В вашей корзине: 0 тов.
оформить | очистить
Отдел сбыта: +7 (8453) 76-35-48
+7 (8453) 76-35-49
Не определен

Макроэволюция: анагенез и кладогенез

В макроэволюционном процессе выделяют два основных направления: анагенез и кладогенез.

Анагенез — это процесс постепенных изменений, приводящий к усложнению организации и совершенствованию существующих форм организмов. В его основе лежит мутационная изменчивость и отбор. В отличие от популяционного, на видовом уровне эволюции на первый план выходят так называемые системные мутации, т.е. изменения, затрагивающие целые блоки генов и вызывающие очень серьезные изменения в организме. К этой категории можно отнести мутации генных комплексов, контролирующих процесс формирования органов взрослого организма. Одна из таких мутаций у дрозофилы приводит к развитию дополнительной пары крыльев.

Кладогенез — это увеличение разнообразия существующих видов, в основе которого лежит процесс дивергенции популяций, в результате их изоляции и приспособления к разным условиям существования. В случае накопления в дивергирующих группах разных мутаций и разнонаправленного действия естественного отбора кладогенез приводит к разделению вида на два новых, т.е. является механизмом видообразования.

Процесс дивергенции популяций не является единственным способом видообразования. Существует еще квантовое (сальтационное) видообразование, т.е. быстрое, скачкообразное. Одним из его механизмов является полиплоидия. Полиплоиды возникают за одно поколение. Если между ними и давшими им начало диплоидами возникает репродуктивный барьер, то они могут стать родоначальниками нового вида. При таком способе видообразования не происходит никаких генетических изменений, кроме удвоения хромосом. Генофонд вида определяется генотипом основателя (эффект основателя). Но его дальнейшая эволюция идет за счет накопления и отбора новых мутаций.

Оба эти процесса — анагенез и кладогенез — можно изучать с помощью генетических методов. Они делятся на прямые и косвенные. Прямые методы основаны на определении степени гомологии ДНК разных организмов. При изучении анагенеза часто используют ДНК вымерших видов. Степень гомологии разных ДНК оценивается следующими способами:

1. Секвенирование  ДНК, т.е. определение нуклеотидной последовательности. В настоящее время эта процедура, которая еще недавно была длительной и трудоемкой, в значительной мере автоматизирована.

2. Молекулярная гибридизация. Молекулы ДНК подвергают денатурации, метят радиоактивными изотопами, фракционируют. Полученные одноцепочечные фрагменты способны взаимодействовать с ДНК другого вида. В результате образуются участки комплементарного спаривания — гетеродуплексы. Их количество отражает степень гомологии. Можно также в качестве критерия использовать скорость разделения гетеродуплексов при повышении температуры.

3. Метод конкуренции. Сравниваемые ДНК нарезают на фрагменты и помещают в агаровый гель с ДНК-образцом. О гомологии судят по способности этих ДНК конкурировать за одни те же участки ДНК-образца.

Косвенные методы основаны на определении аминокислотной последовательности белков у сравниваемых организмов. Поскольку включение аминокислот в молекулу белка генетически детерминировано, по изменению аминокислотного состава белка судят об изменении соответствующего гена. Сравнивать можно либо первичную структуру белков, либо их электрофоретические свойства, либо иммунологические свойства. В частности, с помощью электрофоретического анализа установлено поразительное сходство человека и шимпанзе. Рассчитано, что человек и шимпанзе различаются лишь по 1% аминокислот в белках. У человека 23 пары хромосом, у шимпанзе — 24. 13 пар хромосом у них полностью идентичны. Остальные отличаются лишь по расположению отдельных участков. Вторая хромосома человека соответствует двум слившимся хромосомам шимпанзе. Как считают генетики, несоответствие различий на уровне белков, а следовательно и ДНК, различиям на фенотипическом уровне объясняется тем, что эволюция затрагивает, в первую очередь, не структурные гены, а генетическую систему их регуляции. Это как раз те самые системные мутации, о которых шла речь выше, изменяющие процесс развития и приводящие к появлению новых форм.

В настоящее время частично или полностью расшифрована аминокислотная последовательность нескольких сотен белков. Эти данные дают ценную информацию о генетических изменениях в процессе эволюции.

В процессе эволюции изменяется не только нуклеотидная последовательность ДНК, но и общее количество ДНК. Прослеживается тенденция к увеличению количества ДНК от низших организмов к высшим:

вирусы  бактерии грибы животные, растения
104   4 · 106   4 · 107   2 · 109 1010

Однако такая тенденция не абсолютна. Например, у некоторых саламандр и цветковых растений ДНК в клетках в 10 раз больше, чем у млекопитающих и птиц. Основным механизмом увеличения количества ДНК считаются дупликации. Существует такая точка зрения, что большинство новых генов возникают в результате дупликации старых с последующим мутированием копий.

 


Читайте также другие статьи темы 11 "Генетика и эволюция":

 Вопросы и задания по теме "Генетика и эволюция"

Перейти к чтению других тем книги "Генетика и селекция. Теория. Задания. Ответы":