บทเรียนชีววิทยา: บทบาทวิวัฒนาการของการกลายพันธุ์ ทุกอย่างเกี่ยวกับการกลายพันธุ์

บทบาทวิวัฒนาการของการกลายพันธุ์

การกลายพันธุ์

สารก่อกลายพันธุ์

จีโนไทป์

อัลลีล (อัลลีล โฮโมไซโกต เฮเทอโรไซโกต(อา).

บทบาทวิวัฒนาการของการกลายพันธุ์

ร่างกายและเซลล์แต่ละเซลล์ต้องเผชิญกับอิทธิพลของสภาพแวดล้อมต่างๆ อย่างต่อเนื่อง ซึ่งอาจทำให้เกิดการรบกวนกระบวนการแบ่งเซลล์ และ “ข้อผิดพลาด” ในการคัดลอกยีนและโครโมโซม เช่น การกลายพันธุ์

การกลายพันธุ์- การเปลี่ยนแปลงกลไกทางพันธุกรรมของเซลล์ ส่งผลต่อโครโมโซมทั้งหมดหรือบางส่วนของโครโมโซม

การศึกษาการกลายพันธุ์ตามธรรมชาติดำเนินการโดยนักวิทยาศาสตร์ในประเทศ S.S. Chetverikov และ De Vries นักพฤกษศาสตร์ชาวดัตช์

การกลายพันธุ์เป็นกระบวนการที่ต่อเนื่องและสุ่ม แต่ไม่ใช่โดยไม่มีสาเหตุ!

อิทธิพลที่ทำให้เกิดการกลายพันธุ์เรียกว่า สารก่อกลายพันธุ์- สารก่อกลายพันธุ์หลักได้แก่ รังสีทุกชนิด สารเคมี ไวรัส แบคทีเรีย อุณหภูมิสูงหรือต่ำเกินไป เป็นต้น

การกลายพันธุ์คือ: เป็นอันตราย เป็นกลาง และเป็นอันตราย การกลายพันธุ์เดียวกันสามารถเปลี่ยนความหมายได้ภายใต้เงื่อนไขที่เปลี่ยนแปลง การกลายพันธุ์ส่วนใหญ่เป็นอันตราย แต่การกลายพันธุ์ที่เป็นประโยชน์ซึ่งหาได้ยากนั้นเป็นจุดเริ่มต้นสำหรับการวิวัฒนาการ

สิ่งมีชีวิตทั้งหมดในสภาพธรรมชาตินั้นมีลักษณะพิเศษคือการผสมข้ามพันธุ์อย่างอิสระซึ่งเป็นเครื่องมือรักษาเสถียรภาพของจีโนไทป์ในประชากร - จีโนไทป์ - ชุดของยีนของสิ่งมีชีวิต)

ยีนเป็นส่วนหนึ่งของโมเลกุล DNA ที่มีข้อมูลทางพันธุกรรม ยีนมีสอง อัลลีล (อัลลีล – สถานะเฉพาะของยีน): ยีนเด่น – A, ยีนด้อย – ก. เมื่อเซลล์สองเซลล์มารวมกัน จะเกิดไซโกตขึ้น หากมีอัลลีลที่เหมือนกันสองตัวก็จะเรียกว่าไซโกต โฮโมไซโกต(AA, aa) ถ้าเป็นอัลลีลต่างกัน – เฮเทอโรไซโกต(อา).

การกลายพันธุ์แบบถอยที่เกิดขึ้นใหม่จะกลายเป็นเฮเทอโรไซกัสและมองไม่เห็น แต่แต่ละสปีชีส์ (ประชากร) ก็เหมือนกับฟองน้ำที่เต็มไปด้วยการกลายพันธุ์ดังกล่าว ดังนั้นความแปรปรวนที่ซ่อนอยู่จึงเกิดขึ้น

ความถี่การกลายพันธุ์ 10 -4, 10 -8

สิ่งมีชีวิตแต่ละชนิดมียีนจำนวนมาก ดังนั้นโอกาสที่จะเกิดการกลายพันธุ์จึงมีมากกว่า และจำนวนบุคคลในประชากรก็มีมาก ดังนั้นเราจึงสามารถพูดได้ว่าการกลายพันธุ์เป็นปรากฏการณ์ทั่วไป

เนื่องจากความหลากหลายทางพันธุกรรมเป็นผลมาจากวิวัฒนาการ การกลายพันธุ์จึงเป็นสิ่งจำเป็นสำหรับกระบวนการวิวัฒนาการ

ความถี่ของการกลายพันธุ์ขึ้นอยู่กับ: ภัยธรรมชาติ (การกลายพันธุ์บางอย่างหายไป ในขณะที่ความเข้มข้นของการกลายพันธุ์อื่นเพิ่มขึ้น); การย้ายถิ่น (การเปลี่ยนแปลงความถี่ของยีน - แตกต่างจากเดิม); “คลื่นแห่งตัวเลข” ความโดดเดี่ยว

การเปลี่ยนแปลงทิศทางการคัดเลือกโดยธรรมชาติตามเงื่อนไขใหม่ของการต่อสู้เพื่อการดำรงอยู่

การคัดเลือกบุคคลการรับมรดก การเปลี่ยนแปลงซึ่งทำให้พวกเขาสามารถพัฒนาดินแดนหรือแหล่งที่อยู่อาศัยใหม่ได้

ข้อมูลจำเพาะทางภูมิศาสตร์

ข้อมูลจำเพาะทางนิเวศวิทยา

การตั้งถิ่นฐานในดินแดนใหม่

การพัฒนานิเวศน์นิเวศใหม่ภายในช่วงเก่า

การแยกตัวทางภูมิศาสตร์ระหว่างประชากร

การเกิดขึ้นของชนิดย่อย

การแยกทางชีวภาพ

การเกิดขึ้นของสายพันธุ์ใหม่

การคัดเลือกภายใต้สภาพแวดล้อมใหม่

การคัดเลือกภายใต้สภาพแวดล้อมใหม่

การแยกทางชีวภาพ

การเกิดขึ้นของชนิดย่อย

การเกิดขึ้นของสายพันธุ์ใหม่

ลำดับเหตุการณ์ระหว่างการเก็งกำไร

การเปลี่ยนแปลงถิ่นที่อยู่หรือตำแหน่งของชนิดพันธุ์ (ประชากร) ในนั้น

ความรุนแรงของการต่อสู้เพื่อการดำรงอยู่ระหว่างบุคคล

สคริปต์บทเรียนในหัวข้อ

“บทบาทวิวัฒนาการของการกลายพันธุ์”

วันที่: 10/14/2014

หัวเรื่อง: ชีววิทยา

หัวข้อของบทเรียนคือ “บทบาทวิวัฒนาการของการกลายพันธุ์”;

หนังสือเรียน: Mamontov S.G., Sonin N.I. "ชีววิทยา. กฎหมายทั่วไป" ชั้นประถมศึกษาปีที่ 9: อีแร้ง, 2549

วัตถุประสงค์ของบทเรียน: สร้างเงื่อนไขสำหรับการเข้าใจแนวคิดเรื่องการกลายพันธุ์ พิจารณาบทบาททางวิวัฒนาการของการกลายพันธุ์

วัตถุประสงค์ของบทเรียน:

เกี่ยวกับการศึกษา:การศึกษาความรักชาติโดยใช้ตัวอย่างของนักวิทยาศาสตร์ในประเทศที่ได้ศึกษากระบวนการกลายพันธุ์

พัฒนาการ:การพัฒนาทักษะและความสามารถในการทำงานอิสระวางรากฐานสำหรับการศึกษาด้านพันธุศาสตร์

เกี่ยวกับการศึกษา: พิจารณาแก่นแท้ของกระบวนการกลายพันธุ์ ระบุบทบาทของมันในการวิวัฒนาการ

ประเภทบทเรียน: รวม.

วิธีการดำเนินการ: การสนทนา การอธิบาย งานอิสระ งานกลุ่ม

ระหว่างเรียน:

เวลาจัดงาน - ทักทาย. การเตรียมผู้ชมให้พร้อมสำหรับการทำงาน การตรวจสอบความพร้อมของนักเรียน

การทดสอบความรู้และการตั้งเป้าหมายของนักเรียน .

ครู:ตอนนี้เราจะทำภารกิจทดสอบให้เสร็จสิ้นด้วยความช่วยเหลือซึ่งเราจะพบว่าเราจะศึกษาอะไรในบทเรียนของวันนี้ (นักเรียนเริ่มทำแบบทดสอบ) ภาคผนวก 1

ครูร่วมกับนักเรียนใช้แบบทดสอบที่กรอกอย่างถูกต้องเพื่อสื่อสารหัวข้อของบทเรียนและวัตถุประสงค์ของบทเรียน

หมายเลขคำถาม

การนำเสนอวัสดุใหม่

ครู:เราเขียนหัวข้อของบทเรียน: บทบาทวิวัฒนาการของการกลายพันธุ์

ให้เราจำไว้ว่าวิวัฒนาการแบ่งออกเป็นสองประเภท:

วิวัฒนาการ

วิวัฒนาการระดับจุลภาค วิวัฒนาการระดับมหภาค

กำหนดแนวคิดของวิวัฒนาการระดับจุลภาค? (สเปเชียล)

ครูทำแบบสำรวจด้านหน้าเพื่อแนะนำให้นักเรียนศึกษาหัวข้อนี้อย่างอิสระ:

หน่วยพันธุกรรมคือ...?

โครโมโซมอยู่ที่ไหน?

นักเรียนกำหนดคำจำกัดความของคำว่ายีนโดยใช้ภาพวาดในการนำเสนอและการให้เหตุผลร่วมกับครู (ยีนเป็นส่วนหนึ่งของโมเลกุล DNA ที่มีข้อมูลทางพันธุกรรม)

ครู:สิ่งมีชีวิตและแต่ละเซลล์ของสิ่งมีชีวิตจะต้องเผชิญกับอิทธิพลของสิ่งแวดล้อมต่างๆ อยู่เสมอ การสัมผัสกับสภาพแวดล้อมภายนอกอาจทำให้เกิดการรบกวนกระบวนการแบ่งเซลล์และ “ข้อผิดพลาด” ในการคัดลอกยีนและโครโมโซม คุณคิดว่า "ข้อผิดพลาด" เหล่านี้นำไปสู่อะไร (การกลายพันธุ์)

การกลายพันธุ์คือการเปลี่ยนแปลงกลไกทางพันธุกรรมของเซลล์ ซึ่งส่งผลกระทบต่อเซลล์ทั้งหมดหรือบางส่วนของเซลล์

ครู:คำถามสำหรับชั้นเรียน: บทบาทของการกลายพันธุ์ในกระบวนการวิวัฒนาการคืออะไร? เพื่อตอบคำถามนี้ เราจะดูรายละเอียดเพิ่มเติมเกี่ยวกับกระบวนการกลายพันธุ์ การกลายพันธุ์มีกี่ประเภท?

การกลายพันธุ์ที่เป็นประโยชน์: การกลายพันธุ์ที่นำไปสู่การเพิ่มความต้านทานของร่างกาย (ความต้านทานของแมลงสาบต่อยาฆ่าแมลง) การกลายพันธุ์ที่เป็นอันตราย: หูหนวก, ตาบอดสี การกลายพันธุ์ที่เป็นกลาง: การกลายพันธุ์ไม่ส่งผลกระทบต่อการมีชีวิตของสิ่งมีชีวิต (สีตา กรุ๊ปเลือด)

วิวัฒนาการเป็นกระบวนการที่สิ่งมีชีวิตรูปแบบใหม่เกิดขึ้นจากสิ่งที่มีอยู่เดิม เช่น ไม้ดอกจากเฟิร์นและมอส นกและสัตว์เลี้ยงลูกด้วยนมจากสัตว์เลื้อยคลาน มนุษย์จากบรรพบุรุษที่มีลักษณะคล้ายลิง

วิวัฒนาการดำเนินมาจนถึงทุกวันนี้ แต่จากมุมมองของช่วงเวลาวิวัฒนาการ ชีวิตมนุษย์เป็นช่วงเวลาสั้นๆ ที่บุคคลสามารถสังเกตวิวัฒนาการโดยตรงได้เป็นครั้งคราวเท่านั้น ตัวอย่างเช่น เรากำลังเห็นการเปลี่ยนแปลงของแบคทีเรียที่ไม่เป็นอันตรายให้กลายเป็นแบคทีเรียที่มีความรุนแรง หรือการแทนที่ของผีเสื้อสายพันธุ์ที่เบากว่าโดยผีเสื้อสีเข้มในพื้นที่อุตสาหกรรม

การปรับตัวของสิ่งมีชีวิตแต่ละประเภทให้เข้ากับสภาพแวดล้อมและวิถีชีวิตเฉพาะนั้นกระตุ้นให้เกิดความประหลาดใจและชื่นชมจากนักวิทยาศาสตร์ธรรมชาติมาโดยตลอด เพื่อให้บรรลุถึงความสามารถในการปรับตัวอันน่าทึ่ง ธรรมชาติทำงานในลักษณะเดียวกับที่มนุษย์ทำในการเพาะพันธุ์แกะที่แข็งแรงสำหรับพื้นที่ภูเขาหรือพันธุ์มันฝรั่งที่ต้านทานโรค ผู้ปรับปรุงพันธุ์ปศุสัตว์และผู้ปรับปรุงพันธุ์พืชจะคัดเลือกบุคคลที่ปรับตัวเข้ากับสภาพที่พืชหรือสัตว์เหล่านี้จะต้องอาศัยอยู่ได้ดี พวกเขาปฏิเสธผู้ที่มีความเหมาะสมน้อยกว่า พวกเขามักจะสร้างสายพันธุ์ใหม่โดยการข้ามสายพันธุ์ที่มีอยู่ และเลือกจากลูกหลานที่มีลักษณะที่เป็นประโยชน์ของทั้งสองสายพันธุ์ เช่น ผลผลิตสูงของข้าวสาลีพันธุ์หนึ่งและความต้านทานต่อน้ำค้างแข็งของอีกพันธุ์หนึ่ง หรือสีเงินของกระต่ายชินชิลล่า ด้วยขนอันอ่อนนุ่มของพันธุ์แม่น้ำ

วิวัฒนาการยังทำงานผ่านการข้ามและการคัดเลือก วัสดุของมันคือยีนกลายพันธุ์ที่มีอยู่ในทุกสายพันธุ์ ในแต่ละการกระทำของการสืบพันธุ์แบบอาศัยเพศ ยีนใหม่ๆ จะเกิดขึ้น บุคคลที่มียีนต่างกันจะแข่งขันกันเพื่อดิ้นรนเพื่อการดำรงอยู่ ตัวที่ฟิตกว่าจะทิ้งลูกหลานไว้มากกว่า และในที่สุดตัวที่รวมกันได้ดีกว่าก็จะเบียดตัวตัวที่แย่กว่าออกไป แม้แต่ยีนกลายพันธุ์จำนวนค่อนข้างน้อยก็ยังเป็นแหล่งสะสมความแปรปรวนทางพันธุกรรมขนาดใหญ่ หากมนุษยชาติโดยรวมมียีนกลายพันธุ์เพียง 1,000 ยีน ซึ่งถือเป็นการประเมินต่ำเกินไปอย่างแน่นอน จำนวนยีนที่เป็นไปได้รวมกันจะเกินจำนวนผู้คนทั้งหมดที่อาศัยอยู่บนโลกอย่างมาก ไม่มีคนสองคน ยกเว้นฝาแฝดที่เหมือนกัน (ดูบทความเกี่ยวกับเรื่องนั้น) ซึ่งจะเหมือนกันโดยสิ้นเชิงในโครงสร้างทางพันธุกรรม

แม้ว่าวิวัฒนาการจะใช้ยีนที่มีอยู่แล้วเพื่อจุดประสงค์เฉพาะหน้า แต่วัตถุดิบหลักคือการกลายพันธุ์ ซึ่งเป็นผลให้ยีนใหม่ปรากฏขึ้น การกลายพันธุ์จึงเป็นหนึ่งในพลังขับเคลื่อนที่ยิ่งใหญ่ที่สุดของวิวัฒนาการ และเนื่องจากกระบวนการวิวัฒนาการดำเนินต่อไป การกลายพันธุ์ยังคงจำเป็นสำหรับการอนุรักษ์และความก้าวหน้าของสิ่งมีชีวิตบนโลก

อย่างไรก็ตาม การกลายพันธุ์ครั้งใหม่ส่วนใหญ่เป็นอันตรายหรือถึงแก่ชีวิตได้ อะไรอธิบายเรื่องนี้? เหตุผลก็คือว่าสิ่งมีชีวิตทุกชนิดที่มีอยู่เป็นผลมาจากวิวัฒนาการที่ยาวนาน ในระหว่างนั้นได้มีการปรับให้เข้ากับความต้องการของรูปแบบการใช้ชีวิตของมันอย่างละเอียด จนการเปลี่ยนแปลงใดๆ ในองค์กรมีแนวโน้มที่จะเป็นการเปลี่ยนแปลงในด้านที่เลวร้ายยิ่งกว่า ดีกว่า. ลองนึกภาพ: ชายคนหนึ่งทำล้อในนาฬิกาของเขาพัง และช่างซ่อมนาฬิกาที่เขาหยิบนาฬิกาไปสุ่มเลือกวงล้อใหม่จากกองชิ้นส่วนทุกขนาดและหลากหลาย มีโอกาสมากที่หลังจากนี้นาฬิกาจะทำงานได้ไม่ดีและอาจได้รับความเสียหายทั้งหมดด้วยซ้ำ นาฬิกาที่ซับซ้อนที่สุดนั้นง่ายกว่าสิ่งมีชีวิตดึกดำบรรพ์ที่สุดมาก จำเป็นต้องใช้ล้อที่เชื่อมต่อถึงกันหลายสิบล้อเพื่อให้นาฬิกาเคลื่อนที่ กระบวนการทางสรีรวิทยาที่เชื่อมโยงถึงกันนับพันเป็นสิ่งจำเป็นสำหรับสิ่งมีชีวิตในการพัฒนาและอยู่รอด การกลายพันธุ์ การแทนที่ยีนหนึ่งด้วยอีกยีนหนึ่ง ทำให้เกิดการเปลี่ยนแปลงกระบวนการใดกระบวนการหนึ่งเหล่านี้โดยบังเอิญ ไม่น่าแปลกใจที่การกลายพันธุ์ส่วนใหญ่จะขัดขวางความสอดคล้องของร่างกาย และหลายอย่างถึงขั้นเสียชีวิตได้

ขอบเขตที่การกลายพันธุ์แบบใดแบบหนึ่งจะเป็นอันตรายนั้นจะขึ้นอยู่กับวิถีชีวิตและสภาพแวดล้อมของสิ่งมีชีวิต สำหรับพืชสีเขียวซึ่งการดำรงอยู่ของมันขึ้นอยู่กับฤทธิ์ทางเคมีของคลอโรฟิลล์ที่มีอยู่ การกลายพันธุ์ที่ทำให้เกิดผิวเผือกจะเป็นอันตรายถึงชีวิตได้ สัตว์ที่อาศัยอยู่ในถ้ำสามารถมีชีวิตอยู่ได้โดยปราศจากเม็ดสี ดังนั้นการกลายพันธุ์ที่นำไปสู่โรคเผือกจึงสามารถแพร่กระจายในหมู่พวกมันได้ ในสภาวะอาร์กติก การคัดเลือกเอื้อต่อพันธุ์กลายสีขาว

เมื่อสภาพแวดล้อมเปลี่ยนแปลงไป พวกกลายพันธุ์ซึ่งเป็นผู้แพ้ภายใต้เงื่อนไขแบบเก่า จะออกมาข้างหน้าและยังสามารถเข้ามาแทนที่บรรพบุรุษที่ไม่กลายพันธุ์ได้อีกด้วย หมัดน้ำขนาดเล็ก แดฟเนีย อาศัยอยู่ในบ่อน้ำและแหล่งน้ำต่างๆ ของเรา เจริญเติบโตได้ดีที่อุณหภูมิ 20° C และตายหากอุณหภูมิสูงขึ้นถึงประมาณ 27° C ในสภาพห้องปฏิบัติการ มีการกลายพันธุ์ที่ต้องใช้อุณหภูมิ 25 ถึง 30° C เพื่อให้ดำรงอยู่ได้ภายใต้สภาพภูมิอากาศสมัยใหม่ในอังกฤษ บุคคลกลายพันธุ์ไม่สามารถดำรงอยู่ได้ อย่างไรก็ตาม ลองจินตนาการว่าอุณหภูมิเพิ่มขึ้น 7-8 ° C ในกรณีนี้ มนุษย์กลายพันธุ์จะเป็นบุคคลกลุ่มเดียวที่สามารถมีชีวิตรอดได้ และพวกเขาจะวางรากฐานของบรรทัดใหม่ที่ประกอบด้วยมนุษย์กลายพันธุ์ทั้งหมด

ในทำนองเดียวกัน บุคคลกลายพันธุ์จะได้รับคุณค่าเมื่อสายพันธุ์นั้นตั้งอาณานิคมในดินแดนใหม่หรือเปลี่ยนวิถีชีวิต ในช่วงวิวัฒนาการ ชีวิตได้สำรวจดินแดนใหม่อย่างต่อเนื่อง ทั้งทะเล ผืนดิน น้ำจืด อากาศ และทะลุเข้าไปในสิ่งมีชีวิตอื่น ๆ เช่น พืชและสัตว์ เมื่อบุคคลหนึ่งตั้งถิ่นฐานในดินแดนใหม่ เขาต้องการชายและหญิงที่สามารถเปลี่ยนเครื่องพิมพ์ดีดเป็นพลั่ว และเตาแก๊สเป็นเตาที่ทำจากหิน เมื่อชีวิตขยายไปสู่ดินแดนใหม่ มันต้องการสายพันธุ์ที่ยังคงมีตัวแปรเพียงพอที่จะเลือกผู้ตั้งถิ่นฐานในสภาวะใหม่ เนื่องจากมียีนกลายพันธุ์จำนวนมาก หากยุคน้ำแข็งหวนคืนสู่ดินแดนของเรา นกสีขาวซึ่งบางครั้งพบได้ในหมู่สายพันธุ์สัตว์ป่าของเรา อาจเป็นนกกลุ่มแรกที่ประสบความสำเร็จในบริเวณที่ปกคลุมไปด้วยหิมะ

ดังนั้นจากมุมมองของสปีชีส์ การกลายพันธุ์จึงเป็นอันตรายเท่าที่จำเป็น การกลายพันธุ์เป็นอันตรายตราบใดที่สภาพการดำรงอยู่ยังคงไม่เปลี่ยนแปลง เนื่องจากสิ่งมีชีวิตซึ่งเป็นผลมาจากวิวัฒนาการของพวกมัน จะปรับตัวเข้ากับสภาพแวดล้อมและวิถีชีวิตของพวกมัน และการกลายพันธุ์มีแนวโน้มที่จะอ่อนแอลงหรือทำลายมากกว่าการปรับปรุงความสามารถในการปรับตัวแบบโบราณนี้ . การกลายพันธุ์เป็นสิ่งจำเป็นเพราะเงื่อนไขของการดำรงอยู่ไม่เคยคงอยู่ไม่เปลี่ยนแปลงเป็นระยะเวลานาน สภาพภูมิอากาศเปลี่ยนแปลงอย่างค่อยเป็นค่อยไปตลอดหลายปีที่ผ่านมา แม่น้ำเปลี่ยนวิถี ภูเขาถูกทำให้ราบเรียบ แหล่งอาหารบางแห่งหมดลงและแหล่งอาหารใหม่ปรากฏขึ้น สัตว์นักล่าย้ายจากพื้นที่หนึ่งไปยังอีกพื้นที่หนึ่ง และผู้คนในมุมโลกที่ไม่เคยมีคนอาศัยอยู่ก่อนหน้านี้ได้สร้างสภาพความเป็นอยู่ใหม่สำหรับพืชและสัตว์อย่างต่อเนื่อง เป็นผลให้มีเพียงสายพันธุ์เดียวที่จะสามารถตอบสนองการเปลี่ยนแปลงในสภาพแวดล้อมด้วยการปรับตัวใหม่เท่านั้นที่จะอยู่รอด และสิ่งเหล่านี้จะเป็นสายพันธุ์ที่มียีนกลายพันธุ์เพียงพอ ดังนั้น แต่ละสายพันธุ์จะต้องรักษาสมดุลระหว่างข้อกำหนดในการรักษาอัตราการกลายพันธุ์ต่ำ ซึ่งกำหนดโดยเงื่อนไขปัจจุบัน และข้อกำหนดสำหรับการสะสมอย่างมีนัยสำคัญของการกลายพันธุ์ ซึ่งกำหนดโดยแนวโน้มในอนาคต สายพันธุ์ที่กลายพันธุ์บ่อยเกินไปจะสูญพันธุ์เพราะหลายสายพันธุ์จะอ่อนแอ อายุสั้น หรือมีบุตรยาก ชนิดที่เกิดการกลายพันธุ์น้อยครั้งเกินไปอาจอยู่รอดได้สำเร็จในระยะเวลาหนึ่ง แต่พวกมันจะไม่สามารถอยู่รอดได้เมื่อสภาวะที่เปลี่ยนแปลงไปทำให้พวกมันต้องปรับตัวโดยที่ไม่มียีนที่จำเป็น

ที่เรียกว่า อัตราการกลายพันธุ์ที่เกิดขึ้นเองกล่าวคือ ความถี่เฉลี่ยที่ยีนของสายพันธุ์ที่กำหนดกลายพันธุ์ แสดงถึงความสมดุลที่กำหนดไว้ในท้ายที่สุดระหว่างข้อกำหนดที่ขัดแย้งกันเหล่านี้ มีการศึกษาความถี่ของการกลายพันธุ์ที่เกิดขึ้นเองในสัตว์เพียงไม่กี่ชนิดเท่านั้น มีตั้งแต่การกลายพันธุ์หนึ่งครั้งสำหรับยีนที่กำหนดต่อเซลล์สืบพันธุ์ 100,000 เซลล์ ไปจนถึงการกลายพันธุ์ 1 ครั้งต่อ 10 ล้านเซลล์ อย่างไรก็ตาม ทราบความถี่การกลายพันธุ์ทั้งสูงและต่ำลง ความผิดปกติบางอย่างในมนุษย์เกิดจากยีนที่มีอัตราการกลายพันธุ์ค่อนข้างสูง ดังนั้นโครโมโซม X ของมนุษย์ประมาณ 3 ใน 100,000 ตัวจึงมีการกลายพันธุ์ของฮีโมฟีเลียชนิดใหม่ หากเด็ก 800,000 คนเกิดในอังกฤษทุกปี ครึ่งหนึ่งเป็นเด็กผู้ชาย และเด็กเหล่านี้มีโครโมโซม X 1,200,000 โครโมโซม (เด็กผู้ชายแต่ละคนและเด็กผู้หญิงสองคน) ปรากฎว่าทุกๆ ปีจะมีเด็ก 36 คนเกิดในอังกฤษโดยถือโครโมโซมใหม่หนึ่งตัว ยีนฮีโมฟีเลีย เด็กผู้ชายทุกคนจะเป็นโรคฮีโมฟีเลีย ส่วนเด็กผู้หญิงทุกคนจะเป็น "พาหะ" ปกติภายนอก

ยีนของมนุษย์อื่นๆ ดูเหมือนจะกลายพันธุ์ในอัตราที่สูงกว่า แต่ก็มีเหตุผลที่เชื่อได้ว่ายีนของมนุษย์ส่วนใหญ่มีอัตราการกลายพันธุ์ต่ำกว่า อาจเป็น 1 ใน 100,000 gametes หรือน้อยกว่า

การกลายพันธุ์ที่เกิดขึ้นเองเกิดขึ้นได้อย่างไร?เห็นได้ชัดว่านี่เป็นหนึ่งในปัญหาที่สำคัญที่สุดของพันธุกรรม แต่จนถึงขณะนี้ได้รับการแก้ไขเพียงบางส่วนเท่านั้น เรารู้ว่ารังสีไอออไนซ์ทำให้เกิดการกลายพันธุ์และการแผ่รังสีมีอยู่ทั้งในชั้นบรรยากาศและในดิน ไม่ต้องสงสัยเลยว่าการแผ่รังสีที่เกิดขึ้นตามธรรมชาติเหล่านี้ทำให้เกิดการกลายพันธุ์ที่เกิดขึ้นเอง แต่มีการคำนวณแล้วว่าจำนวนของรังสีเหล่านี้น้อยเกินไปที่จะนับเป็นเพียงเศษเสี้ยวของจำนวนการกลายพันธุ์ทั้งหมดที่พบในธรรมชาติ การใช้สารเคมีหลายชนิดทำให้เกิดการกลายพันธุ์ในห้องปฏิบัติการได้ บางส่วนเช่นก๊าซมัสตาร์ดมีประสิทธิผลเท่ากับรังสีไอออไนซ์ ส่วนอย่างอื่นที่มีความแรงทางพันธุกรรมน้อยกว่านั้นเกิดขึ้นตามธรรมชาติหรือใกล้เคียงกับสารประกอบที่เกิดขึ้นตามธรรมชาติบางชนิด จึงมีความเป็นไปได้มากว่า สารเคมีก่อกลายพันธุ์มีส่วนรับผิดชอบต่อการเกิดการกลายพันธุ์ที่เกิดขึ้นเองบางส่วน เรายังรู้ด้วยว่าการกลายพันธุ์ที่เกิดขึ้นเองมักเกิดขึ้นที่อุณหภูมิสูงมากกว่าที่อุณหภูมิต่ำ ฟิสิกส์สอนเราว่าที่อุณหภูมิสูง โมเลกุลที่ประกอบเป็นสสารจะเคลื่อนที่ได้เร็วกว่าที่อุณหภูมิต่ำ ทำให้เป็นไปได้ว่าการเคลื่อนที่อย่างรวดเร็วของโมเลกุลในบริเวณใกล้เคียงกับยีนสามารถทำให้เกิดการกลายพันธุ์ได้ มีความเป็นไปได้มากที่การกลายพันธุ์สามารถเกิดขึ้นได้ในช่วงเวลาที่ยีนเพื่อเตรียมการแบ่งตัวจะก่อให้เกิดยีนที่คล้ายกันโดยสิ้นเชิงติดกับตัวมันเอง นี่เป็นกระบวนการที่ซับซ้อนมากซึ่งสามารถเปรียบเทียบได้กับการพับลูกบาศก์ให้เป็นสำเนาของการออกแบบที่แสดงบนฝากล่อง หากลูกบาศก์หายไปแม้แต่หนึ่งลูกบาศก์หรือสลับสองลูกบาศก์ สำเนาจะไม่ถูกต้อง ยีนอาจไม่มีชิ้นส่วนทั้งหมดที่จำเป็นในการสร้างยีนที่เหมือนกัน หรืออาจทำผิดพลาดในการเลือกและรวมส่วนต่างๆ หากเมื่อมีการสร้างสำเนาที่ไม่ถูกต้องแล้ว ต่อจากนี้ไปจะทำหน้าที่เป็นแม่แบบสำหรับการสร้างสำเนาครั้งต่อไป และด้วยเหตุนี้ยีนที่กลายพันธุ์ใหม่จึงจะถูกแพร่กระจาย

มีการศึกษาจำนวนมากเกี่ยวกับผลกระทบของสารก่อกลายพันธุ์หลายชนิด ต่อไปนี้เราจะพิจารณารายละเอียดเพิ่มเติมเพียงสารก่อกลายพันธุ์ชนิดเดียวเท่านั้น กล่าวคือ รังสีไอออไนซ์ เนื่องจากแหล่งที่มาของความไม่แน่นอนนี้มีความสำคัญอย่างยิ่งในยุคอะตอม ขณะเดียวกันก็ไม่อาจละเลยความจริงที่ว่ามีการใช้สารเคมีจำนวนมากขึ้น เช่น ยา เครื่องสำอาง วัตถุเจือปนอาหาร รวมถึงในกระบวนการผลิตด้วย เป็นไปได้ว่าบางชนิดอาจทำให้เกิดการกลายพันธุ์ ดังนั้น เช่นเดียวกับรังสีไอออไนซ์ จึงก่อให้เกิดอันตราย

แผนการทดสอบผลกระทบทางพันธุกรรมของยาและสารเคมีอื่นๆ มีการพูดคุยกันอย่างกว้างขวาง และแผนเหล่านี้มีแนวโน้มที่จะบรรลุผลในอนาคตอันใกล้นี้ อย่างไรก็ตาม ไม่ใช่เรื่องง่ายที่จะได้ข้อสรุปที่ชัดเจนจากการทดลองดังกล่าว แม้ว่าเราจะมั่นใจได้ว่ารังสีไอออไนซ์ที่เจาะลึกจะทำให้เกิดการกลายพันธุ์ในสิ่งมีชีวิตทุกชนิด แต่สถานการณ์จะแตกต่างออกไปเมื่อใช้สารเคมี: สิ่งเหล่านี้อาจมีผลกระทบต่อสิ่งมีชีวิตที่แตกต่างกันออกไป ตัวอย่างเช่น คาเฟอีนทำให้เกิดการกลายพันธุ์ในแบคทีเรีย แต่ไม่ได้ผลเลยในการทดลองกับหนู หนูอยู่ใกล้มนุษย์มากกว่าแบคทีเรีย ดังนั้นเราอาจพิจารณาผลลัพธ์เหล่านี้แล้วสบายใจและสรุปได้ว่าการดื่มชาและกาแฟในปริมาณมากไม่สามารถทำร้ายลูกหลานของเราได้ ไม่ว่ามันจะส่งผลต่อสุขภาพของเราอย่างไรก็ตาม แม้ว่าข้อสรุปนี้ดูสมเหตุสมผล แต่ก็ไม่สามารถแน่ใจได้ทั้งหมด ข้อควรระวังก็คือการเติมฟอร์มาลดีไฮด์จำนวนเล็กน้อยลงในอาหารของตัวอ่อนดรอสโซฟิล่าทำให้เกิดการกลายพันธุ์ในเพศชาย แต่ไม่ใช่ในตัวเมีย การขาดความสม่ำเสมอในการกระทำของสารเคมีทำให้ยากต่อการสรุปผลเกี่ยวกับมนุษย์จากการศึกษาในห้องปฏิบัติการเกี่ยวกับการกลายพันธุ์ เรายังคงต้องสรุปข้อสรุปบางประการหากเราต้องการหลีกเลี่ยงภาระของมนุษยชาติด้วยการกลายพันธุ์ที่ไม่พึงประสงค์ที่เกิดจากสารเคมี

เราจะไม่จัดการกับปัญหานี้อีกต่อไป และจะจำกัดการสนทนาของเราไว้เพียงผลกระทบต่อการกลายพันธุ์ของรังสีเอกซ์ รังสีไอออไนซ์ประเภทต่างๆ ทำหน้าที่ไม่เหมือนกัน แต่ความแตกต่างเหล่านี้มีน้อยและเป็นที่สนใจของนักพันธุศาสตร์เชิงทฤษฎีมากกว่าผู้ที่ไม่ใช่นักพันธุศาสตร์ที่ต้องการทราบถึงอันตรายทางพันธุกรรมที่มนุษยชาติจะต้องเผชิญในอนาคต

หากคุณพบข้อผิดพลาด โปรดเน้นข้อความและคลิก Ctrl+ป้อน.

ในบทนี้คุณจะได้เรียนรู้ว่าการกลายพันธุ์เกี่ยวข้องกับกระบวนการวิวัฒนาการอย่างไร จำหรือค้นหาว่าการกลายพันธุ์คืออะไร ความสำคัญของพวกเขาคืออะไร? มะเร็งเกี่ยวข้องกับวิวัฒนาการอย่างไร? ในบทนี้ คุณจะคุ้นเคยกับความแปรปรวนทางพันธุกรรมสองประเภท (แบบรวมกันและการกลายพันธุ์) และพิจารณาว่าการกลายพันธุ์เป็นแหล่งคงที่ของความแปรปรวนทางพันธุกรรม คุณจะได้เรียนรู้เกี่ยวกับความน่าจะเป็นของการกลายพันธุ์ที่เกิดขึ้น ผลที่ตามมาต่อสิ่งมีชีวิต ตลอดจนวิธีที่การกลายพันธุ์แพร่กระจายไปทั่วประชากร จะพิจารณาหลักการของการรักษาความหลากหลายทางพันธุกรรมของสายพันธุ์เนื่องจากบุคคลที่มีเฮเทอโรไซกัส

หัวข้อ: การสอนเชิงวิวัฒนาการ

บทเรียน: บทบาทวิวัฒนาการของการกลายพันธุ์

พลังขับเคลื่อนหลักประการหนึ่งของวิวัฒนาการตามความเห็นของ Charles Darwin คือความแปรปรวนทางพันธุกรรม ไม่มากก็น้อยที่เห็นได้ชัดว่าชาร์ลส์ ดาร์วินศึกษาความแปรปรวนทางพันธุกรรมโดยไม่ต้องมีแนวคิดทางพันธุกรรมสมัยใหม่ ปัจจุบันเป็นที่ทราบกันดีว่าความแปรปรวนทางพันธุกรรมเป็นผลมาจากกระบวนการทางเพศและกระบวนการกลายพันธุ์ (ดูโครงการที่ 1)

บรรณานุกรม

1. Kamensky A. A. , Kriksunov E. A. , Pasechnik V. V. ชีววิทยาทั่วไป เกรด 10-11 Bustard, 2548

2. Belyaev D.K. ชีววิทยา เกรด 10-11 ชีววิทยาทั่วไป ระดับพื้นฐานของ - ฉบับที่ 11 แบบเหมารวม. - อ.: การศึกษา, 2555. - 304 น.

3. ชีววิทยาชั้นประถมศึกษาปีที่ 11 ชีววิทยาทั่วไป ระดับโปรไฟล์ / V. B. Zakharov, S. G. Mamontov, N. I. Sonin และคนอื่น ๆ - ฉบับที่ 5, แบบแผน - อีแร้ง, 2010. - 388 น.

4. Agafonova I. B. , Zakharova E. T. , Sivoglazov V. I. ชีววิทยา เกรด 10-11 ชีววิทยาทั่วไป ระดับพื้นฐานของ - ฉบับที่ 6, เสริม. - อีแร้ง, 2010. - 384 น.

ตลอดหลายศตวรรษที่ผ่านมา มนุษยชาติพยายามค้นหาคำตอบสำหรับคำถามที่ว่า ความหลากหลายมหาศาลนี้เกิดขึ้นได้อย่างไร? เหตุใดแต่ละสายพันธุ์จึงมีการปรับให้เข้ากับสภาพที่อยู่อาศัยของมันอย่างเหมาะสมที่สุด? บางชนิดแตกต่างจากชนิดอื่นอย่างไร? เหตุใดบางสายพันธุ์จึงเจริญเติบโตในขณะที่บางชนิดตายและหายไปจากพื้นโลก?

1. หน่วยวิวัฒนาการเบื้องต้น ประชากร 2. วัสดุวิวัฒนาการเบื้องต้น การกลายพันธุ์ - ความหลากหลายทางพันธุกรรมในประชากร 3. ปรากฏการณ์วิวัฒนาการเบื้องต้น การเปลี่ยนแปลงในระยะยาวและโดยตรงในกลุ่มยีน 4. ปัจจัยวิวัฒนาการเบื้องต้น ความแปรปรวนทางพันธุกรรม การต่อสู้เพื่อการดำรงอยู่ การคัดเลือกโดยธรรมชาติ - ปัจจัยกำกับ 5. วัตถุเบื้องต้นของการคัดเลือก แยกบุคคลที่มีฟีโนไทป์บางอย่างออกจากกัน

ส.ส. ประชากร Chetverik เช่นเดียวกับฟองน้ำ ดูดซับการกลายพันธุ์แบบถอยในขณะที่ยังคงลักษณะทางฟีโนไทป์เป็นเนื้อเดียวกัน การดำรงอยู่ของความแปรปรวนทางพันธุกรรมแบบเปิดดังกล่าวสร้างโอกาสในการเปลี่ยนแปลงเชิงวิวัฒนาการของประชากรภายใต้อิทธิพลของการคัดเลือกโดยธรรมชาติ เขาศึกษาการกลายพันธุ์ตามธรรมชาติและการเปลี่ยนแปลงคุณสมบัติทางพันธุกรรมของร่างกาย มีส่วนสำคัญในการพัฒนาพันธุศาสตร์ประชากร

กระบวนการกลายพันธุ์เป็นสาเหตุให้เกิดความแปรปรวนทางพันธุกรรมอย่างต่อเนื่อง ยีนกลายพันธุ์ที่ความถี่หนึ่ง ในระหว่างการสืบพันธุ์แบบอาศัยเพศ การกลายพันธุ์สามารถแพร่กระจายไปทั่วประชากรได้ สิ่งมีชีวิตส่วนใหญ่เป็นเฮเทอโรไซกัสสำหรับยีนหลายชนิด กล่าวคือ ในเซลล์ของพวกมัน โครโมโซมที่คล้ายคลึงกันมียีนเดียวกันในรูปแบบที่แตกต่างกัน สิ่งมีชีวิตเฮเทอโรไซกัสจะปรับตัวได้ดีกว่าสิ่งมีชีวิตแบบโฮโมไซกัส

กระบวนการกลายพันธุ์เป็นแหล่งที่มาของความแปรปรวนทางพันธุกรรมของประชากร การรักษาความหลากหลายทางพันธุกรรมในประชากรให้อยู่ในระดับสูง ถือเป็นพื้นฐานสำหรับการคัดเลือกโดยธรรมชาติ ในประชากรที่แตกต่างกันของสายพันธุ์เดียวกัน ความถี่ของยีนกลายพันธุ์จะไม่เท่ากัน ไม่มีประชากรกลุ่มใดที่มีความถี่ในการเกิดลักษณะกลายพันธุ์เท่ากันทุกประการ ความแตกต่างเหล่านี้อาจเกิดจากการที่ประชากรอาศัยอยู่ในสภาพแวดล้อมที่แตกต่างกัน การเปลี่ยนแปลงความถี่ของยีนในประชากรโดยตรงนั้นเกิดจากการคัดเลือกโดยธรรมชาติ

คลื่นแห่งชีวิต - ความผันผวนของจำนวนบุคคลในประชากร คำนี้ถูกนำมาใช้โดยนักชีววิทยาชาวรัสเซีย S. S. Chetverikov ในปี 1915 ความผันผวนของตัวเลขดังกล่าวอาจเป็นตามฤดูกาลหรือนอกฤดูกาล ซ้ำในช่วงเวลาต่างๆ โดยปกติแล้วพวกมันจะยาวขึ้น วงจรการพัฒนาของสิ่งมีชีวิตก็จะยิ่งนานขึ้นเท่านั้น ต่อมา คำนี้ถูกแทนที่ด้วยแนวคิดเรื่องคลื่นประชากร (หนึ่งใน 4 ปัจจัยวิวัฒนาการเบื้องต้น ได้แก่ กระบวนการกลายพันธุ์ คลื่นประชากร การแยกตัว และการคัดเลือกโดยธรรมชาติ) ความสำคัญหลักมาจากการเปลี่ยนแปลงแบบสุ่มในความเข้มข้นของการกลายพันธุ์ต่างๆ ที่มีอยู่ในประชากร เช่นเดียวกับความกดดันในการคัดเลือกที่ลดลงเมื่อจำนวนบุคคลในประชากรเพิ่มขึ้น และความรุนแรงเมื่อจำนวนบุคคลลดลง บางครั้งคำนี้หมายถึงขั้นตอนของการพัฒนาพืชและสัตว์ ซึ่งสอดคล้องกับการเปลี่ยนแปลงของวัฏจักรทางธรณีวิทยาโดยประมาณ

ปัจจัยวิวัฒนาการเป็นปัจจัยที่ก่อให้เกิดวิวัฒนาการของประชากร ตามกฎแล้ว "คลื่นแห่งชีวิต" และ "การเคลื่อนตัวทางพันธุกรรม" จะมาพร้อมกับกระบวนการวิวัฒนาการของประชากรแต่ละกลุ่ม หากเรากำลังพูดถึงกระบวนการที่ยาวนาน (ช่วงระยะเวลา) อย่างไรก็ตาม การพัฒนาทางประวัติศาสตร์ของโลกอินทรีย์นั้นเป็นไปได้ในทางทฤษฎีหากไม่มีสิ่งเหล่านี้ กล่าวคือ อยู่บนพื้นฐานของความแปรปรวน พันธุกรรม การต่อสู้เพื่อการดำรงอยู่ และการคัดเลือกโดยธรรมชาติเท่านั้น

สาเหตุที่ทำให้เกิดการตายของสิ่งมีชีวิตทั้งหมดสามารถถือเป็นการคัดเลือกโดยธรรมชาติได้หรือไม่? การคัดเลือกโดยธรรมชาติไม่ใช่เหตุผลเดียวที่ทำให้สิ่งมีชีวิตเสียชีวิต การตายของสัตว์อาจเป็นผลมาจากเหตุการณ์สุ่ม (ไฟป่า น้ำท่วม หรือภัยพิบัติทางธรรมชาติอื่นๆ ที่ไม่มีโอกาสรอดชีวิต)

ปัจจัยเชิงวิวัฒนาการ กำกับกระบวนการวิวัฒนาการ ไม่กำกับกระบวนการวิวัฒนาการ การคัดเลือกโดยธรรมชาติ (กับภูมิหลังของการต่อสู้เพื่อการดำรงอยู่) - ความแปรปรวนทางพันธุกรรม -- การดริฟท์ทางพันธุกรรม - คลื่นแห่งชีวิต -- การแยกตัว. ทำหน้าที่ในประชากร โดยเปลี่ยนกลุ่มยีนของมัน ผลลัพธ์ที่เป็นไปได้: การเกิดขึ้นของประชากรใหม่ ชนิดย่อย สปีชีส์ (speciation)

ชุดของกระบวนการวิวัฒนาการที่เกิดขึ้นในประชากรของสปีชีส์หนึ่งและนำไปสู่การเปลี่ยนแปลงในกลุ่มยีนของประชากรเหล่านี้และการก่อตัวของชนิดย่อยและสปีชีส์ใหม่เรียกว่าวิวัฒนาการระดับจุลภาค วิวัฒนาการในระดับหน่วยที่เป็นระบบเหนือสายพันธุ์ซึ่งเกิดขึ้นเป็นเวลาหลายล้านปีและไม่สามารถเข้าถึงการศึกษาโดยตรงได้ เรียกว่าวิวัฒนาการระดับมหภาค กระบวนการทั้งสองนี้เป็นหนึ่งเดียว การบ้าน: หน้า ยกตัวอย่างอะโรมอร์โฟส การปรับตัวโดยไม่ทราบสาเหตุ และการเสื่อมสภาพ ทำซ้ำคำจำกัดความ: สปีชีส์ ประชากร วิวัฒนาการ วิวัฒนาการระดับมหภาค วิวัฒนาการระดับจุลภาค