyopita). Mawasiliano isiyo na utata kwa kiwango cha shirika la morphophysiological ya kiasi cha DNA kati ya wawakilishi wa madarasa tofauti ya wanyama wa seli nyingi haijaanzishwa. Hata hivyo, ili kuibuka kwa kundi linalostawi la wadudu, ilihitajika kwamba urefu wa jumla wa molekuli ya DNA katika jenomu uzidi jozi 10 za nyukleotidi.

leotides, watangulizi wa chordates - 4-10, amfibia - 8 10, reptilia - 109, mamalia - 2 109 jozi za nucleotide (Mchoro 1.2).

Hapo juu ni vidokezo muhimu vya ukuaji wa kihistoria wa maisha kutoka kwa aina zenye seli moja hadi kwa watu waliopewa sababu na uwezo wa shughuli za ubunifu na upangaji upya wa mazingira ya kuishi. Ujuzi na muundo wa wenyeji wa sayari katika hatua yoyote ya ukuaji wa maisha unaonyesha utofauti wake, kuishi pamoja katika vipindi sawa vya viumbe ambavyo hutofautiana katika zote mbili. mpango wa jumla muundo wa mwili, na kwa wakati wa kuonekana katika mchakato wa mageuzi (Mchoro 1.3). Na leo, ulimwengu wa kikaboni unawakilishwa pamoja na eukaryotes, microorganisms na mwani wa bluu-kijani, ambayo ni ya prokaryotes. Kinyume na msingi wa utofauti wa viumbe vya yukariyoti vyenye seli nyingi, kuna idadi kubwa ya spishi za yukariyoti za unicellular.

Hali nyingine ambayo ni sifa ya ulimwengu wa kikaboni kwa haki yake yenyewe inastahili kutajwa. mtazamo wa jumla. Miongoni mwa viumbe vya mipango tofauti ya kimuundo inayoishi katika kipindi fulani cha kihistoria, aina fulani ambazo hapo awali zilikuwa zimeenea zinawakilishwa na idadi ndogo ya watu binafsi na huchukua eneo fulani. Kwa kweli, wao huhifadhi tu kukaa kwao kwa wakati, kuepuka (shukrani kwa uwepo wa marekebisho fulani) kutoweka katika mfululizo wa vizazi. Wengine, badala yake, huongeza idadi yao, huendeleza maeneo mapya na niches ya kiikolojia. Katika vikundi kama hivyo, anuwai anuwai ya viumbe huibuka, tofauti kwa digrii moja au nyingine kutoka kwa fomu ya mababu na kutoka kwa kila mmoja kwa maelezo ya muundo, fiziolojia, tabia na ikolojia.

Kutoka hapo juu tunaweza kuhitimisha kuwa mageuzi ya maisha duniani yana sifa ya sifa zifuatazo za jumla. Kwanza, baada ya kutokea katika mfumo wa aina rahisi zaidi za seli moja, maisha katika ukuaji wake polepole yalisababisha viumbe na zaidi na zaidi. aina tata shirika la mwili, kazi kamili, kiwango cha kuongezeka cha uhuru kutoka kwa ushawishi wa moja kwa moja wa mazingira juu ya kuishi. Pili, lahaja zozote za aina za maisha ambazo zimetokea kwenye sayari huhifadhiwa kwa muda mrefu kama hali ya kijiografia, hali ya hewa na ya kijiografia zipo ambazo zinakidhi mahitaji yao muhimu. Tatu, katika maendeleo yake vikundi tofauti viumbe hupitia hatua za kupanda na mara nyingi hupungua. Hatua iliyofikiwa na kikundi kwa wakati fulani wa kihistoria imedhamiriwa na mahali ambapo ni mali ya wakati huo katika ulimwengu wa kikaboni, kulingana na idadi na usambazaji wake.

Ukuaji wa matukio au matukio kwa wakati unalingana na dhana ya maendeleo. Kwa kuzingatia sifa za jumla zilizoelezwa hapo juu, katika mchakato wa maendeleo ya kihistoria ya maisha, aina tatu za maendeleo zinazingatiwa, ubora

Mchele. 1.3. Mahusiano ya phylogenetic ya makundi makuu ya mimea, fungi, wanyama na prokaryotes

Mstari wa nukta unaonyesha nafasi inayotarajiwa ya vikundi

kimsingi tofauti na kila mmoja. Aina hizi zina sifa tofauti za msimamo wa kikundi kinacholingana cha viumbe, kilichopatikana kama matokeo ya hatua za awali za mageuzi, matarajio ya kiikolojia na ya mageuzi.

Maendeleo ya kibayolojia wanaita hali wakati idadi ya watu katika kikundi inakua kutoka kizazi hadi kizazi, eneo (eneo) la makazi yao linapanuka, na idadi ya vikundi vya chini huongezeka kwa zaidi ya cheo cha chini- kodi. Maendeleo ya kibaolojia yanalingana na dhana ya ustawi. Kutoka sasa vikundi vilivyopo Kwa

Kustawi ni pamoja na wadudu na mamalia. Kipindi cha ustawi, kwa mfano, cha reptilia kilimalizika karibu miaka milioni 60-70 iliyopita.

Maendeleo ya kifiziolojia maana yake ni serikali iliyopatikana na kikundi katika mchakato wa mageuzi, ambayo hufanya iwezekane kwa baadhi ya wawakilishi wake kuishi na kukaa katika makazi yenye anuwai zaidi na tofauti. hali ngumu. Hii inakuwa inawezekana kutokana na kuibuka kwa mabadiliko makubwa katika muundo, fiziolojia na tabia ya viumbe, kupanua uwezo wao wa kukabiliana zaidi ya wale wa kawaida kwa kundi la mababu. Kati ya makao makuu matatu, ile ya nchi kavu inaonekana kuwa tata zaidi. Ipasavyo, kuibuka kwa wanyama kwenye ardhi, kwa mfano katika kundi la wanyama wenye uti wa mgongo, kulihusishwa na mabadiliko kadhaa ya viungo, mifumo ya kupumua na ya moyo na mishipa, na mchakato wa uzazi.

Kuonekana kwa wanadamu kati ya wakaaji wa dunia kunalingana na hali mpya ya maisha. Mpito kwa hali hii, ingawa ilitayarishwa na mchakato wa mageuzi, inamaanisha mabadiliko katika sheria ambazo maendeleo ya mwanadamu hufuata, kutoka kwa kibaolojia hadi kijamii. Kama matokeo ya mabadiliko haya, maisha na ukuaji thabiti wa idadi ya watu, makazi yao katika sayari nzima, kupenya ndani ya kina cha bahari, matumbo ya Dunia, hewa na hata anga ya nje imedhamiriwa na matokeo ya kazi. na shughuli za kiakili, mkusanyiko na kuzidisha uzoefu wa mvuto wa mabadiliko kwenye mazingira ya asili. Athari hizi hubadilisha asili kuwa mazingira ya maisha ya kibinadamu kwa watu.

Idadi ya mabadiliko makubwa mfululizo ya mabadiliko, kama vile aina ya yukariyoti ya shirika la seli, seli nyingi, kuibuka kwa chordates, wanyama wenye uti wa mgongo na, mwishowe, mamalia (ambayo hatimaye ilisababisha kuonekana kwa mwanadamu), huunda mstari katika maendeleo ya kihistoria ya maisha. maendeleo yasiyo na kikomo. Rufaa kwa aina tatu za maendeleo zilizotajwa hapo juu husaidia kufichua kanuni kuu za kimkakati za mageuzi ya maisha, ambayo uhifadhi wake kwa wakati na usambazaji katika makazi tofauti hutegemea. Kwanza, mageuzi katika matokeo yake katika hatua yoyote yanabadilika kwa asili. Pili, katika mchakato wa maendeleo ya kihistoria kiwango cha shirika la aina hai huongezeka kwa kawaida, ambayo inalingana na asili ya maendeleo ya mageuzi.

Kiwango cha juu cha shirika la morphophysiological, zaidi ya kiasi cha nishati kinachohitajika ili kuitunza. Kwa sababu hii, kanuni nyingine ya kimkakati ya mageuzi ni ujuzi

vyanzo vipya na mifumo madhubuti ya usambazaji wa nishati kwa maisha

kamili ya taratibu.

2. Yarygin. T. 1.

Kwa ajili ya uundaji wa fomu zilizopangwa sana, kwa kulinganisha na fomu za chini zilizopangwa, kiasi kikubwa cha habari za urithi huhitajika kwa ujumla. Asili ongezeko la kiasi cha taarifa za kijeni zinazotumika maishani pia ni kanuni ya kimkakati kwa maendeleo ya maisha.

1.3. MALI ZA MAISHA

Utofauti wa ajabu wa maisha huleta matatizo makubwa kwa ufafanuzi wake usio na utata na wa kina kama jambo maalum la asili. Ufafanuzi mwingi wa maisha uliopendekezwa na wanafikra na wanasayansi bora huonyesha sifa zinazoongoza ambazo hutofautisha kimaelezo (kwa maoni ya mwandishi mmoja au mwingine) wanaoishi kutoka kwa wasio hai. Kwa mfano, maisha yalifafanuliwa kama "lishe, ukuaji na kupungua" (Aristotle); "usawa unaoendelea wa michakato licha ya tofauti katika athari za nje" (G. Treviranus); "seti ya kazi zinazopinga kifo" (M. Bisha); "kazi ya kemikali" (A. Lavoisier); "mchakato tata wa kemikali" (I. P. Pavlov). Kutoridhika kwa wanasayansi na ufafanuzi huu kunaeleweka. Uchunguzi unaonyesha kuwa mali ya viumbe hai sio ya kipekee na hupatikana tofauti kati ya vitu vya asili isiyo hai.

Ufafanuzi wa maisha kama "aina maalum, ngumu sana ya harakati ya jambo" (A.I. Oparin) inaonyesha uhalisi wake wa ubora, kutoweza kubadilika kwa sheria za kibaolojia kwa kemikali na za mwili. Hata hivyo, ni ya asili ya jumla, bila kufichua maudhui maalum ya uhalisi huu.

Kwa maneno ya vitendo, ufafanuzi kulingana na kitambulisho cha seti ya mali ambayo ni ya lazima kwa fomu hai ni muhimu. Mmoja wao ana sifa maisha kama macromolecular mfumo wazi, ambayo ina sifa ya shirika la kihierarkia, uwezo wa kuzaliana yenyewe, kimetaboliki, na mtiririko mzuri wa nishati. Uhai, kulingana na ufafanuzi huu, ni msingi wa utaratibu unaoenea kupitia ulimwengu usio na mpangilio.

Hebu tuchunguze mali kuu, muhimu ya maisha kwa undani zaidi. Viumbe hai wana njia maalum mwingiliano na mazingira - kimetaboliki. Yaliyomo ndani yake yana michakato iliyounganishwa na yenye usawa ya unyambulishaji (anabolism) na utaftaji (ukataboli). Matokeo ya assimilation ni malezi na upya wa miundo ya mwili, dissimilation ni kugawanyika. misombo ya kikaboni ili kutoa vipengele mbalimbali vya maisha na vitu muhimu na nishati. Ili kutekeleza kimetaboliki, uingizaji wa mara kwa mara wa vitu fulani kutoka nje ni muhimu; baadhi ya bidhaa za kusambaza hutolewa kwenye mazingira ya nje. Kwa hivyo, kiumbe kinahusiana na mazingira mfumo wazi.

Michakato ya unyambulishaji na utaftaji inawakilishwa na athari nyingi za kemikali pamoja katika minyororo ya kimetaboliki, mizunguko, na cascades. Mwisho ni seti ya athari zinazohusiana, mwendo wake kuamuru madhubuti kwa wakati na nafasi. Kama matokeo ya mzunguko wa kimetaboliki ya seli, matokeo fulani ya kibaolojia yanapatikana: molekuli ya protini huundwa kutoka kwa asidi ya amino, molekuli ya asidi ya lactic imegawanywa katika CO2 na CO2. Mpangilio wa vipengele mbalimbali vya kimetaboliki hupatikana kwa shukrani kwa muundo kiasi cha seli, kwa mfano, kutolewa kwa awamu ya maji na ligand ndani yake, uwepo wa miundo ya lazima ya intracellular, kama vile mitochondria, lysosomes, nk. Umuhimu wa mali ya muundo unaonyeshwa na mfano ufuatao. Mwili wa mycoplasma (microorganism ambayo inachukua nafasi ya kati kwa ukubwa kati ya virusi na bakteria ya kawaida) ni mara 1000 tu ya kipenyo kuliko atomi ya hidrojeni. Hata kwa kiasi kidogo kama hicho, takriban athari 100 za biochemical muhimu kwa maisha ya kiumbe hiki hufanyika. Kwa kulinganisha: shughuli muhimu ya seli ya mwanadamu inahitaji tukio lililoratibiwa la athari zaidi ya 10,000.

Kutoka hapo juu inafuata kwamba muundo ni muhimu kwa kimetaboliki yenye ufanisi. Kwa upande mwingine, utaratibu wowote unahitaji matumizi ya nishati ili kuudumisha. Ili kufafanua asili ya uhusiano kati ya muundo, kimetaboliki na uwazi wa mifumo hai, ni muhimu kurejea kwa dhana ya entropy.

Kulingana na sheria ya uhifadhi wa nishati(sheria ya kwanza ya thermodynamics), na kemikali na mabadiliko ya kimwili haina kutoweka na haifanyiki tena, lakini hupita kutoka fomu moja hadi nyingine. Kwa hiyo, kinadharia, mchakato wowote unapaswa kuendelea kwa usawa kwa moja kwa moja na maelekezo ya nyuma. Kwa asili, hata hivyo, hii haijazingatiwa. Bila mvuto wa nje, taratibu katika mifumo huenda kwa mwelekeo mmoja: joto huhamia kutoka kwa kitu cha joto hadi baridi, katika molekuli za suluhisho huhamia kutoka eneo la mkusanyiko wa juu hadi eneo la mkusanyiko mdogo, nk.

Katika mifano iliyotolewa, hali ya awali ya mfumo, kutokana na kuwepo kwa viwango vya joto au mkusanyiko, ilikuwa na sifa ya muundo fulani. Maendeleo ya asili taratibu inaongoza kwa hali ya usawa kama inavyowezekana kitakwimu. Wakati huo huo, muundo hupotea. Kipimo cha kutoweza kutenduliwa michakato ya asili entropy hutumiwa, kiasi ambacho katika mfumo ni kinyume chake kwa kiwango cha utaratibu (muundo).

Sampuli za mabadiliko ya entropy ilivyoelezwa na sheria ya pili ya thermodynamics. Kwa mujibu wa sheria hii, katika mfumo uliotengwa kwa nguvu, wakati wa taratibu zisizo na usawa, kiasi cha entropy kinabadilika katika mwelekeo mmoja. Inaongezeka, inakuwa ya juu wakati hali ya usawa inafikiwa. Kiumbe hai kina sifa ya kiwango cha juu cha muundo na entropy ya chini. Hii

Inajumuisha mfupi nyenzo za kinadharia juu ya mada zote za Mtihani wa Jimbo la Umoja katika biolojia (cytology, uzazi na maendeleo ya viumbe, misingi ya genetics na uteuzi, mageuzi na ikolojia, botania, zoolojia ya invertebrates na vertebrates, anatomy ya binadamu na fiziolojia). Tahadhari inatolewa kwa usawa wa kikaboni wa biolojia na dawa. Mbali na nyenzo za kweli, ina mambo ya kujidhibiti ya kupata maarifa (aina mbalimbali za kazi. viwango tofauti), majibu na suluhu.
Kwa wanafunzi wa shule za sekondari, gymnasiums na lyceums. Ni ya kupendeza kwa wanafunzi wa madarasa maalum ya matibabu, kibaolojia na sayansi ya asili ya taasisi maalum za elimu ya sekondari. Inaweza kutumika na wanafunzi wa idara za maandalizi ya vyuo vikuu, na pia kuwa muhimu kwa wasomaji mbalimbali wanaopenda biolojia.

Pakua na usome Biolojia, Yarygin V.N., Bogoyavlensky Yu.K., Ulissova T.N., 1984

Ni ya kupendeza kwa wanafunzi wa madarasa maalum ya matibabu, kibaolojia na sayansi ya asili ya taasisi maalum za elimu ya sekondari. Chapisho limekusudiwa wanafunzi wa shule za sekondari, ukumbi wa michezo na lyceums. Tahadhari inatolewa kwa uhusiano wa kikaboni kati ya biolojia na dawa. Inajumuisha sehemu kuu: cytology, uzazi na maendeleo ya viumbe, misingi ya genetics na uteuzi, mageuzi, botania, zoolojia ya invertebrates na vertebrates, anatomy ya binadamu na physiolojia. Mwongozo (7th - 2004) uliandikwa kwa mujibu wa mpango wa mtihani wa kuingia. Kila sura ya mwongozo, pamoja na nyenzo za kweli, inajumuisha vipengele vya kujidhibiti kwa upatikanaji wa ujuzi. Inaweza kutumika na wanafunzi wa idara za maandalizi ya vyuo vikuu, na pia ni muhimu kwa anuwai ya wasomaji wanaopenda biolojia.

Pakua na usome Biolojia, Kwa wale wanaoingia vyuo vikuu, Yarygin V.N., 2003

Jina: Biolojia - kitabu cha 1.

Kitabu cha (1 na 2) kinashughulikia sifa za kimsingi za maisha na michakato ya mageuzi kwa kufuatana katika viwango vya urithi vya molekuli, ontogenetic (kitabu cha 1), spishi za idadi ya watu na viwango vya biogeocenotic (kitabu cha 2) katika ontogenesis na idadi ya watu, umuhimu wao kwa matibabu. mazoezi. Tahadhari hulipwa kwa kiini cha biosocial cha mwanadamu na jukumu lake katika uhusiano na maumbile.

BIOLOGIA

Iliyohaririwa na Msomi wa Chuo cha Sayansi ya Tiba cha Urusi Profesa V.N. Yarygina

Katika vitabu viwili

Kitabu cha 2

kama kitabu cha maandishi kwa wanafunzi wa utaalam wa matibabu wa taasisi za elimu ya juu

Moscow "Shule ya Juu" 2004

UDC 574/578 BBK 28.0

Waandishi:

V.N. Yarygin, V.I. Vasilyeva, I.N. Volkov, V.V. Sinelytsikova

Wakaguzi:

Idara ya Biolojia ya Matibabu na Jenetiki ya Chuo cha Matibabu cha Jimbo la Tver (mkuu wa idara - Prof. G.V. Khomumo);

Idara ya Biolojia, Chuo cha Matibabu cha Jimbo la Izhevsk (mkuu wa idara - Prof. V.L. Glumova)

ISBN 5-06-004589-7 (KN. 2) © Federal State Unitary Enterprise "Nyumba ya Uchapishaji ya Shule ya Juu", 2004

ISBN 5-06-004590-0

DIBAJI

Kitabu hiki ni mwendelezo wa kitabu cha "Biolojia" kwa wanafunzi wa utaalam wa matibabu. Inajumuisha sehemu zinazotolewa kwa mifumo ya kibayolojia inayojidhihirisha katika spishi za idadi ya watu na viwango vya biogeocenotic vya shirika la maisha Duniani.

Kitabu hiki kina baadhi ya mbinu za kuwasilisha nyenzo ambazo hazijapatikana hapo awali katika vitabu vya kiada sawa. Hizi ni pamoja na tafakari ya kina na uhalali wa ulemavu wa kuzaliwa kwa binadamu, ambao unaweza kuzingatiwa kama kuthibitishwa kwa- na phylogenetically. Kwa kuongeza, maelezo yanatolewa vikundi vya mazingira vimelea vya binadamu kwa mujibu wa kukabiliana na hali maalum ya kuwepo katika viungo tofauti.

Kuhesabiwa kwa sura kunaendelea kutoka kwa kitabu cha 1.

Mpangilio wa asili wa uchapishaji huu ni mali ya nyumba ya uchapishaji "Shule ya Juu", na uzazi wake (uzazi) kwa njia yoyote bila idhini ya nyumba ya uchapishaji ni marufuku.

idadi ya watu-aina LEVEL

MASHIRIKA YA MAISHA

Matukio ya kibayolojia na taratibu zilizozingatiwa hapo awali zinazohusiana na viwango vya kijenetiki vya molekuli, seli na ontogenetic za shirika la maisha zilipunguzwa kwa anga kwa kiumbe kimoja (multicellular au unicellular, prokaryotic au yukariyoti), na kwa muda - kwa ontogenesis yake, au mzunguko wa maisha. Kiwango cha shirika la idadi ya watu ni ya jamii ya viumbe vya kitamaduni.

Uhai unawakilishwa na spishi za kibinafsi, ambazo ni makusanyo ya viumbe ambavyo vina mali urithi na kutofautiana.

Tabia hizi huwa msingi wa mchakato wa mageuzi. Njia zinazoamua matokeo haya ni kuishi kwa kuchagua na uzazi wa kuchagua wa watu wa aina moja. Chini ya hali ya asili, uzazi hutokea hasa kwa idadi kubwa ya watu, ambayo ni makundi machache ya watu binafsi ndani ya aina.

Kila moja ya spishi zilizokuwapo au zinazoishi sasa ni matokeo ya mzunguko fulani wa mabadiliko ya mageuzi katika kiwango cha spishi za idadi ya watu, ambayo hapo awali iliwekwa kwenye kundi lake la jeni. Mwisho hutofautiana katika mbili sifa muhimu. Kwanza, ina taarifa za kibiolojia kuhusu jinsi gani aina hii kuishi na kuacha watoto katika hali fulani za mazingira, na pili, ina uwezo wa kubadilisha sehemu ya habari ya kibaolojia iliyomo ndani yake. Mwisho ni msingi wa plastiki ya mageuzi na kiikolojia ya aina, i.e. uwezo wa kuzoea kuishi katika hali zingine, kubadilisha wakati wa kihistoria au kutoka eneo hadi eneo. Muundo wa idadi ya spishi, na kusababisha mgawanyiko wa dimbwi la jeni la spishi katika vikundi vya jeni, huchangia udhihirisho katika hatima ya kihistoria ya spishi, kulingana na hali, ya sifa zote mbili zilizojulikana za dimbwi la jeni - uhafidhina na plastiki.

Kwa hivyo, umuhimu wa jumla wa kibaolojia wa kiwango cha spishi za idadi ya watu upo katika utekelezaji wa mifumo ya kimsingi ya mchakato wa mageuzi ambayo huamua uainishaji.

Umuhimu wa kile kinachotokea katika kiwango cha spishi za idadi ya watu kwa huduma ya afya imedhamiriwa na uwepo wa magonjwa ya urithi, magonjwa yenye utabiri wa urithi, na vile vile sifa zilizotamkwa za mabwawa ya jeni ya idadi tofauti ya wanadamu. Michakato inayotokea katika kiwango hiki, pamoja na sifa za kiikolojia za maeneo anuwai, huunda msingi wa mwelekeo wa kuahidi. dawa za kisasa- epidemiolojia ya magonjwa yasiyo ya kuambukiza.

AINA ZA KIBIOLOJIA. MUUNDO WA IDADI YA WATU WA AINA

10 . 1 . DHANA YA AINA

Spishi ni mkusanyiko wa watu ambao wanafanana katika sifa za kimsingi za kimofolojia na kiutendaji, karyotype, na athari za kitabia, wana asili moja, wanaishi eneo fulani (eneo), na, chini ya hali ya asili, huzaliana peke yao na katika eneo fulani. wakati huo huo kuzaa watoto wenye rutuba.

Utambulisho wa spishi ya mtu binafsi imedhamiriwa na kufuata kwake vigezo vilivyoorodheshwa: morphological, physiological-biochemical, cytogenetic, ethological, mazingira, nk.

Tabia muhimu zaidi za spishi ni zake kutengwa kwa maumbile (uzazi), ambayo inajumuisha kutovuka kwa watu binafsi wa aina fulani na wawakilishi wa aina nyingine, pamoja na utulivu wa maumbile katika hali ya asili, kusababisha uhuru wa hatima ya mageuzi.

Tangu wakati wa C. Linnaeus, spishi imekuwa kitengo cha msingi cha taksonomia. Nafasi maalum ya spishi kati ya vitengo vingine vya kimfumo (taxa) ni kwa sababu ya ukweli kwamba hili ni kundi ambalo mtu binafsi kweli zipo. Kama sehemu ya spishi chini ya hali ya asili, mtu huzaliwa, hufikia ukomavu wa kijinsia na hufanya kazi yake kuu ya kibaolojia: kwa kushiriki katika uzazi, inahakikisha kuendelea kwa spishi. Tofauti na spishi, taxa ya daraja maalum, kama vile jenasi, mpangilio, familia, darasa, phylum, sio uwanja. maisha halisi viumbe. Utambulisho wao katika mfumo wa asili wa ulimwengu wa kikaboni unaonyesha matokeo ya hatua za awali za maendeleo ya kihistoria ya asili hai. Usambazaji wa viumbe kati ya taxa maalum huonyesha kiwango cha uhusiano wao wa kifilojenetiki.

Jambo muhimu zaidi katika kuunganisha viumbe katika aina ni mchakato wa ngono. Wawakilishi wa aina moja, kuvuka na kila mmoja, kubadilishana nyenzo za urithi. Hii inasababisha kuunganishwa tena katika kila kizazi cha jeni (alleles) zinazounda genotypes

watu binafsi. Matokeo yake, tunafikia kusawazisha tofauti kati ya viumbe ndani ya spishi na uhifadhi wa muda mrefu wa sifa kuu za kimofolojia, kifiziolojia na nyinginezo zinazotofautisha spishi moja na nyingine. Shukrani kwa mchakato wa kijinsia, kuunganishwa kwa jeni (alleles) kusambazwa kati ya genotypes ya watu tofauti pia hutokea, na kuunda pool ya kawaida ya jeni (allele pool) ya aina. Dimbwi hili la jeni lina kiasi kizima cha habari ya urithi ambayo spishi inayo katika hatua fulani ya uwepo wake.

Ufafanuzi wa spishi uliotolewa hapo juu hauwezi kutumika kwa kuzaliana bila kujamiiana na agamosi (baadhi ya vijidudu, mwani wa kijani-bluu), kujirutubisha na viumbe hai vya parthenogenetic. Vikundi vya viumbe kama hivyo, sawa na spishi, vinatofautishwa na kufanana kwa phenotypes, eneo la kawaida, na kufanana kwa genotypes asili. Matumizi ya vitendo ya dhana ya "aina", hata katika viumbe vilivyo na uzazi wa kijinsia, mara nyingi ni vigumu. Hii ni kutokana nguvu ya spishi, imeonyeshwa kwa kutofautiana kwa intraspecific, "blurring" ya mipaka ya eneo hilo, uundaji na mgawanyiko wa makundi ya intraspecific ya ukubwa mbalimbali na nyimbo (idadi ya watu, jamii, jamii ndogo). Nguvu ya spishi ni matokeo ya hatua ya mambo ya msingi ya mageuzi (tazama Sura ya I).

10.2. DHANA YA IDADI YA WATU

KATIKA Chini ya hali ya asili, viumbe vya aina moja vinasambazwa bila usawa. Kuna ubadilishaji wa maeneo ya viwango vya kuongezeka na kupungua kwa watu binafsi (Mchoro 10.1). Kama matokeo, spishi hugawanyika katika vikundi au idadi ya watu inayolingana na maeneo ya makazi yenye watu wengi. "Radi ya shughuli za mtu binafsi" ya watu binafsi ni mdogo. Kwa hivyo, konokono ya zabibu inaweza kufunika umbali

V makumi kadhaa ya mita, muskrat- mita mia kadhaa, mbweha wa arctic * - kilomita mia kadhaa. Kutokana na hili, uzazi (maeneo ya uzazi) hufungwa hasa kwa maeneo yenye msongamano mkubwa wa viumbe.

Mchele. 10.1. Usambazaji usio sawa wa watu katika anuwai ya spishi. A - mkanda; B - spotted B - aina ya kisiwa

Kiasi cha taarifa za kijeni zinazopatikana kwa spishi au idadi ya watu huamuliwa na jumla ya mielekeo ya kurithi katika aina zote za mzio. Kwa hivyo, kiasi cha habari za urithi kinaonyeshwa kikamilifu zaidi na neno "allelopool", lakini hutumiwa zaidi - "pool gene".

Uwezekano wa kuvuka kwa nasibu (panmixia), ambayo huamua ujumuishaji mzuri wa jeni kutoka kizazi hadi kizazi, ndani ya "mkusanyiko" unageuka kuwa wa juu kuliko katika maeneo kati yao na kwa spishi kwa ujumla. Kwa hivyo, katika mchakato wa uzazi, kundi la jeni la spishi linawakilishwa na vikundi vya jeni vya idadi ya watu.

Lopopulation inaitwa kikundi kidogo cha watu wa spishi sawa wanaoishi katika eneo fulani (eneo) kwa muda mrefu wa kutosha (kwa vizazi vingi). Katika idadi ya watu, kwa kweli inafanywa kwa kulinganisha ngazi ya juu panmixia, na kwa kiasi fulani imetenganishwa na makundi mengine kwa namna fulani ya kutengwa1.

10.2.1. Tabia za kiikolojia za idadi ya watu

Kiikolojia, idadi ya watu ina sifa ya saizi yake, iliyopimwa na eneo ambalo inachukua (eneo), idadi ya watu binafsi, na muundo wake wa umri na jinsia. Saizi ya anuwai inategemea radii ya shughuli za kibinafsi za viumbe vya spishi fulani na sifa za hali ya asili katika eneo linalolingana. Idadi ya watu binafsi idadi ya viumbe vya aina mbalimbali hutofautiana/ Kwa hivyo, idadi ya kereng’ende Leucorrhinia albifrons katika idadi ya watu kwenye moja ya maziwa karibu na Moscow ilifikia 30,000, huku idadi ya konokono wa dunia Cepaea nemoralis ilikadiriwa kuwa vielelezo 1000. Zipo maadili ya chini idadi ambayo idadi ya watu inaweza kujidumisha kwa wakati. Kupungua kwa idadi chini ya kiwango hiki husababisha kutoweka kwa idadi ya watu.

Idadi ya watu hubadilika kila wakati, ambayo inategemea mabadiliko katika hali ya mazingira. Kwa hivyo, katika vuli ya mwaka na hali nzuri ya kulisha, idadi ya sungura hizi kwenye moja ya visiwa vya pwani ya kusini magharibi mwa Uingereza ilikuwa na watu 10,000. Baada ya majira ya baridi kali na chakula kidogo, idadi ya watu ilipungua hadi 100.

Muundo wa umri idadi ya viumbe vya aina mbalimbali hutofautiana kulingana na umri wa kuishi, ukubwa wa uzazi, na umri wa kufikia ukomavu wa kijinsia. Kulingana na aina ya viumbe, inaweza kuwa ngumu zaidi au chini. Kwa hivyo, katika mamalia wa kawaida, kwa mfano, pomboo wa beluga Delphinapterus ieucas, idadi ya watu wakati huo huo ina ndama wa mwaka wa sasa wa kuzaliwa, wanaokua wanyama wachanga wa mwaka uliopita wa kuzaliwa, waliokomaa kijinsia, lakini, kama sheria, wanyama wasiozaa wenye umri wa miaka. Miaka 2-3, watu wazima kuzaliana watu wenye umri wa miaka 4 -20. Kwa upande mwingine, Sorex shrews huzaa watoto 1-2 katika chemchemi, baada ya hapo watu wazima hufa, ili katika vuli idadi ya watu wote inajumuisha wanyama wachanga.

Muundo wa kijinsia wa idadi ya watu imedhamiriwa na njia za mageuzi za malezi ya msingi (wakati wa mimba.

Ufafanuzi huo ni halali kwa spishi zilizo na uzazi wa ngono.

tia), sekondari (wakati wa kuzaliwa) na kiwango cha juu (katika watu wazima) uwiano wa ngono. Kwa mfano, fikiria mabadiliko katika muundo wa kijinsia wa idadi ya watu. Wakati wa kuzaliwa ni wavulana 106 kwa wasichana 100, katika umri wa miaka 16-18 hupungua, katika umri wa miaka 50 ni wanaume 85 kwa wanawake 100, na umri wa miaka 80 ni wanaume 50 kwa wanawake 100. .

10.2.2. Tabia za maumbile ya idadi ya watu

Kinasaba, idadi ya watu ina sifa ya kundi lake la jeni (allele pool). Inawakilishwa na seti ya aleli zinazounda genotypes za viumbe katika idadi fulani. Makundi ya jeni ya watu asilia yanatofautishwa na utofauti wa urithi (heterogeneity ya kimaumbile, au polymorphism), umoja wa kijenetiki, na uwiano wa nguvu wa idadi ya watu walio na aina tofauti za jeni.

Utofauti wa urithi inajumuisha uwepo katika hifadhi ya jeni ya aleli tofauti za jeni za mtu binafsi kwa wakati mmoja. Kimsingi huundwa na mchakato wa mabadiliko. Mabadiliko, kwa kawaida ni ya kupita kiasi na hayaathiri phenotypes ya viumbe vya heterozygous, yanahifadhiwa katika makundi ya jeni ya idadi ya watu katika hali iliyofichwa kutoka kwa uteuzi wa asili. Wanapojikusanya, huunda hifadhi ya kutofautiana kwa urithi. Shukrani kwa utofauti wa mchanganyiko, hifadhi hii hutumiwa kuunda mchanganyiko mpya wa alleles katika kila kizazi. Kiasi cha hifadhi kama hiyo ni kubwa sana. Kwa hivyo, wakati wa kuvuka viumbe ambavyo hutofautiana katika loci1 1000, ambayo kila moja inawakilishwa na aleli kumi, idadi ya anuwai ya genotype hufikia 101000, ambayo inazidi idadi ya elektroni katika Ulimwengu.

Umoja wa maumbile idadi ya watu imedhamiriwa na kiwango cha kutosha cha panmixia. Chini ya masharti ya uteuzi wa nasibu wa watu wanaovuka, chanzo cha alleles kwa genotypes ya viumbe vya vizazi vilivyofuatana ni kundi zima la jeni la idadi ya watu. Umoja wa jeni pia unadhihirishwa katika tofauti ya jumla ya jeni ya idadi ya watu wakati hali ya maisha inabadilika, ambayo huamua kuishi kwa aina na kuundwa kwa aina mpya.

10.2.3. Masafa ya Allele. Sheria ya Hardy-Weinberg

KATIKA Ndani ya kundi la jeni la idadi ya watu, uwiano wa genotypes zilizo na aleli tofauti za jeni moja, kulingana na hali fulani, haibadilika kutoka kizazi hadi kizazi. Masharti haya yanaelezewa na sheria ya msingi ya genetics ya idadi ya watu, iliyoundwa mnamo 1908 na mwanahisabati wa Kiingereza J. Hardy na Mjerumani. mtaalamu wa maumbile G. Weinberg. "Katika idadi ya watu kutoka idadi isiyo na kikomo ya watu wanaozaliana kwa uhuru V kutokuwepo kwa mabadiliko, uhamiaji wa kuchagua viumbe vilivyo na genotypes tofauti na shinikizo la asili

Idadi ya loci (jeni) kwa wanadamu inazidi takwimu hii kwa mara 30-50.

uteuzi wa asili mwanzo mara nyingi					Ovules
nyinyi aleli mnahifadhiwa kutoka kizazi hadi kizazi
kizazi".					frequency p	mara kwa mara q
Wacha tufikirie kuwa katika kundi la jeni idadi ya watu
kukidhi masharti yaliyoelezwa				Manii
viyam, jeni fulani inawakilishwa na alleles Ai
na A2, iliyogunduliwa kwa masafa p na q.
				frequency p
Kwa kuwa aleli zingine kwenye dimbwi la jeni fulani
haitokei, basi p + q = 1. Aidha					A2 Ai	A2 A2
				mara kwa mara q
Ipasavyo, watu binafsi ya punda fulani
lations Unda p gamete Pamoja na Al allele I q P na s 10 -2 - Usambazaji wa mara kwa mara
gametes na Ag aleli. Ikiwa kuvuka genotypes katika mfululizo wa vizazi
	e-l		"kulingana na mzunguko wa picha
kutokea nasibu, kisha kushiriki				tmsh g a m e t r a n y ty p p o v (£ k o n
SELI ZA VIDUDU ZINAZOKUUNGANA NA MCHEZO - Hardy-Weinberg)

tami Ai, ni sawa na p, na uwiano wa seli za vijidudu,

kuunganishwa na gametes A2, - q. Kizazi cha Fi kinachotokea kama matokeo ya mzunguko ulioelezewa wa uzazi huundwa na genotypes AiAi, A1A2, A2A2, nambari ambayo imeunganishwa kama (p + q) (p + + q) = p2 + 2pq + q2 (Mtini. 10.2). Wanapofikia ukomavu wa kijinsia, watu Ai Ai na A2A2 huunda aina moja ya gamete kila moja - Ai au A2 - yenye mzunguko sawia na idadi ya viumbe vya genotypes iliyoonyeshwa (p2 na q2). Watu wa AiA2 hutengeneza aina zote mbili za gamete zenye masafa sawa ya 2pq/2.

Hivyo, uwiano wa gametes Ai katika kizazi Fi itakuwa p2 +

2pq/2 = p 2 + p(1- p) = p, na uwiano wa gametes A2 itakuwa sawa na q2 + 2pq/2 = q2 +

Q(l-q) = q.

Kwa kuwa masafa ya gametes yenye aleli tofauti katika kizazi cha Fi hayabadilishwa kwa kulinganisha na kizazi cha wazazi, kizazi cha F2 kitawakilishwa na viumbe vilivyo na genotypes AiAi, A1A2 na A2A2 kwa uwiano sawa p2 + 2pq +. q2. Shukrani kwa hili, mzunguko unaofuata wa uzazi utatokea mbele ya p gametes Ai na q gametes A2. Hesabu sawa zinaweza kufanywa kwa loci na idadi yoyote ya aleli. Mifumo ya takwimu ndiyo msingi wa uhifadhi wa masafa ya aleli matukio ya nasibu katika sampuli kubwa.

Mlinganyo wa Hardy-Weinberg, kama ilivyojadiliwa hapo juu, ni halali kwa jeni za autosomal. Kwa jeni zilizounganishwa

Na jinsia, masafa ya usawa ya aina za jenasi AiAi, A1A2 na A2A2 sanjari

Na zile za jeni za autosomal: uk 2 + 2pq + q2 . Kwa wanaume (katika kesi ya ngono ya heterogametic), kwa sababu ya hemizygosity yao, ni genotypes mbili tu za Ai- au Ar- zinazowezekana, ambazo huzaa kwa mzunguko sawa na mzunguko wa aleli zinazofanana kwa wanawake katika kizazi kilichopita: p na q. . Inafuata kutokana na hili kwamba phenotypes zilizoamuliwa na aleli za nyuma za jeni zilizounganishwa na kromosomu X ni kawaida zaidi kwa wanaume kuliko kwa wanawake.

Kwa hivyo, kwa mzunguko wa hemophilia aleli ya 0.0001, ugonjwa huu huzingatiwa kwa wanaume wa idadi hii mara 10,000 mara nyingi zaidi kuliko wanawake (1 kati ya elfu 10 katika zamani na 1 kati ya milioni 100 katika mwisho).

Matokeo mengine utaratibu wa jumla ni kwamba katika kesi ya kutofautiana kwa masafa ya aleli kwa wanaume na wanawake, tofauti kati ya masafa katika kizazi kijacho ni nusu, na ishara ya tofauti hii inabadilika. Kwa kawaida huchukua vizazi kadhaa kwa masafa kufikia usawa katika jinsia zote. Hali maalum ya jeni za autosomal hupatikana katika kizazi kimoja.

Sheria ya Hardy-Weinberg inaelezea masharti utulivu wa maumbile ya idadi ya watu. Idadi ya watu ambao mkusanyiko wao wa jeni haubadiliki kwa vizazi huitwa Mendelian. Utulivu wa maumbile ya idadi ya watu wa Mendelian huwaweka nje ya mchakato wa mageuzi, kwa kuwa chini ya hali hiyo hatua ya uteuzi wa asili imesimamishwa. Utambulisho wa idadi ya Mendelian ni wa umuhimu wa kinadharia tu. Idadi ya watu hawa haitokei kwa asili. Sheria ya Hardy-Weinberg inaorodhesha hali ambazo kwa kawaida hubadilisha kundi la jeni la idadi ya watu. Matokeo haya yanaongozwa, kwa mfano, na sababu zinazozuia kuvuka bila malipo (panmixia), kama vile idadi ya viumbe katika idadi ya watu, vizuizi vya kujitenga vinavyozuia uteuzi wa nasibu wa jozi za kujamiiana. Hali ya kijeni pia inashindwa kupitia mabadiliko, kufurika ndani au nje ya watu walio na aina fulani za jeni katika idadi ya watu, na uteuzi.

10.2.4, Mahali pa spishi na idadi ya watu katika mchakato wa mageuzi

Kwa sababu ya mwelekeo wa jumla wa mageuzi (adaptive) wa mageuzi, aina zinazotokea kutokana na mchakato huu ni makusanyo ya viumbe, kwa njia moja au nyingine ilichukuliwa kwa mazingira fulani. Usawa huu huhifadhiwa kwa safu ndefu ya vizazi kwa sababu ya uwepo katika mabwawa ya jeni na uhamishaji kwa watoto wakati wa kuzaliana kwa habari inayolingana ya kibaolojia juu ya utulivu na uhafidhina wa kundi lake la jeni. Kwa upande mwingine, mabwawa ya jeni thabiti hayahakikishi kuishi katika tukio la mabadiliko ya hali ya maisha katika maendeleo ya kihistoria ya sayari. Makundi kama haya ya jeni hutoa fursa chache za kupanua anuwai ya spishi na kukuza maeneo mapya ya ikolojia katika kipindi cha sasa cha kihistoria.

Muundo wa idadi ya watu wa aina hufanya iwezekanavyo kuchanganya marekebisho ya muda mrefu yaliyoundwa katika hatua za awali za maendeleo na mitazamo ya mageuzi na kiikolojia. Dimbwi la jeni la spishi kwa kweli limegawanywa katika vikundi vya jeni vya idadi ya watu, ambayo kila moja inatofautishwa na mwelekeo wake wa kubadilika. Kwa idadi ya watu, haya ni makundi ya viumbe vilivyo wazi ndani ya spishi.

Uhamaji wa idadi ya watu binafsi, haijalishi ni duni kiasi gani, huzuia kuongezeka kwa tofauti na kuunganisha idadi ya watu katika mfumo mmoja wa spishi. Walakini, katika kesi ya kutengwa kwa muda mrefu kwa baadhi ya watu kutoka kwa spishi zingine, mwanzoni mini-

tofauti ndogo zinaongezeka. Hatimaye, hii inasababisha kutengwa kwa maumbile (uzazi), ambayo ina maana ya kuibuka kwa aina mpya. Idadi ya watu binafsi imejumuishwa moja kwa moja katika mchakato wa mageuzi, na inaisha na kuundwa kwa aina.

Kwa hivyo, idadi ya watu ni kitengo cha msingi cha mageuzi, wakati spishi ni hatua ya ubora ya mageuzi ambayo huunganisha matokeo yake muhimu.

SPECIATION KATIKA ASILI. ELEMENTARY MAMBO YA MABADILIKO

Kulingana na nadharia ya syntetisk ya mageuzi, jambo la msingi la mageuzi, ambayo speciation huanza, inajumuisha kubadilisha muundo wa maumbile (katiba ya maumbile, au kundi la jeni) la idadi ya watu. Matukio na michakato inayosaidia kushinda hali ya kijeni ya idadi ya watu na kusababisha mabadiliko katika vikundi vyao vya jeni huitwa. mambo ya msingi ya mageuzi. Muhimu zaidi wao ni mchakato wa mabadiliko, mawimbi ya idadi ya watu, kutengwa, na uteuzi wa asili.

11.1. MCHAKATO WA MABADILIKO

Mabadiliko katika nyenzo za urithi wa seli za vijidudu kwa namna ya mabadiliko ya jeni, chromosomal na genomic hutokea daima. Mahali maalum ni mabadiliko ya jeni. Zinasababisha kuibuka kwa safu ya aleli na, kwa hivyo, kwa anuwai ya habari ya kibaolojia.

Mchango wa mchakato wa mabadiliko kwa speciation ni mbili. Kwa kubadilisha mzunguko wa aleli moja kuhusiana na nyingine, inathiri kundi la jeni la idadi ya watu hatua ya moja kwa moja. Zaidi thamani ya juu ina uundaji wa hifadhi ya kutofautiana kwa urithi kutokana na aleli zinazobadilika. Hii inaunda hali za utofauti wa muundo wa allelic wa jenotipu za viumbe katika vizazi vilivyofuatana kupitia utofauti wa mchanganyiko. Shukrani kwa mchakato wa mabadiliko, kiwango cha juu cha utofauti wa urithi wa idadi ya watu asilia hudumishwa. Jumla ya aleli zinazotokana na mabadiliko hujumuisha asili nyenzo za msingi za mageuzi. Katika mchakato wa utaalam, hutumiwa kama msingi wa hatua ya mambo mengine ya msingi ya mageuzi.

Ingawa mabadiliko moja ni tukio la nadra, jumla ya nambari mabadiliko ni muhimu. Wacha tuchukue kwamba mabadiliko fulani hutokea na mzunguko wa 1 kwa gametes 100,000, idadi ya loci katika genome ni 10,000, idadi ya watu katika kizazi kimoja ni 10,000, na kila mtu hutoa gametes 1000. Chini ya hali kama hizi, mabadiliko 106 yatatokea kwa kila kizazi kwa kila kizazi katika kundi la jeni la spishi. Kwa muda wa wastani

uwepo wa spishi sawa na makumi kadhaa ya maelfu ya vizazi, idadi ya mabadiliko itakuwa 1010. Mabadiliko mengi hapo awali yana athari mbaya kwa phenotype ya watu binafsi. Kwa sababu ya kurudi nyuma, aleli zinazobadilika kwa kawaida huwa katika makundi ya jeni ya idadi ya watu katika genotypes heterozygous kwa locus inayolingana.

Shukrani kwa hili, matokeo mazuri ya mara tatu yanapatikana: 1) athari mbaya ya moja kwa moja ya aleli ya mutant kwenye usemi wa phenotypic wa sifa inayodhibitiwa na jeni hii imeondolewa; 2) mabadiliko ya upande wowote yanahifadhiwa ambayo hayana thamani ya kubadilika katika hali ya sasa ya kuwepo, lakini ambayo inaweza kupata thamani hiyo katika siku zijazo; 3) baadhi ya mabadiliko yasiyofaa hujilimbikiza, ambayo katika hali ya heterozygous mara nyingi huongeza uwezekano wa jamaa wa viumbe (athari ya heterosis). Kwa njia hii, hifadhi ya kutofautiana kwa urithi wa idadi ya watu huundwa.

Uwiano wa mabadiliko ya manufaa ni ndogo, lakini idadi yao kamili kwa kila kizazi au kipindi cha kuwepo kwa aina inaweza kuwa kubwa. Hebu tuchukulie kwamba kuna mabadiliko moja yenye manufaa kwa kila milioni 1 yenye madhara Kisha, katika mfano uliozingatiwa hapo juu, kati ya mabadiliko 106 katika kizazi kimoja, 104 yatakuwa yenye manufaa. Wakati wa kuwepo kwa spishi, kundi lake la jeni litatajirishwa na mabadiliko 104 yenye manufaa.

Mchakato wa mabadiliko, unaofanya kama sababu ya msingi ya mageuzi, hutokea mfululizo katika kipindi chote cha maisha, na mabadiliko ya mtu binafsi hutokea mara nyingi katika viumbe tofauti. Mabwawa ya jeni ya idadi ya watu yanajaribiwa shinikizo la kuendelea la mchakato wa mabadiliko. Hii inahakikisha mkusanyiko wa mabadiliko, licha ya uwezekano mkubwa wa kupoteza mabadiliko moja katika idadi ya vizazi.

11.2. MAWIMBI YA IDADI YA WATU

Mawimbi ya idadi ya watu au mawimbi ya maisha (S.S. Chetverikov) huita mabadiliko ya mara kwa mara au ya mara kwa mara katika idadi ya viumbe katika idadi asilia. Jambo hili linatumika kwa aina zote za wanyama na mimea, pamoja na microorganisms. Sababu za kushuka kwa thamani mara nyingi zina asili ya kiikolojia. Kwa hivyo, saizi ya idadi ya "mawindo" (hare) huongezeka kadiri shinikizo juu yao kutoka kwa idadi ya "mwindaji" (lynx, mbweha, mbwa mwitu) inavyopungua. Ongezeko la rasilimali za chakula zilizobainishwa katika kesi hii huchangia kuongezeka kwa idadi ya wanyama wanaowinda wanyama wengine, ambayo, kwa upande wake, inazidisha uangamizaji wa mawindo (Mchoro 11.1).

Mlipuko wa idadi ya viumbe vya aina fulani, zilizozingatiwa katika mikoa kadhaa ya dunia, zilisababishwa na shughuli za binadamu. Katika karne za XIX-XX. hii inatumika kwa idadi ya sungura katika Australia, nyumba shomoro katika Marekani Kaskazini, Elodea ya Kanada huko Eurasia. Hivi sasa, ukubwa wa idadi ya nzi wa nyumbani umeongezeka kwa kiasi kikubwa, kupata usambazaji bora wa chakula kwa njia ya kuoza taka ya chakula karibu na makazi ya watu. Kinyume chake, idadi

Idadi ya shomoro katika miji inapungua kwa sababu ya kukomesha matumizi makubwa farasi. Kiwango cha kushuka kwa thamani kwa idadi ya viumbe vya aina tofauti hutofautiana. Kwa moja ya idadi ya watu wa trans-Ural ya cockchafers, mabadiliko katika idadi ya watu binafsi yalibainishwa na mara 106.

Mabadiliko katika makundi ya jeni ya idadi ya watu hutokea wakati wa kupanda na kushuka kwa wimbi la idadi ya watu. Kwa ongezeko la idadi ya viumbe, huzingatiwa muunganisho ambao hapo awali haukuwa na umoja

ikilinganishwa na masafa ya awali al
thamini. Katika hali ya kuongezeka kwa idadi
mwingiliano wa watu unaongezeka
		Mchele. 11.1. Kubadilika kwa idadi ya nyigu
uhamiaji wa watu binafsi, ambayo pia inawezekana katika idadi ya mawindo (sungura nyeupe,
anamiliki	njia ya ugawaji	mstari thabiti) na wawindaji (A - ry
lei. Urefu	idadi ya viumbe	si; B - mbweha C - mbwa mwitu)
kawaida huambatana na upanuzi		Idadi ya watu huonyeshwa kama asilimia ya
kula eneo lililokaliwa.		kima cha chini cha maadili yaliyosajiliwa

Kwenye kilele cha wimbi la watu imechukuliwa kama 100% baadhi ya makundi ya watu binafsi yanafukuzwa

nje ya anuwai ya spishi na kujikuta katika hali isiyo ya kawaida ya uwepo. Katika kesi hii, wanapata hatua ya mambo mapya ya uteuzi wa asili. Kuongezeka kwa mkusanyiko wa watu binafsi kutokana na ongezeko la idadi yao huimarisha mapambano ya ndani ya kuwepo.

Pamoja na kupungua kwa idadi kuna kuporomoka kwa idadi kubwa ya watu. Idadi ndogo inayoibuka ina sifa ya mabadiliko ya jeni. Katika hali ya kifo cha wingi wa viumbe mutant adimu aleli zinaweza kupotea kutoka kwa mkusanyiko wa jeni. Ikiwa aleli ya nadra imehifadhiwa, mkusanyiko wake katika kundi la jeni la idadi ndogo ya watu huongezeka moja kwa moja. Wakati wa kupungua kwa wimbi la maisha, baadhi ya watu, kwa kawaida ndogo kwa ukubwa, hubakia nje ya aina ya kawaida ya aina. Mara nyingi wao, wakipata athari za hali isiyo ya kawaida ya maisha, hufa. Mara chache, pamoja na muundo mzuri wa maumbile, idadi ya watu kama hao hupata kipindi cha kupungua kwa idadi. Kuwa pekee kutoka kwa wingi wa aina, zilizopo katika mazingira yasiyo ya kawaida, mara nyingi ni mababu wa aina mpya.

Mawimbi ya idadi ya watu ni sababu nzuri katika kushinda hali ya maumbile ya idadi ya watu asilia. Wakati huo huo, wao

athari kwenye mabwawa ya jeni haijaelekezwa. Kwa sababu hii, wao, kama mchakato wa mabadiliko, huandaa nyenzo za mageuzi kwa hatua ya mambo mengine ya msingi ya mageuzi.

11.3. UZIMAJI

Kuzuia uhuru wa kuvuka (panmixia) ya viumbe inaitwa kutengwa. Kwa kupunguza kiwango cha panmixia, kutengwa husababisha kuongezeka kwa uwiano wa misalaba inayohusiana kwa karibu. Uunganishaji wa homozigoti unaoambatana na hili huongeza sifa za makundi ya jeni ya idadi ya watu, ambayo huundwa kutokana na mabadiliko, utofauti wa mchanganyiko, na mawimbi ya idadi ya watu. Kwa kuzuia upunguzaji wa tofauti za jeni za mwingiliano wa idadi ya watu, kutengwa ni hali ya lazima kwa uhifadhi, ujumuishaji na kuenea kwa genotypes ya kuongezeka kwa uwezekano katika idadi ya watu.

Kulingana na asili ya sababu zinazozuia panmixia, kutengwa kwa kijiografia, kibaolojia na kijeni hutofautishwa. Kutengwa kwa kijiografia inajumuisha mgawanyo wa anga wa idadi ya watu kwa sababu ya sifa za mazingira ndani ya anuwai ya spishi - uwepo wa vizuizi vya maji kwa viumbe vya "ardhi", maeneo ya ardhini kwa spishi za majini, ubadilishaji wa maeneo yaliyoinuka na tambarare. Inakuzwa na maisha ya kukaa au immobile (katika mimea). Kwa hivyo, kwenye Visiwa vya Hawaii, idadi ya konokono wa ardhini huchukua mabonde yaliyotenganishwa na matuta ya chini. Udongo mkavu na msitu wazi hufanya iwe vigumu kwa samakigamba kuvuka matuta haya. Iliyotamkwa, ingawa haijakamilika, kutengwa kwa fe4emie kwa vizazi vingi kulisababisha tofauti zinazoonekana katika phenotypes za konokono kutoka mabonde tofauti. Katika milima ya Oahu, kwa mfano, moja ya aina ya konokono, Achdtinella mustelina, inawakilishwa na jamii zaidi ya mia moja, inayojulikana na sifa za morphological.

Kutengwa kwa anga kunaweza pia kutokea kwa kutokuwepo kwa vikwazo vya kijiografia vinavyoonekana. Sababu za hii katika kesi hii ziko katika "radii ndogo ya shughuli za mtu binafsi." Kwa hiyo, katika samaki "pwani" eelpout Zoarces viviparus, idadi ya vertebrae na mionzi ya baadhi ya mapezi hupungua kutoka kinywa mwishoni mwa fjord. Uhifadhi wa kutofautiana unaelezewa na maisha ya kimya ya eelpout. Tofauti kama hiyo pia huzingatiwa katika spishi zinazotembea za wanyama, kwa mfano, ndege wanaohama na uhifadhi wa kiota. Swallows wachanga, kwa mfano, hurudi kutoka kwa msimu wa baridi hadi mahali pa kuzaliwa na kiota ndani ya eneo la hadi kilomita 2 kutoka kwa kiota cha mama. Kuvuka katika swallows ni mdogo kwa kundi la watu binafsi kutulia kwa karibu, tofauti vikwazo vya kujitenga Aina hii ya kutengwa kwa kijiografia inajulikana kama kujitenga kwa umbali.

idadi inayoongezeka ya panya ni panya wa mbao mwenye shingo ya manjano na panya wa nyika. Sababu inayowatenganisha ni muundo wa chakula. Mgawanyiko wa idadi ya watu ulichangia katika utambuzi na uboreshaji wa vipengele vya phenotypical vya panya wa nyika. Wao ni wadogo na wana sura tofauti ya fuvu. Katika mfano ulioelezewa, kutengwa kwa mazingira kunakamilishwa na kutengwa kwa eneo. Mbio za msimu, zinazotofautishwa kulingana na mahali na wakati wa kuzaa, zinaelezewa katika lax, sturgeon, na samaki wa carp.

Kutengwa kwa ikolojia kwa muda mrefu kunachangia mgawanyiko wa idadi ya watu hadi kuunda spishi mpya. Kwa hivyo, inachukuliwa kuwa minyoo ya binadamu na nyama ya nguruwe, ambayo ni sawa na morphologically, ilitoka kwa babu wa kawaida. Tofauti yao, kulingana na nadharia moja, iliwezeshwa na marufuku ya ulaji wa nyama ya nyama ya nguruwe, ambayo ilienezwa kwa sababu za kidini. muda mrefu kwa idadi kubwa ya watu.

Kutengwa kwa ethological (tabia). lipo kwa sababu ya upekee wa mila ya uchumba, kupaka rangi, kunusa, na "kuimba" kwa wanawake na wanaume kutoka kwa idadi tofauti. Kwa hivyo, subspecies ya goldfinches - kijivu-kichwa

Aina zilizoelezwa za kutengwa, hasa katika kipindi cha awali cha hatua zao, hupunguza, lakini usiondoe kabisa uvukaji wa watu.

Kutengwa kwa maumbile (uzazi). hujenga vikwazo vikali, wakati mwingine visivyoweza kushindwa kwa vivuko. Inajumuisha kutokubaliana kwa gametes, kifo cha zygotes mara baada ya mbolea, utasa au uwezo mdogo wa mahuluti.

Wakati mwingine mgawanyiko wa idadi ya watu huanza mara moja na kutengwa kwa maumbile. Hii husababishwa na upangaji upya wa poliploidi au mkubwa wa kromosomu, ambayo hubadilisha kwa kasi seti za kromosomu za gamete zinazobadilika ikilinganishwa na fomu za awali. Polyploidy ni ya kawaida kati ya mimea (Mchoro 11.2). Aina tofauti nzi wa matunda mara nyingi hutofautiana katika upangaji upya wa kromosomu. Mseto unaotokana na kuvuka aina zinazohusiana kwa karibu na uwezo mdogo wa kumea hujulikana kwa kunguru wenye kofia na weusi. Sababu hii hutenganisha idadi ya ndege hizi huko Eurasia (Mchoro 11.3). Mara nyingi zaidi, kutengwa kwa maumbile hukua kwa pili kwa sababu ya kuongezeka kwa tofauti za kimofolojia kati ya viumbe kutoka kwa idadi ya watu ambayo imetenganishwa kwa muda mrefu na aina zingine za kutengwa - kijiografia, kibaolojia. Katika kesi ya kwanza, kutengwa kwa maumbile hutangulia tofauti ya wahusika na huanza mchakato wa speciation kwa pili, inakamilisha.

Kutengwa katika mchakato wa speciation huingiliana na mambo mengine ya msingi ya mageuzi. Huongeza tofauti za genotypic zinazoundwa na mchakato wa mabadiliko na combinatorics za kijeni. Vikundi vya ndani vinavyotokana na kutengwa vinatofautiana katika muundo wa maumbile na uzoefu wa shinikizo la uteuzi usio sawa.

Mchele. 11.3. Kupungua kwa uwezo wa kumea kwa mahuluti kama sababu ya mgawanyo wa kundi la kunguru wenye kofia na weusi:

1 - safu ya kunguru mwenye kofia, 2 - safu ya kunguru mweusi

11.4. UCHAGUZI WA ASILI

KATIKA Katika idadi ya asili ya viumbe vinavyozalisha ngono, kuna aina mbalimbali za genotypes na, kwa hiyo, phenotypes. Kwa sababu ya kutofautiana kwa mtu binafsi katika makazi fulani, usawa wa genotypes tofauti (phenotypes) ni tofauti. Katika muktadha wa mageuziutimamu wa mwili hufafanuliwa kuwa ni zao la uwezekano katika mazingira fulani, ambayo huamua uwezekano mkubwa au mdogo wa kufikia umri wa uzazi, na uwezo wa uzazi wa mtu binafsi. Tofauti kati ya viumbe katika usawa, tathmini na maambukizi ya alleles kwa kizazi kijacho, ni wazi katika asili kwa kutumia uteuzi wa asili. Matokeo kuu ya uteuzi sio tu kuishi kwa wale wanaofaa zaidi, lakini mchango wa jamaa wa watu kama hao kwenye kundi la jeni la idadi ya binti.

Sharti la lazima la uteuzi ni mapambano ya kuwepo - ushindani wa chakula, nafasi ya kuishi, na mpenzi wa kupandisha. Uchaguzi wa asili hutokea katika hatua zote za ontogeny ya viumbe. Katika hatua za kabla ya kuzaa za ukuaji wa mtu binafsi, kwa mfano katika embryogenesis, utaratibu wa uteuzi kuu ni. tofauti (ya kuchagua) vifo. Hatimaye, uteuzi unahakikisha tofauti (kuchagua) uzazi (uzazi) wa genotypes. Shukrani kwa uteuzi wa asili, aleli (sifa) zinazoongeza uwezo wa kuishi na kuzaa hujilimbikiza kwa vizazi kadhaa, kubadilisha muundo wa kijeni wa idadi ya watu katika mwelekeo unaofaa kibiolojia. Chini ya hali ya asili, uteuzi wa asili unafanywa peke na phenotype. Uchaguzi wa genotypes hutokea pili kwa uteuzi wa phenotypes, ambayo inaonyesha katiba ya maumbile ya viumbe.

Uchaguzi wa asili hufanya kama sababu ya msingi ya mageuzi katika idadi ya watu. Idadi ya watu ni uwanja wa vitendo, watu binafsi vitu vya hatua, na ishara maalum - pointi za maombi uteuzi.

Ufanisi wa uteuzi kwa mabadiliko ya ubora na kiasi katika kundi la jeni la idadi ya watu inategemea ukubwa wa shinikizo na mwelekeo wa hatua yake. Thamani ya shinikizo la uteuzi kueleza mgawo wa uteuzi S, ambayo inaashiria ukubwa wa uondoaji kutoka kwa mchakato wa uzazi au uhifadhi ndani yake, mtawaliwa, wa aina ndogo au zaidi zilizobadilishwa kwa kulinganisha na fomu iliyochukuliwa kama kiwango cha usawa. Kwa hivyo, ikiwa eneo fulani

inawakilishwa na alleles Ai na A2, basi idadi ya watu imegawanywa katika makundi matatu kulingana na genotypes: AiAi; AiA2; A2 A2 . Hebu tuashiria kufaa kwa aina hizi za jeni kama Wo, Wi, W2. Wacha tuchague aina ya jeni ya kwanza kama kiwango, usawaziko wake ambao ni wa juu na sawa na 1. Kisha usawa wa aina zingine za genotype zitakuwa sehemu za kiwango hiki:

2-Yarygin. T. 2

		shtshshshsht

au Wo/Wo = 1, W1/W0 = 1 - Si, W2/W0 = 1 - S2.

Maadili ya Si na S2 yanamaanisha kupungua kwa uwiano katika uzazi wa aina za AiA2 na A2A2 katika kizazi kijacho ikilinganishwa na aina ya AiAi.

Uteuzi ni bora hasa kuhusiana na aleli zinazotawala, mradi zimeonyeshwa kikamilifu, na hazifanyi kazi vizuri kuhusiana na aleli recessive, na pia katika hali ya kupenya isiyo kamili. Matokeo ya uteuzi huathiriwa na mkusanyiko wa awali wa aleli katika bwawa la jeni. Katika viwango vya chini na vya juu, uteuzi hutokea polepole. Mabadiliko katika uwiano wa aleli kuu ikilinganishwa na ile ya kurudi nyuma yenye mgawo wa uteuzi wa 0.01 yametolewa hapa chini.

Kwa nadharia, ili kurahisisha hali hiyo, inadhaniwa kuwa uteuzi kupitia phenotipu hufanya kazi kwa genotypes kutokana na tofauti katika thamani ya adaptive ya aleli binafsi. Katika maisha halisi, thamani ya adaptive ya genotypes inategemea ushawishi juu ya phenotype na mwingiliano wa seti nzima ya jeni. Kukadiria ukubwa wa shinikizo la uteuzi kulingana na mabadiliko katika mkusanyiko wa aleli za kibinafsi mara nyingi haiwezekani kiufundi. Kwa hiyo, hesabu hufanyika kulingana na mabadiliko katika mkusanyiko wa viumbe wa phenotype fulani.

Acha idadi ya watu iwe na viumbe vya madarasa mawili ya phenotypic A na B katika uwiano wa CA/CB =UI. Kwa sababu ya tofauti za usawa wa mwili, uteuzi wa asili (uteuzi) hufanyika, ambao hubadilisha uwiano wa watu walio na phenotypes A na B. Katika kizazi kijacho itakuwa CA/CB = U2 = Ui (1 + S), ambapo S ni uteuzi. mgawo. Kwa hivyo S = U2/U1 - 1. Kwa faida ya kuchagua ya phenotype A, U2 > Ui, na S > 0. Kwa faida ya kuchagua ya phenotype B, U2< Ui и S < 0. Если приспособленность фенотипов А и В сопоставима и U2 = Ui, a S=0. В рассмотренном примере при S >Uchaguzi 0 huhifadhi phenotypes A katika idadi ya watu kwa vizazi kadhaa na huondoa phenotypes B, pamoja na S.< 0 имеет место обратная тенденция. Отбор, сохраняющий определенные фенотипы, по своему направлению являетсяположительным, тогда как отбор, устраняющий фенотипы из популяции,-отрицательным.

Kulingana na matokeo, aina za kuimarisha, kuendesha gari na kuvuruga za uteuzi wa asili zinajulikana (Mchoro 11.4). uteuzi wa utulivu inadumisha katika idadi ya watu chaguo la kati phenotype au sifa. Huondoa kutoka kwa phenotypes za mchakato wa uzazi ambazo hupotoka kutoka kwa "kawaida" ya kurekebisha, na kusababisha

*g- Fj - F, - F; W F ;

Mchele. 11.4. Aina za uteuzi wa asili:

/-kuimarisha, II-kuendesha, III-kusumbua; F1 -F3 - vizazi vilivyofuatana vya watu binafsi

uzazi wa upendeleo wa viumbe vya kawaida. Kwa hivyo, mfanyakazi wa moja ya vyuo vikuu vya Amerika alichukua baada ya maporomoko ya theluji na upepo mkali 136 shomoro stunned Passer domesticus. Kati ya hao, shomoro 72 walionusurika walikuwa na mbawa za urefu wa wastani, wakati ndege waliokufa 64 walikuwa na mabawa marefu au mafupi. Fomu ya kuimarisha inafanana na jukumu la kihafidhina la uteuzi wa asili. Kwa kuzingatia uthabiti wa hali ya mazingira, shukrani kwa fomu hii, matokeo ya hatua za awali za mageuzi yanahifadhiwa.

Uchaguzi wa kuendesha (mwelekeo). husababisha mabadiliko thabiti katika phenotype katika mwelekeo fulani, ambayo inaonyeshwa kwa mabadiliko katika maadili ya wastani ya sifa zilizochaguliwa kuelekea uimarishaji au kudhoofisha kwao. Wakati hali ya maisha inabadilika, shukrani kwa aina hii ya uteuzi, phenotype ambayo inafaa zaidi kwa mazingira imewekwa katika idadi ya watu. Baada ya thamani mpya ya sifa inakuja katika kufuata bora na hali ya mazingira, aina ya uendeshaji ya uteuzi inabadilishwa na moja ya kuimarisha. Mfano wa uteuzi huo ni uingizwaji wa kaa Carcinus maenas na cephalothorax pana katika wakazi wa Plymouth Bandari (Uingereza) na wanyama wenye ngao nyembamba kutokana na ongezeko la kiasi cha silt.

Uchaguzi wa mwelekeo hufanya msingi wa uteuzi wa bandia. Kwa hivyo, katika jaribio moja, zaidi ya vizazi kadhaa kutoka kwa