Еволюціяяк це працює

Чарлз Дарвін і “Походження видів” (1859)

Дарвін виділив 3 фактори еволюції:

- СПАДКОВІСТЬ- МІНЛИВІСТЬ- ПРИРОДНИЙ ДОБІР

Чарлз Дарвін сформулював свої ідеї після того, як

здійснив довколосвітню подорож на кораблі “Бігль”

в якості штатного натураліста.

ФАКТОРИ ЕВОЛЮЦІЇ

Фактор #1: спадковість

Марта Хірші й Альфред Чейз, 1953 рік.

В своїх експериментах вони маркували радіоактивними мітками бактеріофагів Т2 –

окремо їхні капсиди чи геноми - й інфікували ними

бактерії. Таким чином, ними було доведено, що носієм

спадковості є ДНК, а не білок чи інша сполука

Фактор #1: спадковість

В геномі людини 46 хромосом.

Половина отримана від батька, половина – від матері.

Перед передачею нащадкам парні хромосоми кожного з

батьків перемішуються, аби гени могли конкурувати незалежно.

Фактор #2: мінливість

Різноманіття сонечок (Coccinellidae sp.)

Різноманіття домашнього голуба (Columba livia)

Чарлз Дарвін розглянув еволюцію на двох прикладах: одомашненні (напр. доместикованих голубів, вгорі) і варіаціях у дикій природи (напр.

сонечок, як праворуч)

Чи в унісон б'ються наші серця?

Аорта – судина, через яку кров виштовхується з серця у велике

коло кровообігу (тобто по всьому тілу).

Джерело мінливості – мутації

Гуго де Фріз у 1905 році показав, що окремі особини енотери можуть раптово і різко міняти свій фенотип буквально за одне покоління.

Це явище він назвав мутаціями і висунув гіпотезу, що саме вони, а не поступовий природній добір є джерелом різноманіття.

Щодо зайвих хромосом ;-)

2га хромосома з людського геному утворилась шляхом злиття двох хромосом наших

найближчих родичів – шимпанзе та інших приматів.

2га хромосома ще й досі зберігає в собі напівредуковані особливості їхньої будови.

Фактор #3: боротьба за існування

Імовірність ВАШОЇ смерті:Умови Шанси

Цього року 0.014

Сьогодні 0.00004

Насильницьки 0.000002

...у відсотках 0.0002

...у дробі 1/5000

Середній річний коефіцієнт смертності в Україні на 1000 осіб:

14,5

Людина, живучи в штучних умовах цивілізації, стикається зі смертю відносно

нечасто – куди рідше за решту живих істот.

Фактор #3: боротьба за існування

Автори стверджують, що кожна окрема партія

мічених кролів повністю зникала з популяції в

середньому за 9 тижнів (63 дні).

Штучний добір – модель природного

Безпосередній предок доместикованої кукурудзи – рослина теосинте – має куди густіше листя, куди розгалуженіший пагін і куди менші початки.

А ви б розпізнали ці дві рослини як, в недалекому минулому, один вид?

“Кільцеві види” і репродуктивна ізоляція

В кільцевих видах кожні дві сусідні популяції вільно схрещуються між

собою, в той час як крайні популяції

несумісні.

Це можна бачити на прикладі саламандр Західного Узбережжя

США.

Репродуктивна ізоляція... в людей?

Автори виявили, що міжрасові пари мають на 20-30% частіші проблеми з вагітністю: меншу масу плоду, передчасні пологи й викиднів.

Дерево життя і філогенез

Саме так утворюється розгалужене “дерево життя”, термін, який також увів до вжитку Чарлз Дарвін. Процес його формування називають “філогенезом”.

Ліворуч: оригінальний малюнок Дарвіна зі щоденника, який потім був включений до Походження видів як єдина ілюстрація.

Праворуч: дерево життя, як воно виглядає згідно з сучасними даними

компаративної геноміки.

РІВНІ ЕВОЛЮЦІЇ

“Нижчий” рівень: окремі гени

Будь-який білок є наноскопічним механізмом, який працює за тим самим принципом, що і шестерні в годиннику:

“правилом руки й рукавички”.

Різниця полягає в тому, що у випадку шестерні діє класична механіка, а у випадку білка – квантова механіка.

Структура фермента лактази, побудована за даними РСА

Нейлонова куртка – смачна і поживна

Нейлон – полімерний матеріал, вперше синтезований Волласом Каротерсом у

1935 році на фірмі “Дюпон”.

Використовується як пластик, для виготовлення ниток і одягу, а також

гітарних струн.

Нейлонова куртка – смачна і поживна

Так виглядають флавобактерії під мікроскопом (згори) і в культуральній чашці (ліворуч)

Для мікробіологічних досліджень часто-густо застосовуються чашки

Петрі, які заповнюються поживним середовищем і на яке зверху

висівається бактеріальна культура.

Нейлонова куртка – смачна і поживна

Успіх флавобактерій вдалося повторити в штучних умовах, здійснивши акт експериментальної еволюції –

привчивши до споживання нейлону патогенну бактерію Pseudomonas

aeruginosa.

Відкіля беруться нові гени?

Що таке ген, взагалі?

В гені, окрім унікальної білок-кодуючої послідовності, є ще стереотипові структури,

необхідні для роботи з системами транскрипції та регуляції експресії: (1) промотор, (2)

термінатор, (3) енхансери й (4) сайленсери.

Бактеріям не страшні опіки, на відміну від нас

Ензим фотоліаза використовується бактеріями для усунення такого

пошкодження ДНК, як тимінові димери

Багатоклітинні організми – рослини й тварини – “проміняли”

можливість захищатись від УФ-променів на циркадні ритми.

Фотоліаза еволюціонувала в білки криптохроми .

Псевдогени

Примати харчуються фруктами й тому рідко стикаються із

авітамінозами.

Саме тому вітамін С для людини та решти мавп –

лише “імпортний”.

Генетична причина цього – у делеції в гені L-гулоно-γ-лактон оксидази, що є кінцевим ферментом у каскаді синтезу вітаміну С.

“Середній” рівень: морфологія

При побудові тіла в процесі ембріогенезу “першу скрипку” грають морфогени – речовини, за допомогою яких організм розкреслює осі тіла й морфогенні поля.

Морфогенним полем називають ділянку, яка дає початок певній структурі, виділяючи відповідні морфогени і/або рецептори до

них.

Риби й руки

Девонські риби – перші хребетні, які спробували ходити: спершу по дну

мілких водойм, згодом – переповзаючи з однієї в іншу, поки,

нарешті, не вибрались на сушу.

Повністю вийти на суходіл їх підштовхнула відсутність конкуренції та

багатство ресурсів (оскільки на суходолі вже був багатий світ

членистоногих, рослин і грибів)

Мікроцефалін і розмір мозку

Мікроцефалія – генетичне захворювання, яке проявляється в малій масі мозку (до 3 разів меншій, аніж у нормі).

Виникнення її пов'язане з мутацією в гені, що кодує білок мікроцефалін – транскрипційний фактор, що відіграє значну роль у поділі нервових клітин під час онтогенезу.

Будівельне сміття в живих організмах

Людський ембріон у своєму розвитку проходить стадію, на якій в нього починають формуватися

зяброві щілини (фарингеальні щілини).

Їхнє збереження пов'язане з тим, що, втративши функцію морфогенного поля зябер, вони

лишились “на посаді” морфогенного ідуктора інших структур.

“Вищий” рівень: поведінка

Нейронні мережі будуються за тим самим принципом, за яким відбувається

морфогенез: аксони (тобто нервові закінчення) прямують до своїх мішеней

за хімічними сигналами.

Це явище називається аксональним наведенням.

Роль морфогенів тут відіграють речовини, які

називаються “guidance cues”.

Генетика мовиГен FOXP2, що кодує однойменний транскрипційний

фактор, був спершу знайдений як локус, асоційований зі спадковим порушенням мовної

функції в родині K.E.

Секвенування гена FOXP2 в геномі шимпанзе виявило, що ті мають таку саму

версію гена, що й хворі з родини K.E.

ФІЛОСОФСЬКІ БАЛЯНДРАСИ

Навіщо потрібні старіння і смерть?

Heterocephalus glaber – тварина, в якої смертність не збільшується з плином життя, оскільки вона

практично не старішає й не хворіє на рак.

Чи біологія забороняє добро?

Річард Докінз – британський вчений, автор конценції “егоїстичного гена”.

Біломорські мартини

Клони – найкращі джихадисти

“Я віддам життя за 2 рідних братів чи 8 двоюрідних”

(с) Холдейн

Прикладом альтруїзму щодо родичів є почуття кворуму в

багатьох патогенних мікроорганізмів (напр.

Haemophyllus influenzae).

Парадокс Сімпсона

Популяції, в яких більше альтруїстів, перемагатимуть сусідні – тому, хоча відсоток

альтруїстів меншатиме, але їхнє абсолютне число зростатиме.

Дякую за увагу!