Embedded Files
«Происхождение видов» Чарльза Дарвина, написанное пару веков назад, до сих пор увлекает читателя и исследователя в мир наблюдений, размышлений и логики, по которым продолжает развиваться эволюция. Читая эту книгу, сложно не согласиться с теми доводами, подкрепленные железными примерами, доказывая, что эволюция жизни не так проста, как кажется. Рассматривая главу о «Естественном отборе, или выживании наиболее приспособленного», я попытаюсь дополнить и разобраться в том, каков естественный отбор в настоящее время.
Естественный отбор является движущей силой эволюции, так как сохраняются те характеристики, которые помогают не только выжить, но и бороться с противостоянием окружающего мира. Так же он влияет не только на выживание, но на передачу своих генов потомкам, на которых в дальнейшем так же действует естественный отбор.
Говоря об искусственном отборе, Дарвин писал, что люди модифицируют видимые и наружные признаки для получения собственной пользы. На данный момент прогресс дошел до того, что, зная геном, можно его изменить, используя новые технологии - генная инженерия: метод CRISPR-Cas, создание вирусов, которые встраиваются в геном. Суть этих методов заключается в том, что мы включаем в исходный геном те гены, которые кодируют нужные нам элементы: белки, РНК и др. или же удалить ненужные нам гены, включая систему репарации. Например - с помощью системы СRISPR-Cas были созданы яблоки и грибы, которые не становятся коричневыми, при взаимодействии с кислородом. А манипуляции с геномом могут уменьшить вред, которые наносят насекомые, несущие болезни. Так, модификация гамет у комаров – сделала бы их неспособными к передаче вируса или паразита.
Глобальность генной инженерии в свете искусственного отбора заключается в том, что, вставляя нужные нам гены в организм, мы получим такого потомка, который будет иметь гены в нормальном проявлении, и соответственно нужда в селекции отпадает. На сегодняшний день искусственный отбор влияет не только на наружные признаки, но также на внутренние, посредством изменения генома.
Конечно это не сравнимо пока еще с творениями Природы, которые она создавала на протяжении миллионов лет и которые более адаптированы к разным условиям жизни, ввиду того что эти технологии не совершенны, так как еще не расшифрованы все функции и роли отдельных геномных последовательностей. И полное внедрение таких методик может нанести существенный вред так как имеет риски из-за гибридизации среди соседних видов и прочих непредвиденных ситуаций.
Эволюционируют ли сейчас люди, идет ли естественный отбор среди нас? Определенно да. Так показывают генетические исследования, начиная от генетических заболеваний и заканчивая возрастом поседения. Порядка двадцати тысяч лет назад, у всех взрослых людей отсутствовала переносимость лактозы, и те люди у которых было ограничение в питании, но имелись коровы и козы, шло развитие выработки лактазного фермента для получения больше калорий с молока и обеспечение большей выживаемости, перед теми, кому приходилось перерабатывать молоко в сыр и творог. На данный момент одна треть людей имеет переносимость лактозы, в основном это северные европейцы 95%, но с промышленным производством молочных продуктов, надобность в лактазном ферменте отпадает.
Иммунная система человека так же эволюционирует, противостоя таким болезням как ВИЧ, малярия… Но есть и побочные эффекты, которые приносит нам судьба в лице естественного отбора. При развитии устойчивости к малярии, люди страдают серповидно клеточной анемией, которая тоже является смертельной болезнью, выживают гетерозиготы по генам, переносящим малярию. С введением пшеницы в рацион питания появилась болезнь целиакия, где иммунная система, которая должна защищать организм от паразитов и инфекций ошибочно атакует слизистую кишечника.
В ответ на усиления иммунной системы животных, эволюционируют и микроорганизмы, которые их и заражают. Повышается резистентность к антибиотикам, температуре и прочим путям их устранения. Эксперимент, проведенный на кишечной палочке E. coli., показал, что их приспособленность к меняющимся, неблагоприятным условиям, происходит за счет разных изменений одних и тех же генов. Изменения происходили за счет генетических мутаций, которые прослеживались в поколениях. Шло закрепление мутаций естественным отбором. Сотрудники Калифорнийского университета экологии и эволюционной биологии провели эксперимент, на 115 линиях кишечной палочки в условиях повышенной температуры, произведенных из одного клона, т.е. геном был одинаковый. Они жили в таких условиях в течении 2000 поколений. По итогу эксперимента все линии приспособились к перегреву, изменяя гены, отвечающие за регуляцию температуры, увеличилась даже скорость размножения, так как 80% значимых замен оказались полезными. Какие же произошли генетические мутации: однонуклеотидные замены, вставки и делеции, дупликации. Некоторые замены часто встречались; повторяемость вставок, делеций, дупликаций преобладало по сравнению с точечными мутациями. Но повторяемость на уровне конкретных генетических измененний, поддержанный отбором, оказалась низкой. Так как каждая линия имела свой набор мутаций, то адаптация к высокой температуре идет разными путями: изменяются те гены, которые отвечают за приспособление к данным условиям, но изменения по большинству все разные.
Таким образом мы видим, что эволюция может идти по разным путям, к одной цели, на самом низком уровне, то есть на уровне конкретных мутаций, эволюционный процесс оказался малопредсказуемым. Однако на более высоком уровне генов и генных комплексов предсказуемость и повторяемость эволюции оказались выше.
Половой отбор.
Дарвин назвал половым отбором борьбу между особями одного пола за выведение потомства. Сильные самцы или самки оставляют многочисленное потомство, тогда как слабые, имеют меньший шанс. Но эволюция дает и другие пути для выполнения этой цели. Например: имеются территориальные сильные самцы, которые выделяются окраской и поведением, охраняют и оплодотворяют самок находящихся на их территории. Замечая другого такого же самца, они вступают в драку и решают, кто из них сильнее. Но существует другой вид самцов, которые свветлые, фенотипически схожи на самок, и они, проникая на пространства территориального самца, оплодотворяют несколько самок, тем самым продолжая свою линию.
Каков же половой отбор у людей? Какие признаки способствуют тому, что человек становится репродуктивно успешным? Этим вопросом задался Эволюционист и генетик Джонатан Бичем из Гарвардского университета. Он исследовал отношение между относительным репродуктивным успехом и аллелями, ассоциированными с различными фенотипами. В качестве подопытных, он брал информацию у 20 тысяч людей старше 50 лет. Рассматривались такие признаки как индекс массы тела (ИМТ), уровень образования, концентрация глюкозы в крови, рост, шизофрения, концентрация холестерина в плазме крови и возраст прихода первых месячных у женщин. В результате наименее образованные женщины с высокой массой тела и низким ростом были репродуктивно успешнее. Так же было установлено, что люди с более высоким уровнем образования (больше лет потраченное на образование) имели мало детей. Остальные фенотипические черты после статистических поправок не демонстрировали влияния на численность потомства, кроме возраста начала первых месячных, для которого эта связь остается вполне вероятной.
Происходит отбор наиболее приспособленных животных, тех, кто сильнее, умнее, лучше бегает или видит, но также и тех, кто лучше замаскирован. Известный пример естественного отбора был представлен на перцовых мотыльках. Когда деревья потемнели из-за гари и копоти, мотыльки со светлой окраской подверглись истреблению птицами, так как выделялись на темном фоне. Зато темные мотыльки, которые раньше были редкими, приобрели заметное преимущество. Затем отчистив свой воздух, деревья снова приобрели нормальный светлый оттенок, так темные мотыльки снова стали редкостью.
Видообразование.
Дарвин считал, что видообразованию способствует обширность ареала, в меньшей мере изоляция. И возникновение новых видов всегда близко к исходному виду.
На данный момент видообразованию происходит путем полиплоидизации и гибридизации, разделением ареала. В случае гибридогенного возникновения видов новая форма отлична от родителей.
Исследование Патрика Носила и его коллег о Timema cristinae – калифорнийские палочники, показало, как изменяется морфология и поведение популяции находящихся на разных кормовых растениях, т.е. происходит параллельное видообразование.
Палочники живут на двух видах растений Ceanothus spinosus (с широкими листьями) и Adenostoma fasciculatum (с узкими листьями). Те палочники, которые имеют белую полоску на спинке более заметны хищникам на Ceanothus spinosus, а те, которые полностью зеленые, меньше. Поэтому палочникам с белой полоской лучше находиться на Adenostoma fasciculatum, так как они маскируются в узкие листья. Они различаются не только по окраске, но и по форме тела и поведению. Также палочники могут мигрировать с одного куста на другой. Популяции с двух разных, но растущих поблизости растений, более родственны, чем удаленные популяции с одинаковых растений. Это означает, что адаптация к двум кормовым растениям происходит параллельно и независимо на разных участках. Палочки, живущие на одном виде растений, охотнее скрещиваются с теми палочками, которые живут на таком же виде растений (репродуктивная изоляция). Все эти факты говорят о начальном этапе видообразования. И сейчас наблюдается переходная форма. Так же это было доказано на сравнении данных секвенирования геномов этих палочников.
Подводя итоги, могу сказать, что эволюция и естественный отбор определенно движутся вперед, создавая и комбинируя новые гены и признаки. Чарльз Дравин был прав на счет того, что эволюция протекает медленно, отбрасывая то, что невыгодно для выживания. Гонка за выживание продолжается, организмы эволюционируют, под влиянием других организмов, конкурируя за среду обитания, которая также меняется. Эволюция не стоит на месте. На данном этапе развития, мы уже можем проследить и проанализировать все те процессы, которые способствуют этому, с развитием науки и новых методов анализа и получения данных.
Список литературы
Список литературы
Дарвин Ч. «Происхождение видов»
https://elementy.ru/novosti_nauki/431746?SSL=1
Google Sites
Report abuse