Гемоглобин шимпанзе по последовательности
Занятия 31 (юный эколог)
Тема: Вид. Критерии вида
Лекция
. Качественным этапом процесса эволюции является вид. Bид — это совокупность особей, которые сходны по морфофизиологическим признакам, способны скрещиваться между собой, давать плодовитое потомство и формируют систему популяций, образующих общий ареал.
Каждый вид живых организмов можно описать исходя из совокупности характерных черт, свойств, которые называются признаками. Признаки вида, с помощью которых один вид отличают от другого, называются критериями вида. Наиболее часто используют шесть общих критериев вида: морфологический, физиологический, географический, экологический, генетический и биохимический.
Морфологический критерий предполагает описание внешних (морфологических) признаков особей, входящих в состав определенного вида. По внешнему виду, размерам и окраске оперения можно, например, легко отличить большого пестрого дятла от зеленого, малого пестрого дятла от желны, большую синицу от хохлатой, длиннохвостой, голубой и от гаички. По внешнему виду побегов и соцветий, размерам и расположению листьев легко различают виды клевера: луговой, ползучий, люпиновый, горный.
Морфологический критерий самый удобный и поэтому широко используется в систематике. Однако этот критерий недостаточен для различения видов, которые имеют значительное морфологическое сходство. К настоящему времени накоплены факты, свидетельствующие о существовании видов-двойников, не имеющих заметных морфологических различий, но в природе не скрещивающихся из-за наличия разных хромосомных наборов. Так, под названием «крыса черная» различают два вида-двойника: крыс, имеющих в кариотипе 38 хромосом и живущих на всей территории Европы, Африки, Америки, Австралии, Новой Зеландии, Азии к западу от Индии, и крыс, имеющих 42 хромосомы, распространение которых связано с монголоидными оседлыми цивилизациями, населяющими Азию к востоку от Бирмы. Установлено также, что под названием «малярийный комар» существует 15 внешне не различимых видов.
Физиологический критерий заключается в сходстве жизненных процессов, в первую очередь в возможности скрещивания между особями одного вида с образованием плодовитого потомства.
Географический критерий (географическая определенность вида) основан на том, что каждый вид занимает определенную территорию или акваторию. Иными словами, каждый вид характеризуется определенным географическим ареалом. Многие виды занимают разные ареалы. Но огромное число видов имеет совпадающие (накладывающиеся) или перекрывающиеся ареалы. Кроме того, существуют виды, не имеющие четких границ распространения, а также виды-космополиты, обитающие на огромных пространствах суши или океана. Космополитами являются некоторые обитатели внутренних водоемов — рек и пресноводных озер (виды рдестов, ряски, тростник). Обширный набор космополитов имеется среди сорных и мусорных растений, синантропных животных (виды, обитающие рядом с человеком или его жилищем) — постельный клоп, рыжий таракан, комнатная муха, а также одуванчик лекарственный, ярутка полевая, пастушья сумка и др.
Существуют также виды, которые имеют разорванный ареал. Так, например, липа растет в Европе, встречается в Кузнецком Алатау и Красноярском крае. Голубая сорока имеет две части ареала — западноевропейскую и восточносибирскую. В силу этих обстоятельств географический критерий, как и другие, не является абсолютным.
Экологический критерий основан на том, что каждый вид может существовать только в определенных условиях, выполняя соответствующую функцию в определенном биогеоценозе. Иными словами, каждый вид занимает определенную экологическую нишу. Например, лютик едкий произрастает на пойменных лугах, лютик ползучий — по берегам рек и канав, лютик жгучий — на заболоченных местах. Существуют, однако, виды, которые не имеют строгой экологичекой приуроченности. Во-первых, это синантропные виды. Во-вторых, это виды, которые находятся под опекой человека: комнатные и культурные растения, домашние животные.
Генетический (цитоморфологический) критерий основан на различии видов по кариотипам, т. е. по числу, форме и размерам хромосом. Для подавляющего большинства видов характерен строго определенный кариотип. Однако и этот критерий не является универсальным. Во-первых, у многих разных видов число хромосом одинаково и форма их сходна. Так, многие виды из семейства бобовых имеют 22 хромосомы (2n = 22). Во-вторых, в пределах одного и того же вида могут встречаться особи с разным числом хромосом, что является результатом геномных мутаций. Например, ива козья имеет диплоидное (38) и тетраплоидное (76) число хромосом. У серебристого карася встречаются популяции с набором хромосом 100, 150,200, тогда как нормальное число их равно 50. Таким образом, в случае возникновения полиплоидных или анеушюидных (отсутствие одной хромосомы или появление лишней в геноме) форм на основе генетического критерия нельзя достоверно определить принадлежность особей к конкретному виду.
Биохимический критерий позволяет различить виды по биохимическим параметрам (состав и структура определенных белков, нуклеиновых кислот и других веществ). Известно, что синтез определенных высокомолекулярных веществ присущ лишь отдельным группам видов. Например, по способности образовывать и накапливать алкалоиды различаются виды растений в пределах семейств пасленовых, сложноцветных, лилейных, орхидных. Или, к примеру, для двух видов бабочек из родаамата диагностическим признаком является наличие двух ферментов — фосфоглюкомутазы и эстеразы-5. Однако этот критерий не находит широкого применения — он трудоемкий и далеко не универсальный. Существует значительная внутривидовая изменчивость практически всех биохимических показателей вплоть до последовательности аминокислот в молекулах белков и нуклеотидов в отдельных участках ДНК.
Таким образом, ни один из критериев в отдельности не может служить для определения вида. Охарактеризовать вид можно только по их совокупности.
5.Закрепление нового материала.
Основной формой существования жизни и единицей классификации живых организмов является вид. Для выделения вида используется совокупность критериев: морфологический, физиологический, географический, экологический, генетический, биохимический. Вид является результатом длительной эволюции органического мира. Будучи генетически закрытой системой, он, тем не менее, исторически развивается и изменяется.
Задача №1. Зубр и бизон – два вида, относящиеся к одному роду. Они очень схожи между собой внешне и в неволе дают плодовитое потомство зубробизона. В природе не скрещиваются, так как обитают на разных материках – зубр в Европе, а бизон – в Северной Америке. Как можно назвать этот критерий вида?
Задача №2. Установлено, что под названием «черная крыса» скрываются два вида – двойника: крысы с 38 и 42 хромосомами. Они не скрещиваются между собой. Как можно назвать такой критерий?
Задача №3Между близкородственными видами наблюдается четкое разделение экологических ниш. Например, некоторые виды малиновки в хвойных лесах, на первый взгляд, занимают одну нишу, но одни из них кормятся на внешних, а другие на внутренних ветвях деревьев. Какой критерий в данном случае является основополагающим?
Задача №4.. Опишите любое растение по морфологическому критерию.
Задача №5.Гемоглобин шимпанзе по последовательности аминокислот не отличается от гемоглобина человека, а у гориллы – два отличия в последовательности аминокислот. О каком критерии идет речь?
Задача №6.В самом начале ХIХ столетия в биологии во взглядах на проблему вида сложилась дилемма, которую можно выразить одной фразой: «Либо виды без эволюции, либо эволюция без видов». Объясните смысл этого выражения, с трудами каких ученых связаны такие взгляды на проблему вида?
Задача №7.В двух озерах, которые между собой не сообщаются, живут различные виды рыб: карась, плотва, язь, лещ, судак.
А) сколько популяций рыб живет во втором озере?
Б) сколько популяций рыб живет в первом озере?
В) сколько видов рыб живет в двух озерах?
Г) сколько популяций рыб живет в двух озерах?
Что такое вид? Назовите виды растений, животных и известных вам грибов, встречающиеся в вашей местности.
Какой критерий, по вашему мнению, является самым наглядным и понятным? Какие еще существуют критерии? Охарактеризуйте их.
Задание: определи критерий вида Паука крестовика (Araneusdiadematus)
1. Паук крестовик относится к типу Членистоногие классу Паукообразные. Тело паука состоит из двух отделов – головогруди и брюшка. Сплошного хитинового покрова не имеет. На верхней стороне брюшка имеются белые или светло-бурого цвета пятна, образующие крест, отсюда и пошло название вида. Размеры самки от 17 мм до 26 мм , самца — 10—11 мм. На нижней стороне брюшка имеется паутинная железа, продуцирующая паутину.
2. Обычно поселяется в кронах деревьев, между ветвями устраивает ловчие сети, а из листьев делает себе убежище. Типичные для него колесовидные тенета сразу обращают на себя внимание при посещении леса, сада или запущенной рощи. Иногда паутинную сеть можно обнаружить среди кустарниковых зарослей или под карнизами и в переплетах оконных рам заброшенных строений.
3. Поскольку паук относится к холоднокровным животным, его активность зависит от температуры окружающей среды. Для наименьшей затраты энергии и для более успешной жизнедеятельности паука сформировались ряд приспособлений. Например, процессы пищеварения у паука внешние. При помощи ловчей сети – паутины, паук добывает себе пищу, которую заматывает к своеобразный кокон и при помощи своих хелицер и педипальп (ногочелюстей) впрыскивает пищеварительные соки в жертву. Таким образом в теле жертвы происходит переваривание питательных веществ и пауку остается только их впитать. Пауки — раздельнополые животные. Самки обычно значительно крупнее самцов. После спаривания самец погибает, а самка плетёт из паутины кокон для яиц. Яйца откладываются осенью. Яйца заключены в плотный кокон, который самка подвешивает в укромном месте: за отставшей корой, в щелях и т. п. Отложив яйца в кокон, она некоторое время носит его на себе, а затем прячет в безопасном месте. Через определенное время появляются ювенильные пауки. Это происходит весной. Половая зрелость достигается к концу лета. После чего самка погибает.
4. Яд токсичен для беспозвоночных и позвоночных животных. В составе яда имеется термолабильный гемолизин, действующий на эритроциты кролика, крысы, мыши, тогда как эритроциты морской свинки, лошади, овцы, человека и собаки к нему устойчивы. Термостабильный нейротоксический компонент яда блокирует синаптическую передачу через синапсы беспозвоночных животных.
5. В соматических клетках паука крестовика содержится 32 хромосомы. По форме и размеру аутосомные хромосомы практически одинаковые, половые хромосомы – последняя 16 пара имеет отличительные черты. У самок они имеют Х – образную форму, у самцов в последней хромосоме в процессе эволюции редуцировано одно плечо. Поэтому по зиготности генотип самок гомозиготный, генотип самцов является гетерозиготным.
Презентации по теме с заданиями для самоконтроля
https://ppt-online.org/115416
https://infourok.ru/prezentaciya-po-biologii-na-temu-vid-ego-kriterii-i-struktura-klass-1495914.html
Кристина Петрова
Мастер
(1392)
10 лет назад
Вид — совокупность особей, обладающих наследственным сходством морфологических, физиологических и биохимических особенностей, свободно скрещивающихся и дающих плодовитое потомство, приспособленных к определенным условиям жизни и занимающих в природе определенную область — ареал.
Вид — совокупность особей, обладающих наследственным сходством морфологических, физиологических и биохимических особенностей, свободно скрещивающихся и дающих плодовитое потомство, приспособленных к определенным условиям жизни и занимающих в природе определенную область — ареал.
Морфологический критерий подразумевает внешнее сходство особей, относящихся к одному виду.
Но есть виды, морфологически почти неотличимые, так называемые виды-двойники, которые не скрещиваются, генетически изолированы. Например, два вида черных крыс: у одного вида в кариотипе 38 хромосом, у другого — 42
Но иногда особи одного вида очень сильно отличаются (породы собак, породы голубей) .
Следовательно, для определения видовой принадлежности одного морфологического критерия недостаточно.
Основным является генетический критерий: для каждого вида характерен свой хромосомный набор, кариотип. Виды обычно отличаются по числу и строению хромосом.
Именно этот критерий обеспечивает генетическую изоляцию, нескрещиваемость между особями разных видов. Даже если появляются межвидовые гибриды, они чаще всего бесплодны, нарушается процесс образования половых клеток.
Но иногда и этот критерий подводит, так как плодовитое потомство может появляться при скрещивании особей, относящихся к разным видам.
Особи одного вида сходны по всем физиологическим процессам — питанию, дыханию, выделению, размножению, что лежит в основе физиологического критерия.
Особенно важны отличия в физиологии размножения: в сроках размножения, физиологии размножения.
Например беременность у приматов продолжается 9 месяцев, группы крови А и В обнаружены у всех человекообразных обезьян, группа 0 – лишь у шимпанзе.
Биохимический критерий основан на сравнении органических макромолекул у различных видов, в первую очередь сравнении ДНК и белков. По сходству в строении ДНК и белков можно с достаточной вероятностью показать, насколько близкими родственниками являются те или иные виды.
Например, гемоглобин шимпанзе по последовательности аминокислот не отличается от гемоглобина человека, а у гориллы – два отличия в последовательности аминокислот.
Экологический критерий — это экологические условия, в которых обитает данный вид. Лиса приспособлена к одни экологическим условиям, песец – к другим, фенек – к третьим.
Географический критерий — это территория, на которой обитает данный вид – ареал.
У некоторых видов-эндемиков ареал небольшой, есть виды — космополиты, распространенные повсеместно. Но области распространения различных видов часто перекрываются, так что этот критерий не может быть решающим
Источник: авторитетный
Абдулла Зербалиев
Ученик
(177)
4 года назад
какой критерий вида является определяющим для появления плодовитого потомства при скрещивании?
1)биохимический
2)генетический
3)экологический
4)морфологический
ответ: ( )
правильной ответ какой
картинка для обложки
Для начала о том, как сравнивались ДНК людей и шимпанзе
В 1975 году Мэри-Клэр Кинг и Аллан Уилсон опубликовали в журнале «Science» статью о генетическом подобии шимпанзе и человека. К сожалению, статья, не дочитанная многими до конца, воспринялась как подтверждение мысли о «почти полной идентичности» шимпанзе и человека, а не для того чтобы передать ее главную мысль — никто по-настоящему не понимает, как происходила макроэволюция.
Кинг и Уилсон сравнили аминокислотные последовательности нескольких белков шимпанзе и человека (таких как гемоглобин и миоглобин), и нашли, что последовательности либо идентичны, либо почти идентичны. Каков был их вывод?
…последовательности полипептидов шимпанзе и человека, изученные на данный момент, в среднем идентичны более чем на 99%
Так, по вине ленивых читателей, не дочитавших ту статью до конца, родился миф об 1% генетического различия между человеком и обезьяной. Йон Коген в своей статье в «Science» (2007) писал о нём:
— membrana (о мифе здесь)
99% – это завышенный процент сходства между людьми и шимпанзе. Такое число было получено путём сравнения только тех частей генома, которые легко можно было сравнить, и оно не включает в себя исключения, повторения и вариации того, сколько копий имеет каждый ген.
— Оливия Джадсон, биолог-эволюционист, автор бестселлера «Каждой твари — по паре»
Некоторые последующие эксперименты вроде бы подтвердили сходство генома уже на 98,5%, но обыватели сначала не захотели слушать, а потом и вовсе без зазрения совести «округлили» это число до 99,9%. Однако, таким сходством могут обладать только два разных человека, а никак не представители разных видов.
Последовательности геномов двух любых неродственных индивидуумов различаются в среднем на 0,1 %, а это около 3 млн. пар нуклеотидов, и именно эти вариации представляют наибольший интерес для понимания различий между людьми
— В лабиринтах генома человека
Но такие результаты были получены, опять же, сравнивая только удобные для сравнения участки. Посмотрев на обложки всех томов «войны и мира», вы обнаружите, что они сходны на 90+%, однако основное — содержание книги — разнится очень сильно.
Хотя, можно сказать, например, что все русскоязычные книги в мире похожи на 99%, так как в каждой из них фигурируют одни и те же 33 буквы, одни и те же знаки препинания. И, в принципе, одни и те же слова. Но это будет предельно некорректно, ведь главное — это комбинации генов, а не то, что они одинаковые.
Объясняем наглядно
Представим, что мы взяли рандомную часть из генома человека и салата, и решили это дело сравнить. Для простоты вернёмся к примеру с литературными произведениями и воспользуемся небезызвестным стихотворением Александра Блока:
Визуализация повторяющихся участков генома на основе стихотворения Александра Блока
Мы получили повторяющийся участок в ДНК. Генетики на самом деле не знают, зачем они нужны, но склоняются к одному: у них есть назначение. Если бы это была ошибка, то она не повторялась бы так часто.
Вернёмся к сравнению. Взяв два генома и получив повтор участка в одном и его отсутствие во втором, мы натыкаемся на проблему — как это оценить? Вроде как, участок один и тот же, значит, сходство. Но в одном геноме он есть, а в другом его нет, значит, различие? А если эти участки будут в том же количестве, но перепутаны между собой? Возьмём стихотворение Анны Ахматовой:
Визуализация участков генома, расположенных в разном порядке, на основе стихотворения Анны Ахматовой
Считать за одинаковые участки генома или всё-таки разные? И если разные, то в какой степени? Это как намешать разных растворов в разных пропорциях в две бутылки, а потом заключить, что в каждой из них 99% воды.
Двигаемся дальше по истории
В 2002 году Рой Бриттен попытался сделать сравнение уже вместе с такими участками. Оказалось, что «идентичность» уже составляет менее 95%:
…разность генома из-за замены оснований составляет 1,4%, но существует дополнительная разница в 3,4% из-за наличия вставок участков генома.
— NCBI
То есть те исследования, которые нашли разницу в 99% и 98,5% ориентировались на замену оснований, пренебрегая вставками (как в примере со стихотворением Блока). А потом оказалось, что эти «вставки» составляют разницу, вдвое большую, чем замены. И это ещё не конец.
В 2006 году Мэтью Ханн с коллегами установил, что эти участки добавляют еще больше разницы, чем прежде определил Бриттен. В новых исследованиях это число уже было 6,4%. Теперь совпадения генома уже (о, ужас!) составляют не более 92-93%.
(исследование здесь)
В 2008-м были проанализированы более крупные участки «повторов». Выяснилось, что абсолютное сходство между ДНК человека и шимпанзе может составлять менее 90%.
Может показаться, что разница между 98% и 95% совсем незначительна, но если учесть, что ДНК человека состоит из 3 миллиардов пар оснований, тогда разница в 3% составит 90 миллионов пар оснований! И к тому же, как подтверждают многолетние исследования, на кардинальные различия между человеком и шимпанзе влияет разница не столько в самих генах, сколько в их экспрессии — то есть их участии в производстве белков. Тем не менее, нет ни единой причины преуменьшать разницу в последовательностях ДНК.
— membrana
На самом деле, ДНК не состоит полностью из генов. У человека они занимают всего 2% от всей цепочки ДНК, остальное — «инструкции» к тому, как этими генами пользоваться.
У примитивных организмов, таких как бактерии, гены занимают 80-90% всей ДНК. У человека на гены приходится всего лишь около 2%. Остальные участки ДНК содержат информацию о том, в каком порядке должны включаться гены или же просто являются неиспользуемым «балластом», оставшимся от прошлой истории жизни организма. Если сравнить ДНК с книгой, то она была бы очень необычна: 98 страниц из каждых 100 содержали бы «в разбросанном виде» инструкции о том, как читать следующие 2 страницы.
— В. Ф. Писаренко, «Генетика человека»
Из этого следует вывод, что даже небольшие генетические различия могут приводить к огромным различиям во внешнем виде или поведении. Например, если посмотреть на разные породы собак, то генетические различия незначительны, но внешние различия могут быть огромными. И ДНК салата, как и ДНК всех остальных живых организмов, сходны с человеческим, однако это, во-первых некорректно, а во-вторых не удивительно. Сходность генома не означает похожесть.