2020

Тимур Илхамович Алиев

Feb 4

Феодосий Добжанский сказал: «Ничто в биологии не имеет смысла вне света эволюции». Считаю, что этим он хотел сказать то, что все изменения, происходящие с живыми организмами, объясняются исключительно эволюцией. То есть любые изменения рассматривать надо именно с точки зрения эволюции, как именно эти изменения помогают тому, кто их приобретает. Рассматривать эти изменения отдельно от всего не имеет смысла. Например, известно, что человек любит шоколад, конфеты, то есть всё сладкое. Если рассмотреть это с обыденной точки зрения, не прибегая к эволюционному учению, можно так объяснить, почему мы любим сладкое: ну нравится оно нам, потому что, съев много конфет, мы почувствуем хорошее настроение. Но, применяя эволюционные подходы, можно предположить следующее. Шоколад является источником быстрого получения энергии, и те предки, которые любили его есть, получали преимущество над теми, кому это не нравилось. Соответственно, лучше выживали те, кто любил употреблять сладкое (шоколад, мёд, различные ягоды), в котором много глюкозы. То есть этот признак, который был полезен, закрепился и передавался далее в поколениях. Так может происходить и с другими признаками. Поэтому на признак и его преимущество нужно смотреть именно с точки зрения эволюции.

Светлана Дмитриевна Афонникова

Feb 6

Приведите один пример, иллюстрирующий фразу Ф. Добжанского "Ничто в биологии не имеет смысла вне света эволюции"

Эволюция основывается на естественном отборе. Популяции организмов существуют в определенных условиях среды. Так как факторы среды ограничены, то происходит борьба за выживание. Те организмы, которые в итоге выживают, способны оставлять потомство, передавать свои гены в следующее поколение. Выживают наиболее адаптированные к данным условиям. А так как они передают свои гены, то и следующее поколение вероятнее всего будет приспособлено к окружающей среде. Таким образом формируется группа особей с определенными характеристиками, полезными для приспособления к условиям среды.

С эволюционным подходом можно рассмотреть вопрос, почему пища народов арктической зоны не усваивается жителями, например, центральной России.

Дело в том, что организм жителя арктической зоны адаптирован к жестким условиям Севера. Он отличается повышением иммунных белков в сыворотке крови, минеральной насыщенностью в скелете, сильным развитием жирового слоя у женщин и сниженным жироотложением у мужчин. В рационе питания северных народов высокое содержание белков и жиров животного происхождения. Также характерна витаминная недостаточность. Их организм способен усваивать пищу с высоким содержанием белка, способен усваивать сырое мясо.

В течение длительного времени (и в настоящее время) среди популяции оказываются индивиды, не способные выжить в данных условиях. Например, с трудом усваивают местную пищу. Вероятнее всего такие индивиды не доживают до половозрелости и не могут оставить потомство. То есть дальше в популяции их «не адаптированные» аллели генов не сохраняются или встречаются реже. А продолжают жить приспособленные индивиды, оставляющие такое же (в основном) приспособленное потомство. Отсюда понятно, что организм жителя центральной России, не приспособленный к арктическим условиям, не способен усвоить пищу местного населения.

Эржена Лопсоновна Базарова

Feb 6

Почему у человека редуцировался волосяной покров на теле?

Известно, что предок человека и шимпанзе, живший 7-6 миллионов лет назад, обладал густым волосяным покровом. Но если шимпанзе и другие представители обезьян до сих пор красуются разнообразной шерсткой, то человек может похвастаться преимущественно волосами на голове, на теле же волосы намного короче и тоньше. Хотя в условиях суровой Сибири наличие теплой густой шерстки не кажется недостатком, только если с эстетической точки зрения.

Отмотаем время на несколько миллионов лет назад, чтобы узнать почему у нас так мало волос. Действие разворачивается в Африке, когда предок человека вышел из леса на просторы саванны под палящее солнце. Дабы не сталкиваться лишний раз с хищниками, предок человека искал пропитание в дневное время, бегая, причем на двух ногах, на далекие расстояния. Неудивительно, что остро встал вопрос терморегуляции. В результате для решения проблемы перегрева увеличилось количество потовых желез, и редуцировалась шерсть, жидкость быстрее испарялась с кожи, чем с мокрой шерсти. А на голове волосы остались, чтобы защитить череп, а точнее мозг, от прямых солнечных лучей. Почему же не лишились волосяного покрова другие млекопитающие, живущие в саваннах, для которых проблема терморегуляции также актуальна? В отличие от человека большинство хищников, например львы и гиены, активны в сумерках или ночью, когда температура немного уменьшается. Антилопы и другие копытные являются дневными животными, но перемещаются на короткие расстояния, то есть в основном передвигаются перебежками. Когда же предки человека начали мигрировать и заселять районы, где климат был холоднее, они уже имели представления и об одежде, и о способах добычи огня.

Однако, терморегуляция только одна из большого количества гипотез «облысения» человека. Существует также гипотеза об эктопаразитах, которые настолько надоели предку, что он решил проблему кардинально. Некоторые же считают, что утрата волосатости произошла под действием полового отбор. Одни гипотезы более реальны, другие менее, мне же больше понравилась гипотеза о терморегуляции.

Яна Баранова

Feb 6

Казалось бы, как может неудачный брак быть связан с эволюцией? Изучение молекулярных основ регуляции социального поведения у животных способно пролить свет на этот вопрос. Самый яркий пример “биологии социальности” – влияние нейропептидов окситоцина и вазопрессина на общественные отношения. Эти пептиды и их гомологи обнаружены почти у всех многоклеточных существ, контролирующие их гены появились не менее 700 млн лет назад и отличаются крайней консервативностью даже для отдалённых друг от друга групп живых организмов. Показано, что эти нейропептиды ответственны за общественное и половое поведение существ, которые ими обладают. Именно действием этих веществ объясняется моногамия прерийных полевок (у самок под действием окситоцина, у самцов – вазопрессина), забота о чужом потомстве у девственных крыс (при введении в мозг окситоцина), узнавание “знакомых” сородичей у мышей (ген окситоцина вкл/выкл) и другие интересные общественно-семейные вещи у животных.

А что про нас? Выяснено, что микросателлит RS3, расположенный перед геном рецептора вазопрессина V1a, сильно влияет на его экспрессию, а, следовательно, и на поведение человека (а именно мужчин, см.далее). Длина микросателлистного участка коррелирует уровнем альтруизма и временем полового созревания. Также у мужчин (!) гомозиготных по некоторому аллелю этого сателлита (RS3 334) намного реже случаются счастливые браки. Среди женщин же подобных корреляций хоть и не прослеживается, но браки с мужчинами гомозиготными по RS3 334 от этого крепче не становятся. А ещё исследования указывают на связь этого аллеля с аутизмом, но это уже другая история. На эти открытия нам помогли выйти очень мягкие и очень моногамные прерийные полевки, имеющие похожий участок перед геном рецептора вазопрессина.

Гомологии! Консервативность! Эвоюция!

Варвара Олеговна Благиня

Feb 6

"Ничто в биологии не имеет смысла вне света эволюции"

Почему мужское население в основном привлекают обьемные женские формы (грудь и попа), нежели тоненькие и худенькие девушки? это можно объяснить с точки зрения эволюции. Дело в том, что женщина с такими формами способна воспроизвести и вскормить более здоровое потомство, нежели худощавая. Женшина с широким тазом перенесет процесс родов легче, чем с узким. Во-первых, вероятность механически навредить ребенку снижается, а во-вторых сам процесс для женщины оказывается более безболезненным. Внешние родовые пути шире =》 ребенок проходит легче. Имея большие молочные железы, женщина способна продуцировать больше молока, значит ее ребенок будет здоровее и сильнее, или же женщина сможет вскормить неодного ребенка за раз. А как мы знаем, с эволюционной точки зрения смысл жизни и заключается в способности оставить после себя как можно больше здоровых отпрысков.

P.S. Извините, что с опозданием, только два часа назад приземлился самолет.

Анастасия Волянская

Feb 6

В одной книге, которую я недавно прочитала, авторы пытались ответить на вопрос, ссылаясь на эволюцию, которая как может показаться здесь совсем не при чем: почему институт брака разрушается? Почему такая большая статистка разводов? В книге было приведено множество примеров, которые говорили об этапах построения «семьи» ещё в начале цивилизации, когда можно было лишь говорить только о полигамии. Авторы считают, что человеку не присуща моногамия (очень грубое уточнение), так как на протяжении нескольких тысячелетий он был полигамным. Исследователи говорят о поведенческих паттернах, эволюционно сложившихся (!!!) в обществе, которые и приводят к данной модели поведения. Вопросы, которые поднимают авторы, очень противоречивы, и ответы на них спорные, но мне кажется, что этот пример будет интересным, если привести его к этой цитате. Ведь многие вопросы, касаясь физиологии, анатомии, эмбриологии человека и других организмов будет уместно рассмотреть со стороны эволюционного подхода, даже если сначала он не рассматривался с этой стороны.

Светлана Александровна Гартвих

Feb 6

Мимикрия — хороший пример для иллюстрации изменения организма и его эволюции. Под мимикрией принято понимать близкое внешнее сходство одного организма (имитатора) с другим (моделью), которое обманывает третьего (оператора). Обычно это - защитное приспособление, хотя у некоторых видов оно выполняет агрессивную функцию, позволяя хищнику незаметно приближаться к жертве. В любом случае мимикрия - способ адаптации к окружающему миру, благодаря которому животное может прожить дольше и иметь в среднем более многочисленное потомство.

У чешуекрылых ( бабочек) мимикрия служит в основном защитой против хорошо организованных, подвижных позвоночных, которые охотятся, используя зрение, - птиц, грызунов, ящериц, некоторых земноводных.

Мимикрия срабатывает том случае , когда хищник способен распознать и запомнить невкусные, опасные или непитательные объекты, но при этом достаточно "глуп", чтобы спутать модель и имитатора или не заметить маскирующиеся организмы на удачно выбранном ими фоне.

Согласно современным теоретическим воззрениям, связь фенотипов имитатора и модели развивается в течение эволюционного периода одним из трех путей.

1. Камуфляж. Моделью служит внешний фон - кора, листья, камни, грязь и прочее. Поскольку модель неодушевленна и неподвижна, она не реагирует на имитатора в процессе эволюции последнего.

2.Мимикрия Мюллера. Здесь происходит сближение двух защищенных видов и таким способом повышается коллективная безопасность. Дело в том, что умение хищника распознавать несъедобный вид не передается по наследству. Каждое поколение обучается заново, при этом, естественно, часть защищенных особей по ошибке становятся жертвами. Если два защищенных вида похожи друг на друга, то плата за обучение хищника распределяется среди большего числа особей. При таком типе мимикрии модель и имитатор в действительности каждый является моделью для другого, сближаясь в ходе эволюции.

3. Мимикрия Бэйтса. Это типично паразитический случай: незащищенный организм подражает хорошо защищенной модели, которая из-за этого частично теряет некоторую степень своей защиты (поскольку некоторые наивные хищники, съев вначале имитатора, затем атакуют модель). В процессе эволюции модель, как правило, уклоняется от имитатора, а тот ее догоняет.

Мимикрия проявляется только в тех признаках, которые хорошо заметны внешне: форма, окраска, иногда поведение. Благодаря строгому естественному отбору выживают только близкие копии. Самки более склонны к мимикрии, чем самцы. Они в большей степени нуждаются в защите, так как их толстое тело особенно привлекательно для врагов. Так же модель и имитатор имеют одну и ту же область распространения и летают совместно.

Примеры мимикрии Бэйтса среди чешуекрылых умеренных широт - большая тополевая стеклянница (Sesia apifomis Cl.), которая внешностью и поведением подражает шершню, и шмелевидные бражники (Hemaris fuciformis L., H. tityus L.), как две капли воды похожие на шмелей.

Различия в цветовом облике бабочек имеют простую генетическую природу: окраской крыльев управляют всего несколько конкретных генов. Их небольшие изменения могут дать толчок процессу образования новых видов. Так относительно недавно два близких вида геликонид, Heliconius cydno и H.melpomene, разошлись в результате мюллеровской мимикрии к двум различным моделям из того же рода.

Эмма-Янина Витальевна Гильд

Feb 6

В биологии общепризнанным является представление о том, что все биологические явления можно объяснить с помощью эволюционного подхода. Действительно, данное представление не лишено смысла, так как многие процессы проще объяснить, зная происхождение отдельных видов или органов.

Самым очевидным примером может служить эмбриогенез млекопитающих. На стадиях закладки и формирования внутренних органов во время внутриутробного развития эти органы как бы повторяют эволюционные этапы. Взять, к примеру, развитие выделительной системы. Предпочка, или пронефрос, - наиболее эволюционно ранняя форма почки у позвоночных, в эмбриогенезе млекопитающих формируется на первых стадиях развития, однако перестаёт функционировать уже к третьей неделе. Она формируется из первых восьми сомитных ножек. Следующим этапом эмбриогенеза выделительной системы, в точности повторяющим следующий эволюционный этап, является первичная почка, или мезонефрос, которая формируется на 4 неделе внутриутробного развития. Формируется она из следующих девяти сомитных ножек - с 9 по 17. Вначале пронефрос и мезонефрос даже имеют общий проток, да и располагаются они прямо друг за другом. Последним и самым эволюционно «молодым» этапом является формирование метанефроса, или тазовой почки, которая берет на себя основные выделительные функции к середине внутриутробного развития плода. Тазовая почка развивается из заключительных 18-25 сомитов. Таким образом, на примере органогенеза почки можно наблюдать эволюционные этапы ее развития, словно «выстроенные» в одну умозрительную линию друг за другом.

Отражение этапов эволюции выделительной системы в этапах ее органогенеза является довольно точным, что является наглядным примером и убедительным подтверждением фразы Добжанского.

Таким образом, задачи эмбриологов по поиску внутриутробных механизмов органогенеза были значительно облегчены применением эволюционного подхода.

Екатерина Олеговна Гришко

Feb 6

Почему у электрических угрей нет хвостовых и брюшных плавников?

Главный орган движения электрических угрей – анальный плавник (развивается в длинную ундулирующую пластинку), в то время как хвостовые и брюшные не развиты или отсутствуют вовсе. Это явление связывают с наличием у этих рыб электрического органа. Электрический орган развился из скелетных мышц, вследствие чего хвостовой плавник перестал быть основным движущим органом и редуцировался.

Считается, что электрические органы возникли независимо в разных группах рыб (конвергентная эволюция между южноамериканскими Gymnotiforms и африканскими Mormyridae замечательна тем, что электрический орган производится путем замены одной и той же аминокислоты в одном и том же натриевом канале, несмотря на то, что две группы рыб находятся на разных континентах и эволюция электрического органа чувств произошла с разницей в примерно 60 миллионов лет). Однако каждой из этих групп в связи с потерей большой части скелетной мускулатуры пришлось приспособиться движению весьма специфическими способами (плавание с помощью спинного плавника (Gymnarchus), анального плавника (Gymnotidae) и «костей Геммингера» (Mormyridae)).

Эти необычные локомоторные приспособления можно также рассматривать как средство, которое приближает рыбу к тому, чтоб ось ее симметрии и ее электрические поля совпадали при активных движениях.

Анна Дмитриевна Даниленко

Feb 6

Соглашусь с фразой ф. Добжанского , так как я считаю, что эволюция - траектория, по которой шло, идёт, и будет идти всё живое. Эволюция как картинка от пазла, которая помогает поставить маленькие кусочки в правильное место и воссоединить их в общую картину. Например, эволюционный подход может объяснить почему определенный орган, организм, процесс устроен именно так, как он устроен.

Например, на вопрос в чем связь между висцеральными дугами рыб и нашим ухом, может ответить сравнительная анатомия. Эволюционное развитие слуховых косточек млекопитающих является одним из более детально описанных и важных доказательств биологической эволюции. Этот пример может продемонстрировать наличие переходных форм и является хорошим примером экзаптации. Развитие слуховых косточек привело к улучшению слуха за счёт работы косточек среднего уха, кот. выравнивают акустические сопротивления между воздухом и жидкостью внутреннего уха. Естественный отбор мог поспособствовать закреплению такого механизма, ведь чуткий слух полезен при обнаружении не автотрофной пищи. Изменяющиеся размер и форма костей, вероятно связана с их функциональной активностью, которая под какой-либо нагрузкой/ перегрузкой детерминирует адекватные морфогенез и становление топографии путём изменения их роста, абсолютного и относительного, что в онтогенезе закрепляется естественным отбором.

Максим Алексеевич Дерюженко

Feb 6

Быстрое появление устойчивости к различным инсектицидам в популяциях тараканов. Исходя из одного из последних исследования тараканов, эти насекомые приспособились к быстро изменяющимся условиям среды, т.е. к использованию против них различных ядов. (Rapid evolutionary responses to insecticide resistance management interventions by the German cockroach (Blattella germanica L.) Mahsa Fardisi ect.) Проявление этой особенности соответствует закону Красной Королевы, который гласит, что «Относительно эволюционной системы виду необходимы постоянное изменение и адаптация, чтобы поддерживать его существование в окружающем биологическом мире, постоянно эволюционирующем вместе с ним». Механизм приспособления тараканов базируется на быстрой передачи устойчивости между поколениями, установлено, что если устойчивость проявляется у некоторых представителей поколения 1, то эта устойчивость будет у всех насекомых 2 поколения. Таким образом, ярко иллюстрируется “гонка вооружений” в животном мире, которая невозможно без эволюции.

Анастасия Александровна Еврейская

Feb 4

Фраза Добржанского предлагает задуматься о роли эволюционного подхода в изучении биологии. Как пример, эволбционный подход можно использовать, чтобы проследить закономерности развития того или иного огана, причины предпочтений одних продуктов другим, причины возникновения болезней, причины возникновения и протекания определеннных молекулярных реакций в организме.

Предлагаю убедиться в справедливости фразы Добржанского на примере устройства органа слуха у лягушек. В связи с земноводным образом жизни у лягушек появилась необходимость в восприятии звуковых волн не только в водной среде, но и в воздушной. Чтобы решить эту задачу у них появляется полость среднего уха и наружное отверстие, затянутое перепонкой. В полости среднего уха появляется слуховая косточка. Внутреннее ухо лягушек по сравнению с внутренним ухом рыб не сильно изменилось. Сохраняется слуховой лабиринт, с увеличенной областью слуховых полей. В воде звуковые волны проходят через тело лягушки и попадают во внутреннее ухо. Орган слуха лягушек представляет собой переходную форму между органом слуха рыб и наземных позвоночных.

Необходимо понимать, что орган слуха, как и любой другой, не появился в один момент таким, каким мы его знаем, это был долгий процесс формирования, с некоторым количеством переходных форм. К этому пониманию нам помогает придти эволюционный подход.

Алина Сергеевна Ельсукова

Feb 6

Еще со школьной скамьи нас учат делить области знаний на гуманитарные и технические, точные и описательные, фундаментальные и прикладные. Все это время положение биологии оставалось для меня загадочным, так как эта наука плавно замещала собой из области область представляясь то набором фактов, то библиотекой методов, то ключевым вопросом понятия “жизнь”.

Любой исследователь, погружающийся в биологию, шаг за шагом открывает для себя невидимые правила, объединяющие существование всего живого, упорядочивающие системы и органы, противоречивые, но при этом неявно присутствующие в строении каждой биологической системы: от правил взаимодействия мельчайших транскрипционных факторов с молекулой ДНК и до особенностей полового поведения позвоночных животных. Совокупность организмов нашей планеты, спроецированная на ось времени, неумолимо подталкивает любопытного исследователя к вопросам о невидимом слепом дирижере, все это время руководившим оркестром и продолжающем свое нелегкое дело и в эту самую секунду.

И имя тому дирижеру - эволюция. Эволюция - это способ слияния биологии и математики, возможность описать реальные сложные и несовершенные системы при помощи точности абстракций. Синтетическая теория эволюции рассматривает естественный отбор как главную причину адаптаций, а впоследствии и видообразования, естественный отбор - это функция, работающая над полем мутаций и рекомбинаций, напрямую зависящая от условий окружающей среды.

Каждый ребенок в процессе самопознания задавался простыми в своей формулировке, но сложными в биологической сути вопросами: “почему я похож на маму?”, “почему я люблю сладкое?”, “почему я вижу свет?”. На первый взгляд, ответы на эти вопросы могут дать такие разделы биологии как генетика, нейрофизиология, эстезиология, но ни одна из них не раскроет внутренней общности этих вопросов. Каждый из разделов биологии способен прояснить механизм, но не ответит на вопрос: “почему так, а не иначе?”. Ответы эволюции несут ключевой смысл преемственности живых организмов, записи информации о прошлом, настоящем и будущем всего живого. Потому что выживали те организмы, что были похожи на своих предшественников. Потому что любовь к сладкому (= быстрой энергии) помогала нашим прародителям быть эффективнее своих соперников. Потому что мама и папа видят свет, и их предшественники видели свет, а их предшественники, впервые увидевшие свет, оказались живучее слепых.

Эволюция способна раскрывать строение сложных органов, таких, например, как глаз человека, через особенности органогенеза в процессе эмбрионального развития (направление “эво-дево”). Ее суперспособность - раскладывать сложное уравнение на простые множители путем установления в поколениях живых организмов последовательности мутаций, видоизменявших биологическую систему до того состояния, что мы наблюдаем.

Таким образом, эволюция - это ядро биологического мышления любого ученого. Лишившись эволюционного подхода, биология рассыплется на тысячи фактов, не связанных единым логическим стержнем.

Екатерина Сергеевна Иванова

Feb 6

В 1972 году Феодосий Григорьевич Добржанский выступал на конференции Национальной ассоциации учителей биологии с докладом, опубликованном в 1973 году под заголовком «Ничто в биологии не имеет смысла, кроме как в свете эволюции». Эта фраза получила широкое распространение и отражает глубокое и всеобъемлющее значение эволюции во всех биологических процессах, строении и свойствах живых организмов. Эволюция осуществляется путем естественного отбора, который позволяет закрепить в генотипе популяции наиболее выгодные признаки организмов и отсеить невыгодные.

Иногда эволюционный подход позволяет ответить на вопросы, на которые не могут ответить ботаника или зоология, поскольку не всегда преимущество определенного признака над другим можно определить путем сравнения морфологии или анатомии. Например, длинный яркий хвост у самцов павлинов сложно объяснить, не используя понятие полового отбора. Этот признак абсолютно невыгоден для мимикрии и скорости передвижения в пространстве, признаков, облегчающих выживание, которых стремятся достичь многие живые существа. Тем не менее, самки склонны выбирать в партнеры самцов с наиболее ярким и пышным хвостом, поскольку чем больше и длиннее хвост, тем сильнее он мешает самцу выжить, соответственно, если самец смог дожить до полового созревания с таким баластом, значит, он лучше других приспособлен и его потомство получит лучшие гены. Таким образом, красивый хвост закрепляется в популяции, как и склонность самки выбирать самца с таким хвостом, а самки, склонные выбирать самцов с коротким хвостом рискуют, что их потомки с более короткими хвостами проиграют половой отбор. Сложно сказать, как происходило формирование такого поведения, но подобный способ привлечения брачных партнеров распространен в животном мире, и объяснить его можно только с точки зрения популяции, являющейся элементарной единицей эволюции.

Дмитрий Игоревич Каретников

Feb 6

Зачем бобовым клубеньки или как приспособиться к плохой почве?

Ответ на этот вопрос лежит в прямом смысле «на поверхности» или «в поверхности». Дело в том, что далеко не вся почва богата молекулярными веществами, необходимыми для нормальной жизнедеятельности растений. Встречается почва очень сухая, она может не содержать необходимого количества дубильных веществ, а может быть и вовсе недостаток азота в почве. Вот как раз с последней проблемой природа научилась бороться.

Одним из важнейших условий существования и процветания растений (и не только растений) является способность к взаимодействию с различными почвенными микроорганизмами. Могут ли подобные взаимодействия между растениями и микроорганизмами быть мутуалистическими? Ответ на этот вопрос дают нам симбиотические взаимодействия между бобовыми растениями и грибами Rhizophagus irregularis или бактериями Frankia, благодаря которым образуются клубеньки. Само взаимодействие происходит благодаря сигнальной регуляции бобовых растений, которые отвечают на Nod-факторы, отправляемые бобовым, и позволяют перечисленным организмам войти в симбиоз с растениями и образовать «корневой узелок».

Зачем же тратить время замечательным бобовым на какие-то мелкие организмы?

Перечисленные организмы способны фиксировать атмосферный азот, переводя его в низкомолекулярные соединения. Сами же растения не обладают таким свойством, следовательно, при низком содержании азота в почве растение просто пожелтеет, пожухнет и благополучно умрет. И вот микроорганизмы понимают (или эволюция подсказывает), что нужно выручать братьев своих растительных, но бесплатно делать они этого не собираются. Они требуют взамен питательные вещества. Так и происходит, что посредством Nod-факторов бобовые узнают микроорганизмы, после чего образуется клубенек. В этом клубеньке обитают бактерии, фиксируя атмосферный азот, благодаря чему бобовые усваивают его, отдавая взамен различные питательные вещества для дальнейшей жизнедеятельности бактерий. Таким образом обогащается рацион растений, но что еще не мало важно, вся почва насыщается соединениями азота, способными к поглощению! Давным-давно ботаники (или это были обычные крестьяне) обратили внимание, что рядом с бобовыми остальные растения других семейств растут аналогичным образом хорошо, а на такой же почве без бобовых - плохо. Этот факт объясняется как раз азот фиксирующими микроорганизмами, обогащающими почву азотом.

Вот и ответ на вопрос про клубеньки – это жизненно важный орган растений, который был приобретен в процессе эволюции посредством симбиоза, который до сих пор улучшается и процветает, благодаря которому растения способны продолжать существовать и прогрессировать.

P.S. Не только бобовые обладают способностью к симбиозу с азот фиксирующими бактериями, но они являются основными и самыми известными. Несколько видов растений аналогично способны входить в подобный симбиоз с бактериями. Почему же остальные не могут? Они не обладают необходимыми «генами сигнальной регуляции», следовательно, не способны ответить бактериям. Как известно, в нескольких областях ДНК бобовых произошла дупликация, после чего были накоплены мутации, а все это в совокупности дало нам способность к мутуализму с N-бактериями. Подобными генами просто не обладают остальные семейства. Но кто знает. Может быть, когда-нибудь и сложноцветные начнут образовывать клубеньки?

Галина Сергеевна Кокшарова

Feb 6

Почему у ледяных рыб нет гемоглобина?

Гемоглобин, белок, необходимый для транспорта кислорода, присутствует в крови почти всех позвоночных. Тем не менее, в водах Антарктиды обитают рыбы, его не имеющие. Как такое могло произойти с точки зрения эволюции?

Считается, что предки ледяных рыб, малоподвижные обитатели дна, утратили гемоглобин в результате мутации в конце третичного периода, когда воды Южного океана сильно похолодали. Кислород более растворим в холодной воде, а утрата эритроцитов сделала кровь менее вязкой. В условиях холодной, хорошо перемешиваемой, насыщенной кислородом воды Антарктики, рыбы без гемоглобина смогли выжить и оставить потомство.

В последствии они приобрели механизмы компенсации: сердце выросло в размерах, стала больше скорость кровотока, увеличился синтез фосфолипидов и возросло соотношение липид:белок в мембранах.

Интересно, что таким образом появился не один вид ледяных рыб, а несколько. Все они утратили гемоглобин в результате разных мутаций, некоторые из них сохранили миолглобин, остальные потеряли и его. Тем не менее, последующие их адаптации происходили конвергентно.

Таким образом, применив эволюционный подход к имеющимся данным, мы можем предположить примерную картину появления и развития видов.

Алина Викторовна Константинова

Feb 6

Несколько дней назад, самым красивым мужчиной мира был выбран британский актер Роберт Паттинсон. По мнению хирургов Центра передовой косметической и пластической хирургии лица в Лондоне, его лицо на 92,15% подходит под древнегреческие стандарты красоты. Этот мужчина – идеальный красавец по меркам западного общества – но, если бы мы спросили горожанина из Пекина в 15 веке, или крестьянина древнего Египта, назвал бы он Роберта красивым? Понятие красоты, как любое субъективное понятие, подвержено веяниям моды и меняется вместе с изменениями общества. Однако, некоторые закономерности остаются постоянными.

Так как же мы решаем, что красиво, а что нет?

Хотя красоты – понятие широкое и часто абстрактное, когда мы говорим о красоте человека, мы зачастую подразумеваем под этим привлекательность его как потенциального партнера. Мы могли бы подумать, что при выборе партнера ищем в нем черты, наиболее полезные для выживаемости, которые позволят нашим генам передаться дальше. Но в природе это зачастую работает не так, и самки выбирают самцов с признаками, не несущими в себе абсолютно никакой пользы. Этот выбор в пользу эстетичности наблюдается у многих видов, в том числе и у нас.

Еще Чарльз Дарвин предложил в своих трудах гипотезу полового отбора. Он считал, что только естественный отбор не может объяснить некоторые приспособления, не помогающие особи выживать. Например, если самец несет неадаптивную черту, которая увеличивает его шансы быть пойманным и съеденным, но все же доходит до репродуктивного возраста, это свидетельствует о его большей выносливости, устойчивости к болезням и т.д. У полового отбора есть множество видов и форм, и взаимоотношения между полами бывают весьма сложными.

Существуют теории о том, как половой отбор повлиял на нас в процессе эволюции. Дарвин предполагал, что такие признаки как наличие и отсутствие бороды, подвержены половому отбору. Джеффри Миллер выдвинул гипотезу о том, что многие формы человеческого поведения, не связанные четко с выгодами для выживания, такие как юмор, музыка, визуальное искусство, вербальное творчество и некоторые формы альтруизма, являются брачными адаптациями, которые были одобрены посредством полового отбора. Некоторые даже утверждают, что интеллект тоже отбирается половым путем. Если взглянуть на развитие человека с точки зрения эволюции, то многое из того, что мы считаем положительными качествами, развивалось так.

Красота – сложное понятие. Эволюционный подход позволяет лучше ее понять. Что-то кажется нам красивым, потому что помогает выживать, а что-то, наоборот, потому что мешает (ведь если уж ты выжил вопреки, значит, сильный, и гены у тебя хорошие). В разные периоды истории условия менялись очень сильно, и качества, которые раньше помогали, теперь могут лишь помешать.

Александра Евгеньевна Коренская

Feb 6

Я очень люблю кушать рыбу. Да и не только я, многие люди считают морепродукты деликатесами. Каждую зиму мы видим распродажи красной икры, готовим салаты с кальмарами и крабовыми палочками, на полках довольно большой ассортимент мидий и креветок. Да и вообще – четверг -рыбный день. Почему же, несмотря на цены, мы регулярно едим это? Если подумать, все это можно объяснить с точки зрения эволюции. Морепродукты очень питательны, содержат множество минералов и других полезных веществ, таких как различные витамины и Омега – 3 жирные кислоты. Особенно важен здесь для нас йод, который мы не можем получать в нужном количестве из других продуктов. Таким образом, любовь к рыбе и прочим могла возникнуть у наших далеких предков. Вероятно, те популяции, которые стремились употреблять дары моря, реже страдали от авитаминозов и различных связанных с этим заболеваниями. Соответственно, у них должно было быть больше шансов оставить потомство и прокормить его. Таким образом, шансов, что размножатся и расселятся любители рыбы, должно было быть больше. Думаю, именно поэтому я (и многие другие люди) с удовольствием поедаем морепродукты.

Максим Александрович Корюков

Feb 4

Эволюционный подход для изучения каких-либо биологических явлений очень важен, поскольку позволяет проследить изменения генофонда популяции (и проследить различные этапы видообразования). Мы можем увидеть внутри- и межвидовые различия и выявить различные механизмы, вызывающие их. Все многообразие размеров, вариантов образа жизни и строения тех или иных органов удивляет. Если задать себе вопрос: “Зачем нужно такое разнообразие?”, то в голову приходит один единственный ответ: “Так сложилось в результате эволюции из-за разнообразия условий среды и т.д.”. Процесс эволюции приводит к освоению организмами различных биологических ниш. Естественный отбор может привести к различным изменениям в организмах (адаптациям). Некоторые из них могут позволить виду занять другую экологическую нишу и благополучно существовать в ней.

Примером может послужить огромное разнообразие кошачьих. Большая часть видов кошек анатомически похожи друг на друга, отличаясь лишь размерами тела. Отличить различия в черепах льва и тигра было бы довольно нелегко, однако, сейчас существует различные биологические методы изучения ДНК, позволяющие построить филогенетическое дерево семейства кошачьих. Сравнивая различные маркерные последовательности, мы можем установить различия среди видов, их родство, и время их происхождения. Мы можем ответить на различные вопросы: “Почему у барханного кота стопы покрывает жесткая шерсть, а у моей кошки дома стопы мягкие?”. Ответ заключается в том, что они обитают в разных экологических нишах, барханный кот обитает в жарких местах (пустынях), следовательно, защита стоп необходима для нормального передвижения по раскаленному песку, а домашние коты не обладают данной адаптацией просто потому что она им не нужна.

Собственно, эволюционный подход для описания различных явлений может показать нам почему произошло именно так, а не иначе.

Юлия Владимировна Лаприна

Feb 6

Моё эссе будет посвящено органам слуха. Почему именно им?

Во-первых, ухо-один из самых важных органов у человека, во- вторых, я считаю, что развитие органов слуха с течением эволюции является наиболее интересным.

Для начала обратимся к анатомии: Органы слуха у человека состоят из наружного, среднего и внутреннего уха. У человека наружнее ухо представлено ушной раковиной и наружным слуховым проходом, в среднем ухе самой важной частью является барабанная полость, и входящие в неё слуховые косточки: молоточек, наковальня и стремечко. Внутренне ухо, также называют перепончатым лабиринтом, и состоит оно из преддверия, улитки и полукружных каналов.

Будем разбираться почему данный орган у людей устроен именно так, как устроен, используя эволюционный подход. У рыб вообще нет ушей, у некоторых амфибий и рептилий наружное ухо выглядит как перепонка, у птиц уже видно наружный слуховой проход, а у нас ушная раковина сложной формы.

И все же где связь между нашими органами слуха и рыбами? Рассмотрим косточки в среднем ухе: у нас их три, у рептилий две, у рыб - ни одной.

Все верно, природа удивительна и стремечку соответствует акулий хрящ- гиомандибуляре, который связывает черепную коробку с челюстями, а при переходе на сушу и видоизменении верхней челюсти он превратился в маленькую, но такую необходимую косточку. А молоточек и наковальня развились из косточек, находящихся в задней части челюсти рептилий, они уменьшались и перемещались, в итоге оказались в среднем ухе млекопитающих. У человека ушная раковина является своеобразной воронкой, её сложная форма обусловлена тем, что ухо не может направляться на источник звука. Но за счёт особого строения ушная раковина вносит определенные частотные изменения, в соответствии с локализацией источника звука в пространстве, а наличие двух ушей позволяет определять справа или слева поступил звуковой сигнал.

Подведем краткий итог и обобщим вышесказанное:

У рыб есть мелкие отверстия вдоль тела, с помощью которых они улавливают звуковые волны и преобразуют их в импульсы, передают их в плавательный пузырь, а затем во внутренние ухо. Но все же это не является ушами в обычном для нас понимании. У крокодила уши есть, но слуховые отверстия снаружи закрыты костным выступом, в среднем ухе есть стремечко, оно проводит звук к внутреннему уху. У птиц тоже есть уши, зачастую они спрятаны под перьями, у среднего уха тоже одна косточка, при этом птицы могут слышать сигналы об опасности от других птиц и улетать в безопасное место. У млекопитающих есть ушная раковина и целых три косточки в среднем ухе, что позволяет им слышать в гораздо большем диапазоне частот, чем, например, рептилии.

Дарья Андреевна Лебедева

Feb 6

Строение придаточных пазух с точки зрения эволюционного подхода

Придаточные пазухи носа — это воздухоносные полости, выстланные слизистой оболочкой, являющейся продолжением слизистой носовой полости, с которой они находятся в прямой связи. Данные пазухи заложены в костях лицевого скелета.

Согласно наиболее признанной из теорий развития придаточных пазух носа, придаточные полости носа образуются в ходе врастания слизистой оболочки носовых ходов в губчатую костную ткань. Слизистая оболочка при соприкосновении с костным веществом способна вызвать его рассасывание. Размеры и форма придаточных пазух находятся в прямой зависимости от резорбции кости.

Начало развития придаточных пазух относят к 8-10-й неделе эмбриональной жизни, причем раньше всех, на 8-й неделе, появляются зачатки верхнечелюстной кости и решетчатого лабиринта. У новорожденного имеются все придаточные пазухи, за исключением лобных, находящихся в зачаточном состоянии.

Придаточные пазухи носа образуются из слизистой среднего носового хода, врастающей в костную ткань. В носовых ходах образуются выпячивания; далее в них развиваются бухты, представляющие зачатки придаточных пазух.

Благодаря такому строению придаточные пазухи увеличивают площадь воздухоносных путей, что придает этим путям, ряд функций, таких как: увлажнение, согревание и очистка воздуха от крупных инородных частиц.

Также стоит отметить, что к функциям пазух носа относится и иммунная защита. При нагревании внутри пазух, вдыхаемый воздух частично обеззараживается от патогенов, в обыкновении живущих при более прохладных условиях. Крупные частицы пыли задерживаются волосками, растущими у входа в нос, а большая часть пылинок и бактерий проходит с потоком воздуха в извилистые носовые проходы и оседает на слизистой оболочке. Постоянные колебания ресничек мерцательного эпителия способствуют выводу слизи с инородными телами из полости носа в носоглотку, после чего она отхаркивается или проглатывается. Бактерии, попавшие в полость носа, в значительной степени обезвреживаются веществами, содержащимися в носовой слизи.

Таким образом, возможно предположить, что те особи, которые обладали вышеописанными структурами или предшественниками этих структур, проявляли большую устойчивость к различным патогенам и демонстрировали лучшие показатели выживаемости, в отличии от особей без данных механизмов.

Екатерина Алексеевна Лишай

Feb 5

Эволюционный подход – это изучение с точки зрения развития во времени; анализ того, почему что-либо является тем, чем оно является и как оно стало таким. Именно рассмотрение с позиции эволюции часто помогает понять, зачем существует та или иная структура, почему процессы протекают именно так, а не иначе.

При рассмотрении структуры или процесса в конкретно взятом организме часто не получается ответить на вопрос: "Почему именно так?" Одним из примеров можно назвать аппендикс, который раньше ошибочно называли рудиментом, не выполняющим никаких функций. Именно эволюционный подход позволил доказать, что это не так.

Дарвин полагал, что аппендикс у людей и других приматов является выростом слепой кишки – органа, который травоядные предки использовали для переваривания растительной пищи.

Позднее (Бэрри в 1900, Х.Ф.Смит и др. в 2009) при сравнении различных видов животных стало известно, что аппендикс содержит лимфоидную ткань, которая содержит белые кровяные клетки, помогающие бороться с инфекциями, и стимулирует рост полезных кишечных бактерий.

В 2017 году исследовательская группа доктора Хезера Ф.Смита собрала данные о наличии или отсутствии аппендикса и других желудочно-кишечных и экологических признаков у 533 видов млекопитающих. Они сопоставили данные с филогенезом (генетическим деревом), чтобы отследить, как аппендикс менялся в процессе эволюции млекопитающих, и попытаться определить, почему у некоторых видов есть аппендикс, а у других нет.

Они обнаружили, что аппендикс развивался независимо в нескольких линиях млекопитающих более 30 раз и почти никогда не исчезал из линии после появления.

Размещая информацию о питании на эволюционном дереве, исследователи определяли, появляется ли аппендикс, когда определенная группа млекопитающих меняет свой рацион. В большинстве случаев не было никаких признаков диетического сдвига, что означало - эволюция аппендикса не обязательно происходит так, как думал Дарвин.

Таким образом, используя эволюционный подход, можно получить данные, которые на одном организме получить практически невозможно, особенно в ситуациях, когда непонятно, зачем этот процесс идет так или зачем нужен какой-то орган. Поэтому, действительно: "Ничто в биологии не имеет смысла вне света эволюции".

Анна Вячеславовна Лыхина

Feb 6

Почему генетический код триплетен?

Существует гипотеза, что генетический код продолжал некоторое время изменяться после своего появления, а не возник случайно. Поэтому современный код обеспечивает максимальную приспособленность и минимизирует последствия мутаций. Примером эволюции генетического кода могут являться аминокислоты, которые имеют общий путь биосинтеза. Как правило, они имеют общую первую позицию кодонов. Этот факт может быть пережитком раннего, более простого генетического кода, который содержал меньше аминокислот, чем современный, и постепенно включил в свой состав все 20 аминокислот. Кодоны аминокислот со схожими физико-химическими свойствами также, как правило, похожи, что смягчает последствия точечных мутаций и нарушений трансляции.

Стоит отметить важный этап трансляции - опознавание нуклеотидной последовательности информационной РНК путем спаривания оснований нуклеотида с тРНК. При дублетном варианте с помощью четырех разных нуклеотидов можно закодировать 4*4= 16 аминокислот. Однако для длины кодона природа выбрала не два, а три нуклеотида. Можно предположить, что при дублетном коде не оказалось оснований с достаточно большими константами ассоциации, и поэтому кодон должен был увеличиться до триплета, чтобы обеспечить специфическое узнавание. С помощью четырех различных нуклеотидов триплетный код может распознавать 4*4*4 = 64 аминокислоты. Однако используются только 20 аминокислот. Для объяснения этого факта нужно предположить, что генетический код развивался и что его эволюция остановилась на полпути. Вырожденность генетического кода обеспечивает надёжность хранения и передачи генетической информации.

Соответствие аминокислот кодонам стандартного генетического кода, по-видимому, является прямым продуктом естественного отбора для системы, которая сводит к минимуму фенотипическое влияние генетической ошибки.

Татьяна Андреевна Мартюшева

Feb 5

Почему у нас четырехкамерное сердце? В ходе эволюции организмы вышли на сушу и им необходимо было дышать газообразным кислородом, а не растворенным в воде, для этого появились лёгкие. Кровеносная система начала подстраиваться и обслуживать новые органы и возник новый круг кровообращения. Насыщенная кислородом кровь смешивалась с насыщенной углекислым газом в желудочке сердца , что являлось не очень выгодным положением дел, так как кислород в достаточном количестве не мог поступить во все органы и животные со смешанной кровью , например амфибии, очень быстрые, но не выносливые. Для того чтобы кислород эффективно поступал во все органы начала появляться перегородка в желудочке трехкамерного сердца и уже у крокодилов наблюдается четырехкамерное сердце, но их кровь все равно смешивается из-за наличия рудиментарного сосуда, соединяющего правую и левую дугу аорты, который редуцировался у млекопитающих. Таким образом, наличие четырехкамерного сердца в ходе эволюции являлось более выгодным.

Николай Олегович Москаленко

Feb 6

В своем ответе при помощи эволюционного подхода я попытаюсь ответить на вопрос: какие преимущества популяции дает переносимость лактозы?

Введем некоторую дефиницию: биологической эволюцией называется естественный процесс развития живой природы, сопровождающийся изменением генетического состава популяций, формированием адаптаций, видообразованием и вымиранием видов, преобразованием экосистем и биосферы в целом.

Разберемся в механизме этого процесса. Лактоза - это молочный сахар. В норме молочный сахар расщепляется в тонком кишечнике всех детенышей млекопитающих специальным ферментом - лактазой. Все детеныши способны расщеплять лактозу, ведь она содержится в грудном молоке, в основном продукте питания на начальных этапах жизни. За выработку лактазы отвечает ген LCT, который в норме должен со временем переставать синтезировать фермент, чтобы появлялась непереносимость лактозы, и тем самым дети не «сосали» маму бесконечно, ведь питания может не хватить и новому потомству, да и со временем молоко нужно заменить на другую пищу. Во взрослом состоянии у некоторых представителей перед геном лактазы есть определенная нуклеотидная последовательность, которая заставляет ген не отключаться, а дальше продолжать синтезировать фермент, таким образом во взрослом состоянии иметь возможность усваивать лактозу.

Зачем и почему?

Процесс мутационного изменения связан с расселением наших предков по поверхности земного шара и появлении домашних животных. Примерно 5000 лет назад появились первые люди, которые могли потреблять сырое молоко. Аналогично в то же время была одомашнена корова, молоко стало общедоступным - это два напрямую связанных события. Генетическая мутация в гене MCM6 (та самая последовательность перед геном LCT) влияет на ген лактазы, а именно ген не отключается, и фермент продолжает вырабатываться во взрослом состоянии. Это позволяет взрослым пить молоко. Признак был подхвачен отбором, стал быстро распространяться в популяциях, так как «мутантам» это давало определенные преимущества в выживании и размножении, а именно: во-первых, люди начали осваивать не только центральные «теплые» районы Земли, но и более северные. Южане могли получать витамин D с солнцем, а северяне приспособились получать его из молока, тем самым избавились от таких болезней как рахит и остеопороз (развивается при недостатке в организме кальция). Во-вторых, не стоит забывать, что дополнительный углевод в организме это дополнительная энергия, зачем от нее отказываться. В-третьих, мутация давала людям преимущество по сравнению с другими племенами не только в выживаемости, но и агрессии - у них была возможность потреблять те же калории при более низких трудовых затратах. Оставалось дополнительное время для развития ремесел, в том числе и на благо войн, тем самым увеличивалась выживаемость (примерно на 20% по сравнению с другими племенами, не переносившими молоко) (1). Также это позволяло оставлять большее потомство.

В итоге, перед нами хорошая иллюстрация эволюционного процесса: обладатели мутации получали чрезвычайно важное преимущество от употребления молока, так как получали больше энергии, что на мой взгляд самое главное. А если, преимущество помогало выживать и оставлять плодовитое потомство, то почему бы его не закрепить и не распространить на всех по возможности, тем самым обеспечить популяции большую приспособленность в долгосрочной перспективе.

1 - https://www.nature.com/news/archaeology-the-milk-revolution-1.13471

Анна Александровна Муравьёва

Feb 5

В этом задании я бы хотела применить эволюционный подход к вопросу: «Почему в провинции Ухань в последнее время выросла смертность?». Как известно, это произошло из-за заражения новым штаммом коронавируса 2019-nCoV. В некоторых случаях заражение этим вирусом вызывает пневмонию и смерть. Но почему эпидемия такая массовая, но внезапная? Дело в том, что вирусы, которые сильно ослабляют или убивают хозяина, ведут с ними так называемую «гонку вооружений». В борьбе такого вируса с организмом нет компромисса. Поэтому каждая новая приспособительная мутация (для вируса это может быть новый способ связаться с рецепторами клетки-хозяина) вызывает резкий рост его численности и распространения. Вирус попросту ничего не сдерживает ни при передаче между организмами, ни при их поражении. Этому есть свидетельства: вирусы зика и Эбола, птичий грипп. В последнее время эти вспышки наблюдаются чаще, что можно связать с растущим населением планеты: люди больше контактируют друг с другом.

Иван Евгеньевич Мусиенко

Feb 6

Применение эволюционного подхода на примере эволюции сердца

Эволюционная биология широко использует методы палеонтологии, морфологии, генетики, биогеографии, систематики и других дисциплин. Морфологические (сравнительно-анатомические, гистологические и др.) методы позволяют на основе сравнения сходств и различий в строении организмов судить о степени их родства. Методы сравнительной анатомии были одними из первых, позволивших поставить эволюционные представления на рельсы биологической науки. Эволюция сердца во многом изначально изучалась за счет морфологических методов.

Можно проследить часть эволюционного пути формирования сердца на примере его эмбриогенеза у млекопитающих, т.к. по закону Мюллера- Геккеля каждое живое существо в своём онтогенезе повторяет, в известной степени, формы, пройденные его предками или его видом в филогенезе. Сердце закладывается на первых этапах развития в виде недифференцированной брюшной аорты, которая за счет изгибания, появления в просвете перегородок и клапанов, становится последовательно двух-, трех- и четырехкамерным. Однако рекапитуляции здесь неполны в связи с тем, что межжелудочковая перегородка млекопитающих формируется иначе и из другого материала по сравнению с рептилиями. Поэтому можно считать, что четырехкамерное сердце млекопитающих формируется на базе трехкамерного сердца, а межжелудочковая перегородка является новообразованием, а не результатом доразвития перегородки пресмыкающихся. Таким образом, в филогенезе сердца позвоночных проявляется девиация: в процессе морфогенеза этого органа у млекопитающих рекапитулируют ранние филогенетические стадии, а затем развитие его идет в ином направлении, характерном лишь для этого класса.

Анастасия Сергеевна Мутовина

Feb 6

Почему люди любят музыку?

Музыка - неотъемлемая составляющая нашей жизни. Музыка помогает нам выражать эмоции и чувства, находить контакт друг с другом. Музыка пересекает культурные границы, объединяя нас. Она тесно связана с самыми разными когнитивными способностями и ресурсами, включая язык, восприятие пространства и умение считать.

Только часть людей обладают музыкальным талантом, но все могут, по крайней мере, напевать мелодию. Эта способность появилась у нашего вида в результате изменений в голосовом аппарате, которые привели к тому, что гортань приобрела определенный размер, форму и гибкость. Дарвин утверждал, что пение развивалось параллельно с развитиями коммуникативных способностей, которые расширились для некоторых видов (например, певчих птиц и людей).

Музыкальное выражение, как особое универсальное выражение человека, является особенностью естественного отбора, связанное с коммуникативной функцией и половым отбором. Хотя пение является самой ранней формой музыки, когнитивные и моторные способности, развивавшиеся в ходе эволюции, привели к изобретению музыкальных инструментов.

Учитывая ключевую роль, которую играет музыка в нашем обществе, не удивительно, что она активизирует различные системы мозга, и что существуют когнитивные структуры для восприятия, понимания и создания музыки. Музыка играет в нашей голове, общие нервные цепи лежат в основе воспроизведения и восприятия музыки, а также воображения музыки. Развитие моторной коры головного мозга, объединенное с когнитивными способностями и восприятием, лежит в основе пения. Музыка в том виде, в каком мы ее знаем, не могла бы существовать без восприятия и моторных навыков для создания музыкальных звуков.

Музыка является фундаментальной частью нашей эволюции; мы, вероятно, начали петь, прежде чем начали говорить развернутыми предложениями. Творческие способности, без которых музыка невозможна — это уникальная человеческая черта. Мы слушаем музыку, потому что она позволяет нам почувствовать контакт друг с другом, с другими людьми из прошлого и настоящего, и наслаждаемся ей вне зависимости от способностей или таланта.

Евгений Владиславович Нехорошев

Feb 6

Как известно, кроссинговер необходимый процесс для правильного расхождения хромосом в первом мейотическом делении. Кроссинговер инициируется большим числом двухцепочечных разрывов,, некоторая часть которых репарируется путем рекомбинации участков гомологичных хромосом. В результате кроссинговера мы имеем рекомбинацию генов и необходимое для правильного протекания мейоза натяжение между гомологичными хромосомами.

Почему же данный процесс происходит именно таким образом, учитывая тот факт, что повреждение днк - стресс для клетки?

На этот вопрос можно ответить применяя эволюционный подход. Как известно, эволюция ненаправленный процесс, основным источником отбора для которого являются мутации, из чего следует, что вероятность возникновения принципиально новой структуры или нового процесса менне вероятно, чем адаптирования уже имеющихся(дубликации генов/ кластеров генов с последующим приобретением новой функции ).

Данное явление мы и наблюдаем в кроссинговере, который, по сути, является адаптирование системы репарации для выполнения новой функции. В результате мы имеем направленные двухцепочечные разрывы, которые происходят в определенных местах(за счет эпигенетической метки), а затем исправление повреждений системой репарации. То, что разрывы происходят в определенных местах, предотвращает повреждение важных участков генома.

Анастасия Павловна Парамоник

Feb 6

В настоящее время очень часто возникают новые, неизвестные ранее болезни инфекционной природы. Возникают новые эпидемии и ученые вынуждены работать над поиском новых лекарств. Откуда они берутся? Почему это происходит? Почему первоначально безобидные микроорганизмы , встречающиеся только у одного вида животных через какое-то время становятся паразитами человека, патогенами, вызывающими даже летальный исход?

-----------------

Эволюция - достаточно медленный процесс. Эволюция же вирусов протекает гораздо быстрее - этому способствует относительно небольшие размеры генома, огромное количество вирусных частиц за один цикл и повышенная частота мутаций.

Такое огромное количество мутаций в комбинации с естественным отбором, позволяет вирусам быстро адаптироваться к изменениям в окружающей среде.

Вернемся к вопросу, почему в настоящее время возникает так много новых приспособленных вирусов?

Человек создаёт безумное количество благоприятных условий для их эволюции , как пример, недавно вспыхнувшая эпидемия китайского коронавируса (2019-nCoV). Очагом инфекции стал оптовый рынок в городе Ухань, где продавали экзотических животных из разных частей мира.

Именно такие рынки часто являются источниками новой "заразы" - именно здесь наибольшее количество материала для естественного отбора и приспособления вируса к новым, более благоприятным для него условиям среды. Например, существует такое явление как "межвидовый переход". Вирусы перемещаются от вида к виду, и чем больше разных собранных в одном месте видов - тем выше "продуктивность" естественного отбора и эволюции. Этот вид вирусной эволюции связан с тяжелыми заболеваниями : СПИД, лихорадка Эбола и атипичная пневмония.

Таким образом, любая вспышка эпидемии, любой новый вирус, приспособившийся к паразитированию в организме человека - не имеет смысла вне света эволюции.

Дарья Дмитриевна Петрова

Feb 6

Зачем у человека появилась речь? Совершенный речевой аппарат и вторая сигнальная система, несомненно, являются главнейшим отличительными чертами человека от всех других видов животных. Именно развитие речи позволило человеку переносить из поколения в поколение огромный объем информации, тогда как большинство животных передает своему потомству только генетически заложенные модели поведения и обучает его первичным навыкам выживания. Но как же человек овладел речью, и почему ей не овладели другие животные? На этот вопрос спешит ответить эволюционный подход. Homo sapiens - это чудо эволюции: феноменальное в сравнении с большинством других видов млекопитающих развитие коры больших полушарий в купе с артикуляционным аппаратом, какого не имеет ни одно другое животное, дало человеку возможность общаться при помощи речи и вести коллективный труд. Это умение дало человеку господство над другими животными несмотря на явный проигрыш им в силе, ловкости и выносливости (нельзя опустить также прямохождение и развитие мелкой моторики рук, но в данном эссе я рассматриваю конкретно развитие речи). Мы часто недооцениваем братьев наших меньших, а зря. Нельзя не подметить выдающиеся способности высших обезьян и дельфинов: их «язык» включает в себя не только эмоциональные реакции, как у большинства животных, способных издавать звуки, но и использовать символы, знаки, абстрактные понятия и синтаксическую компоненту языка. Таким образом, мы видим, что не только человек, но и другие животные, обладающие развитым неокортексом и живущие в группах, проявляют тенденции к развитию языка. Конечно, язык дельфиновых и человекообразных обезьян далек от членораздельной человеческой речи, но является таким же эволюционным приобретением, дающим преимущество животным с развитой высшей нервной деятельностью перед видами с более «примитивным» интеллектом.

Даниил Александрович Пеунов

Feb 5

Почему сердце теплокровных животных устроено так, как оно устроено? Изначально, не было необходимости в органе, да и, в принципе, в том, чтобы распределять питательные вещества и кислород в объеме тела в связи с его размерами и формой (небольшие и «тонкие» кишечнополостные, мелкие и плоские планарии). С увеличением размеров и соотношения объем площадь поверхности появилась необходимость в ткани «переносчике» а как следствие и в системе обеспечивающей ее подвижность (циркуляцию). Такая система возникла в самой простой форме в виде сократимых участков кровеносной системы. И такую систему можно наблюдать у различных групп животных схожих по уровню «сложности» организма: кольчатых червей, членистоногих, и простейших представителей хордовых, таких как ланцетники. С усложнением организма в целом сердце так же продолжает усложняться. Уже у круглоротых возникает выделенный участок брюшного кровеносного сосуда. Дальше с возникновением сложных дыхательных структур и увеличением размеров тела, а как следствие и нагрузки на сердечно сосудистую систему появляются системы клапанов, отдельные структуры, способствующие однонаправленности течения крови, такие как артериальный конус, и артериальная луковица хрящевых и костистых рыб. Становятся более массивными отделы, отвечающие за прокачку крови через организм. Следующим этапом усложнения организмов, потребовавшим значительных изменений в структуре кровеносной системы и сердца, является возникновение легочного дыхания и как следствие формируется два круга кровообращения и соответствующее разделение камер сердца. Таким образом, можно объяснить, почему сердце состоит именно из двух желудочков и двух предсердий, почему они разделены, и почему клапана расположены именно таким образом. Каждое следующее состояние при таком рассмотрении является прямым следствием предыдущего, более сложным и наиболее соответствующим тем функциям, которое должно исполнять. Если подытожить все вышесказанное, то можно представить все этапы развития сердца как постепенное усложнение мускульного мешка, наблюдаемого у самых примитивных форм, и в итоге мы получим «тот же» мускульный мешок видоизмененный в соответствии с потребностями более сложного организма.

Анна Анатольевна Пушкаревская

Feb 6

Почему у змей нет ног? Предполагалось, что змеи произошли от вараноподобных пресмыкающихся или от водных ящериц. Также считается, что у змей редуцировались ноги всвязи со средой обитания: пустыни, каменные и степные поверхности,моря реки и озёра (водные змеи), через что приходилось ползть по узким поверхностям, видимо конечности им мешали передвигаться через узкие щели..., поэтому у них редуцировались ноги и стала мощная мускулатура тела, чтобы можно было защищаться, уползти, охотиться. Миллионы лет яцерицы укорачивали свои ноги, поэтому у змей нет ног, однако удавы и питоны, на сколько я знаю, имеют редуцированные зачатки пояса конечностей остаются, у некоторых змей есть рудименты ног около анального отверстия, которые торчат наружу и помогают им спарываться. Эволюция тестно связана с генетикой, рассвет эволюции был связан с открытием генетических методик исследования, генетики выяснили, что у змей есть ген, который отвечает за редукцию конечностей. Для демонстрации работы гена провели опыт на мыши:перенесение гена ,отвечающего за отсутствие конечностей у змей мыши, внесли в зиготу, в итоге родилась мышь с редуцированными конечностями.

Александр Васильевич Румянцев

Feb 6

Ничего в биологии невозможно без эволюционного подхода. Ибо эволюция - единственное, что основывается на логике и здравом смысле (в отличие от креационизма). Например, использую это утверждение в обратную сторону - опровергну существование драконов. Соберём признаки, которые характерны для драконов: Огненное дыхание и три пары конечностей, а также чешуя, способность к полету, плотоядность. Проанализируем эти признаки. Во-первых не существует ни одного живого существа на Земле, у которого существует специальных органов для выделения легковоспламеняемых газов. Во-вторых, современные и вымершие рептилии имели всего лишь 2 пары конечностей, что собственно и характерно для всех тетрапод. Допустим, драконы произошли не от тетрапод, а от организмов у которых изначально больше чем 2 пары конечностей, но сейчас мы примеры таких организмов среди позвоночных животных не найдём. Переместимся в прошлое и проанализируем различных групп рыб. Несколько пар плавников имели акантоды. Но если две пары плавников акантод могут соответствовать конечностям в теории, потому что имеют в своем основании костную структуру, то другие пары имеют в основании плавниковые шипы, что не может образовать такую сложную конечность как например 5-палые конечности дракона. Следовательно, на основе анализа вымерших групп, маловероятно, что драконы вообще существовали потому что таких организмов от кого они произошли нет. А вот полет и чешуя не уникальные особенности и имеют отражение в современной и вымершей фауне. Виверны, например, более реалистичны чем драконы так как у них четыре конечности и можно вивернами назвать вымерших крупных летающих рептилий.

Екатерина Сергеевна Савина

Feb 5

Эволюционное учение является основой биологии как науки, так как именно оно позволяет сопоставить разрозненные известные факты в единую картину и ответить на вопрос «каким образом?». Понимание механизма любого явления есть ключ к управлению им и к возможности спрогнозировать последствия этого явления – и эволюция дает это понимание (в глобальных масштабах). Например, половое поведение животных. Задача самца – оплодотворить наибольшее число самок, чтобы передать свои гены будущим поколениям, а задача самки – выбрать наиболее сильного и приспособленного самца. Это нужно для того, чтобы их потомки также были самыми сильными и приспособленными и чтобы они выжили в ходе естественного отбора, дали потомство, и популяция могла развиваться и участвовать в дальнейшем видообразовании.

Татьяна Алексеевна Савостьянова

Feb 5

Как среди высших животных возникли виды с пренебрежимым старением? Эти виды (голый землекоп – 30 лет, гренландский кит – 210 лет, летучая мышь Брандта – 40) интересны не только тем, что живут гораздо (до 10 раз) дольше по сравнению с их близкородственными видами, но и тем, что с возрастом вероятность смерти от возрастзависимых заболеваний у них практически не увеличивается. Рассмотрим данный феномен на примере голого землекопа, используя различные эволюционные модели, объясняющие процесс старения в популяциях.

Для возникновения пренебрежимого старения как минимум необходимо отсутствие генетической программы старения. Если рассмотреть старение как совокупность случайных изменений и ошибок, значимо проявляющихся в пострепродуктивный период и учесть, что сила естественного отбора после достижения пика размножения постепенно идет на спад, то становится ясно, что естественный отбор перестает контролировать здоровье индивидов в пожилом возрасте. Поэтому возникновение в ходе эволюции особой генетической программы старения, маловероятно.

Несмотря на то, что генетическая программа старения, по-видимому, отсутствует имеется особая эволюционная программа долгожительства. Когда условия для рождения потомства неблагоприятны, более оправданно использовать ресурсы на то, чтобы выжить и пережить непростое время, а потом приступить к размножению (иначе зачем оставлять потомство, если оно все равно погибнет в таких условиях?). По-видимому, возникнув в эволюции для выживания популяции в условиях экстремальных температур, недостатка пищи, кислорода, избытка радиации, молекулярные (белки теплового шока, ферменты репарации ДНК) и клеточные (временная остановка роста и деления клетки либо апоптоз с последующей компенсаторной пролиферацией) механизмы стрессоустойчивости могут справляться и с другими стрессами (например, с генотоксическими и окислительными эффектами). Они же могут противостоять спонтанному возрастзависимому накоплению повреждений, обусловливающих "классическое" старение. К слову, за последние 2 десятилетия ученым удалось найти сотни мутаций, увеличивающих устойчивость к повреждениям и стрессам, и как следствие увеличивающих продолжительность жизни у различных живых существ.

Известно, что голые землекопы живут глубоко под землей в условиях гипоксии и повышенного содержания СО2, недостатка солнечного света, что как следствие могло привести к совершенствованию их систем репарации и поддержания гомеостаза.

С другой стороны, бесполезно расходовать слишком много ресурсов на поддержание организма, если в результате постоянного (!) давления на популяцию неблагоприятных условий среды шансы прожить долго близки к нулю. В такой ситуации адекватным решением представляется быстрое размножение, чтобы успеть оставить потомство до своей гибели.

Так как естественный отбор способствует репродуктивной приспособленности, продолжительность жизни является селективным признаком, если она содействует репродуктивному успеху. Как следствие, продолжительность жизни на видовом уровне пластична: при благоприятных условиях обитания она максимизируется отбором, поскольку способствует более длительной репродукции; при неблагоприятных условиях (например, давление хищников) она уменьшается, но возрастает ранняя репродукция.

Виды животных, избежавшие давления хищников (к которым как-раз-таки и относится голый землекоп) могут одновременно подвергаться естественному отбору как на долгожительство, так и на плодовитость. Организмы с эффективной защитой — подземные, летающие, глубоководные, использующие укрытия либо имеющие раковины, панцирь, большие размеры, а также общественные животные развивают эффективные молекулярные механизмы, компенсирующие повреждения.

Итак, в случае видов с пренебрежимым старения, свободных от давления хищников, продолжительность жизни является селективным признаком, поскольку увеличенная продолжительность жизни способствует успешной репродукции. Однако этого недостаточно, поскольку для пренебрежимого старения необходимы условия, в которых дополнительно развиваются компенсаторные механизмы адаптации к повреждениям клеточного и молекулярного уровня (данный механизм имеет аналогию с так называемым явлением гормезиса).

Любовь Викторовна Саковина

Feb 6

В геноме эукариот есть мобильные генетические элементы - участки ДНК, которые могут свободно перемещаться, размножаться и встраиваться в геном. Многие из них, подобно паразитам, могут доставлять "неудобства" хозяину, встраиваясь в активные гены. Но клетка не лишена систем защиты против мобильных элементов.

Также в организме человека функционирует белок CTCF, связывающийся с ДНК в основании её петель(Топологически Ассоциированных Доменов). В сайте связывания ДНК имеет основной мотив, состоящий из 15 конкретных нуклеотидов. Как же появилась такая длинная последовательность? Например, если бы это был сайт из трёх или четырёх нуклеотидов, то под действием отбора оставались и закреплялись бы определённые нуклеотиды и сформировалась бы нужная последовательность. Тогда понадобилось бы 4^3 или 4^4 событий. Но как "по крупицам" создать сайт из 15 нуклеотидов? Нужно очень много времени и особей для такого отбора. Понадобилось бы 4^15 событий на то, чтобы выпала нужная комбинация, но ещё нужно, чтобы такая последовательность выпадала в определённом месте в геноме. За 167 тысяч лет истории человечества рождённых людей было ~10^11, что существенно меньше того количества, которое понадобилось бы для создания такой комбинации.

Предполагается, что такая последовательность уже была и была подхвачена мобильными элементами. Те из них, что могли встраиваться в геном и поддерживаться взаимодействиями с CTCF, оставались в геноме. Не имеющие такой последовательности, удалялись.

Таким образом, совместная эволюция белка и мобильных генетических элементов привела к тому, что последние превратились в части генома. "Найдя" баланс между "хозяином" и собой, подстроясь под его систему, мобильные элементы получили возможность остаться в геноме и распространяться.

Анастасия Слободчикова

Feb 4

На одной из лекций по генетике мы обсуждали каким образом у живых организмов развивается обоняние. С молекулярной точки зрения это объясняется очень даже просто: на клетках обонятельного эпителия есть молекулы, связывающиеся с молекулами пахучих веществ и обеспечивающие распознавание того или иного запаха, иными словами это белки-рецепторы. Чем разнообразнее такие белки, тем больше запахов может уловить организм и тем тоньше его обоняние.

Тогда же меня посетил вопрос, а почему у всех обоняние развито по- разному? Почему же не может человек ощущать столько же запахов, сколько, например, собака или слон? Поразмыслив, я пришла к выводу, что главную роль в этом играют эволюционные изменения, происходящие с организмами. Рыба, которая живет в воде, не имеет нужды ощущать запахи цветов или жареной картошки, и еще не имеет тех генов, которые дали бы рецепторы, ответственные за определение запахов на суше (либо эти гены могут быть сломаны, если наш организм вторично водный, как, например, зубатый кит. Его предки когда-то уже выходили на сушу и гены, ответственные за распознавание запахов в воде у них были испорчены, а когда сами киты снова приспособились к жизни в водной среде, их перестали интересовать «воздушные» запахи.) Однако, после выхода на сушу самих рыб, появилась необходимость определять запахи других животных, обитающих на поверхности, растений и т.д. Организмы, не приспособленные к новым условиям, просто выбрасывались (умирали), а выживали наиболее сильные и адаптированные. Когда же определенный белок-рецептор становился «излишеством» в ход снова вступала эволюция и «портила» ген, после чего белок, за который данный ген отвечал, больше не образовывался, а организм, соответственно, больше не мог ощущать тот или иной запах.

Алёна Андреевна Тарасенко

Feb 6

Когда мы изучаем любой объект в биологии, будь то растение, животное или человек, мы всегда должны помнить, что нам нужно знать происхождение, и, следовательно, эволюцию какого-то определенного органа, целого организма или взаимоотношения между организмами. Попробуем обосновать фразу Ф. Добжанского «Ничто в биологии не имеет смысла вне света эволюции».

Например, пусть мы выводим новые сорта пшеницы. Для того чтобы её вывести нам нужно знать цикл размножение однодольных покрытосеменных и как устроено семя. Чтобы ответить на второй вопрос, нам нужны знания эволюции растений. Как мы помним, изначально были только водные растения, потом они выбрались на сушу, и появились наземные споровые растения, а затем уже появились семенные растения. В чем преимущество семени? В отличие от спор, семена содержат много питательных веществ, снаружи семя защищено кожурой, и для процесса оплодотворения не нужна вода, и кроме того есть множество способов распространения семян (самоопыление, по воздуху, по воде, с помощью животных). В дополнение вспомним закон гомологических рядов Н.И. Вавилова «Генетически близкие виды и роды характеризуются сходными рядами наследственной изменчивости с такой правильностью, что, зная ряд форм в пределах одного вида, можно предвидеть нахождение параллельных форм у других видов и родов». С помощью него мы можем предсказывать появление мутаций, следовательно, каких-то новых признаков, которые могут быть полезны для человека, у одного вида, если у другого близкого вида эти признаки есть. Эволюционный подход помогает нам определить близкие виды и почему они приобрели те или иные признаки. Следовательно, понимание того, что сможем мы вывести морозоустойчивые растения, например или нет.

Также хочется упомянуть про другой пример. Рассмотрим животных и их различие в обоняние. Давно известно, что человек чувствует намного меньше запахов, чем собака или кошка, встает вопрос почему? Если рассмотреть с морфологической точки зрения человека и его далеких предков. Мы увидим носовая область головы у человека и у обезьян (близкие предки) меньше, чем у собак (далекие предки). Далее, у собак имеется функциональный орган Якобса. У человека этот орган хорошо развит только на стадии эмбриона, где орган снабжен сильно развитым нервным стволом, исчезающим в конце эмбрионального существования, во взрослом состоянии орган становится рудиментарным. Кроме того, у человеческого зародыша пять носовых раковин, впоследствии они сводятся в три, из которых только две достигают достаточного развития. У собак имеются 4 носовые раковины, служащие для увеличения поверхности носовой слизистой оболочки. Вспоминая биологический закон: «Онтогенез есть краткое и быстрое повторение филогенеза данного вида», мы находим ответ на вопрос с помощью эволюции, почему обонянием человека много хуже чем у собаки.

Алёна Константиновна Таскина

Feb 6

Известно, что если змею некоторое время держать головой вверх (в вертикальном положении), то она умирает. Почему? Данный феномен можно объяснить при помощи эволюционного подхода. Змеи в естественных условиях практически всегда находятся в горизонтальном положении. Поэтому у них отсутствуют приспособления, препятствующие постепенному оттоку крови в нижнюю часть туловища при долгом поддержании вертикального положения. Скопление крови в нижней части приводит к резкому уменьшению кровообращения остальных органов и тканей. Уменьшение кровоснабжения сердца и головного мозга, как жизненно важных органов, приводит к смерти. В данном случае организм, оказавшись в искусственно созданных условиях, не имеет возможности к ним приспособиться, так как в его филогенезе такие условия не встречались.

Екатерина Ульданова

Feb 6

Выделительная система млекопитающих

Выделительная система млекопитающих представлена метанефросом. Это самый эволюционно продвинутый уровень выделительной системы. Её преимущество в сравнение с пронефросом в том, что продукты обмена не попадают в целом, а фильтруются из крови за счёт образования боуменовской капсулы. И в сравнение с мезонфросом происходит обратное всасывание большего количества воды из-за длинной петли Генле. Поэтому млекопитающие могут сохранять достаточное количество жидкости в организме и не привязанны к воде как, например, амфибии, которые теряют много воды и нуждаются в постоянном её поступлении. Метанефрос позволяет сохранить большее количество питательных веществ в организме и предотвращает утечку вредных метаболитов. Это ведёт к большей приспособленности млекопитающих к условиям окружающей среды и даёт возможность к дальнейшей эволюции и других систем.

Авель Витальевич Урин

Feb 5

Если предположить что Ф. Добжанский действительно прав и «Ничто в биологии не имеет смысла вне света эволюции», не сильно сложно представить несколько примеров, хорошо подтверждающих эту идею.

Одним из органов, эволюционное влияние на который можно увидеть – это зуб, а точнее набор зубов присущий многим позвоночным организмам. Давайте введём определение зуба. Это костное образование, расположенное в ротовой полости, предназначенное для захватат, удержания, пережёвывания иногда разрывания пищи. Основные функции зуба это удержание пищи и её измельчение. Есть и другие, но думается что только эти две имели сильное влияние на эволюцию зуба.

Началось всё с хрящевых рыб которым стал необходим инструмент быстрого захвата и удержания достаточно скользкой добычи. Вообще костные образование могли возникнуть разной формы, но эволюционно закрепились только конусообразные. Возникает вопрос – почему например не игольчатые, или ножевидной формы? Потому что только такая форма обеспечивает лучшую пробивную силу, и при этом достаточную прочность для удержания сопротивляющейся добычи.

Считается (согласно лекциям В.А. Юдкина) что у костных рыб и других позвоночных зубы возникли аналогично, но не гомологично – то есть из другой ткани. Однако, несмотря на это форма зубов у костистых рыб и рептилий точно такая же – коническая.

Казалось бы отлично – найдена, эволюционно закреплена лучшая форма – добыча поймана, добыча удержана, убита и проглочена. Да вот незадача – некоторые животные предпочли никуда не убегающий листик всяким дерганным животным. И в таком случае вообще не актуально чтобы зуб работал как кол, и преимущество получили мутанты с более плоскими зубами – для тех кому важно было пережевывать. Другая проблема которую решали мелкие животные – разгрызание мелких твердых плодов. Тут не актуальны конические зубы, практически бессмысленны плоские – и эти животные имели меньше шансов выжить, а значит и оставить потомство. По сути нужно было две новые функции для зубов – какая-то скоблящая, и возможность расти постоянно – ведь какая-бы оптимальная форма не была, а зубы стачивались. И мы знаем что таки животные есть! Грызуны имеют два больших передних зуба, которые постоянно растут – и бобры справляются не просто с орешками, а с целыми берёзками.

Тип пищи, её доступность, частота употребления – всё это имело, да имеет прямое влияние на форму зубов. Понимая, что мутации возникают случайно мы приходим к выводу что плоские трущие зубы могли возникнуть и у тигра, да вот только такой тигр сразу умер ещё будучи котёнком – поэтому если такое и было – мы об этом не узнаем.

Ярослав Александрович Уткин

Feb 6

Я полностью разделяю мнение Ф. Добжанского, в моем мире, эволюционный подход — это мощный инструмент для понимания устройства живых существ, который позволяет отвечать на вопрос - почему на первый взгляд абсолютно нелогичные конструкции сохранились до сих пор даже у «продвинутых» организмов?

Для того чтобы убедиться в универсальности и адекватности данного похода я хотел бы обратиться к примеру, который завораживал мое сознание еще будучи ребенком — почему у людей есть слепое пятно в глазу и как оно появилось? Ответом на мои детские вопросы всегда было лишь одно слово- эволюция.

Ответ на данный вопрос очень хорошо показывает, что эволюционный подход дает возможность описать даже самые нелогичные решения и что самое важное, в не контекста эволюционного учения- абсолютно необъяснимые.

Сетчатка человеческого глаза инвертирована, из-за чего существует слепая зона, в которой мы ничего не видим. Даже более того, тот факт, что нервные волокна, обеспечивающие связь с клетками сетчатки, лишены защитных миелиновых оболочек для обеспечения большей прозрачности, наталкивает нас на мысль о том, что были предприняты попытки такое строение скомпенсировать.

Единственное объяснение, позволяющее понять такую конструктивную странность, коренится в нашей эволюционной истории. У нашего предка ланцетника глазки Гессе располагались в нервной трубке, так как служили они только для определения количества света, и с точки зрения безопасности такой вариант был более выигрышный. Далее, с ходом эволюции появился более эффективный и менее ресурсозатратный вариант с глазами только на голове.

Если верить основному закону биологии, который гласит, что онтогенез — это повторение филогенеза, то человеческий глаз на «головном» этапе проходил следующие точки эволюции:

1)нервная трубка образовала выпячивания- глазные пузыри, которые «тянулись» к поверхности.

2) эпителий над глазным бокалом образовал хрусталик, под которым расположилось заполняющую глазную камеру стекловидное тело

3) а сам вырост центральной нервной системы, сложился и образовал сетчатку.

Сетчатка соответствует двум сложенным вместе слоям нервной трубки. Рецепторы в ней обращены в ту сторону, которая соответствует внешней стороне покровов, то есть внутрь самой сетчатки! Питание и иннервация этих рецепторов обеспечивается со стороны глазной камеры. В итоге, чтобы ее обеспечить просто необходимо чтобы, поверхность сетчатки была «продырявлена» зрительным нервом и кровеносным сосудом, которые и образуют слепое пятно.

На каждом шаге эволюции отбор обеспечивает решение актуальных проблем, без учёта возможной эволюционной перспективы. Изменения, которые были достигнуты на предыдущем этапе, могут оказаться только мешающими и несуразными, но увы, чтобы выжить придется улучшать и подстраивать под новые нужды то, что уже имеется.

Елена Владимировна Хивук

Feb 4

Существует множество примеров, показывающих значимость эволюционного подхода в рассмотрении какой-либо биологической проблемы, однако больший интерес направлен в сторону появления, развития и существования нашего вида. Таким образом, направляя свой взгляд через призму эволюции, мы можем объяснить, например, почему же человек так сильно любит сладкое. Не мудрствуя лукаво, рассмотрим привязанность к шоколаду.

Чувство радости, счастья и даже эйфорию можно испытать, съев, на первый взгляд такое незамысловатое и простое кондитерское изделие, как шоколад. В современном мире в состав такой сладкой плитки входят жиры, молоко и, конечно же, сахар. А все мы знаем, какую роль в биохимических процессах всего организма и, в частности мозга, играет глюкоза. Такая зависимость мозга от «сахарной иглы» объясняется высоким уровнем его развития, и как следствие, большим потреблением энергии. А ведь именно углеводы являются лидерами среди веществ в категории количество энергии/ скорость усвоения организмом. Также глюкоза входит в состав множества синтетических путей, в частности, при образовании серотонина, роль которого достаточно сложно переоценить. Однако даже у наших ближайших «родственников» такое стремление к потреблению шоколада не обнаружено, что говорит о неразрывности данной темы с эволюционным учением.

Таким образом, шоколад для человека является не только способом приобретения хорошего настроения, но и играет важную роль в регуляции работы нервной системы, обусловленную особенностями становления человеческого рода.

Александр Дмитриевич Черняк

Feb 6

Ф. Добжанский: Ничто в биологии не имеет смысла вне света эволюции.

Практически любой биологический вопрос «Почему в живой природе что-либо происходит так, а не иначе?» может быть объяснён с точки зрения эволюции – «Потому что все другие варианты оказались нежизнеспособными». К примеру, почему конечности наземных позвоночных, несмотря на внешнее разнообразие форм, имеют сходное скелетное строение – одна кость, затем две кости и затем множество костей? Длина, форма, расположение этих костей могут меняться, однако первоначальную схему всегда можно проследить. Ответ напрашивается сам: все они произошли от общего предка, чьё сочетание костей оказалось самым выгодным для выживания и его потомство получило преимущества перед теми, кто имел другие комбинации костей. Если обратиться к палеонтологии, можно найти примеры подобных древних позвоночных: к примеру, ихтиостега – амфибия с семью пальцами. Был одной из первых наземных амфибий, однако, по-видимому, являлся тупиковой ветвью эволюции в плане строения конечностей.

Сохранившееся положение костей является наиболее выгодным, потому что: 1) одна кость, отходящая от туловища, даёт конечности большую подвижность и надёжную систему кровообращения, т.к. сосуд проходит внутри кости; 2) две последующих кости обеспечивают распределение веса, позволяют делать скручивающие движения, смещаясь друг относительно друга, и оставляют место для суходилий и мышц; и 3) пять пальцев – идеальная опора и инструмент для выполнения различных операций. Все последующие адаптации происходили уже на имеющейся базе.

Другой пример – почему генетический код у всех организмов практически идентичен?

Ответ: потому что именно такой способ наследования наиболее подходит для жизни, эволюции и обмена генетической информацией организмов. Он содержит необходимое количество комбинаций, кодирующих все незаменимые аминокислоты, защиту от мутаций и сбоев. Соответственно, он оказался самой эффктивной моделью, обеспечивающей смену поколений всех живых форм на Земле.

Анастасия Юрьевна Шатрук

Feb 6

Почему со временем строение глаза усложнялось?

Под влиянием времени и окружающей среды глаз претерпел ряд изменений и модификаций. Предшественником этого органа чувств было красное пятно (или стигма) у эвглены зеленой, всем известного представителя одноклеточных организмов. Оно представляло собой зрительные волокна с линзоподобным образованием, за счет которых улавливается свет, затем импульс направляется в жгутик, и организм начинает свое движение к источнику света. Наличие такого важного органа обусловлено способностью эвглены зеленой к автотрофному типу питания.

Затем в следствии многоклеточности такое примитивное строение органа зрения стало невыгодным. Организмам стало мало информации от окружающей среды лишь о наличии источника света. Нужно было также научиться определять направление, откуда исходит сигнал. Сначала это была группа пигментных клеток, реагирующих на сигналы. Затем появилась камера, заполненная первичным стекловидным телом и чувствительным к свету эпителием, у кольчатых червей. Уже более сложная система.

Следующим этапом формирования органа зрения становится появление принципиально новой системы восприятия света .Появляется инвертированный тип сетчатки, изображение поступает в мозг перевернутым. С каждой новой модификацией возможности глаза становятся все больше и больше. Если раньше организму было достаточно видеть лишь свет для комфортного существования, то теперь, с совершенствованием нервной системы, он способен улавливать четкие очертания окружающих его предметов и местности, что важно для поиска пищи и защиты от врагов.

Например, эвглене, чтобы выжить, нужно лишь выйти на свет, это если только взять во внимание ее способность к фотосинтезу. А высшим организмам, возьмем для наглядности волка, чтобы выжить нужно вовремя заметить добычу или опасного врага, их четкие очертания, поведение. И на основе полученной информации принимать решения о нападении или бегстве.

Лилия Шагитовна Шаяхметова

Feb 6

Откуда взялись крылья насекомых?

Происхождение крыльев насекомых долгое время оставалось загадкой. Согласно первой теории, крылья появились как независимые выросты стенки грудного отдела бескрылых насекомых. Эти выросты - параноталии, позволяли планировать среди древесных крон и избегать хищников. Другая гипотеза Окена-Гегенбауэра заключалась в том, что крылья могли эволюционировать из ветвей конечностей, в частности, из трахейных жабр обитавших в воде предков. Специалисты в области сравнительной анатомии долгое время не могли прийти к единому мнению.

Изучение развития крыльев насекомых, особенно дрозофил, позволило определить белки, необходимые для построения крыла. Два таких белка, являющихся продуктами генов развития, получили названия Apterous (при мутации крылья отсутствуют) и Nubbin (при мутации гена вместо крыльев - небольшие утолщения ткани). Михалис Авероф и Стивен Коэн проверили гипотезу о происхождении крыльев из жаберных придатков конечностей ракообразных. Они проанализировали экспрессию Apterous и Nubbin в конечностях ракообразных и обнаружили, что эти гены избирательно экспрессируются в жаберном придатке верхней ветви конечностей. Лучшее объяснение этого открытия заключается в том, что жаберный придаток ракообразных и крыло насекомых - гомологи. Т.е. Apterous и Nubbin использовались для создания дыхательного аппарата у водных ракообразных - предков насекомых, и продолжили функционировать, когда конечности превратились в крылья. Затем у насекомых верхние и нижние ветви конечностей разделились: часть верхней ветви поднялась на спину и превратилась в крыло, а нижняя часть превратилась в неразветвленную ходильную ногу. Единственным альтернативным объяснением могло быть невероятное совпадение, в результате которого для создания жабр и крыльев насекомые и ракообразные из сотен генов развития выбрали именно эти два.

Если крылья насекомых образовались из жабр ракообразных, значит ли это, что какие-то креветки просто выползли на землю и полетели? Животных с дыхательным аппаратом, и насекомых с крыльями разделяет множество эволюционных стадий.

Робин Вуттон и Ярмила Кукалова-Пек изучали нимф ископаемого примитивного водного насекомого. У этого животного на всех грудных и брюшных сегментах имелись структуры с канальцами, похожими на жилки на крыльях насекомых. Существо было водным, и эти структуры — не крылья, а жабры, напоминающие жабры нимф стрекоз и поденок.

Скорее всего, крылья появились у тех наземных насекомых, которые на личиночной стадии имели жабры. Тогда крыльями могли стать структуры взрослого животного, модифицированные из жабр, но это не означало отсутствия жабр у личинок. Поденки и стрекозы в своем жизненном цикле стадию водной нимфы с жабрами на брюшке. Их имаго имеют мало общего со своей водной молодью, обитающей в других условиях. Адаптация к разным условиям существования произошла одновременно, на базе одного генома, за счет разделения программ развития нимфы и развития взрослого животного.

Такая схема позволяет объяснить превращение жабр в крылья, но не объясняет, почему изменилось число крыльев.

Согласно закону Уиллистона, специализация часто сопровождается сокращением числа сериально гомологичных структур. В палеонтологической летописи присутствуют вымершие формы с меньшим количеством крыльев на брюшке и на первом грудном сегменте. Эти формы - промежуточные между примитивными водными формами и современными крылатыми насекомыми. В процессе развития формирование крыльев на всех участках, кроме второго и третьего грудных сегментов, сокращалось, что привело к уменьшению их количества.

За счет чего подавление развития крыльев осуществлялось столь избирательно? Скотт Уэзерби и Джим Ленжленд показали, что в «бескрылых» сегментах у дрозофилы образование крыла подавляется за счет экспрессии соответствующих Hox-генов. Это говорит о том, что современные насекомые с двумя парами крыльев получились в результате подавления развития крыла Hox-белками, действующими в первом грудном и во всех брюшных сегментах.

Дарья Сергеевна Шершнева

Feb 6

«Ничто в биологии не имеет смысла вне света эволюции»

Почему у человека исчезли волосы на теле, но остались на голове?

Известно, что человек произошёл от обезьяны. Но обезьяна имеет густой волосяной покров по всему телу, почему же у человека он редуцировался и остался только на голове и вдругих местах? Для начала, стоит отметить что волосы у человека сохранились на всем теле, однако они стали меньше в размере, и перестали в полной мере выполнять те функции, что выполняют у животных (вспомнить, например, тёплые шубы зайцев или волков, которые прекрасно чувствуют себя в зимнем лесу, в отличии от человека). Гипотез существует несколько, однако я думаю, утрата густого волосяного покрова по всему телу связана с тем, что предки человека стали прямоходящими. Когда наши предки жили в лесу и передвигались по ветвям деревьев, они чувствовали себя вполне комфортно, но когда они попали в саванну, на открытое пространство, где им как раз и пригодилась их двуногость, наибольший вред от палящего солнца испытывала голова, когда для остальной поверхности тела количество солнечной радиации сильно уменьшилось. В таких условиях от шерсти было выгодно избавиться, оставив ее только на голове. Вместе с тем увеличилось количество потовых желез, для лучшей терморегуляции, ведь пот намного лучше испарять с кожи, чем с шерсти. На голове же волосы остались, причём преимущественно они были кучерявыми (как сейчас у африканцев), так как при такой форме они сохраняют большее количество воздуха, а он является хорошим теплоизолятором. Ведь сохранять мозг от перегрева - это одна из самых важных задач человека. Интересный вопрос, почему у мужчин сохранилась ещё и растительность на лице, когда у женщин ее нет. Здесь главную роль играет не прямохождение, а поведенческий фактор. Скорее всего в ходе эволюции это сохранилось как признак хороших генов. Считается, что самки выбирают себе партнеров по принципу - если он выжил с неудобными фенотипическими признаками (например у самцов животных как правило более яркая окраска, хохолки у самцов птиц и т.д.), то скорее всего он имеет хорошие гены, которые будут полезны их будущему потомству. Возможно по такому принципу наши предки и выбирали себе партнеров, поэтому такой признак как растительность на лице у мужского пола закрепилась в истории.

Дарья Михайловна Шумихина

Feb 6

ПОЧЕМУ ИМЕННО ПРИМАТЫ ВСТАЛИ НА ПУТЬ ИНТЕНСИВНОГО РАЗВИТИЯ ГОЛОВНОГО МОЗГА?

Ведь если так подумать, в наших древних предках не было ничего примечательного - с таким же успехом головоногие моллюски могли встать на тропу создания цивилизаций и написания подобных сочинений.

Но что тогда подтолкнуло именно наших древних предков к развитию мозга?

Пищевое поведение.

Наши предки предпочитали кушать сладкие плоды - резервуары глюкозы, очень эффективного топлива для мозга. Значит они лучше насыщались, и им не приходилось тратить силы на поиски пропитания.

Помимо того, нужно же было ещё запомнить, где эти фрукты растут, чтобы успеть сорвать их первыми! А это уже немалая умственная работа.

Мы можем наблюдать, как пищевое поведение наших предков дало толчок к развитию головного мозга.

Анна Алексеевна Юрина

Feb 4

Как известно, «ничто в биологии не имеет смысла вне света эволюции», то есть можно понять практически любое явление в биологии с помощью эволюционного подхода. Примеров тому огромное множество: нелепо громоздкие рога оленей и муфлонов, привязанность людей к сладкому, резистентность патогенных бактерий к лекарствам, связь увеличения объема головного мозга у человекообразных обезьян при добавлении в рацион мясной пищи и т.д.

Рассмотрим, конкретный пример - некоторые эмоциональные реакции людей. С «эгоистической» точки зрения одного организма кажется совершенно бесполезным и даже вредным горевать и чувствовать боль утраты в случае смерти близкого человека, привязанность к детям или испытывать сострадание по отношению к другим людям. Ведь все это осложняет нашу жизнь и часто мешает. Но, приняв во внимание эволюционный аспект, мы сможем понять, почему это характерно для человека. Если бы людям не было свойственно подобное восприятие и соответствующее поведение, они бы не дорожили родственниками, а значит, не оберегали бы их, и следовательно, потомков такой «бесчувственный» индивид оставлял бы меньше или не оставлял бы вовсе, то есть уменьшилась бы вероятность передачи генов данного организма.

Что касается неумения сопереживать другим себе подобным индивидам (не родственникам), ситуация еще более проста: это препятствовало бы кооперации людей, что могло обернуться катастрофой в те времена, когда численность наших предков была очень малой, а жизнь гораздо более опасной и зависимой от условий среды обитания.

Таким образом, мы можем убедились, что иногда не самые очевидные вещи оказываются простыми для понимания в эволюционном контексте.

Диана Игоревна Юсупова

Feb 4

Глаза – это важнейший орган восприятия живых существ, с помощью которого животные находят пищу, избегают хищников, наблюдают за сменами времени суток и времен года (для некоторых животных это особенно важно). Как и любой орган глаза прошли длительный эволюционный процесс, но по некоторым расчетам ученых понадобилось всего 364 тысяч лет для превращения из светочувствительного пятна в глаз камерного типа, что по эволюционным меркам достаточно мало.

Итак, функции зрительной системы нам понятны – восприятие окружающей среды. Но рассмотрим кратко эволюционное развитие данного органа, чтобы ответить на вопрос: «Зачем животным потребовалось «создавать» орган зрения?»

Начнем с простейших, некоторые из них имеют слабодифференцированные органоиды, способные воспринимать свет, это так называемая стигма. Далее обратим внимание на гидру, у которой есть подобные образование – фоторецепторы, которые расположены на щупальцах рядом со стрекающими клетками. Первыми сигналами изменения света был мелатонин, который разрушался на свету, что было не выгодно для организма, так как нужно его постоянно синтезировать, так и появились опсины - белки, которые являются базовыми элементами структур органов зрения.

Насекомые и ракообразные имеют фасеточное строение глаз, которые имеют уже более сложное строение по сравнению с кучкой фоторецепторов: есть светопреломляющий аппарата, пигментные клетки, аксоны и другое. Такой тип глаз позволяет им воспринимать окружающее в «замедленной съемке», что связано с тем, что они могут фиксировать до 300 кадров в секунду, что довольно важно особенно для насекомых, которые часто находятся в состоянии полёта. У рыб глаза имеют уже чётко выделенные оболочки: склера, сосудистая и ретина. В ретине или сетчатке расположены палочки и колбочки, которые имеют схожее строение с рабдомом фасеточных глаз.

У амфибий глаза похожи по строению на глаза рыб, различие лишь в том, что они не имеют серебристой и отражательной оболочек, серповидного отростка и имеют кожистые и прозрачные подвижные веки, что связано с выходом на сушу. Орган зрения рептилий намного сложнее устроены, из главных новообразований: развитие в ресничном теле поперечно-полосатой мускулатуры, позволяющей перемещать хрусталик и изменять его форму, появление полноценных слезных желез, мигательной перепонки, тонких костных пластинок.

Глаза птиц напоминает глаз рептилий с более развитой цилиарной мышцей. У них также есть подвижная мембрана, острота зрения связана с высокой плотностью рецепторов, что очень важно, так как птицы летают на достаточно больших высотах, расположение глаз по бокам головы позволяет просматривать большую площадь местности, так как поле зрения каждого составляет почти 180 градусов. Орган зрения млекопитающих более подвижны, чем у птиц, мигательная перепонка отсутствует, есть верхнее и нижнее веки, состоит в основном из склеры, сосудистой оболочки, роговицы, радужной оболочки, зрачка, сетчатки, зрительного нерва и стекловидного тела.

Подведем итог: первые органы зрения были «созданы», чтобы реагировать на тени проплывающих жертв. Далее обладатели зрения могли различить смутную картинку, с помощью которой могли найти примитивное убежище. После приобретения пигмента животные смогли различать поступающую информацию уже более четче, с приобретением хрусталика появилась острота зрения, которая способствовала бурному видообразованию. Таким образом, основополагающей причиной является поиск пропитания, так как в основном хищники обладают «совершенным» органом зрения.

Любовь Вадимовна Абдулкаюмова

Feb 3

Цитата Феодосия Добржанского заставляет поразмыслить над такой проблемой, как значимость эволюционного подхода в поиске ответов на биологические вопросы. Как и сам автор, я придерживаюсь того же мнения: эволюция составляет опору биологии, и любые её открытия требуют объяснения в свете эволюционного учения.

В качестве примера хочу привести строение глаз современных моллюсков различной степени сложности, поскольку группы этих существ сохранили все его переходные формы – от светочувствительного пятна у улитки через камеру обскура наутилуса к глазу осьминога, сравнимого по сложности с человеческим глазом. Органы зрения моллюсков и позвоночных имеют множество сходств, что объясняется конвергентной эволюцией. Такой подход позволяет понять, к примеру, для чего глаз устроен именно таким образом и как так получилось; заставляет задуматься об адаптациях различных организмов к одинаковым условиям среды.

У примитивных моллюсков имеются пигментные пятна – скопление регистрирующих свет клеток. У некоторых улиток светочувствительные клетки углубились, приобретя объемную форму – образовалась пигментная ямка, позволяющая хозяину ориентироваться в пространстве. Из неё получился орган зрения наутилусов – глаз в виде камеры обскура. У других моллюсков камера глаза заполнилась стекловидным телом, начали формироваться роговица и хрусталик, впоследствии – и мускулатура глаза. Благодаря развитию последней стали возможными влияние на положение органа зрения, регулирование количества света, на него попадающего, предотвращение заполнения его пылью. Такие организмы получали эволюционное преимущество, чаще побеждали в борьбе за выживание, тем самым закрепляя его в поколениях потомков. Например, самым «глазастым» жителем морских глубин можно назвать осьминога. Анатомическое строение его глаза схоже со строением глаза человека: имеются сетчатка, радужка, хрусталик, роговица. Зрачок подвижен и способен расширяться или сужаться, однако фокусировка взгляда происходит за счёт приближения и отдаления хрусталика по отношению к сетчатке. Осьминог способен различать цвета и форму предметов так же, как и человек.

Такие сложные структуры, как глаза, возникали постепенно, совершенствуясь и усложняясь с течением времени. Они не были изначально созданы такими, каковы они есть сейчас. Справедливо ли это утверждение? На подобные вопросы и отвечает эволюционное учение, позволяя проследить развитие определенного органа или протекание конкретного процесса в самых разнообразных группах живых организмов; найти сходства или различия; предположить причинно-следственные связи и отыскать для них убедительные доказательства. Более того, эволюционный подход даёт возможность лечить болезни, характерные для органа или организма в целом, в том числе и онкологические заболевания, ведь аллели генов больных людей могли быть некогда чьей-то адаптацией и нести пользу своим обладателям. А чьей? А какую пользу? На эти вопросы мы также дадим ответы, используя эволюционный подход.

Мария Бочарникова

Feb 2

Безусловно, эволюция является движущей силой, благодаря которой организмы могут существовать в различных условиях и обстоятельствах. Мне кажется, все же, есть главные факторы, влияющие на различные характеристики организма. Абиотические факторы являются лимитирующими в том или ином биоме для проживающих в нем популяций. Конечно же, и биотические факторы влияют на приспособленность организмов. Например, взаимоотношения типа: хищник-жертва, симбиоз, кооперация и т.д. Благодаря эволюции живые организмы в течении жизни/нескольких поколений приобретают новые мутации, которые в т.ч. способствуют выживанию в конкретных для организмов условиях. Хочется все же привести два примера:

1. Эволюцию паразитических червей – как бывших свободноживущих организмов. Некоторые из них смогли стать облигатными паразитами. Чтобы существовать в условиях, задаваемых организмом хозяина, им пришлось утратить некоторые органы и способности, а также, приобрести новые примочки, которые способствуют выживанию в организме хозяина. Если рассматривать плоских червей, мы знаем, что, например бычий цепень, вовсе утратил кишечник, и всасывает всей поверхностью тела. В то время как у свободноживущих плоских червей (например, планарий) кишечник имеется. Это можно объяснить условиями среды, ведь бычьему цепню проще всасывать вещества, которые пригодны для усваивания, благодаря их предварительной обработке веществами организма хозяина. Планариям приходится тратить на это свою энергию и ресурсы. У плоских паразитических червей утрачиваются органы зрения и развиваются органы химического чувства. У круглых червей цисты имеют хитиновую оболочку, что позволяет им выживать и вне организма хозяина, что увеличивает вероятность попадания цисты в организм.

2. Эволюцию птиц – ведь им, для того, чтобы летать необходимо иметь множество примочек, что мы у них и наблюдаем - обтекаемость тела, облегченный скелет, некоторые органы представленные не попарно, укороченный пищеварительный тракт. Но биотические факторы тоже формируют у птиц определённые характеристики. В зависимости от того кто нам представлен, например, во взаимоотношениях – хищник или жертва – меняются и физические, психологические, поведенческие характеристики животного. Жертвы-птицы более маневрены и потому, меньше по размеру; они осознают, что им нужно улетать от хищника и не преследуют его сами (то есть, у них поведение жертвы). Хищники же более массивны. Так как они питаются другими живыми организмами у них приспособленный под это клюв. И в принципе, в зависимости от способа питания и каких-то дополнительных деталей, у птиц различается клюв.

Итак, из данных примеров мы могли проследить что организмы, благодаря эволюции подстраиваются как под абиотические, так и под биотические факторы. Эволюция влияет не только на физические характеристики организма, а также на психологические, поведенческие. На самом деле сюда можно приплести и антропогенные факторы, ведь живые организмы тоже подстраиваются под них и это тоже эволюция. Так что, безусловно Ф. Добжанский прав.

Юлия Дмитриевна Григорьева

Jan 30

Эволюцию можно рассматривать как основу биологии в целом, так как все ее открытия нуждаются в осмыслении и объяснении в свете эволюционного учения. Без эволюционного подхода все научные факты остаются сухими и не имеют большого смысла. Все приобретает смысл, когда мы находим ответ на вопрос “а почему все именно так?”. Эволюционный подход помогает выяснить, почему тот или иной орган, организм или процесс устроен так, как он устроен.

Например, мы знаем, что рептилии имеют трехкамерное сердце, но в то же время крокодилы, относящиеся также к пресмыкающимся, обладают четырёхкамерным сердцем. Почему? Зачем вдруг крокодилам необходимо усложнение строения сердца и кровеносной системы? У крокодилов имеется механизм управляемого смешивания артериальной крови с венозной. В отличие от млекопитающих и птиц, у крокодилов сохраняется обе дуги аорты: имеется «дополнительная» левая дуга аорты. Левая и правая дуги аорты на выходе из сердца очень плотно прилегают друг к другу, в месте их перекреста имеется «паницциево отверстие», и кровь может поступать из одной дуги в другую.

В нормальном режиме работы сердца часть артериальной крови попадает в открытое паниццево отверстие и поступает из правой дуги аорты в левую дугу аорты. Артериальная кровь также может перемещаться между обеими дугами аорты. Давление в правой дуге аорты выше, чем в легочной артерии, и поэтому венозная кровь из правого желудочка не может преодолеть клапан, находящийся на пути из правого желудочка в левую дугу аорты. То есть, когда крокодил активен и не находится под водой, обе дуги аорты несут артериальную кровь и никакого смешивания крови не происходит. Однако, за счет наличия специального клапана существует дополнительный механизм, позволяющий искусственно нагнетать бедную кислородом венозную кровь из правого желудочка в левую дугу аорты, что приводит к смешиванию артериальной и венозной крови. Это важно: во-первых, вместе со снижением частоты сердечных сокращений, данный механизм играет роль во временном понижении уровня обмена веществ, что необходимо для снижения потребления кислорода при погружении под воду; во-вторых, при длительном погружении клапан выступает в качестве предохранителя, когда избыточное давление в легких вызывает застой крови в легочной артерии и повышенное давление в легочной вене, чтo распространяется на левый желудочек и правую аорту.; в-третьих, для ускорения пищеварения кровь в левой дуге аорты, ведущей к пищеварительной системе, сменяется с артериальной на венозную, насыщенную углекислотой, что приводит к выработке желудочного сока, по кислотности десятикратно превосходящего нормальный для млекопитающих.

Таким образом, зная зачем именно крокодилам четырехкамерное сердце и как оно работает, мы можем судить о различных физиологических процессах в его организме. А также, зная дополнительно, что у крокодилов имеется диафрагма, прогрессивный механизм для вентиляции легких, они могут двигаться, держа конечности почти парасагиттально и обладают вторичным костным небом, которое позволяет есть и дышать одновременно, мы можем предположить, что эволюционно крокодилы происходят из высокоорганизованных наземных животных, по многим признакам напоминающих птиц или динозавров. Считается, что у наземных предков крокодилов было обычное четырехкамерное сердце, они были теплокровными, активными животными, и позже при переходе к полуводному образу жизни их сердце видоизменилось, чтобы функционировать как трехкамерное, уровень метаболизма заметно снизился, а конечности приняли более естественный для холоднокровных животных вид.

Ирина Дмитриевна Елгина

Feb 1

От вирусов до человека, наследственность определяется всего двумя химически близкими веществами: ДНК и РНК. В ДНК всех организмов используются 4 нуклеотида (аденин, гуанин, тимин, цитозин), хотя в природе встречаются не менее 102 различных нуклеотидов. В природе встречается 390 различных аминокислот, но белки всех организмов составляются из одного и того же набора, в котором всего 22 аминокислоты. Также все живые организмы очень сходны с биохимической точки зрения. Так, гликолиз у всех эукариот и у большинства прокариот проходит за 10 одинаковых шагов, в одной и той же последовательности, с использованием одних и тех же десяти ферментов (при том что возможны тысячи различных, но термодинамически эквивалентных путей гликолиза). У всех изученных видов основным переносчиком энергии в клетке является АТФ, хотя эту роль могли бы выполнять сотни других молекул. Почему это так?

Это можно объяснить с точки зрения эволюции. Жизнь возникла из неживой материи лишь однажды, и что все организмы, как бы они не отличались сейчас друг от друга, в некоторых отношениях сохраняют основные свойства первичной жизни. Также возможно, что жизнь возникала несколько или даже много раз, но, если и так, потомки только одного из вариантов выжили и создали известное нам биоразнообразие.

Одним из свойств генетического кода является универсальность. У всех организмов одни и те же триплеты нуклеотидов соответствуют одним и тем же аминокислотам. При этом возможно 1,4⋅10^70 различных информационно эквивалентных генетических кодов, использующих те же самые кодоны и аминокислоты. Но почему код для всех один и он универсален? Если забыть про эволюцию, то ничто не мешает каждому виду иметь собственный генетический код. Такое положение вещей было бы выгодным, ведь тогда бы вирусы не смогли полноценно реализовывать свой геном в клетках хозяина. Тем не менее, ничего подобного не наблюдается. Теория эволюции исключает такую возможность, так как изменения генетического кода приводят к изменению большинства белков организма, такая мутация практически всегда оказывается летальной, поэтому код не мог значительно измениться со времён последнего общего предка, что гарантирует его универсальность.

Александра Евгеньевна Зубкова

Feb 3

Почему существуют хладнокровные млекопитающие?

Как мы все знаем, животные, относящиеся к классу Млекопитающие, обладают целым рядом признаков, которые отличают их от многих других позвоночных. К числу прочих относятся истинная гомойотермия, или теплокровность, а также наличие волосяного покрова, что, несомненно, играет свою роль в сохранении организмом теплового баланса. Однако существует как минимум одно исключение - голый землекоп (Heterocephalus glaber), небольшой роющий грызун, полностью лишенный шерсти, но обладающий при этом достаточно длительной продолжительностью жизни (в отличие от многих представителей своего отряда), достигающей не менее 25 лет. Но как и почему такое уникальное существо смогло появиться?

Существует очень интересное предположение, что все дело в неотении - явлении, представляющем собой переход к размножению на одной из ранних стадий организма, которое приводит к сохранению у взрослых особей эмбриональных и личиночных черт. Эта эволюционная "лазейка" в индивидуальном развитии ярче всего представлена на примере аксолотля - самостоятельной личинки некоторых видов хвостатых земноводных. Почти все процессы в организме, в том числе и способность к половому размножению, у них одинаковы со взрослой стадией. Но постоянное наличие жабр и плавников (в результате отсутствия метаморфоза в их жизненном пути) превращает аксолотлей в исключительно водных животных. Причина данного явления заключается в том, что щитовидная железа этих личинок не вырабатывает достаточное количество гормона тироксина для перехода организма во взрослое состояние, а внешняя среда не оказалась смертельной для таких мутантов в масштабах популяций.

И действительно, голые землекопы со своим малым весом и низкой восприимчивостью к боли имеют большое сходство с новорожденными млекопитающими. Если считать, что неотения является примером параллелизма в эволюции, то ограниченная возможность поддержания постоянной температуры тела этих грызунов становится вполне логичным фактом. Такая условная уязвимость компенсируется выраженным социальным поведением - собираясь в большие группы, они заметно замедляют потерю тепла. Более того, их относительное долголетие тоже может быть связано с неотенией. Не так давно ученые Новосибирского Академгородка выяснили, что в клетках землекопа активность ферментов репарации поврежденных оснований и нуклеотидов выше, чем в клетках мыши. Такая особенность более характерна для "молодых" клеток, обладающих большей потенцией для своего дальнейшего развития и дифференцировки. Но данный вопрос все еще требует своего дальнейшего изучения.

Алина Баратовна Левина

Jan 30

Знаменитую фразу «Ничто в биологии не имеет смысла, кроме как в свете эволюции» слышал практически каждый биолог. Данное крылатое выражение является заголовком статьи под авторством американского учёного-эволюциониста Феодосия Добржанского, одного из основателей синтетической теории эволюции. Автор считает, что эволюция является основой основ науки о жизни, и все её открытия нуждаются в осмыслении и объяснении в свете эволюционного учения.

Сложно не согласиться с автором данного высказывания. Ведь именно применение эволюционного подхода позволяет ответить на конкретные биологические вопросы, объяснить почему определенный орган, организм, процесс устроен именно так как он устроен. Согласно эволюционному учению, движущей силой эволюции являются, с одной стороны, естественный отбор и, с другой стороны, случайные мутации.

«Естественный отбор может вынудить живое существо к решению этой проблемы путем адаптивных генетических изменений. - пишет в своей статье Добржанский - Эти изменения могут быть удачными или неудачными. <…> Неудачное изменение может привести к вымиранию вида. Ископаемые останки показывают, что окончательный исход большинства эволюционных линий – это вымирание. Ныне живущие организмы – удачливые наследники только небольшого количества видов, живших в прошлом…»

Примеров, иллюстрирующих фразу Ф. Добжанского "Ничто в биологии не имеет смысла вне света эволюции" множество. Поговорим о насущном:

• Почему бактерии становятся устойчивыми к антибиотикам?

Под устойчивостью понимают способность микроорганизма переносить значительно большие концентрации препарата, чем остальные микроорганизмы данного штамма (вида), или развиваться при таких концентрациях, которые превышают достигаемые в макроорганизме при введении антибиотиков в терапевтических дозах.

В результате спонтанных мутаций происходит изменение генома бактериальной клетки, в следствие чего возникают резистентные штаммы микроорганизмов. В результате воздействия химиотерапевтических соединений чувствительные микроорганизмы погибают, а резистентные сохраняются, размножаются и распространяются в окружающей среде. Приобретенная резистентность закрепляется и передается по наследству последующим генерациям бактерий.

Данный пример иллюстрирует действие эволюции в настоящее время. Если рассматривать этот случай не в свете эволюционного учения, то объяснения (кроме как кары Божьей) найти не представляется возможным.

Ни одно из удивительных открытий, сделанных наукой относительно мира, в котором мы живем, не вызвало у публики такого гнева и такого завороженного интереса, как эволюция. В настоящее время считается, что отрицать факт биологической эволюции, оставаясь в рамках науки, уже невозможно. Так как с научными представлениями об эволюции согласуются миллионы фактов. Эволюция придает смысл, логику и стройность всему гигантскому массиву накопленных биологией знаний.

Игорь Вадимович Орлов

Feb 3

Эволюционный подход помогает увидеть развитие определенного органа или организма, следовательно увидеть при каких обстоятельствах и условиях развивался исследуемый объект. А это в свою очередь дает представления и о том почему он выглядит так, почему он функционирует именно так. Например, можно рассмотреть эволюцию сердца. Ведь не очевидно почему сердце у млекопитающих именно четырех камерное и почему камеры расположены именно так. Но при рассмотрении эволюции сердца, мы увидим что четырех камерность нужна для терморегуляции и лучшего транспорта кислорода кровью, что для организмов эволюционно ниже млекопитающих не так важно. И расположение камер тоже можно проследить и понять почему они рассположены так, рассматривая появление определенной камеры в организмах. И имея представления только о сердце млекопитающих невозможно сказать почему оно устроено именно так. В итоге благодаря эволюционному подходу можно узнать почему орган именно такой какой он есть и лучше понять его функции.

Дарья Анатольевна Фролова

Feb 1

Эволюция является нитью, связывающей весь объем накопленных человеком знаний о характере самых различных процессов и устройстве всего многообразния живых существ. Она помогает разобраться с первоначальной идеей изучаемого явления, ответить на вопрос «Почему так, а не иначе?».

За какую биологическую проблему ни возмись, везде проявляется наличие временной зависимости и связь с граничащими проблемами. Этот факт может содействовать поиску решений многих задач. Например, неожиданно захотелось узнать о природе различий в форме мужских и женских бедер. На первый взгляд странная и непонятная проблема (ну и почему бы им не быть одинаковыми и уменьшить количество и без того имеющихся расхождений ?). Но как только начинаешь задумываться об эволюционном назначении – всё становится на свои места.

Женские бёдра гораздо шире, ведь они должны выдержать такую значительную нагрузку, как рождение ребёнка. Но для быстрого бега необходима близость бедренных костей, и такая массивность тела привела бы к неуклюжести, что не очень-то хорошо, ведь вокруг не всегда была относительно безопасная среда современного города или деревни. Когда-то давно людям было необходимо спасаться от хищников, и тонкая женская талия явилась компромиссом, повышаюшим маневринность тела.

Мужские же бедрам просто не зачем быть широкими, напротив, это даже мешало активному передвижению и добыванию пищи предками (что несомненно минус, когда тебя самого могут съесть).

Так, задумываясь о пути, который пришлось преодолеть организмам для выживания в тех или иных условиях, можно объяснить и связать имеющиеся факты. Эволюционный подход позволяет найти обоснование существующему разнообразию биологических решений.

Ekaterina / Katrin Shipilova

Feb 3

“Будучи рассматриваемой в свете эволюции, биология является, наверно, самой убедительной и вдохновляющей наукой. Вне эволюционного подхода она становится просто грудой всевозможных фактов, некоторые из которых интересны или любопытны, но не образуют сколько-нибудь осмысленной целостной картины” (Дорбжанский Ф.Г.,1973)

Я абсолютно разделяю точку зрения Феодосия Григорьевича и написала бы ту же мысль, не напиши он её куда мощнее. К примеру, “мозг дельфинов составляет 1700 грамм” или же проще “мозг взрослого дельфина больше мозга взрослого человека”. Интересно, не так ли? Большинство людей, вероятно, улыбнётся данному факту. Большинство людей: мамы, дети, вне зависимости от рода деятельности. Это вкусная конфета для нашего мозга, так увлекательно и ассоциативно! Учёные же, а особенно биологи, рассматривают данную фразу не как кусочек, оторванный от огромного мира науки, напротив, в их голове возникает целая история. Этот факт, цепляясь за другие, открывает в мыслях исследователя окно со светом, имя которому знание. Знание это накоплено из предыдущего опыта. Мысль плавно движется, пока не возникают новые вопросы. Для чего нужен такой мозг? Чем обусловлены его размеры? Когда он появился? Почему не редуцировался? В современной биологии уже известны ответы на этакие вопросы или же предложены до сих пор не опровергнутые гипотезы. “Эти морские существа (дельфины) вырастили большой мозг, чтобы лучше жить в обществе…Размер мозга предсказывает широту социального и культурного поведения этих морских существ …Исследователи пришли к выводу, что существует связь между энцефализацией китообразных, социальной структурой и размером группы” (Ephrat Livni, 2017). Такие утверждения кажутся более глубокими, убедительными, значимыми. «Очевидная совместная эволюция мозга, социальной структуры и поведенческого богатства морских млекопитающих обеспечивает уникальную и поразительную параллель с большим мозгом и гиперсоциальностью людей и других приматов на суше», - говорит Сюзанна Шульц, эволюционный биолог в университете Манчестер, и ведущий автор исследования.

Таким образом, эволюционный подход добавляет порядок и вносит организованность в биологическое знание, позволяет проследить связи и динамику, не определяемые вне эволюционного концепта. Служит инструментом сравнения бесчисленных и так тщательно накопленных фактов, обобщает биологию, вносит в науку более аналитический характер, что необходимо в профессиональных кругах либо для читателей, глубоко заинтересованных в теме.