Слайд 1XIX ВЕК...
ФОРМИРОВАНИЕ БИОЛОГИИ КАК КОМПЛЕКСНОЙ НАУКИ
Слайд 2Французская буржуазная революция 1789 г.
Слайд 3Ж.Б.Ламарк и Л.Х.Тревиранус
Предложен термин «биология» -
комплекс дисциплин, изучающих живую
природу
Слайд 4Джеймс Прескотт Джоуль (1818—1889)
концепция
«сохранения энергии»
… физики...
Слайд 5Юлиус Роберт фон Мейер
(1814-1878)
«сохранение энергии»
источником разных форм энергии на
Земле является радиация и тепло Солнца;
Слайд 6Герман Людвиг Фердинанд фон Гельмгольц (1821— 1894)
«...одна форма энергии свободно
переходит в другую; однако общее ее количество в процессе перехода
нельзя ни увеличить, ни уменьшить…»
Слайд 7Йене Якоб Берцелиус (1779—1848)
1807 г.
вещества, получаемые из живых (либо когда-то
бывших живыми) - «органические вещества»
все иные - неорганические,
между ними необратимые
различия
Слайд 8Фридрих Веллер (1800—1882)
1828 г. синтез мочевины
Слайд 9Пьер Эжен Марселен Бертло (1827—1907)
синтез метилового, этилового спирта, метана, бензола,
ацетилена...
Слайд 10Уильям Прут (1785—1850)
1827 г.
гидрокарбонаты (углеводы), липиды (жиры),
протеины (белки)
углерод,
водород, кислород, азот, сера
Слайд 11Жерар Джоан Мюльдер
куриный белок - «альбумин»
"Во всех растениях и животных
присутствует некое вещество, которое без сомнения является наиболее важным из
всех известных веществ живой природы и без которого жизнь была бы на нашей планете невозможна. Это вещество я наименовал - протеин".
1838 г.
Термин «протеин» - “имеющий первостепенную важность” (греч.)
протеин - последний оплот витализма...
Слайд 12Достижения в области сравнительной морфологии и анатомии животных и растений
Ж.Кювье
(1769—1832)
Слайд 13Ж.Кювье
принцип корреляций
органов;
4 типа строения:
лучевые, панцирные, позвоночные, моллюски
креационизм,
катастрофизм
Слайд 15«…дайте мне одну кость и я восстановлю животное и
определю
его место в системе»
Слайд 16Этьен Жофруа Сент Илер директор минералогического отделения Национального музея естественной
истории.
(15 апреля 1772-19 июня 1844 )
«Философия анатомии»
(1818—1822)
единый план
строения, гомология органов,
трансформизм,
принципы коннексии и уравновешивания
диспут с февраля до июня 1830 г
Слайд 17И.В.Гете (1749—1832)
учение о морфологическом типе (1795, 1796),
«морфология» - наука об
образовании и преобразовании органических существ, становлении формы и функции организма
Слайд 18И.В.Гете
три формы метаморфоза: 1. прогрессивный (последовательный ряд превращений листа),
2.
регрессивный (возврат к предыдущим этапам; листоподобные выросты чашелистиков),
3. случайный
(развитие галлов).
стихийный эволюционист
Слайд 19закладываются основы учения о типах
Ж. Кювье
и К. Бэр
Слайд 20Э.И.Эйхвальд, Л.Окен
Увлечение систематикой животных
Слайд 21А.Келликер [Kölliker] (1817-1905)
всех животных делит на две группы по
темпам формирования тела (линейное и поперечное, симметричное и несимметричное развитие
тела).
В 1861 г. - учебник по эмбриологии, где работа К.Бэра интерпретировалась в свете клеточной теории
яйцеклетка и сперматозоид — индивидуальные клетки
Слайд 22Карл Гегенбар (1826—1903)
яйца птиц — это всего лишь клетка
Слайд 23Карл Теодор Эрнст Зибольд
В самостоятельный тип – Рrоtоzоа выделил простейших,
разделив их на два класса — инфузорий и корненожек, а
раков, пауков и насекомых объединил в тип «членистоногие»
[ Carl-Theodor-Ernst von Siebold] (1804—1885)
Слайд 24Р. Лейкорт
губки объединены с кишечнополостными
Слайд 25Анри Мильн-Эдвардс (1800—1885)
животные разделены на низшие и высшие группы
позвоночных, червей
и членистых, простейших и иглокожих
Слайд 26А. Мильн-Эдвардс
пытался выяснить морфологические закономерности структурной организации животных путем
наблюдений и эксперимента, используя анатомо-физиологические и эмбриологические методы
признание “творческого акта”
и “особой силы” в живой природе
(агностик-виталист).
Организм - наиболее чудесное из всех созданий, проявление предустановленной гармонии
Слайд 27O.П. Декандоль
[De Candolle 1778-1841]
(«Organographie végétale» -1827, «Physiologie végétale» - 1832),
монографии ряда семейств, «Essai sur les propriétés médicales des plantes»
- 1804).
Слайд 28А. Декандоль
«Законы ботанической номенклатуры»
(1806 —1893)
Слайд 29П.Ф.Горянинов (1796—1865)
Впервые указал на соотношение между папоротникообразными, голосеменными и покрытосеменными,
голосеменных
выделил из покрытосеменных.
Основоположник филогении растений (спиральность и постепенное усложнение организации,
неравномерность, суммитивность результатов и др.)
«Тетрактис, или четырехчленная система всей природы».
«…эволюция совершается как в неживой, так и в живой природе — от низших форм до высших…»
«Первые черты Системы природы»
Слайд 30А.Гумбольдт (1769—1859) зональное и вертикальное распространение растений
Выделив более 17
типов растительных формаций, продемонстрировал роль климата в определении физиономического типа
растений
Слайд 31И.Г.Борщов (1833—1878)
флора Арало-Каспийского края
Слайд 32Экологическое направление в ботанике
Ф.И.Рупрехт (1814—1878)
изучение тундры в связи
с почвенными условиями
Г.Котта (1763—1844)
лесная растительность
И.Турман (1848)
предложил различать понятия «флора»
и «растительность»
Слайд 33Изучение популяций животных
А. Кетлэ, П. Верхолет, Г. Спенсер
Слайд 35Изучение степей
А.Д. Нордман
[Nordmann]
А.Ф. Миддендорф
Слайд 36Э.А.Эверсманн (1794-1860), П.С.Паллас (1741-1811), И.И.Лепехин
первые академические экспедиции
Слайд 37К.Ф.Рулье (1814—1858)
«...общение животных с внешним для них миром…»
процесс «прибавления нового»
Слайд 38Н.А.Северцов (1827—1885)
“Периодические явления в жизни зверей, птиц и гад Воронежской
губернии” (1855).
Ввел принцип необходимости длительного стационарного изучения животных в сообществах
во взаимодействии с комплексом биотических и абиотических условий их обитания.
Слайд 39Палеонтология, как самостоятельная наука
Л. Агассис
ископаемые рыбы
Слайд 40А. д-Орбинье [Dorbigny]
ископаемые беспозвоночные
допускал 27 самостоятельных творческих актов
Слайд 41Дж. Брокки, Г. Гольфус
ископаемые моллюски
Слайд 42А. Броньяр [Adolphe Brongniart] 1801-1876
палеоботаника
«Отец палеоботаники».
Построил единую систему растительного
царства, включив в нее и ископаемые растения.
Член Французской (с 1834
года) и Российской академий наук.
С 1833 года — профессор ботаники и физиологии растений Парижского музея естественной истории
Слайд 43Каспар Штернберг
1761-1838
«Флора древнего мира»
600 видов > 80 родов
Слайд 44Уильям Смит (1769-1839)
геолог
ввел латинский термин «страта»
биостратиграфия
Слайд 45Земля проходила только постепенные и некатастрофичные изменения
Чарлз Лайель «Основы геологии»
1830 г.
принцип актуализма: прошлое Земли можно объяснить, опираясь на
ныне действующие на ее поверхности факторы
Слайд 46Исследование онтогенеза и эмбрионального развития животных и растений
Христиан Иванович Пандер
(1794-1865)
Описал возникновение 3-х зародышевых листков.
Этапы становления гетерогенного:
1 дифференцирование (формирование
зародышевых слоев),
2 гистогенез (образование структур из зародышевых листков),
3 морфологическое обособление (формирование отдельных органов).
Слайд 47Роберт Ремак (1815—1865)
дал зародышевым листкам названия, которыми оперируют по
сегодняшний день:
- эктодерма (от греческого “наружная кожа”),
- мезодерма
(“средняя кожа”),
- эндодерма (“внутренняя кожа”).
Слайд 48К.М.Бэр (1792—1876)
«История развития животных. Наблюдения и размышления» (1828, 1837)
проследил образование
продольных и спинных валиков, нервной системы, зачатков скелета, мышц, хорды,
всех систем и органов
Слайд 49К.М.Бэр
выделил четыре типа или плана эмбрионального развития:
- периферический и
лучистый (морские звезды, медузы),
- удлиненный (насекомые, черви),
- массивный
(моллюски и коловратки)
- позвоночные.
Слайд 50К.М.Бэр
развитие плода регулируется сущностью (или идеей)
четыре закона:
1. Более общие
признаки, характерные для данной крупной группы животных, выявляются у их
зародышей раньше, чем более специальные признаки.
2. Из самых общих форм развиваются менее общие и так до тех пор, пока наконец не возникнет наиболее специализированная форма.
3. Каждый зародыш данной формы животных не проходит через другие формы, а, напротив, постепенно обособляется от них.
4. В целом, следовательно, зародыш какого-либо высшего животного никогда не бывает сходен ни с каким другим животным, но сходен только с его эмбрионом.
Слайд 51описание картины дробления яйца лягушки (М.Рускони, К.Бэр, К.Бергман, А.Келликер и
др.)
Слайд 52К.Бэр - основоположник сравнительной эмбриологии.
на ранних стадиях эмбрионы позвоночных имеют
нотохорд
Александр Онуфриевич Ковалевский
(1840-1901).
По мере многократного деления оплодотворенного яйца
получающиеся клетки не сильно отличаются от первоначальной. Постепенно они дифференцируются настолько, что начинают напоминать структуры взрослого организма
(эпигенез на клеточном уровне)
Слайд 53Я.Пуркинье
описание изменений в самом ядре яйцеклетки
Слайд 54К.Гертнер (1844, 1849).
Дж.Б.Амичи (1823) - внедрение в рыльце трубки
от пыльцевого зерна. А.Броньяр
Р.Броун (1773—1858) предположение о вхождении пыльцевой
трубки в семяпочку через микропиле
“ядро” — “Nucleus”
Слайд 55Георг Людвиг Гартиг
[Georg Ludwig Hartig] 2 сентября 1764 -2
февраля 1837
«Gwinner’s Forstliche Mittheilungen» (1837 и ) «Лесной журнал»
(1883 г., вып. 7-8). знаменитый корифей лесного дела в Германии.
вклад в доказательство наличия пола и оплодотворения у растений
Слайд 56Вильгельм Гофмейстер
[Friedrich Wilhelm Benedikt Hofmeister] 18 мая 1824 —
12 января 1877
сходство эмбрионального развития мхов, папоротников и хвойных
наличием чередования полового и бесполового поколений
наличие оплодотворения у растений
Слайд 57Ценковский Лев Семенович
(1 октября 1822 г. - 25 сентября
1887 г.)
изучение полового размножения у грибов
Слайд 58И.Н. Горожанкин
изучение полового размножения у водорослей
Слайд 59М.С.Воронин (1838-1903)
изучение полового размножения у грибов
Слайд 60Франц Юлиус Фердинанд Мейен
(1804-1840)
описание строения экзины пыльцевого зерна
Слайд 61К. Негели
[Carl Wilhelm von Naegeli]
наличие в пыльцевом зерне генеративного
и вегетативного ядра
Слайд 62Н.И. Железнов
развитие пыльцы из материнской клетки с образованием тетрад
Слайд 63К.К.Клаус
предложены системы животных
Б.Гатчек
Слайд 64Эдвин Рей Ланкестер (Ray Lankester) (15.5.1847- 15.8.1929)
Разделил (1877) тип
червей на 3 типа (плоские, круглые и кольчатые); предложил систему
животного мира, в которой выделил губок в самостоятельную группу
Слайд 65Юлиус Оскар Брефельд J.O.Brefeld (1839—1925)
Слайд 66 А.А. Ячевский, Ф. Ван-Тигем, А. Энглер, Д.Бентам
Разработка систем низших
и высших растений
Д. Гукер [J.D. Hooker]
Слайд 67Ф. Мажанди
анализ отдельных этапов кровообращения и пищеварения в онтогенезе
одним из
первых применил экспериментальные и вивисекционные методы в физиологии
Слайд 68И. Мюллер
[Muller Johannes Peter] (1801—1858),
“физиолог испытывает природу, чтобы затем
судить о ней”
“Специфичность энергии нервов” непознаваема;
психическая деятельность связана с
особенностью организации головного мозга, наделенного непознаваемой “психической силой” и “мировой душой”;
зарождение жизни - результат проявления “жизненной силы”.
Слайд 69К. Бернар (1813—1878)
объяснял физико-химическими процессами функции поджелудочной железы, печени,
гликогена,
отметил сходство переработки крахмала и гликогена
Слайд 70Т. Соссюр [Nicolas-Théodore de Saussure] (14.10.1767 — 18.4.1845)
участие углекислого газа
в синтезе органических веществ и выделение кислорода в равных объемах
к поглощенному углекислому газу (1804).
Слайд 71Ю.Либих (1803—1873)
1840 г. доклад “Органическая химия и ее приложение к
земледелию и физиологии растений” показал значение минеральных элементов почвы, углекислого
газа атмосферы, воды для питания растений
Слайд 72Ж.Б. Буссенго (1802—1887)
Значение азота в питании растений
Слайд 73X.Г.Эренберг
поиск единства плана строения простейших
с высшими животными
Слайд 74Хуго фон Мол
материал, заключенный в яйце - протоплазма
Слайд 75Маттиас Якоб Шлейден [Schleiden] (1804—1881)
Все растения состоят из клеток,
клетка —
это универсальная единица жизни,
из единственной клетки вырастает весь живой организм
Слайд 76Т. Шванн (1810—1882)
Все животные, так же как растения, состоят из
клеток; что каждая клетка окружена мембраной, отделяющей ее от остального
мира.
“Микроскопические исследования о соответствии в структуре и росте животных и растений” (1839)
Слайд 771) все ткани состоят из клеток;
2) все клетки имеют
общий принцип развития, т.е.возникают одним и тем же путем;
3)
каждая клетка обладает самостоятельной жизнедеятельностью — организм есть суммативная жизнедеятельность клеток.
Слайд 78Р.Вирхов (1821—1902).
организм - “государство клеток”
Слайд 79Карл Теодор Эрнст фон Зибольд
некоторые клетки способны к независимому существованию
Слайд 80Жан Батист де Мане Шевалье де Ламарк
(1744—1829)
“Природа, действующая во
всем постепенно, не могла произвести всех животных за раз: она
сформировала сперва самых простых, а затем постепенно — сложных”
Слайд 81разделил восьминогих паукообразных и шестиногих насекомых; ракообразных и морских звезд
1815-1822
гг. -
“Естественная история беспозвоночных” в 7 томах
Слайд 821809 г. книга “Философия зоологии”
- употребление и неупотребление органов,
- наследование
приобретенных признаков,
- стремление организмов к усложнению на основе заложенного творцом
закона природы
Градация - постепенное усложнение, эволюционное развитие организации живых существ, о которой свидетельствует естественный порядок органических форм.
Слайд 83Деизм:
Время, пространство, материя и движение созданы творцом, все остальное совершается
в последующем по законам самой природы.
Природа выступает как посредник между
творцом и физическим миром.
В природе господствуют физические силы.
Слайд 84“Потомство будет Вами восхищаться, оно отомстит за Вас, отец!”
Слайд 85Герберт Спенсер
1852 г. книга
“Гипотеза развития”
Слайд 86Ричард Оуэн
Архетип — серия гомологичных морфологических элементов скелета, проявляющихся даже
в онтогенезе на ранних стадиях развития животных. Трактовал архетип как
созданный сверхъественным путем идеальный тип.
Слайд 87Андрей Николаевич Бекетов
(8 декабря 1825 — 14 июля 1902)
“Гармония в природе” (1860) описал примеры адаптивности растений и
животных.
Сформулировал общий закон плодовитости:
“чем растение легче подвержено истреблению, тем многочисленнее его средства к размножению.
Количество семян тем значительнее, чем растение проще построено”.
Слайд 89Биология окончательно сложилась как самостоятельная комплексная наука.
Установлена всеобщность закона сохранения
энергии для неживой и живой материи.
Показано единство жизни на основании
данных химии, сравнительной анатомии, эмбриологии, физиологии, цитологии и гистологии (клеточной теории).
Развитие палеонтологии, стратиграфии, использование принципа актуализма. Возникли идеи смены жизненных форм на Земле.
Появление первой эволюционной теории, опирающейся на принципы историзма и развития.
Высказываются идеи о естественном отборе и борьбе за существование.
до середины XIX в. господствующей оставалась идея о постоянстве и неизменности видов
Итоги додарвиновского периода XIX в :
Слайд 90ПОЯВЛЕНИЕ ЭВОЛЮЦИОННОЙ ТЕОРИИ ДАРВИНА
Слайд 91доктор Роберт Дарвин Сюзанна Дарвин
Слайд 93Ч.Дарвин
родился
12 февраля 1809 г.
в Шрюсбери
1816 г.
Слайд 99Доктор Джон ван Вихе, (Christ"s College of Cambridge University) обнаружил
в рамке фотографии чек на 100 фунтов, выписаный Дарвином на
себя, чек датируется 1909 годом.
Слайд 101Путешествие на «Бигле»
с 1831 по 1836 г.
Слайд 116Testudo elephantopus слоновая черепаха
L~110 см, P до 400 кг.
Галапагосы
Слайд 117Amblyrhynchus cristatus морская игуана
Слайд 120
“Путешествие натуралиста вокруг света
на корабле “Бигль” (1839)
Слайд 121Томас Роберт Мальтус
(1766— 1834)
“Эссе о принципах формирования народонаселения”
Слайд 124Особенности пород домашних животных и сортов культурных растений
1) представлены большим
многообразием;
2) породы и сорта одной группы отличаются как между
собой, так и от дикого предка;
3) отвечают нуждам человека.
Слайд 125Монофилия пород Columbia livia
все они имеют сходные признаки в строении;
все породы скрещиваются между собой и с диким голубем и
дают плодовитое потомство;
в потомстве от таких скрещиваний часто наблюдаются уклонения в сторону дикого голубя;
все породы имеют одинаковые повадки (строительный инстинкт, вынашивание и кормление птенцов и т.д.);
все породы способны к одичанию, и при этом наблюдается утрата породных признаков
Слайд 126Условия искусственного отбора:
1) усиление изменчивости (большое число особей);
2)
устранение нежелательных скрещиваний;
3) строгая методичность ведения селекции;
4) наблюдательность
и опыт селекционера
Слайд 127Естественный отбор -
интегральный результат 3х предпосылок:
1. гетерогенность особей в популяциях;
2. геометрическая прогрессия размножения (“давление жизни”);
3. борьба за существование.
Отбор - дифференциальное воспроизведение особей.
Элементарная единица эволюции, и отбора - популяция.
Точка приложения отбора - признак.
Слайд 128Целесообразность как результат действия отбора и ее неизначальность
1) несоответствия строения
органов и образа жизни;
2) ошибки инстинктов;
3) наличие маловажных
органов и атавизмов;
4) неадаптивные изменения у домашних животных и культурных растений;
5) наличие в генофонде популяций “генетического груза”(летали и полулетали);
6) относительный характер приспособлений.
Слайд 129Принцип дивергенции - выживание под действием отбора особей в потомстве,
наиболее уклоняющихся от исходной формы.
Повышение организации не является обязательным
результатом отбора.
Предполагается обязательное вымирание промежуточных форм.
Слайд 132Д. Гукер
«...простой способ, благодаря которому виды прекрасно приспосабливаются к различным
целям»
(Ч.Дарвин 1844г.)
Слайд 135Альфред Рассел Уоллес
Южная Америка,
Малайский архипелаг,
Восточная Индия
1848-1854
“О стремлении разновидностей к
неограниченному уклонению от первоначального типа” 1858 г.
(“Журнал заседаний Линнеевского
общества” )
Слайд 140“Опыление орхидей” (1862), “Движение и повадки лазающих растений” (1865), “Изменение
домашних животных и культурных растений” (1868), “Происхождение человека и половой
отбор” (1871), “Выражение эмоций у человека и животных” (1872), “Насекомоядные растения” (1875), “Действие перекрестного опыления и самоопыления в растительном мире” (1876), “Различные формы цветков у растений одного и того же вида” (1877), “Жизнь Эразма Дарвина” (1879), “Способность к движению у растений” (1880), “Образование растительного слоя Земли деятельностью дождевых червей и наблюдения над их образом жизни” (1881), “Воспоминания о развитии моего ума и характера”.
Слайд 141ПРОИСХОЖДЕНИЕ ЧЕЛОВЕКА
1838 г. Жак Буше де Кревекер де Перте (1788—1868)
- стоянка древнего человека (Сев.Франция).
1842 г. Ч.Лайель - “Древняя
история человека” первый опыт применения теории Дарвина к человеку
Paranthropus boisei A.africanus H. habilis H.erectus H.neanderthalensis H.sapiens
Слайд 142Происхождение человека
1856 г. долина Неандерталь
Рудольф Биршоу (1821— 1902)
Пол Брока (1824—1880)
результат уродства
примитивный вид человека
Слайд 1431871 г. “Происхождение человека и половой отбор”
Слайд 146Томас Генри Гексли
[Thomas Huxley]
(1825—1895)
Слайд 147Эрнст Генрих Геккель
[Ernst Haeckel]
(1834—1919)
Слайд 148Аса Грей (1810 — 1888) - ботаник дарвинист
Слайд 151Слева направо:рыба, саламандра, черепаха, курица, свинья, корова, кролик, человек
Сравнительная эмбриология
Слайд 153Гатерия
Утконос
Целакант
«Живые
ископаемые»:
Слайд 158возникновение многообразия органических форм на основе единства их происхождения —
принцип монофилии;
приспособленность видов к окружающим условиям — принцип целесообразности;
доминирующую роль естественных процессов и законов в постепенном историческом развитии живой природы — принцип историчности развития;
соотношение между изменчивостью и реальностью видов в природе (политипическая концепция вида);
географическая прерывистость в фаунах и флорах
Значение Дарвинизма
Слайд 159Основные этапы развития теории эволюции:
1 - классический дарвинизм,
2 -
развитие генетики и ее синтез с дарвинизмом,
3 - формирование
популяционного подхода в изучении эволюции (возникновение понятий элементарное эволюционное явление, элементарная единица эволюции),
4 - эволюция экосистем и биоценозов,
5 - появление молекулярной биологии – открытие структуры ДНК (модель Д.Уотсона и Ф.Крика),
6- современная синтетическая теория эволюции.
Слайд 160РАЗВИТИЕ ЭВОЛЮЦИОННОЙ ТЕОРИИ ДАРВИНА И ЕЕ ВОЗДЕЙСТВИЕ НА ПРОГРЕСС БИОЛОГИИ
Слайд 161Н.Н.Воронцов
...с проникновением исторического метода в полевую и музейную биологию
исчезла «описательная биология»...
Слайд 162Де Фриз “Мутационная теория” (De Vries, The Mutation Theory, Open
Court Publ. Co., 1909)
доминирование, возможно, играет более важную роль в
определении признаков популяции, чем естественный отбор;
корпускулярная природа наследственных факторов должна означать, что изменчивость носит характер больших скачков, а не мелких непрерывных изменений
Слайд 1631908 г. Дж. Харди, В. Вайнберг, В.Кастл [G.Н.Hardy & Wilhelm
Weinberg, W.Castle]
Слайд 164Томас Гент Морган
В основе эволюции
лежат генетические
изменения
Слайд 165Развитие взглядов на генетические основы эволюции
1. Сторонники Г.Менделя -
скрещивания пар особей.
2. Б.С.Холдейн и Р.А.Фишер - частоты отдельных
генов в популяциях.
3. С.Райт - популяции генов.
Ф.Г.Добжанский предложил термин “генофонд” (Th. Dobzhansky, Genetics and the Origin of Species, Columbia Univ. Press, 1937).
4. Вейсман - приближение к физической основе наследственности (невозможно наследование благоприобретенных признаков).
Слайд 166Главные допущения СТЭ
1. В основе эволюции лежат генетические изменения.
2. Мутации
представляют собой источник изменчивости. мелкие мутации скорее могут привести к
благоприятным изменениям, чем крупные, а поэтому они играют более важную роль в эволюции. Принципиально важно, что эти мутации случайны, не направлены.
3. Центральная догма и принцип Вейсмана принимаются.
4. Эволюция осуществляется путем изменения частот генов.
5. Эти изменения могут происходить в результате мутаций, поступления генов в популяцию и оттока их из нее, случайного дрейфа и естественного отбора, причем отбору принадлежит наиболее важная роль.
6. Перечисленных принципов достаточно, чтобы объяснить разнообразие и адаптацию организмов на земном шаре.
Слайд 167А.Н. Северцов
… в широком смысле эволюция это и есть адаптациогенез…
«адаптационистская
программа»
Слайд 168Метод 1 (апостериорный / сравнительный подход).
1. Не во всех случаях
можно твердо установить, являются ли наблюдаемые различия генотипическими.
2. Наличие
корреляции само по себе нельзя считать доказательством существования причинно-следственной зависимости
3. Не все различия обязательно должны быть адаптивными.
4. Признаки могут быть адаптивными и могут быть обусловлены отбором, но различия между ними не обязательно должны иметь селективную основу.
Слайд 169Метод 2 (априорный / предсказательный подход).
1) допускаем, что отбор
максимизирует приспособленность (основная гипотеза);
2) переводим 1 в фенотипическую меру
приспособленности (вспомогательная гипотеза);
3) используя соответствующие математические методы, находим признак, который максимизирует 2 (или минимизирует ее снижение);
4) сравниваем это предсказание с тем, что наблюдается в природе или обнаруживается в эксперименте. Метод 2 строится на основе метода 1! Не все, что мыслится реально осуществимо...
Слайд 170С.С.Четвериков (1926)
Учитывая наличие неадаптивных признаков, процесс эволюции не укладывается в
тезис о закреплении только адаптивных признаков в процессе отбора...
Слайд 171Внутривидовое разнообразие определяется не только незавершенностью процессов эволюции, но и
тем, что разные внутривидовые группировки адаптированы по-разному.
...внутривидовое разнообразие не только
основа видообразования, но и условие повышения гомеостатичности видов (устойчивости в меняющихся условиях среды)….
Н.И.Вавилов
«Закон гомологичных рядов в наследственной изменчивости: Линнеевский вид как система» (1931)
Слайд 172Th. Dobzhansky
теория эволюции на основе теории микроэволюции - синтетическая теория
эволюции Т. Добжанского - Дж. Хаксли
Слайд 173И.И.Шмальгаузен
учение об организме как целом в индивидуальном и историческом развитии
теория эволюции на основе теории макроэволюции - современная теория эволюции
И.И.Шмальгаузена
дарвинизм +
эволюционная морфология +
генетика +
экология +
экспериментальная эмбриология...
Слайд 175Современные проблемы применения исторического метода
Метод тройного параллелизма хорошо «работает» только
на уровне целого организма (проблемы возникают в генетике, экспериментальной эмбриологии,
цитологии, гистологии, физиологии и биохимии )
Не все стороны эволюционного процесса доступны познанию методами биохимии и молекулярной биологии
Слайд 176К. Анфинсен
”...при исследовании эволюции в более широких масштабах генетические методы
уже неприложимы. В этом случае эволюционист должен обратиться к морфологии
и экологии и изучать ископаемые остатки или сравнительную анатомию и физиологию современных видов”
Слайд 177профессор Б. Коммонер
- председатель комитета по молекулярной биологии
«...Если бы
"традиционалисты" могли научиться в большей мере использовать математику и теоретическое
мышление, а новая школа сделалась более "биологичной", то создалась бы возможность эффективного сотрудничества, способного привести к величайшим революционным последствиям»
Слайд 178С.С.Шварц (1919-1976)
«Жизнь не знает, что мы разделили ее на уровни
организации… это единый процесс… главная задача современной науки - протянуть
ниточку от “молекулярной экологии” и молекулярной биологии до биологических макросистем - популяций и биогеоценозов...»
Слайд 179В.А.Энгельгардт
«...факты и концепции из недр молекулярной биологии будут приняты на
вооружение отраслями “классической” биологии и откроют перед ними новые пути».
Возникновение
геносистематики
Слайд 180Исторический подход
«Для того чтобы окончательно понять природу клеточных процессов, нам
необходимо решить проблему в историческом, эволюционном плане»
Дин Кеньон (Dean H. Kenyon),
Гэри Стейнман (Gary Steinman)
моделирование химической эволюции (абиогенеза), работы по детерминированности самопроизвольного возникновения жизни
Слайд 181Блоки теоретической биологии и ее перспективы
эволюционное учение и теория происхождения
жизни;
теория онтогенеза (не завершена);
теория гена и учение о биосфере;
теория молекулярной
биологии (фундамент, который отсутствует)
Задача - охватить и связать фундаментальные процессы жизнедеятельности на молекулярном и субмолекулярном уровне, наследственность, наследственное осуществление,
эволюцию, биосферу и мышление.
Слайд 182Попытки создания общебиологической теории
(с позиций биологии)
синтез дарвинизма и генетики;
представление об
организме как целом, связанное с учением о путях и закономерностях
эволюции (И.И.Шмальгаузен);
сближение генетики и экспериментальной эмбриологии;
приложение генетических принципов к экологии - популяционная экология;
сближение теории эволюции с генетикой и учением о биосфере;
Слайд 183В.Н. Сукачев (1880-1970)
Соединение экологии и теории эволюции - попытки
поставить в центр последней биоценологическую концепцию
Слайд 184Беклемишев Владимир Николаевич (1890–1962)
Предложил понятия:
“геозоология” для обозначения науки, изучающей
животный мир;
„геомерида” - совокупность всех живых существ, живой покров
Земли, совокупность разномасштабных биоценозов (Беклемишев, 1964).
Эволюция - процесс развития глобальной, многоуровневой системы.
Слайд 185 Станчинский Владимир Владимирович (1882-1942)
ПРИРОДА - ЗАКОНОМЕРНО ОРГАНИЗОВАННОЕ В
МАСШТАБЕ ЗЕМЛИ ЦЕЛОЕ.
Необходимость точности и конкретизации представлений о биоценозе.
Важность создания природных резерватов. Экологическая энергетика.
Умер в ссылке на Колыме.
Слайд 186В.И. Вернадский (1863-1945)
«Биосфера» 1926, «Очерки геохимии» 1954
Видообразование и макроэволюция
вписаны в эволюцию живого вещества и объяснены с точки зрения
возникновения и преобразования его биогеохимических функций.
Живое вещество отличают: стремление к овладению свободным пространством, всеми сферами Земли…увеличение активной энергии в процессе эволюции видов и биогенной миграции атомов в биосфере...
Организующая функция биосферы проявляется в процессе эволюции, направленной на усложнение видов, экосистем и биотической циркуляции.
Слайд 187Михаил Михайлович Камшилов
(1910 – 1979)
Основная движущая сила
эволюции - противоречие между безграничной способностью живого к самовоспроизведению и
ограниченными возможностями использования ресурсов внешней среды на каждом историческом этапе.
Преобразование информации в ходе эволюции определяется законами связи и взаимодействия организмов друг с другом и с неорганической средой. Эволюция - это самодвижение системы “живое-неживое”, а не системы “организм-среда”.
А – большой абиотический круговорот,
Б – биосфера,
Ч - человечество
Слайд 188ПОПЫТКИ СОЗДАНИЯ ОБЩЕБИОЛОГИЧЕСКОЙ ТЕОРИИ
(с позиций физики и математики)
теоретическая биология -
единая теория эволюции живой материи на основе многостороннего междисциплинарного синтеза
(Э.С. Бауэр);
объяснение биологических явлений с позиций квантовой и статистической механики (Э.Шредингер);
теория систем и применение ее концепций в области теоретической биологии (Л.Берталанфи );
Слайд 189Э.С. Бауэр
«Все и только живые системы никогда не бывают в
равновесии и исполняют за счет своей свободной энергии постоянно работу
против равновесия, требуемого законами физики и химии при существующих внешних условиях»
«... теоретическая, биология должна складываться из теории эволюции и общей теории живой материи, раскрывающей общие законы ее движения, и обладающей прогностической силой»
Слайд 190Э. Шредингер [Schrödinger]
12.08.1887 - 04.01.1961
What is Life?
Cambridge, 1944
«...как
физика и химия смогут объяснить те явления в пространстве и
времени, которые происходят внутри живого организма...»
Это главный пункт в формулировке общих задач теоретической биологии, основанной на теоретической физике” (Г. Моровиц)
Слайд 191Л. Берталанфи
Теоретическая биология - системный подход к жизни и ее
проявлениям
Слайд 1921. - познание элементарных структур и процессов на молекулярном и
субмолекулярном уровнях.
2. - познание явлений жизни в их системном единстве. «...Мы
не знаем чего-то самого основного. Мы очень много знаем о структурах, о реакциях и совершенно не понимаем, почему эти структуры именно такие и почему реакции, которые протекают в клетке, протекают именно так, а не иначе». «….Разрыв между знанием и пониманием - очень разителен»
поиски связи между процессами и закономерностями, относящимися к разным системным уровням организации живого.
Следствия прогресса в биологических исследованиях
Слайд 193«Первый глоток из кубка естествознания порождает атеизм, но на дне
сосуда нас ожидает Бог...»
Вернер Гейзенберг
Слайд 194И.Пригожин [J.Prigogine]
(1917-2003)
биологическая термодинамика - применение принципов функционирования термодинамических открытых неравновесных
систем к широкому кругу биологических явлений
Слайд 195У.Р. Эшби
«...более столетия наука развивалась за счет анализа - расчленения
сложного на простые части, тогда как синтезом пренебрегали; синтетические исследования,
как правило, не приводили к существенному прогрессу…»
«...бесплодность стратегии синтеза…»
Слайд 196
Теоретическая биология? Ее все еще нет...
В.В. Налимов
Прерогатива научной работы
- компактность представлений.
Биологические явления нужно описывать не в терминах
необходимости, а в терминах случайности (Ж.Моно).
Необходима математическая модель генератора случая, которым задается биологическая эволюция.
Случайность в биологии устроена так, что решающую роль играют маловероятные события.
Теория вероятностей и математическая статистика, оказались неподготовленны к встрече с подобными необычными структурами.
Слайд 197Блочный принцип эволюции
«…в основе организации функций и процессов в
живых системах лежит фундаментальный принцип блочности…
Функциональные блоки универсальны, но
могут участвовать в различных процессах…» (Уголев, 1987)
«...все ныне сущее возникло за счет комбинаторики исходно возникшего небольшого числа неких инвариантных доменов, которые далее комбинировались в разных сочетаниях» (Инге-Вечтомов).
Н.И.Вавилов С.В.Мейен А.М.Уголев Ю.П.Алтухов С.Г.Инге-Вечтомов
Уголев А.М. Естественные технологии биологических систем.
Л., Наука, 1987.
Инге-Вечтомов С.Г. Поиски периодической системы… в эволюции.
Слайд 198Н.В. Тимофеев-Ресовский
… стоит проблема налаживания правильного обмена веществ между
биосферой и человеческим обществом в планетарном масштабе. Решение огромных биосферных
проблем возможно только при условии развития теоретической биологии в союзе со всем естествознанием...
Слайд 199Найджел Голденфельд и Карл Вёз
(Nigel Goldenfeld & Carl Woese)
“Biology's next revolution”/ Nature
ключевую роль в дальнейшем понимании этой ситуации
должен сыграть новый язык, основанный на строгих математических результатах, точных моделях статистической физики и теории динамических систем.
Слайд 200J.-M. Park and M. W. Deem, Physical Review Letters 98,
058101 (29 January 2007)
Генетически упорядоченное и неупорядоченное состояния популяции напоминают
магнитное и немагнитное (при температуре выше точки Кюри) состояния железа.
Переход из одного состояния в другое происходит при усилении или ослаблении роли “хаотического фактора”: в случае генов это мутации, а в случае магнетизма — это тепловое движение атомов.
Описанный выше “переход с запаздыванием” тоже напоминает известное явление в магнитных системах — гистерезис.
Слайд 201Наблюдения
Вопрос: имеется ли образец?
Индуктивное
рассуждение
Обобщение = гипотеза
Дедуктивное
рассуждение
Предсказание
Индуктивное
рассуждение
Проверка гипотезы
Статистический
анализ
Принятие, модификация или отклонение гипотезы
Слайд 202Наука - наша лучшая на сегодняшний день догадка о том,
как устроена вселенная, основанная на доказательствах, которые у нас есть
сейчас,
до тех пор пока мы не обнаружили иных...
Аллен Мак Нейл
[Allen MacNeill]
Слайд 204Если Вы не совершаете ошибок, Вы занимаетесь наукой неправильно.
Если Вы
не исправляете этих ошибок, вы занимаетесь наукой действительно неправильно.
Если Вы
не признаете, что ошибаетесь, Вы не занимаетесь наукой вообще.
НАУКА
Слайд 205Термин «биология» предложен:
1) Кювье и Сент-Илером,
2)
Ламарком и Тревиранусом,
3) Декандолем.
Выход статьи Уоллеса:
1) 1859, 2) 1858, 3) 1844.
Выход книги Дарвина: 1) 1859, 2) 1858, 3) 1844.
Априорный метод это: 1) сравнительный подход, 2) исторический подход, 3) предсказательный подход.