Розв’язування елементарних вправ та типових задач з молекулярної біології

Природний добір – процес історичний. Його дія виявляється через багато поколінь, коли малопомітні індивідуальні зміни підсумовуються, комбінуються, стають характерними адаптивними ознаками груп організмів: популяцій, видів. З цього приводу Дарвін писав: «Висловлюючись метафорично, природний добір щодня, щогодини розслідує по усьому світу дрібні зміни, відкидаючи погані, зберігаючи і складаючи гарні, працюючи нечутно, невидимо, де б і коли б тільки не сталася для цього нагода, над удосконаленням кожної органічної істоти стосовно умов її життя, органічних та неорганічних».

Обставини, що сприяють природному добору:

а) кількість особин та їх різноманітність;

б) частота мутацій;

в) інтенсивність розмноження;

г) частота зміни поколінь;

д) розміри ареалу та відмінності умов існування виду всередині нього;

е) ізоляція, що унеможливлює вільне схрещування.

Відкривши природний добір, Дарвін зміг матеріалістично пояснити біологічну доцільність, яка властива живим організмам. Вона має відносний характер: будова і функції організмів не можуть бути доцільними взагалі, поза зв’язком з тими умовами, де живе організм. Наприклад, заєць-біляк восени линяє, але за умови відсутності снігу його біле хутро навпаки стає добре помітним, а яйця аскарид, добре захищені від кишкових соків і лужного середовища, швидко гинуть від за відсутності вологи і високої температури.

Природний і штучний добір мають спільні та відмінні ознаки. До перших відноситься те, що основою обох процесів є спадкова мінливість, яка дає матеріал для добору. Також результатом обох процесів є утворення нових форм: породи, сорти, штами утворюються при штучному доборі, а нові види – в природному.

Але істотною відмінністю є те, що в процесі штучного добору людина відбирає ті особини, ознаки яких задовольняють її потреби; для виду ж у цілому вони не лише не корисні, а часто просто шкідливі. Наприклад, як би у природі могли вижити коротконога вівця-меринос або майже безшерсті породи свиней, що до того ж мають масу тіла, яку їм важко утримувати на ногах? У природному ж доборі відбірним фактором є умови середовища існування організмів; добираються будь-які життєво важливі ознаки організмів; як наслідок природний добір діє виключно на користь популяції та виду в цілому, хоч окремим особинам від цього не завжди добре. Наприклад, переможений під час двобою олень не залишить по собі потомства, але в цілому для популяції це вигідно: залишаться нащадки більш сильної особини, носії його генів.

Штучний добір почав діяти з того часу, як людина почала одомашнювати тварин і займатися землеробством, а природний діє протягом всієї історії органічного світу.

Проте вони органічно пов’язані: на сорти і породи, створені внаслідок штучного добору, теж діють умови довкілля, а отже, і природний добір.

Біологічним системам на різних рівнях організації властива адаптація. Під адаптацією розуміється процес пристосування до умов середовища. Всі живі істоти і їхні угруповання пристосовані до географічних, фізичних, хімічних, біологічних умов середовища.

Адаптація виникає і розвивається на базі спадкової програми організму і здатності змінюватися під впливом природного добору. У результаті добору у кожному середовищі існування виживали тільки ті форми організмів, генотипи яких забезпечували існування потомків у даних конкретних умовах. Так з'явилися пристосування організмів до існування в горах, пустелях або в океані, у полярних чи екваторіальних широтах.

З іншого боку, життя в певних умовах пов’язане з коливанням факторів навколишнього середовища на протязі індивідуального життя особини. Генотипом запрограмовано, що всі організми мають адаптивні можливості змінюватися в певних межах, пристосовуватися до змінюваних факторів середовища, як правило, зберігаючи постійність гомеостазу. Часто адаптивні можливості у процесі індивідуального життя зростають у результаті тренування.

У основі адаптацій на рівні клітин, органів і організмів лежать явища подразливості з характерними для нього адекватними реакціями. Без адаптивних реакцій життя ні в якому разі не можливе.

На рівні організму при різкій зміні навколишнього середовища адаптації дозволяють вижити у результаті перебудови фізіологічних функцій і поведінки. Вони спрямовані на підтримання гомеостазу.

При різкому погіршенні умов існування (низька температура, відсутність достатньої вологості тощо) деякі організми переходять в особливий стан анабіозу. При цьому життєві процеси тимчасово припиняються, або вони так уповільнені, що видимі прояви життя відсутні. При настанні сприятливих умов відбувається відновлення нормального рівня життєдіяльності. Явище анабіозу зустрічається у різних формах у багатьох організмів.

Адаптації зберігаються і удосконалюються добором. У цьому проявляється його творча роль. При зміні умов існування адаптації часто втрачають своє пристосувальне значення. Це вказує на їх відносний характер. Пристосованість видів, вироблена добором, не може бути абсолютною, оскільки вона завжди відносна і корисна лише в тих умовах середовища, в яких відбувався природний добір. Наприклад, форма тіла, органи дихання та інші особливості риб корисні лише за умови існування у водному середовищі, а в наземно-повітряному вони навпаки шкідливі.

Будь-які форми добору приводять до адаптації – відповідності будови, функцій, поведінки живих організмів середовищу існування. Нові адаптивні пристосування часто зумовлені наявністю структур, які раніше виконували інші функції. Наявність таких структур, які розширюють або змінюють свої функції, називають перед адаптацією.

Розрізняють адаптації активні і пасивні. До пасивних відносяться інтенсивне розмноження, захисне і попереджувальне забарвлення тощо. До активних – розвиток нервової системи, органів чуттів, органів руху тощо.

Розглянемо деякі прояви пристосованості організмів до умов існування.

- Плідність. Найбільш численне потомство у тих видів, у яких воно масово знищується або вони не проявляють турботи про потомство.

- Захисне забарвлення. Дозволяє злитися з оточенням і жертві, і хижаку.

- Погрозливе забарвлення. Застосовується видами, що мають отруйні залози, жалкі клітини, неприємний запах, отрути тощо. Попереджає хижака: я небезпечний.

- Погрозливі пози. Аналогічно попередньому, але більше притаманні тваринам. Наприклад, кобра розкриває «каптур».

- Наслідування (мімікрія). Форма тіла і забарвлення нагадує інші види, небезпечніші за даний. Наприклад, мухи-осовидки.

- Інстинкти тварин. Харчові, оборонні, статеві, турбота про потомство. Вони є сукупністю складних вроджених реакцій організму у відповідь на зовнішні чи внутрішні подразнення і забезпечують виживання виду в цілому в змінних умовах середовища.

 

І. Віднесіть кожен із випадків до відповідної графи таблиці «Форми природного добору»:

рушійнийстабілізуючийрозриваючий

1. Існує корелятивна залежність між розмірами і формою нектарників і тичинок квітів квіткових комахозапильних рослин та особливостями будови тіла комах-запилювачів.

2. Безкрилі або довгокрилі особини птахів живуть на дрібних океанських островах, а середньокрилих немає.

3. У передмісті Манчестера темнокрила форма березового п’ядуна витіснила світлокрилу приблизно за 20 років, коли внаслідок інтенсивної роботи металургійних підприємств кора беріз потемніла.

ВИСНОВОК: У висновку дайте визначення всіх форм природного добору, вкажіть (по можливості), хто розробляв положення про кожну з форм. 

ІІ. Заповніть таблицю «Види добору»:

1. Які фактори діють?

2. Що дає матеріал для добору?

3. Що є результатом дії добору?

4. Які ознаки зберігаються?

5. Чиї потреби задоволь-няються (на чию користь діє добір)?

6. Хто проводить добір?

7. З яких часів добір відбувається?

8. Які форми добору вам відомі?

ВИСНОВОК: У висновку дайте визначення природного і штучного добору і вкажіть спільні та відмінні риси обох видів добору. 

ІІІ. Дайте відповідь на контрольні запитання:

1. Самка риби-місяця відкладає близько 300 млн. ікринок, а риби-колюшки – всього 130-180. В чому причина? Яка це форма пристосування? До активних чи пасивних воно відноситься?

2. Встановіть характер пристосування до розмноження у таких рослин: клен, липа, кульбаба, череда.

3. Визначте характер пристосованості до середовища існування таких рослин: верблюжа колючка, росичка (перша з них росте в пустелях і має коріння довжиною до 20 метрів, а друга росте на болотистих, бідних органікою грунтах і полює на комах).

4. З’ясуйте характер пристосованості до роду їжі у тварин жуйних, гризунів, хижаків.

5. Поясніть, як забарвлення таких комах, як колорадський жук, сонечко семикрапкове, оса і бджола забезпечує їх пристосування до умов існування. 

IV. Заповніть таблицю: 

Типи адаптаційПриклади організмів

Захисне забарвлення

Захисна форма тіла

Попереджувальне забарвлення

Попереджувальна форма тіла

Попереджувальна поведінка

Мімікрія

ВИСНОВОК: У висновку дайте визначення адаптацій, види адаптацій, наведіть приклади форм адаптацій. Поясніть причину їх відносності.