Историческая эволюция живых систем филогенез является направленной. Становление современной филогенетики. Смотреть что такое "филогенез" в других словарях

- 73.50 Кб

Понимание отношений между микро - и макроэволюцией предполагает ответ на вопрос, является ли синтетическая теория эволюции лишь теорией микроэволюции, или она одновременно объясняет и макроэволюцию? На этот вопрос пока что ученые не дали однозначного ответа. Одни считают, что теория эволюции является и теорией макроэволюции. Другие считают, что теория макроэволюции еще не создана. Снять это противоречие сможет более широкий синтез эволюционной теории и новой генетики.

Основными направлениями исследований ученых-генетиков в ХХ в. стали:

· Изучение элементарных материальных структур, которые являются носителями генетической информации, единицами наследственности.

· Исследование механизмов и закономерностей передачи генетической информации.

· Изучение механизмов реализации генетической информации, ее претворение в конкретные признаки и свойства организма.

· Выяснение причин и механизмов изменения генетической информации на разных этапах развития организма.

Крупнейшие открытия современной генетики связаны с установлением способности генов к перестройке - мутирование. Мутации могут быть полезными, вредными или нейтральными. Одним из результатов мутаций может быть появление организма нового вида - мутанта. Причины мутаций (изменения генной информации) до конца не выяснены. Однако установлены основные факторы, вызывающие мутации, так называемые мутагены. Известно, например, что мутации могут вызываться некоторыми общими условиями, в которых находится организм: его питанием, температурным режимом и т.д. или действием экстремальных факторов, например, некоторых химических веществ или радиоактивных элементов. Одним из наиболее опасных видов мутагенов являются вирусы.

3. Принципы воспроизводства и развития живых систем

Онтогенез и филогенез

Молекулярная биология уже заняла ведущее место среди наук о живой природе благодаря своим блестящим успехам. Она накопила факты и сделала обобщения, представляющие существенный вклад во все три основных раздела, из которых складывается эволюционная теория: доказательства реальности эволюции, учение о движущих силах эволюции и выяснение конкурентных путей, которыми шла эволюция (филогенетика). Вместе с тем принципы эволюционной теории проливают свет на происхождение и становление важнейших молекулярно-биологических структур и процессов и позволяют понять, в силу каких причин они неизбежно должны были приобрести именно те черты, какие наблюдаются на самом деле.

Важнейшей составляющей процесса развития любого организма является воспроизводство в клетках по определенному шаблону веществ и структур, необходимых для последующего деления клетки. Воспроизводство живых систем и сохранение видовых признаков обеспечивается системой воспроизведения организма. Она в закодированном виде содержит полную информацию для построения белка из запасенного клеткой органического материала. Свои функции система воспроизведения осуществляет посредством ДНК и РНК. Первая хранит генетическую информацию, заложенную вдоль собственной цепи. Вторая способна ее считывать, переносить в среду, содержащую необходимые для синтеза белка исходные материалы и строить из них белковые молекулы.

Процесс воспроизводства состоит из трех стадий: репликации, транскрипции, трансляции. Репликация - это удвоение молекулы ДНК, необходимое для последующего деления клетки. Транскрипция представляет перенос кода ДНК путем образования одноцепочной информационной молекулы РНК на одной из двух нитей ДНК. Информационная молекула РНК - это копия части ДНК, группы рядом лежащих генов, несущих информацию о структуре белков, необходимых для выполнения одной функции. Далее происходит трансляция - синтез белка на основе генетического кода информационной РНК.

Таким образом, главное в механизме самовоспроизведения клеток - свойство ДНК самокопироваться и строго равномерное деление репродуктивных хромосом (ядер клеток, содержащих РНК). После этого клетка может делиться на две совершенно идентичные. Так как каждая клетка многоклеточного организма происходит от одной зародышевой как результат последовательных делений, то все клетки имеют одинаковый набор генов.

Наследственная информация, закодированная в управляющих структурах зародышевой клетки, реализуется в процессе онтогенеза. Содержание процесса онтогенеза составляет развитие особи, последовательности морфологических, физиологических и биохимических преобразований, претерпеваемых организмом от образования зародышевой клетки до смерти. В онтогенезе выделяются количественная (увеличение размеров и живой массы организма, продолжительность жизни) и качественная (дифференцировка, появление новых функций и структур) стороны. В ходе онтогенеза у высших животных и человека сменяются сравнительно четко отграничиваемые фазы: эмбриогенез, созревание, взрослое состояние, старение. У беспозвоночных и низших позвоночных наблюдаются разнообразные типы онтогенеза, нередко сопровождающиеся перестройкой всей структуры организма (метаморфоз). Новое в процессе развития организма возникает как благодаря непрерывному переходу организации зародыша на более высокий уровень, так и мутациям, вносящим в онтогенез принципиально новые компоненты. Эти новообразования выступают в единстве с моментами преформизма, поскольку реализуемые во взрослом организме наследственные признаки записаны уже в исходной зиготе на молекулах вещества ДНК, структурированного в генах. Противоречие между консервативной наследственной стороной развития организма и индивидуальной изменчивостью, прямо или косвенно связанные со средой и приспособлением, снимается в филогенезе. Филогенез - процесс исторического развития мира живых организмов как в целом, так и отдельных групп - видов, родов, семейств, отрядов (порядков), классов, типов, царств. Главным механизмом, регулирующим филогенез и происходящее в его ходе образование таксонов, является естественный отбор. Филогенез может представлять собой как прогрессивное развитие с повышением общего уровня жизнедеятельности и расширением адаптивных возможностей организма, так и регресс или попадание в эволюционный тупик.

В процессе филогенеза периоды плавного развития и выработки приспособлений к сравнительно стабильным условиям среды чередуются со скачкообразными переходами на высшую ступень организации, на которой вырабатываются качественно новые приспособления, функции и органы. Филогенез протекает на основе накопления индивидуальных изменений в ходе отдельных онтогенезов. Онтогенез в своем конкретном выражении служит проявлением и в определенной мере воспроизведением филогенеза. Вместе с тем ряд предковых стадий выпадает из онтогенеза, другие коренным образом преобразуются в результате приспособления к новым условиям.

Филогенез и онтогенез соединены многочисленными связями и зависимостями. Эти связи во многом даже в общих чертах остаются неясными. Более того, пока что не создана теория онтогенеза. Длительный путь от «белка до признака» еще даже не разведан, а без прохождения этого пути глубокое понимание и объяснение эволюционного процесса невозможно.

Основные понятия темы :

Генетика - это биологическая наука о наследственности и изменчивости организмов и методах управления ими.

Эволюция - направленный процесс исторического изменения организмов.

Онтогенез - индивидуальное развитие организма от момента зарождения до окончания жизни.

Филогенез - процесс исторического развития организмов.

Синтетическая теория эволюции - комплекс представлений о микро - и макроэволюции, сложившийся к середине XX века.

Микроэволюция - это совокупность эволюционных процессов, протекающих в популяциях и приводящих к образованию нового вида.

Макроэволюция - эволюционные процессы, ведущие к образованию надвидовых таксонов.

5.8. Заключения.

Итак, остается все еще обширное поле для дискуссий между сторонниками прерывистой эволюции и традиционными неодарвинистами. Главная проблема, стоящая перед последними,- это, вероятно, не скорость, с которой эволюционные изменения могут происходить в периоды быстрой эволюции, ибо при наличии соответствующих интенсивностей отбора быстрые изменения вполне осуществимы, а тот факт, что признаки могут оставаться неизменными на протяжении длительных периодов геологического времени. В свою очередь сторонникам теории прерывистой эволюции надлежит прежде всего решить проблему случайности в скачкообразных изменениях. Прерывистые изменения должны возникать с одинаковой вероятностью во всех направлениях, включая и направление, в котором происходит эволюция. Это могло бы осуществляться путем дрейфа и эффекта основателя, однако широкое распространение этих процессов еще предстоит показать. Другая возможность состоит в том, что если основу прерывистой эволюции составляют крупные мутации, то они должны сообщать своим носителям способность к быстрому распространению, а это отличается от классического неодарвинизма только масштабом изменения.

Удастся ли найти ясное решение всех этих вопросов, опираясь на фактические данные, остается сомнительным. Кроме того, возможно, что эволюция одних групп протекала в соответствии с теорией прерывистого равновесия, а других -в соответствии с неодарвинистской моделью. Иными словами, вряд ли какая-либо одна модель эволюции окажется применимой ко всем случаям.

Описание работы

Концепции эволюционизма в биологии

2. Эволюция как основа многообразия и единства живых организмов

Микроэволюция и макроэволюция

3. Принципы воспроизводства и развития живых систем

4Онтогенез и филогенез

5 Основные понятия темы

ФИЛОГЕНЕЗ

ФИЛОГЕНИЯ, ФИЛОГЕНЕЗ

(греч.). Развитие вида в противоположность онтогении - развития индивида.

Словарь иностранных слов, вошедших в состав русского языка.- Чудинов А.Н. , 1910 .

Филогене́з

(гр. phyle племя, род, вид + ...генез) иначе филогения - биол. историческое развитие организмов, или эволюция органического мира, различных типов, классов, отрядов (порядков), семейств, родов и видов; можно говорить и о филогенезе тех или иных органов; ф. следует рассматривать в единстве и взаимообусловленности с онтогенезом.

Новый словарь иностранных слов.- by EdwART, , 2009 .

Филогенез

филогенеза, м. [от греч. phyle – племя и genesis – происхождение ] (биол.). Процесс развития органического мира в целом или отдельных его групп. Филогенез растений.

Большой словарь иностранных слов.- Издательство «ИДДК» , 2007 .

Филогенез

(нэ ), а, мн. нет, м. ( греч. phylē племя, род, вид + ...генез).
биол. Историческое развитие организмов или эволюция органического мира, различных типов, классов, отрядов, семейств, родов и видов, а также отдельных органов; то же, что филогения .
Филогенетический - относящийся к филогенезу.
|| Ср. онтогенез .

Толковый словарь иностранных слов Л. П. Крысина.- М: Русский язык , 1998 .

Синонимы :

Смотреть что такое "ФИЛОГЕНЕЗ" в других словарях:

Филогенез … Орфографический словарь-справочник

филогенез - (от греч. phyle род, племя, вид и genos происхождение) историческое формирование группы организмов. В психологии Ф. понимается как процесс возникновения и исторического развития (эволюции) психики и поведения животных; возникновения и эволюции… … Большая психологическая энциклопедия

ФИЛОГЕНЕЗ, филогенеза, муж. (от греч. phyle племя и genesis происхождение) (биол.). Процесс развития органического мира в целом или отдельных его групп. Филогенез растений. Филогенез позвоночных. Филогенез млекопитающих. Толковый словарь Ушакова … Толковый словарь Ушакова

- (от греч. phýlon род, племя и...генез), филогения, процесс истории, развития как организмов в целом, так и отдельных таксономических групп: царств, типов, классов, отрядов, семейств, родов, видов. Исследование филогенеза необходимо для… … Экологический словарь

Современная энциклопедия

- (от греч. phylon род племя и...генез), процесс исторического развития мира живых организмов как в целом, так и отдельных групп видов, родов, семейств, отрядов (порядков), классов, типов (отделов), царств. Филогенез изучается в единстве и… … Большой Энциклопедический словарь

Филогенез - (от греческого phylon род, племя и...генез), процесс исторического развития мира живых организмов как в целом, так и отдельных групп видов, родов, семейств, отрядов (порядков), классов, типов (отделов), царств. Филогенез изучается в единстве и… … Иллюстрированный энциклопедический словарь

- (от греч. phyle род, племя и genesis рождение, происхождение) понятие, введенное Э. Геккелем в 1866 г. для обозначения изменения в процессе эволюции различных форм органического мира, т.е. видов … Психологический словарь

- (от греч. phylon род, племя и...генез), филогения, историч. развитие мира живых организмов как в целом, так и отд. таксономич. групп: царств, типов (отделов), классов, отрядов (порядков), семейств, родов, видов. Термин Ф. введён Э. Геккелем… … Биологический энциклопедический словарь

- (от греч. род, племя, вид и происхождение), процесс формирования некоторой систематич. группы организмов (таксона). Термин введён в 1866 Э. Геккелем для обозначения процесса становления органич. мира в целом. В ходе позднейшей… … Философская энциклопедия

Книги

• , Б. Ф. Андреев . Представленная читателям работа посвящена проблеме системного анализа общественно-трудовой деятельности человека в современной глобальной экономике. Особенности экономической системы… Издатель: Европа ,
• Системный мир глобальной экономики. Исторический филогенез и космический онтогенез , Андреев Б. Ф. . Представленная читателям работа посвящена проблеме системного анализа общественно-трудовой деятельности человека в современной глобальной экономике. Особенности экономической системы… Издатель:

Решение:

Опыт по превращению низкомолекулярных веществ (цианидов, ацетилена, формальдегида и фосфатов) во фрагмент нуклеотида подтверждает гипотезу самопроизвольного синтеза мономеров нуклеиновых кислот из достаточно простых исходных веществ, которые могли быть в условиях ранней Земли.

Опыт, в котором при пропускании электрического разряда через смесь нуклеотидов были получены нуклеиновые кислоты, доказывает возможность синтеза биополимеров из низкомолекулярных соединений в условиях ранней Земли.

Эксперимент, в котором при смешивании в водной среде биополимеров были получены их комплексы, обладающие зачатками свойств современных клеток, подтверждает идею о возможности самопроизвольного образования коацерватов.

6. Установите соответствие между концепцией возникновения жизни и ее содержанием:

2) стационарное состояние

3) креационизм

начало жизни связано с абиогенным образованием органических веществ из неорганических

виды живой материи, как и Земля, никогда не возникали, а существовали вечно

жизнь была создана Творцом в далеком прошлом

жизнь занесена из космоса в виде спор микроорганизмов

Решение:

Согласно концепции биохимической эволюции , начало жизни связано с абиогенным образованием органических веществ из неорганических. Согласно концепции стационарного состояния , виды живой материи, как и Земля, никогда не возникали, а существовали вечно. Сторонники креационизма (от лат. сreatio – сотворение) считают, что жизнь была создана Творцом в далеком прошлом.

7. Установите соответствие между концепцией возникновения жизни и ее содержанием:

1) теория биохимической эволюции

2) стационарное состояние

3) креационизм

возникновение жизни есть результат длительных процессов самоорганизации неживой материи

проблемы зарождения жизни не существует, жизнь была всегда

жизнь есть результат божественного творения

земная жизнь имеет космическое происхождение

Решение:

Согласно концепции биохимической эволюции , жизнь возникла в результате процессов самоорганизации неживой материи в условиях ранней Земли. Согласно концепции стационарного состояния , проблемы зарождения жизни не существует, жизнь была всегда. Сторонники креационизма (от лат. сreatio – сотворение) считают, что жизнь есть результат божественного творения.
Тема 25: Эволюция живых систем

1.Историческая эволюция живых систем (филогенез) является …

самопроизвольной

ненаправленной

обратимой

строго предсказуемой

Решение:

Историческая эволюция живых систем самопроизвольна, она является результатом внутренних возможностей живых систем и действия сил естественного отбора.

2. Синтетическая теория эволюции структурно состоит из теорий микро- и макроэволюций. Теория микроэволюции изучает …

направленные изменения генофондов популяций

основные закономерности развития жизни на Земле в целом

эволюционные преобразования, приводящие к возникновению новых родов

развитие отдельных организмов от рождения до смерти

Решение:

Теория микроэволюции изучает направленные изменения генофондов популяций под воздействием различных факторов. Микроэволюция завершается формированием новых видов организмов, таким образом, она изучает процесс видообразования, но не процесс образования более крупных таксонов.

3. Согласно синтетической теории эволюции, элементарным эволюционным явлением служит изменение …

генофонда популяции

генотипа организма

отдельного гена

хромосомного набора организма

Решение:

Элементарным эволюционным явлением служит изменение генофонда популяции. Отдельная особь претерпевает только онтогенетическое развитие от рождения до смерти и не имеет возможности эволюционировать, поэтому элементарным эволюционным явлением не могут быть изменения отдельных генов, набора генов (генотипов) или набора хромосом отдельного организма.

4. Историческая эволюция живых систем (филогенез) является …

необратимой

ненаправленной

не самопроизвольной

строго предсказуемой

Решение:

Историческая эволюция живых систем является необратимой. Эволюция организмов основывается на вероятностных процессах, в частности – на возникновении случайных мутаций, а потому является необратимой.

5. Эволюционным фактором, благодаря которому эволюция приобретает направленный характер, является(-ются) …

естественный отбор

мутационный процесс

изоляция

популяционные волны

Решение:

Эволюционным фактором, благодаря которому эволюция приобретает направленный характер, является естественный отбор.
Тема 26: История жизни на Земле и методы исследования эволюции (эволюция и развитие живых систем)

1.Морфологические методы исследования эволюции живой природы включают изучение …

недоразвитых и утративших свое основное значение рудиментарных органов, которые могут указать на предковые формы

реликтовых форм, то есть небольших групп организмов с комплексом признаков, характерных для давно вымерших видов

ранних стадий онтогенеза, на которых обнаруживается больше сходства между различными группами организмов

взаимной приспособленности видов друг к другу в природных сообществах

Решение:

Морфологические методы исследования эволюции связаны с изучением особенностей строения органов и организмов сравниваемых форм, а следовательно, изучение недоразвитых и утративших свое основное значение рудиментарных органов, которые могут указать на предковые формы, относится к методам морфологии.

2. Биогеографические методы исследования эволюции живой природы включают …

сопоставление состава фауны и флоры островов с историей их происхождения

изучение рудиментарных органов, указывающих на предковые формы ныне живущих организмов

сравнение ранних стадий онтогенеза организмов разных групп

исследование взаимной приспособленности видов друг к другу в природных сообществах

Решение:

Биогеографические методы исследования эволюции связаны с изучением распространения растений и животных по поверхности нашей планеты, а следовательно, сопоставление состава фауны и флоры островов с историей их происхождения относится к методам биогеографии.

3. Следствием возникновения эукариот в истории жизни на Земле является …

упорядоченность и локализация аппарата наследственности в клетке

возникновение аэробного дыхания

Решение:

Следствием возникновения эукариот в истории жизни на Земле является упорядоченность и локализация аппарата наследственности в клетке. Протоплазма эукариотической клетки сложно дифференцирована, в ней обособлены ядро и другие органоиды. В ядре локализован хромосомный аппарат, в котором сосредоточена основная часть наследственной информации.

4. Экологические методы исследования эволюции живой природы включают изучение …

роли конкретных адаптаций на модельных популяциях

связи между своеобразием флоры, фауны и геологической историей территорий

недоразвитых и утративших свое основное значение рудиментарных органов

процесса онтогенеза организмов данного вида на ранних стадиях

Решение:

Эволюционный процесс является процессом возникновения и развития адаптаций. Экология, изучая условия существования и взаимоотношения между живыми организмами в природных системах или на модельных популяциях, вскрывает значение конкретных адаптаций.

5. Следствием фотосинтеза – важнейшего ароморфоза в истории жизни на Земле – является …

формирование озонового экрана

локализация аппарата наследственности в клетке

дифференциация тканей, органов и их функций

совершенствование анаэробного дыхания

Решение:

Следствием фотосинтеза – важнейшего ароморфоза в истории жизни на Земле – является формирование озонового экрана, который возник по мере накопления кислорода в атмосфере Земли.

6. Расширению арены жизни в истории развития органического мира способствовало …

накопление кислорода в атмосфере

возникновение эукариотов

резкое понижение средней температуры поверхности Земли

затопление наибольшей части континентов водами морей

Решение:

Расширению арены жизни в истории развития органического мира способствовало накопление кислорода в атмосфере с последующим образованием озонового слоя. Озоновый экран защитил от жесткой ультрафиолетовой радиации, в результате чего организмы освоили верхние слои водоемов, более богатые энергией, затем – прибрежные участки, а далее вышли на сушу. В отсутствии озонового экрана жизнь была возможна только под защитой слоя воды толщиной около 10 метров.

7. Ароморфозом, возникшим в ходе эволюции органического мира, является …

возникновение фотосинтеза

появление приспособлений к опылению

изменение окраски цветка

появление защитных игл и колючек

Решение:

Ароморфозы – это такие изменения строения и функций органов, которые имеют общее значение для организма в целом и поднимают уровень его организации. Важнейшим ароморфозом, возникшим в ходе эволюции органического мира, является фотосинтез. Возникновение фотосинтеза привело к целому ряду эволюционных преобразований, как в живых организмах, так и в окружающей среде: появление аэробного дыхания, расширение автотрофного питания, насыщение атмосферы Земли кислородом, появление озонового слоя, заселение организмами суши и воздушной среды.
Тема 27: Генетика и эволюция

1.Установите соответствие между видом изменчивости и ее примером:

1) мутационная изменчивость

пороки развития нервной системы, являющиеся результатом нарушения структуры участка хромосомы

изменение окраски цветка в зависимости от температуры и влажности воздуха

отличающийся от родителей цвет глаз ребенка, являющийся результатом комбинации генов при половом размножении

Решение:

Пороки развития нервной системы, являющиеся результатом нарушения структуры участка хромосомы, – это мутационная изменчивость. Изменение окраски цветка в зависимости от температуры и влажности воздуха представляет модификационную изменчивость.

2. Установите соответствие между генотипами и их проявлением в фенотипе:

два генотипа по одному признаку, одинаково проявляющиеся в фенотипе

два генотипа по одному признаку, по-разному проявляющиеся в фенотипе

два генотипа по двум разным признакам, по-разному проявляющиеся в фенотипе

Решение:

Аллельные гены определяют развитие разных вариантов одного и того же признака, обозначаются одной и той же буквой латинского алфавита – прописной буквой, если ген является доминантным, и строчной, если ген рецессивный. Два генотипа – АА, Аа – одинаково проявляются в фенотипе, поскольку в гетерозиготе Аа проявляется признак доминантного гена. Два генотипа по одному и тому же признаку – АА, аа – по-разному проявляются в фенотипе, поскольку рецессивный ген проявляет себя в гомозиготном состоянии аа.

3. Установите соответствие между свойством генетического материала и проявлением этого свойства:

1) дискретность

2) непрерывность

существует элементарные единицы наследственного материала – гены

жизнь характеризуется продолжительностью существования во времени, которая обеспечивается способностью живых систем к самовоспроизведению

единицы наследственности – гены – расположены в хромосомах в определенной последовательности

Решение:

Дискретность генетического материала проявляется в том, что существуют элементарные единицы наследственного материала – гены. Жизнь как особое явление характеризуется продолжительностью существования во времени, некоторой непрерывностью , которая обеспечивается способностью живых систем к самовоспроизведению – происходит смена поколений клеток, организмов в популяциях, смена видов в системе биоценоза, смена биоценозов, образующих биосферу

4. Установите соответствие между типом признака и его способностью проявляться в поколении:

1) голубой цвет глаз – рецессивный признак

2) карий цвет глаз – доминантный признак

не проявляется в гетерозиготном состоянии

проявляется в гетерозиготном состоянии

не проявляется в гомозиготном состоянии

Решение:

Рецессивный признак проявляются только в гомозиготном состоянии, а в гетерозиготном состоянии рецессивный признак подавляется доминантным и не проявляется. Доминантный признак при полном доминировании проявляется как в гомозиготном, так и в гетерозиготном состоянии.

5. Установите соответствие между свойством генетического материала и проявлением этого свойства:

1) линейность

2) дискретность

гены расположены в хромосомах в определенной последовательности

ген определяет возможность развития отдельного качества данного организма

наследственный материал обладает способностью к самовоспроизведению

Решение:

Линейность генетического материала проявляется в том, что гены расположены в хромосомах в определенной последовательности, а именно в линейном порядке. Ген определяет возможность развития отдельного качества данного организма, что характеризует дискретность его действия.

6. Установите соответствие между понятием и его определением:

1) генотип

2) фенотип

совокупность всех генов диплоидного набора хромосом организма

совокупность всех свойств и признаков конкретного организма

совокупность генов гаплоидного набора хромосом организма

Решение:

Генотип – совокупность всех генов диплоидного набора хромосом организма. Фенотип – совокупность всех свойств и признаков конкретного организма.

7. Установите соответствие между видом изменчивости и ее примером:

1) мутационная изменчивость

2) модификационная изменчивость

изменение структуры хромосом в процессе клеточного деления

изменение окраски цветков при переносе растения из комнатных условий в теплую влажную оранжерею

изменения, связанные с различной комбинацией генов при половом размножении

Решение:

Изменение структуры хромосом в процессе клеточного деления – это мутационная изменчивость. Изменение окраски цветков при переносе растения из комнатных условий в теплую влажную оранжерею представляет модификационную изменчивость.
Тема 28: Экосистемы (многообразие живых организмов - основа организации и устойчивости живых систем)

1.Установите соответствие между функциональной группой организмов экосистемы и примерами организмов:

1) консументы

2) продуценты

3) редуценты

зайцы и волки

зеленые растения и фотосинтезирующие бактерии

гетеротрофные бактерии и грибы

водоросли и почвенные микроорганизмы

Решение:

Консументы – это гетеротрофные организмы, потребляющие органическое вещество продуцентов или других консументов. Консументами являются зайцы и волки. Продуценты – это автотрофные организмы, способные синтезировать органические соединения и строить из них свои тела. К продуцентам относятся зеленые растения, водоросли и фотосинтезирующие бактерии. Редуценты – организмы, живущие за счет мертвого органического вещества, переводя его вновь в неорганические соединения. Редуцентами являются бактерии, грибы.

Работа добавлена на сайт сайт: 2016-06-20

Заказать написание уникльной работы

">Генетика и эволюция. История жизни на Земле и методы исследования эволюции (эволюция и развитие живых систем). Происхождение жизни (эволюция и развитие живых систем). Особенности биологического уровня организации материи.

1. Установите соответствие между типом признака и его способностью проявляться в поколении:

1) голубой цвет глаз – рецессивный признак

2) карий цвет глаз – доминантный признак

1 не проявляется в гетерозиготном состоянии

2 проявляется в гетерозиготном состоянии

3 не проявляется в гомозиготном состоянии

2. Установите соответствие между понятием и его определением:

1) гомозиготный организм

2) гетерозиготный организм

1организм, имеющий одинаковые структуры данного типа гена

2 организм, имеющий разные аллели одного гена

3 организм, имеющий все гены одинаковой структуры

3. Установите соответствие между понятием и его определением:

1) генотип

2) фенотип

1 совокупность всех генов диплоидного набора хромосом организма

2 совокупность всех свойств и признаков конкретного организма

3 совокупность генов гаплоидного набора хромосом организма

4. Установите соответствие между видом изменчивости и ее примером:

1) мутационная изменчивость

2) модификационная изменчивость

1 пороки развития нервной системы, являющиеся результатом нарушения структуры участка хромосомы

2 изменение окраски цветка в зависимости от температуры и влажности воздуха

3 отличающийся от родителей цвет глаз ребенка, являющийся результатом комбинации генов при половом размножении

5. Установите соответствие между свойством генетического материала и проявлением этого свойства:

1) дискретность

2) непрерывность

1 существует элементарные единицы наследственного материала – гены

2 жизнь характеризуется продолжительностью существования во времени, которая обеспечивается способностью живых систем к самовоспроизведению

3 единицы наследственности – гены – расположены в хромосомах в определенной последовательности

6. Установите соответствие между понятием и его определением:

1) хромосома

1 структура ядра, представляющая собой комплекс ДНК и белка, функция которой – хранение и передача наследственной информации

2 единица наследственной информации, являющаяся фрагментом биополимерной молекулы

3 биополимерная молекула, функция которой – хранение и передача наследственной информации

7. Установите соответствие между генотипами и их проявлением в фенотипе:

1 два генотипа по одному признаку, одинаково проявляющиеся в фенотипе

2 два генотипа по одному признаку, по-разному проявляющиеся в фенотипе

3 два генотипа по двум разным признакам, по-разному проявляющиеся в фенотипе

8. Установите соответствие между свойством генетического материала и проявлением этого свойства:

1) линейность

2) дискретность

1 гены расположены в хромосомах в определенной последовательности

2 ген определяет возможность развития отдельного качества данного организма

3 наследственный материал обладает способностью к самовоспроизведению

9. Примером адаптации, возникшей у животных, является …

изменение окраски шерсти

появление атавизма

возникновение эукариотов

10. Экологические методы исследования эволюции живой природы включают изучение …

роли конкретных адаптаций на модельных популяциях

связи между своеобразием флоры, фауны и геологической историей территорий

недоразвитых и утративших свое основное значение рудиментарных органов

процесса онтогенеза организмов данного вида на ранних стадиях

11. Следствием фотосинтеза – важнейшего ароморфоза в истории жизни на Земле – является …

формирование озонового экрана

локализация аппарата наследственности в клетке

дифференциация тканей, органов и их функций

совершенствование анаэробного дыхания

12. Среди названных таксономических групп организмов более раннюю ступень эволюционного развития в истории жизни на Земле занимали …

земноводные

пресмыкающиеся

млекопитающие

13. Биохимические методы исследования эволюции живой природы включают изучение …

14. Примером адаптации, возникшей у животных, является …

изменение окраски шерсти

появление атавизма

возникновение эукариотов

существование рудиментарных органов

15. Ароморфозом, возникшим в ходе эволюции органического мира, является …

возникновение фотосинтеза

появление приспособлений к опылению

изменение окраски цветка

появление защитных игл и колючек

16. Расширению арены жизни в истории развития органического мира способствовало …

накопление кислорода в атмосфере

возникновение эукариотов

резкое понижение средней температуры поверхности Земли

затопление наибольшей части континентов водами морей

17. Установите соответствие между понятием и его определением:

1) гетеротрофы

2) анаэробы

3) эукариоты

1 организмы, неспособные образовывать органические питательные вещества из неорганических соединений

2 организмы, способные жить при отсутствии свободного кислорода в окружающей среде

3 организмы с оформленным клеточным ядром

4 организмы, способные жить только в присутствии кислорода в окружающей среде

18. Установите соответствие между концепцией возникновения жизни и ее содержанием:

2) стационарное состояние

3) креационизм

1 начало жизни связано с абиогенным образованием органических веществ из неорганических

2 виды живой материи, как и Земля, никогда не возникали, а существовали вечно

3 жизнь была создана Творцом в далеком прошлом

4 жизнь занесена из космоса в виде спор микроорганизмов

19. Установите соответствие между понятием и его определением:

1) автотрофы

3) анаэробы

20. Установите соответствие между концепцией возникновения жизни и ее содержанием:

1) теория биохимической эволюции

2) постоянное самозарождение

3) панспермия

2 жизнь неоднократно самопроизвольно зарождалась из неживого вещества, в составе которого есть активный нематериальный фактор

3 жизнь на Землю занесена из космоса

4 проблемы зарождения жизни не существует, жизнь была всегда

21. Установите соответствие между концепцией возникновения жизни и ее содержанием:

1) теория биохимической эволюции

2) стационарное состояние

3) креационизм

1 возникновение жизнь есть результат длительных процессов самоорганизации неживой материи

2 проблемы зарождения жизни не существует, жизнь была всегда

3 жизнь есть результат божественного творения

4 земная жизнь имеет космическое происхождение

22. Историческая эволюция живых систем (филогенез) является …

направленной

обратимой

не самопроизвольной

строго предсказуемой

23. Эволюционным фактором, который называется в синтетической теории эволюции и которого не было в теории Ч. Дарвина, является (-ются) …

популяционные волны

изменчивость

естественный отбор

борьба за существование

24. Историческая эволюция живых систем (филогенез) является …

необратимой

ненаправленной

не самопроизвольной

строго предсказуемой

25. Эволюционным фактором, благодаря которому эволюция приобретает направленный характер, является(-ются) …

естественный отбор

мутационный процесс

изоляция

популяционные волны

26. Установите соответствие между уровнями организации биологических систем и их примерами:

1) органеллы

2) биополимеры

1 митохондрии

2 нуклеиновые кислоты

3 эритроциты

27. Установите соответствие между уровнями организации биологических систем и их примерами:

1) органелла

2) биополимер

1 комплекс Гольджи

3 лейкоцит

28. Установите соответствие между химическим элементом и его основной ролью в живой клетке:

2) водород

1 элемент-органоген, входящий в состав функциональных групп органических молекул

2 элемент-органоген, который вместе с углеродом составляет структурную основу органических соединений

3 микроэлемент, входящий в состав ферментов и витаминов

4 макроэлемент, являющийся структурной основой неорганической природы

29. Установите соответствие между химическим элементом и его основной ролью в живой клетке:

1) кальций

1 макроэлемент, входящий в состав тканей, костей, сухожилий

2 элемент-органоген, входящий в состав функциональных групп и обусловливающий химическую активность органических молекул

3 микроэлемент, входящий в состав ферментов, стимуляторов

4 главный элемент живого мира, образующий структурную основу всего многообразия органических соединений

30. Установите соответствие между уровнями организации биологических систем и их примерами:

1) органеллы

2) биополимеры

1 митохондрии

2 нуклеиновые кислоты

3 эритроциты

31. Установите соответствие между характерной чертой живых систем и одним из ее проявлений:

1) молекулярная хиральность

2) каталитический характер химии живого

3) гомеостаз

1 многие органические вещества живых систем являются асимметричными, а реакции стереоизбирательными

2 сложнейшие биохимические процессы протекают в достаточно мягких условиях благодаря ферментам белковой природы

3 существуют молекулярные механизмы поддержания постоянства температурного режима в тканях и клетках живых систем

4 в живых системах отработан механизм матричного синтеза, который лежит в основе сохранения и передачи информации во времени

32. Установите соответствие между свойством воды и его значением для жизни на Земле:

2) аномальная плотность льда

3) высокая теплоемкость

33. Историческая эволюция живых систем (филогенез) является …

необратимой

ненаправленной

не самопроизвольной

строго предсказуемой

34. Эволюционным фактором, благодаря которому эволюция приобретает направленный характер, является(-ются) …

естественный отбор

мутационный процесс

изоляция

популяционные волны

35. Историческая эволюция живых систем (филогенез) является …

необратимой

ненаправленной

не самопроизвольной

строго предсказуемой

36. Установите соответствие между экспериментом, проведенным по верификации концепции биохимической эволюции, объясняющей возникновение жизни, и гипотезой, которую опыт проверял:

1) весной 2009 года группа британских ученых во главе с Дж. Сазерлендом синтезировала из низкомолекулярных веществ (цианидов, ацетилена, формальдегида и фосфатов) фрагмент нуклеотида

2) в опытах американского ученого Л. Орджела при пропускании искрового электрического разряда через смесь нуклеотидов были получены нуклеиновые кислоты

3) в экспериментах А.И. Опарина и С. Фокса при смешивании в водной среде биополимеров были получены их комплексы, обладающие зачатками свойств современных клеток

1 гипотеза самопроизвольного синтеза мономеров нуклеиновых кислот из достаточно простых исходных веществ, которые могли быть в условиях ранней Земли

2 гипотеза о возможности синтеза в условиях ранней Земли биополимеров из низкомолекулярных соединений

3 идея о самопроизвольном образовании коацерватов в условиях ранней Земли

4 гипотеза о саморепликации нуклеиновых кислот в условиях ранней Земли

37. Биохимические методы исследования эволюции живой природы включают изучение …

вариаций белков в популяциях одного вида

обитателей глубоких пещер и изолированных водоемов

роли конкретных адаптаций в существующих природных системах

особенностей строения хромосом в группах близких видов

Решение:

Биохимические методы исследования эволюции живой природы включают изучение вариаций белков в популяциях одного вида, поскольку биохимия изучает химический состав, свойства веществ живого и химические процессы в живых организмах.

38. Эволюционным фактором, благодаря которому эволюция приобретает направленный характер, является(-ются) …

естественный отбор

мутационный процесс

изоляция

популяционные волны

39. Эволюционным фактором, благодаря которому эволюция приобретает направленный характер, является(-ются) …

изоляция

популяционные волны

естественный отбор

мутационный процесс

40. Согласно эволюционной концепции Ж. Б. Ламарка, …

одним из факторов эволюции является изоляция

движущей силой эволюции является естественный отбор

движущей силой эволюции является стремление организмов к совершенству

одним из факторов эволюции является упражнение органов

41. Итогом макроэволюции является …

изменение генофонда популяций

уменьшение численности особей вида

образование новых видов

возникновение адаптаций общего значения

42. Изменение структуры хромосом, затрагивающее несколько генов, называется _______________ мутацией.

генотипной

хромосомной

геномной

43. Установите соответствие между химическими элементами и их ролью в живой природе:

1) марганец, кобальт, медь, цинк, селен

2) углерод, водород, кислород, азот, фосфор, сера

3) натрий, калий, магний, кальций, хлор

макроэлементы; входят только в состав внешней среды живого мира

макроэлементы; являются элементами-органогенами, образуют всё многообразие органических молекул

макроэлементы; участвуют в поддержании водно-солевого баланса, входят в состав различных тканей и органов

микроэлементы; входят в состав ферментов, стимуляторов, гормонов, витаминов

44. Установите соответствие между ароморфозом в истории жизни и сопутствующим ему эволюционным изменением:

1) возникновение многоклеточности

2) появление эукариот

3) появление фотосинтеза

повышение эффективности автотрофного питания

совершенствование механизма клеточного деления

переход к гетеротрофному питанию

дифференциация функций живой системы

45. Установите соответствие между свойством воды и его значением для жизни на Земле:

1) высокое поверхностное натяжение

2) аномальная плотность льда

3) высокая теплоемкость

участие в качестве реагента в процессах жизнедеятельности

существование жизни на поверхности водоемов

поддержание достаточно узкого температурного интервала земной поверхности

сохранение жизни в замерзающих водоемах

46. Установите соответствие между названием стадии в концепции биохимической эволюции и примером изменений, происходящих на этой стадии:

1) абиогенез

2) коацервация

3) биоэволюция

1 синтез органических молекул из неорганических газов

2 концентрирование органических молекул и образования многомолекулярных комплексов

3 возникновение автотрофов

4 образование восстановительной атмосферы молодой Земли

47. Установите соответствие между свойством воды и его значением для жизни на Земле:

1) высокое поверхностное натяжение

2) аномальная плотность льда

3) высокая теплоемкость

1 возможность движения водных растворов от корней к стеблям и листьям

2 сохранение жизни живых существ, населяющих замерзающие водоемы

3 участие воды гидросферы в регулировании климата на нашей планете

4 способность растворять твердые, жидкие, газообразные вещества

48. Установите соответствие между понятием и его определением:

1) автотрофы

3) анаэробы

1 организмы, производящие органические вещества питания из неорганических

2 организмы, способные жить только в присутствии кислорода

3 организмы, живущие в отсутствии кислорода

4 организмы, питающиеся готовыми органическими веществами

49. Природные явления, относящиеся к мутагенам …
а) температура

б) радиация
в) тяжелые металлы
г) легкие металлы
д) вирусы

50. Клонирование – это:

а) формирование нового организма внутри другого на основе наследственной информации третьего организма
б) случайное изменение наследственной информации
в) селекция
г) естественный процесс приспособления организма к условиям окружающей среды

51. Факторы, говорящие в пользу гипотезы об одном центре (временном и пространственном) возникновения жизни
а) похожесть формы всех живых организмов
б) единство генетического кода всех живых организмов
в) наличие «магических аминокслот»
г) клеточное строение всех живых организмов

106. Принципы теории эволюции
а) естественный отбор
б)изменчивость
в) адаптация
г) многообразие видов

107. Синтез белков происходит в …
а) ядре клетки
б) митохондриях
в) рибосомах

108. Первыми живыми организмами на Земле были …
а) эукариоты
б) прокариоты – анаэробы
в) прокариоты – фотосинтетики

109. В основе эволюционного процесса лежит (лежат) …
а) стремление организма приспособиться к изменяющимся условиям внешней среды
б) наличие особых генов, отвечающих за приспособляемость организма
в) случайные изменения генотипа

110. Клетки человеческого организма, в которых содержится половинный (гаплоидный) набор хромосом
соматические
мутантные
половые

111. Экосистема – это …
совокупность популяций, занимающих определенную территорию
функциональное единство сообщества живых организмов и неживой среды
совокупность популяций, занимающих определенную территорию и образующих единую пищевую цепь

112. Соответствие между фамилиями ученых и их идеями
Законы распределения наследственных признаков – Г. Мендель
Эволюция путем случайных изменений, подвергающихся естественному отбору – Ч. Дарвин
Эволюция путем наследования приобретенных признаков – Ж. Ламарк

113. Гены – это …
молекулы, в которых закодирована информация о структуре ДНК
участки молекулы ДНК, кодирующие информацию о структуре белков
органеллы, находящиеся внутри клетки и содержащие в себе специфические белки, отвечающие за внешние (фенотипические) признаки организма
особые клетки, несущие в себе наследственную информацию

114. Основная единица систематики живых существ
популяция
род
вид
особь

116. Видообразование может осуществляться вследствие …
колебаний численности популяций
глобальных катастроф
пространственной изоляции популяций
гибридизации

117. Хронологическая последовательность событий
первая формулировка идеи эволюции живых организмов
открытие закона естественного отбора
первая формулировка генетической концепции
открытие ДНК как носителя наследственной информации
расшифровка генома человека

118. Систематика живых существ, предложенная К.Линнеем, основывалась на идее …
резких изменениях видового состава биосферы в результате катастроф
постоянных эволюционных изменениях видов
неизменности видов с момента их сотворения

119. Теория возникновения жизни Опарина – Холдейна предполагала …
постоянный процесс появления живого из неживого
случайное появление первых самореплицирующихся молекул
длительный период химической эволюции
занесение жизни из космоса

120. Эволюционное значение полового размножения связано с …
увеличением темпов роста популяции и, как следствие – усилением давления естественного отбора
усилением взаимной зависимости организмов и, как следствие – формированием популяций, сообществ и экосистем
увеличением разнообразия генотипов в результате комбинирования генотипов различных особей

121. Вся совокупность живых организмов на Земле, находящаяся во взаимосвязи с физической средой, называется …
биосфера
ноосфера
биогеоценоз
биота

122. Гипотеза панспермии утверждает, что …
живое постоянно образуется из косной материи
жизнь существовала на Земле всегда
жизнь была занесена на Землю из Космоса

30. Участок молекулы ДНК содержит 180 нуклеотидов. Сколько аминокислотных остатков входит в состав белка, кодируемого данным участком?

123. Последовательность объектов в порядке увеличения их структурной сложности
аминокислота
белок
вирус
бактерия
амеба
гриб

124. Верное утверждение
во всех клетках организма содержатся одинаковый набор генов
в клетках различных тканей и органов содержатся различные гены
клетки различных тканей и органов содержат одинаковый хромосомный набор, но разные гены

125. Суть популяционных волн как элементарного фактора эволюции заключается в …
периодических колебаниях численности популяции
периодических изменениях условий окружающей среды
географическом распространении и изоляции различных популяций одного вида

126. Совокупность внешних признаков организма – это …
архетип
геном
генотип
фенотип

127. Сколько нуклеотидов в молекуле ДНК необходимо, чтобы закодировать молекулу белка, состоящую из 120 аминокислотных остатков?
360

128. Причина мутаций
случайное изменение последовательности нуклеотидов в молекуле ДНК
изменение структуры ДНК в результате стремления организма приспособиться к условиям окружающей среды
фундаментальная квантовомеханическая неопределенность в атомах нуклеиновых кислот

129. Ученые, получившие Нобелевскую премию по физиологии за открытие молекулярной структуры ДНК
Н. Кольцов
Дж. Уотсон
Ф. Крик
Г.Мендель
Р.Фишер

130. Результат реализации проекта «Геном человека»
создание полной карты генов человеческой популяции
расшифровка генетического кода
определение последовательности нуклеотидов в геноме конкретного человека
определение функционального значения всех генов, входящих в геном человека

131. Факт, говорящий в пользу гипотезы об одном центре (временном и пространственном) возникновения жизни
клеточное строение всех живых организмов
единство генетического кода всех живых организмов
похожесть формы всех живых организмов

132. Перспективное направление современной биологии, стремящееся составить полный перечень всех белков, входящих в структуру живых организмов
бионика
протеомика
геномика

133. Основные функции нуклеиновых кислот
катализ биохимических реакций
регулирование синтеза белков
хранение наследственной информации
регулирование метаболизма
производство наследственной информации

134. Система «перевода» последовательности нуклеотидов в молекуле ДНК в последовательность аминокислот в молекуле белка – это …
генотип
митоз
геном
генетический код

135. Молекула ДНК состоит из двух зеркально отображающих друг друга (комплементарных) цепочек. Это необходимо для …
воспроизводства молекулы ДНК
повышения стабильности молекулы ДНК
гарантии целостности генетической информации

136. Соответствие между процессом и его биологической функцией
Репликация – Удвоение молекулы ДНК
Транскрипция – Создание молекулы РНК на базе молекулы ДНК
Трансляция – Синтез белка на основе молекулы РНК

137. Элементарная структурная единица жизни
орган
особь
популяция
клетка

Заказать написание уникльной работы

Одной из ключевых идей современного естествознания является глобальный эволюционизм. Пожалуй, наиболее точно ее выражает афоризм, предложенный выдающимся теоретиком-естественником ХХ столетия И.Пригожиным: «Мир – не бытие, а становление» . Эволюционная идея формирует мировоззрение большинства современных ученых-естественников, обязывая вводить исторический фактор в число причин многоликости существующего мира.

В биологии значение эволюционной идеи велико, как ни в каком другом разделе естествознания. Причина в том, что материал по разнообразию животных и растений дает больше всего пищи для размышлений. И не зря формирование современного эволюционного мировоззрения началось именно с дарвиновской теории эволюции, объясняющей происхождение биологических видов.

То обстоятельство, что биологическое разнообразие есть результат длительного процесса исторического развития, означает невозможность полного понимания причин строения и функционирования живых существ без знания их длительной истории. Это обстоятельство делает исторические реконструкции одними из приоритетных задач в современной биологии.

Поэтому неудивительно, что в эволюционной биологии сложилась особая дисциплина – филогенетика , сферой деятельности которой является реконструкция путей и закономерностей исторического развития живых организмов.

Филогенетика зародилась в 60-е гг. XIX столетия вскоре после выхода в 1859 г. книги Ч.Дарвина «Происхождение видов...». Сам термин филогенез появился в фундаментальном труде немецкого биолога-эволюциониста Э.Геккеля «Общая морфология...», вышедшем в 1866 г. После этого и вплоть до 1920-х гг. исторические реконструкции стали чуть ли не центральной темой биологии, а любое изучение животных и растений считалось ущербным, если не сопровождалось изображением их филогенетических древ.

В середине ХХ столетия ситуация изменилась. Возникшая в те годы эволюционная теория, так называемая синтетическая теория эволюции (СТЭ), концентрировала все внимание на популяционных процессах. Филогенетика же, сферой приложения которой была и поныне остается преимущественно макроэволюция, была отодвинута на «задний план» эволюционных исследований.

В последней трети ХХ столетия интерес к филогенетике вновь заметно возрос. Причины этого рассматриваются далее в соответствующем разделе; здесь же достаточно отметить, что в последние десятилетия эволюционная биология столкнулась с тем же феноменом, что и в конце XIX столетия, название которому – «филогенетический бум».

В настоящей статье изложены современные представления о задачах и принципах филогенетики, рассмотрена также классическая филогенетика, начиная с самого ее зарождения. В кратком виде представлены сферы применения современных филогенетических реконструкций в некоторых других разделах биологии – в биогеографии, систематике, отчасти экологии. В завершение дан самый беглый обзор современных представлений о генеалогических отношениях между основными группами организмов.

Филогенез и филогенетика

Как уже было отмечено, термин филогенез (филогения ) ввел в научный оборот в середине XIX в. Э.Геккель. Этим понятием, получившим всеобщее признание, он обозначил как процесс исторического развития организмов, так и структуру родственных (филогенетических) отношений между ними. Введенный английским философом Р.Спенсером приблизительно в те же годы в научный оборот термин эволюция в его современном историческом понимании (до этого им обозначали индивидуальное развитие организмов) также быстро завоевал популярность.

В результате понятия филогенез и эволюция стали восприниматься как очень близкие по смыслу или даже как синонимы. Эта классическая трактовка, отождествляющая филогенез с эволюцией, бытует и по сей день, ее можно встретить в некоторых современных руководствах. В таком чрезвычайно широком толковании филогенез определяют как пути, закономерности и причины исторического развития организмов . Соответственно, филогенетика в таком широком понимании считается каузальной (причинной).

С начала ХХ столетия стало формироваться иное понимание соотношения филогенеза и эволюции : первый – сам процесс исторического развития, вторая – причины этого процесса. Это позволило более строго толковать филогенез как процесс появления и исчезновения групп организмов и специфичных для них свойств . Соответственно, рассмотрение механизмов филогенеза, т.е. причин, обусловливающих появление и/или исчезновение групп организмов и их свойств, в числе задач современной филогенетики чаще всего не рассматривается: эта дисциплина является преимущественно описательной .

Следует обратить внимание на еще одно важное различие классической и современной трактовок филогенеза

Классическая трактовка является организмоцентрической : филогенез понимается как историческое развитие организмов . Эта идея четко обозначена выдающимся отечественным эволюционистом И.И. Шмальгаузеном, который определил филогенез как цепочку сменяющих друг друга онтогенезов . В основе такого рода представлений лежит понимание того, что основное «достижение» биологической эволюции – организм как наиболее целостная из биологических систем.

В настоящее время активно развивается биотоцентрическое понимание сущности филогенеза. В его основе лежит представление о том, что биологическая эволюция – это саморазвитие биоты как целостной системы , и одним из аспектов этого развития является филогенез.

Такое понимание биологической эволюции вообще и филогенеза в частности более всего соответствует современным представлениям об общих законах развития, которые разрабатывает наука синергетика . Ее основы были заложены упомянутым в самом начале статьи И.Пригожиным – основателем теории динамики неравновесных систем (за которую он был удостоен Нобелевской премии). Одной из особенностей этой динамики является структуризация такого рода систем по мере их развития: появление все большего числа элементов, группирующихся в комплексы разного уровня общности. Биота является типичной неравновесной системой; соответственно, ее развитие, которое принято называть биологической эволюцией, можно представить как процесс ее (биоты) структуризации.

С этой точки зрения один из важнейших результатов эволюции – глобальная структура биоты Земли, которая проявляется в многоуровневой иерархии групп, по-разному интегрированных и организованных. Эту структуру можно в некотором грубом приближении считать двухкомпонентной, состоящей из двух фундаментальных иерархий: каждая из них возникает в результате определенных физических, биологических и отчасти исторических процессов.

Одна из этих иерархий связана с разнообразием биоценозов (природных экосистем), члены которых связаны между собой экологическими отношениями. Историческое развитие биоценозов, приводящее к становлению этой иерархии, обозначают как филоценогенез .

Вторая иерархия связана с разнообразием филогенетических групп (таксонов ), члены которых связаны родственными (филогенетическими) отношениями. Становление именно этой иерархии и есть филогенез; соответственно, изучение этого процесса составляет основную задачу науки филогенетики.

Филогенез сам по себе сложно структурирован, в нем достаточно естественно выделяются три основных компоненты, или аспекта. В начале ХХ в. немецкий палеонтолог О.Абель разграничил их следующим образом:

а) ряды предков – «истинные филогенезы»;
б) ряды приспособлений, касающихся одного органа;
в) ряды ступеней совершенствования организации.

В современной филогенетике каждая из этих компонент обозначается особым термином.

«Истинный филогенез» ныне принято называть кладогенезом , или кладистической историей . Этот термин предложил английский биолог Дж.Гексли в 1940-х гг. В настоящее время под кладогенезом понимается процесс развития (появления и/или изменения состава) филогенетических групп организмов как таковых, рассматриваемых безотносительно их свойств. В данном случае основным является вопрос о происхождении и родственных связях конкретных групп организмов: например, о том, к кому из наземных позвоночных ближе крокодилы, – к птицам (как сейчас полагают) или к ящерицам и змеям.

Исторические изменения отдельных органов и вообще свойств организмов немецкий ботаник-эволюционист В.Циммерманн в 1950-х гг. предложил называть семогенезом (семофилезом ). В отличие от кладогенеза, семогенез – это процесс появления, изменения или исчезновения отдельных морфологических и иных структур , рассматриваемых вне связи с конкретными группами организмов, которым они присущи.

Выделяя кладогенез, Гексли противопоставил его анагенезу . Этим термином он обозначил изменение уровня организации живых существ в процессе эволюции .

Семогенез совместно с анагенезом приблизительно соответствует тому, что известный русский анатом и эволюционист А.Н. Северцов называл морфологическими закономерностями эволюции . В данном случае, в отличие от кладогенеза, исследуются вопросы истории формирования конкретных морфологических образований независимо от того, у каких организмов они происходят. Примером может служить процесс формирования ходильной конечности у позвоночных и членистоногих в связи с переходом к наземному образу жизни.

Группы, порождаемые кладогенезом, называют кладами : таковы, например, хордовые, а в их пределах – позвоночные; среди самих позвоночных – рептилии, птицы, млекопитающие. Группы, порождаемые анагенезом, называют градами , ступенями эволюционного развития: таковы многоклеточные животные по отношению к одноклеточным, а среди позвоночных – гомойотермные животные (птицы и млекопитающие) по отношению к пойкилотермным (низшие позвоночные). Принципиальное различие двух этих категорий состоит в способах приобретения общих свойств. Члены клады наследуют их от общего предка, тогда как в случае град общность свойств является результатом параллельной или конвергентной эволюции.

Предметом изучения современной (описательной) филогенетики является по преимуществу становление иерархии филогенетических групп и специфичных для них свойств. Используя только что приведенные понятия, соответствующие разным аспектам филогенеза, можно считать, что основной задачей является реконструкция кладогенеза. Анализ семогенезов очень важен, но он служит лишь средством решения этой ключевой задачи. Реконструкция анагенеза в сферу компетенции современной филогенетики, вообще говоря, не входит. Таким образом, на нынешнем этапе своего развития филогенетика является по преимуществу кладогенетикой .

По характеру решаемых задач в рамках филогенетики можно выделить следующие основные разделы.

Общая филогенетика разрабатывает теорию, методологию и принципы филогенетических реконструкций, понятийный аппарат филогенетики, определяет критерии состоятельности и применимости ее методов.

Частная филогенетика занимается конкретными филогенетическими исследованиями для отдельных групп организмов.

Сравнительная филогенетика решает задачи двоякого рода. С одной стороны она исследует и сравнивает проявления филогенеза в разных группах организмов. С другой – изучает так называемый филогенетический сигнал (о нем см. в конце настоящей статьи).

Иногда выделяют экспериментальную филогенетику . Сюда относят либо экспериментальные исследования оценки генетической совместимости организмов, либо на разработке компьютерных (симуляционных) моделей филогенеза.

В филогенетике также выделяют отдельные направления, связанные со спецификой фактологической базы. Так, молекулярная филогенетика реконструирует филогенез на основании анализа строения некоторых биополимеров: ранее это были преимущественно белки, нынешняя генофилетика связана с анализом нуклеиновых кислот. В морфобиологической филогенетике ключевая роль в реконструкциях филогенезов отводится комплексному экоморфологическому анализу структур.

Подходы, основанные на применении количественных методов, составляют нумерическую филетику .

Задачи, которые решает филогенетика, исследуя историю конкретных групп организмов и их свойств, допустимо свести к единому понятию филогенетическая реконструкция . Оно обозначает как сам процесс филогенетического исследования , так и его результат – конкретную гипотезу о филогенезе некоторой группы организмов.

Беря за основу ключевые этапы (ступени) исторического развития самой филогенетики, в ней можно выделить классические и современные подходы к пониманию содержания и принципов филогенетических реконструкций.

Классическая филогенетика является прямой наследницей типологической систематики первой половины XIX в., ее отличает нестрогость методологического обоснования своих процедур и используемой терминологии.

В отличие от этого, современная филогенетика значительное внимание уделяет согласованию методологии филогенетических реконструкций с современными представлениями о критериях научности знания, а также более строгой трактовке базовых концепций и понятий (родства, сходства, признака, гомологии).

В рамках современной филогенетики особое, ныне преобладающее место занимает новая филогенетика , представляющая собой синтез кладистической методологии, молекулярно-генетической фактологии и количественных методов.

Классическая филогенетика

Чтобы более четко представлять содержание тех общих концепций и понятий, которые составляют ядро современной филогенетики, надлежит рассмотреть ее исторические корни – классическую филогенетику.

Она сформировалась в рамках эволюционного мировоззрения, которое по своему содержанию во многом было натурфилософским. Особое значение имело уподобление биоты сверхорганизму: ведь живой организм не мыслится без развития, направленного в сторону все большего совершенства и дифференциации. На этой основе, вкупе с еще одной натурфилософской идеей – «Лестницы совершенствования», – сформировалась ключевая идея классического эволюционизма, а с ним и классической филогенетики: она заключалась в уподоблении исторического развития биоты индивидуальному развитию организма .

Из этого можно легко понять основное содержание классической филогенетики – ее предмет, задачи и методы. Так, натурфилософским является представления о том, что генеральной линией исторического развития является биологический прогресс, связанный (как и в случае онтогенеза) с усложнением и дифференциацией развивающегося «генеалогического сверхиндивида». Натурфилософская идея целесообразности мироустройства в филогенетике обращается в представление о приспособительном (адаптивном) характере эволюции, а принцип параллельных рядов – в представление о том, что в разных группах историческое развитие идет сходными путями, т.е. однонаправленно, параллельно.

Важной частью натурфилософской картины мира было представление о некоем едином законе, которому подчинено все сущее. В нем отчетливо проявилось лежащее в истоках европейской науки христианское вероучение о плане творения. В биологии воплощением этого закона, как тогда полагали, служит Естественная система живых организмов, на поиски и объяснение которой были нацелены ведущие естествоиспытатели XVII–XIX столетий. И без большого преувеличения можно сказать, что эволюционная идея сформировалась как материалистическое (тогда обычно говорили – «механическое») объяснение Естественной системы.

Разные натурфилософские доктрины дали разные представления о «форме» Естественной системы, т.е. о том, каков естественный порядок, царящий в мире живых организмов. Если отбросить частности, то для развития филогенетики наибольшее значение имели две модели Естественной системы – линейная и иерархическая . Первую из них дала идея уже упоминавшейся «Лестницы совершенствования». Иерархическая модель системы организмов возникла на основе заимствованной из схоластики родовидовой схемы классифицирования . Эта логическая схема дала биологической систематике древовидный способ представления системы (так называемое «древо Порфирия»), который позже стал основной в филогенетике. (О Естественной системе и формах ее представления можно прочитать в статье автора «Основные подходы в биологической систематике», опубликованной в «Биологии» № 17–19/2005.)

Базовым для филогенетики стало особое понимание того, каков смысл Естественной системы и что такое естественные группы в этой системе. Последние стали трактоваться как филогенетические : они должны отражать не некий абстрактный «естественный порядок» вещей (и тем более не божественный план творения), а филогенез, породивший многообразие организмов. Соответственно, естественными должны считаться филогенетические группы этих организмов, характеризуемые филогенетическим единством .

Продолжение следует