ВІКІСТОРІНКА
Навигация:
Інформатика
Історія
Автоматизація
Адміністрування
Антропологія
Архітектура
Біологія
Будівництво
Бухгалтерія
Військова наука
Виробництво
Географія
Геологія
Господарство
Демографія
Екологія
Економіка
Електроніка
Енергетика
Журналістика
Кінематографія
Комп'ютеризація
Креслення
Кулінарія
Культура
Культура
Лінгвістика
Література
Лексикологія
Логіка
Маркетинг
Математика
Медицина
Менеджмент
Металургія
Метрологія
Мистецтво
Музика
Наукознавство
Освіта
Охорона Праці
Підприємництво
Педагогіка
Поліграфія
Право
Приладобудування
Програмування
Психологія
Радіозв'язок
Релігія
Риторика
Соціологія
Спорт
Стандартизація
Статистика
Технології
Торгівля
Транспорт
Фізіологія
Фізика
Філософія
Фінанси
Фармакологія


Вчення Дарвіна про механізм органічної еволюції

Теорія еволюції Ч. Дарвіна

Констатуючи факт еволюції, Дарвін визначає спосіб, за допомогою якого можна пояснити її причини. Види еволюціонують у процесі пристосування до середовища. Отже, якщо ми зрозуміємо причини пристосувальної змінюваності видів, то одночасно виявимо і причини еволюції органічних форм. Така постановка проблеми теорії еволюції в Дарвіна.

Намагаючись розв'язати поставлені проблеми, Дарвін спирався на практику тваринництва й рослинництва. Звернувши увагу на аналогію між еволюцією культурних форм та еволюцією диких видів у природі, він виявив, що ці два процеси поєднують такі чинники, як спадкова мінливість і добір.

Мінливість як фактор еволюції

Розглядаючи цю проблему, Дарвін аналізує питання про причини й форми мінливості як головні ознаки цього чинника еволюції.

Причини мінливості. Одна з причин мінливості — схрещування, в основі якого .лежить статеве відтворення. У більшості випадків саме ця причина пояснює той факт, що серед нащадків однієї пари батьків у тварин або в рослин, що виросли з насіння одного плоду, неможливо виявити зовсім однакові особини1. Основною причиною мінливості Дарвін вважав вплив зовнішнього середовища. У той же час він підкреслював, що безпосередньо сам характер зміни, яка виникає під дією середовища, залежить не стільки від зовнішніх чинників, скільки від природи самого організму2.

Форми мінливості. Дарвін розрізняв такі основні форми мінливості: визначену й невизначену.

Визначена мінливість виникає під дією певних чинників середовища, які викликають цілком конкретні зміни у всіх особин даного виду тварин або рослин. Оскільки вона має масовий характер, то її можна також назвати груповою. Наприклад, "тибетські кози при переміщенні з гір у долини втрачають вовну" (Ч. Дарвін).

Невизначена мінливість, як правило, носить індивідуальний, тобто одиничний характер. Такі зміни виникають у результаті індивідуального реагування організмів на Вплив зовнішнього середовища, але не завжди можна виявити причину й визначити результат її дії, тобто вона носить випадковий і нецілеспрямований (невизначений) характер. При цьому в еволюції важливі якраз спадкові невизначені зміни.

За вченням Дарвіна, саме невизначена спадкова мінливість, яка найбільше виражається в невеликих змінах, відіграє основну роль в еволюції органічних форм у культурі людини й у дикій природі. Утім, Дарвін не заперечує, що іноді і великі (яскраво виражені) зміни можуть спричинити утворення нових форм. Однак такі зміни рідко закріплюються в еволюції, оскільки вони порушують корелятивні зв'язки й всю організацію в цілому.

Теорія штучного добору

Ч. Дарвін підкреслює, що культурні рослини й домашні тварини походять від диких предків. Але однією мінливістю не можна пояснити всю різноманітність відмінностей між породами домашніх тварин і сортами культурних рослин, оскільки всі вони мають ознаки пристосованості до різних інтересів людини. Аналізуючи ці факти, він зазначає, що будь-яка зміна далеко не завжди має пристосувальний характер. Звідси зрозуміло, що пристосування якісно відрізняється від простої зміни, і причина його виникнення пов'язана з добором, який здійснює людина, тобто зі штучним добором.

Дарвін розрізняє дві форми штучного добору: методичний і несвідомий.

1) Методичний добір. Головна особливість методичного добору полягає в тому, що людина здійснює його цілеспрямовано, заздалегідь визначаючи, які ознаки й у якому напрямку повинні бути змінені, а потім починає методично нагромаджувати потрібні зміни. Процес методичного добору полягає у відборі батьківських особин із потрібними для людини ознаками, їх схрещуванні, елімінації (усуненні) непридатних форм і наступному доборі потомства з покоління в покоління.

2) Несвідомий добір. Це найбільш рання форма селекційного процесу. Сутність несвідомого добору полягає в тому, що людина зберігає найбільш цінні з її погляду екземпляри рослин і тварин та знищує найменш цінні без усякого наміру (конкретної мети) вивести новий сорт або нову породу. Але кінцевий результат виявляється несподіваним: з'являється нова органічна форма, відмінна від вихідної. Несвідомий добір теж спричинює зміни культурних рослин і тварин та збільшення різноманітності сортів і порід із тією лише відмінністю, що він діє значно повільніше, ніж методичний. Але в кінцевому підсумку він також спричиняє формотворчий процес, який у даному випадку не скеровується нічиєю волею. Відкриття цього факту мало величезне значення для подальшого розвитку теорії Дарвіна. Учений впритул підійшов до розуміння причин формотворчого процесу, який відбувається в природі.

Штучному добору сприяють такі умови: значний ступінь мінливості вихідного матеріалу, чисельність вихідної партії, можливість усунення небажаних схрещувань, умови догляду та утримання, майстерність селекціонера.

Творча роль штучного добору полягає в тому, що саме людина, подібно до скульптора, створює потрібні їй органічні форми, акумулюючи потрібні зміни з покоління в покоління. Творча роль штучного добору виявляється також у пристосованості порід домашніх тварин і сортів культурних рослин до потреб і примх людини. Потрапивши в культуру, дикі види зазнали змін величезного масштабу, відрізняючись від

Генна інженерія

Методи

Генна інженерія ґрунтується на молекулярній біології, яка дає можливість вносити зміни в молекулярну взаємодію основних біологічних молекул у клітині й поза нею.

Біологи оволоділи методами, які дають можливість маніпулювати біологічними молекулами, досліджувати і змінювати їхню структуру. За рахунок змін в основних біологічних молекулах ДНК є можливість створювати варіанти живих систем, які не виникають в результаті природної еволюції.

Технології одержання рекомбінантних молекул ДНК і клонування (розмноження) генів передували методи, за допомогою яких молекулу ДНК розщеплюють на фрагменти, модифікують і знову реконструюють в одне ціле. При цьому мають багато копій цієї молекули. Потім, використовуючи цю рекомбінантну молекулу, можна синтезувати молекули РНК і одержати білок з певними якостями і властивостями.

Історія

Слід зазначити, що чіткої різниці між молекулярною біологією і генною інженерією немає. Пояснюється це тим, що біотехнологія (в даному випадку генна інженерія) використовує методи, розроблені молекулярною біологією.

Вивчення загальних біохімічних властивостей клітинної ДНК не давало можливості визначити особливості її генетичної структури. Вирішенню цього питання сприяли два методи молекулярної біології. Перший метод — відкриття гідролітичних ферментів (рестриктаз рестрикційних ендонуклеаз), які в певних місцях розщеплюють ДНК на фрагменти, що мають специфічну нуклеотидну послідовність молекули ДНК. Рестриктази одержують з бактеріальних клітин.

Ферменти рестриктаз гідролізують нуклеотидні послідовності, в результаті чого мають фрагменти ДНК. їх може бути від кількох сотень до кількох тисяч і більше пар, вони розрізняються за молекулярною масою. Фрагменти виділяють в ізольованому вигляді за допомогою електрофорезу в гелі, а потім аналізують.

Другим методичним прийомом є визначення нуклеотидної послідовності фрагментів ДНК, які одержують за допомогою рестриктаз у макромолекулі ДНК.

Близько 50 років тому було експериментально встановлено, що молекула ДНК є носієм спадковості. Вивчення спадковості на молекулярному рівні дало можливість з'ясувати, що в ДНК запрограмована «інструкція» щодо синтезу необхідних білків організму.

Пізніше було виявлено, що «інструкція» записана відповідно до послідовності розміщення нуклеотидів у ДНК і згідно з цим записом синтезується білок речовин, які беруть участь у синтезі.

При визначенні послідовності нуклеотидів або повному прочитуванні генетичної інформації в ДНК було багато проблем. Для невеликої молекули — транспортної РНК (тРНК), завданням якої є транспортувати частини білків — амінокислоти до місця збирання білка, проблема нуклеотидної послідовності була вирішена ще в 1965 р. групою американських вчених. Вони опрацювали принципи і методи, за допомогою яких можна визначити послідовність розміщення нуклеотидів у тРНК.

Молекули ДНК містять багато нуклеотидів. Навіть маленькі молекули включають їх понад 5000. Так, в одній з найменших вірусній ДНК фагу ФХ174 є 5375 нуклеотидів. В тРНК їх приблизно 80. У 1975 р. була опублікована стаття англійських вчених Ф. Сенгера і А. Коулсона, де йшлося про новий метод аналізу ДНК. Після цієї статті менш ніж через два роки були опубліковані результати визначення повної послідовності нуклеотидів ДНК фагу ФХ174.

Послідовність розміщення нуклеотидів у ДНК позначають початковою буквою назви нуклеотиду: аденін — А, цитозин — Ц, гуанін — Г, тіамін — Т. Так, навіть для запису послідовності нуклеотидів маленької ДНК фагу ФХ174, яка має 5375 нуклеотидів, потрібно близько трьох сторінок машинопису.

Пари азотистих основ формують різні інформаційні блоки, кількість яких у геномі (сукупності всіх генів хромосоми організму) становить 50—100 тис.

Одночасно з визначенням послідовності розміщення нуклеотидів у молекулі ДНК на прикладі вірусів були визначені ділянки, які не входять до структури гена, не кодують білки, але беруть участь у регуляції експресії генів і самовідтворенні (реплікації) вірусної ДНК.

У молекулярній біології розроблено методи виділення генів донорських організмів, уведення їх у векторну молекулу і одержання гібридних (рекомбінантних) ДНК, забезпечення їхнього самовідтворення (реплікації), переносу в організм реципієнта (клітину-господаря) і забезпечення відчутності дії (експресії) чужих генів.

Для перенесення генів, яких немає в клітині-реципієнті, використовують переносники (вектори) генів — плазміди (епісоми) — невеликі кільцеві молекули ДНК, здатні до стабільного, не пов'язаного з хромосомами існування і реплікації. Плазміди можуть також бути в геномі клітини-господаря, в хромосомі. Вони є в цитоплазмі бактеріальних клітин деяких дріжджів. Автономне існування їх зумовлене тим, що їхнє розмноження не залежить від розмноження хромосом. Розмір їх різний, і тому розмір генетичної інформації в них теж неоднаковий. За рахунок реплікації кількість копій плазмід регулярно збільшується і вони рівномірно розподіляються між потомством клітини, яка ділиться.

Рекомбінантні молекули ДНК використовуються і будуть використовуватися в роботі з мікроорганізмами для виробництва різних цінних речовин у медицині, біохімічній промисловості, сільському господарстві. Велике значення при цьому має метод клонування генів.

Технологія конструювання рекомбінантних ДНК є одним з найважливіших досягнень біотехнології. Стосовно рослинництва вона має велике майбутнє у створенні сортів і гібридів з корисними біологічними та екологічними властивостями. Це — високі врожайність і якість врожаю, стійкість проти хвороб, шкідників, бур'янів, здатність до активної азотфіксації, одночасність дозрівання, посухостійкість, високий коефіцієнт засвоєння ФАР (висока продуктивність) та ін.

Історія

Слід зазначити, що чіткої різниці між молекулярною біологією і генною інженерією немає. Пояснюється це тим, що біотехнологія (в даному випадку генна інженерія) використовує методи, розроблені молекулярною біологією.

Вивчення загальних біохімічних властивостей клітинної ДНК не давало можливості визначити особливості її генетичної структури. Вирішенню цього питання сприяли два методи молекулярної біології. Перший метод — відкриття гідролітичних ферментів (рестриктаз рестрикційних ендонуклеаз), які в певних місцях розщеплюють ДНК на фрагменти, що мають специфічну нуклеотидну послідовність молекули ДНК. Рестриктази одержують з бактеріальних клітин.

Ферменти рестриктаз гідролізують нуклеотидні послідовності, в результаті чого мають фрагменти ДНК. їх може бути від кількох сотень до кількох тисяч і більше пар, вони розрізняються за молекулярною масою. Фрагменти виділяють в ізольованому вигляді за допомогою електрофорезу в гелі, а потім аналізують.

Другим методичним прийомом є визначення нуклеотидної послідовності фрагментів ДНК, які одержують за допомогою рестриктаз у макромолекулі ДНК.

Близько 50 років тому було експериментально встановлено, що молекула ДНК є носієм спадковості. Вивчення спадковості на молекулярному рівні дало можливість з'ясувати, що в ДНК запрограмована «інструкція» щодо синтезу необхідних білків організму.

Пізніше було виявлено, що «інструкція» записана відповідно до послідовності розміщення нуклеотидів у ДНК і згідно з цим записом синтезується білок речовин, які беруть участь у синтезі.

При визначенні послідовності нуклеотидів або повному прочитуванні генетичної інформації в ДНК було багато проблем. Для невеликої молекули — транспортної РНК (тРНК), завданням якої є транспортувати частини білків — амінокислоти до місця збирання білка, проблема нуклеотидної послідовності була вирішена ще в 1965 р. групою американських вчених. Вони опрацювали принципи і методи, за допомогою яких можна визначити послідовність розміщення нуклеотидів у тРНК.

Молекули ДНК містять багато нуклеотидів. Навіть маленькі молекули включають їх понад 5000. Так, в одній з найменших вірусній ДНК фагу ФХ174 є 5375 нуклеотидів. В тРНК їх приблизно 80. У 1975 р. була опублікована стаття англійських вчених Ф. Сенгера і А. Коулсона, де йшлося про новий метод аналізу ДНК. Після цієї статті менш ніж через два роки були опубліковані результати визначення повної послідовності нуклеотидів ДНК фагу ФХ174.

Послідовність розміщення нуклеотидів у ДНК позначають початковою буквою назви нуклеотиду: аденін — А, цитозин — Ц, гуанін — Г, тіамін — Т. Так, навіть для запису послідовності нуклеотидів маленької ДНК фагу ФХ174, яка має 5375 нуклеотидів, потрібно близько трьох сторінок машинопису.

Пари азотистих основ формують різні інформаційні блоки, кількість яких у геномі (сукупності всіх генів хромосоми організму) становить 50—100 тис.

Одночасно з визначенням послідовності розміщення нуклеотидів у молекулі ДНК на прикладі вірусів були визначені ділянки, які не входять до структури гена, не кодують білки, але беруть участь у регуляції експресії генів і самовідтворенні (реплікації) вірусної ДНК.

У молекулярній біології розроблено методи виділення генів донорських організмів, уведення їх у векторну молекулу і одержання гібридних (рекомбінантних) ДНК, забезпечення їхнього самовідтворення (реплікації), переносу в організм реципієнта (клітину-господаря) і забезпечення відчутності дії (експресії) чужих генів.

Для перенесення генів, яких немає в клітині-реципієнті, використовують переносники (вектори) генів — плазміди (епісоми) — невеликі кільцеві молекули ДНК, здатні до стабільного, не пов'язаного з хромосомами існування і реплікації. Плазміди можуть також бути в геномі клітини-господаря, в хромосомі. Вони є в цитоплазмі бактеріальних клітин деяких дріжджів. Автономне існування їх зумовлене тим, що їхнє розмноження не залежить від розмноження хромосом. Розмір їх різний, і тому розмір генетичної інформації в них теж неоднаковий. За рахунок реплікації кількість копій плазмід регулярно збільшується і вони рівномірно розподіляються між потомством клітини, яка ділиться.

Рекомбінантні молекули ДНК використовуються і будуть використовуватися в роботі з мікроорганізмами для виробництва різних цінних речовин у медицині, біохімічній промисловості, сільському господарстві. Велике значення при цьому має метод клонування генів.

Технологія конструювання рекомбінантних ДНК є одним з найважливіших досягнень біотехнології. Стосовно рослинництва вона має велике майбутнє у створенні сортів і гібридів з корисними біологічними та екологічними властивостями. Це — високі врожайність і якість врожаю, стійкість проти хвороб, шкідників, бур'янів, здатність до активної азотфіксації, одночасність дозрівання, посухостійкість, високий коефіцієнт засвоєння ФАР (висока продуктивність) та ін.

© 2013 wikipage.com.ua - Дякуємо за посилання на wikipage.com.ua | Контакти