Реферат Генетична історія

Страница 1 из 2 | Следующая страница

Доктор біології Лев Животовский, доктор біології Ельза Хуснутдинова

Не раз пропонували для наших читачів статті, присвячені проблемам еволюції та розвитку Homo sapiens. Сьогодні ми звернімося до нового аспекту питання — генетичної історії всього людства та її родичів. Які шляху еволюції з погляду генетики? Наскільки відрізняються ДНК людини її людиноподібних родичів? Хто древні і котрими на нас доводиться неандерталець? Відповіді для цієї й питання спробували дати провідні російські біологи.

Еволюція і філіпченкове древо

Эволюцию живих істот можна як величного розкидистого дерева, коріння якого сховані від нашій глибині століть. Ведучи мову про біологічної еволюції, ми розглядаємо лише надземну частина генетичного дерева, яка, за всіма сучасним наукових даних, розвивалася поступово — як росте будь-яке дерево. Спочатку йде стовбур, потім — великі галузі, від нього — менші гілки, потім гілочки тощо (див. рис. 1).

Рис. 1. Филогенетическое древо тварин (по: Матвєєв, 1935).

Нам просто немає бачити гілок еволюційного дерева — їх сягають давним-давно зниклі види, жили десятки і сотні мільйонів років тому вони. Чимало їх ми не залишили навіть сліду в палеонтологічного літописі, йдеться про інших нам розповідають копалини знахідки. Реально ми бачимо лише густу крону, де листочки — нині існуючі види, однією із є біологічний вид Homo sapiens, роду Людина (Homo) сімейства Люди (Hominidae) загону Приматы (Primates) класу Млекопитающие (Mammalia).

Науковим методом вивчення еволюції є виявлення родинних (филогенетических) зв'язків між різноманітними організмами. У основу досліджень, починаючи з Карла Ліннея (XVIII століття), було покладено принцип схожості (чи несхожості) нинішніх форм живих істот по фенотипу. Організми, близькі по морфологічним ознаками, фізіологічним характеристикам, особливостям розвитку та ін., групуються один гілочки, інші, які від перших, але схожі між собою, — до інших, які потім утворюють дедалі більше великі галузі. На рис. 1 представлено філіпченкове древо, що відбиває фенотипическое подібність різних видів.

Эволюционная теорія Чарлза Дарвіна і филогенетические методи Ернста Геккеля дозволили сучасної біології розглядати филогенетические дерева як еволюційні схеми. Відповідно до цих уявленням, всередині кожної виду може утворитися різновид, наделённая новими особливостями, що дозволяє інакше пристосовуватися до середовища проживання. Так, на еволюційному дереві позначається зростання нової гілочки. Якщо знову куплені якості успадковуються, то генетичні відмінності посилюються у таких поколіннях рахунок відбору властивостей, які забезпечують виживання генотипів, та накопичення грошових нових мутацій. Різновид краще пристосовується існуючим умовам, фенотипічно віддаляючись від батьківського виду Так яка з'явилася гілочка росте, відокремлюючи у новий вид.

Еволюція і ДНК

Як генетика посприяла інтерпретації філогенетичного дерева й у розумінні процесу еволюції? Річ у тім, що біологічний еволюція багато в чому пов'язана зі зміною ДНК, що є послідовність чотирьох хімічних сполук — нуклеотидів A, T, З, G (аденін, тимин, цитозин, гуанін). Усі ДНК організму називається геномом. Певні ділянки ДНК, гени, кодують білки; є також некодирующие ділянки геному. Це і генетичний текст, визначальний як видові ознаки, загальні для виду, і унікальні особливості, що відрізняють цю особина з інших представників тієї самої виду. ДНК будь-якого організму схильна до мутацій, частина яких немає змінюють числа нуклеотидів цьому ділянці ДНК, а змінюють їх місцями. Але такі можливі і складніші процеси: випадання, вставки, подвоєння нуклеотидів і переміщення фрагментів ДНК з частині геному до іншої; не виключений навіть перенесення ДНК між на різні форми.

Мутация — рідкісне подія. Можливість те, що даний нуклеотид в ДНК нащадка буде изменён проти батьківським, дорівнює приблизно 10–9. Проте задля величезних проміжків часу, протягом яких розігрується еволюційний процес, для геному, що складається з величезної кількості нуклеотидів (в людини їх 3 млрд.), це суттєва величина. Особи з шкідливими для організму порушеннями не виживають або беруть участь у розмноженні, і мутації далі не передаються. Корисні ж зміни можуть успадковуватися нащадками: то з покоління до покоління генетична інформація перетвориться — у цьому полягає генетична суть процесу еволюції.

На филогенетическом дереві зовні подібні друг з одним види згруповані в одній галузі. Вивчення ДНК сьогодення видів дозволило зіставити близькість особин різних видів лише на рівні еволюційних змін, викликаних мутаціями. Сучасна молекулярної біології дозволяє порівняти відповідні фрагменти ДНК (скажімо, певного гена) в різних видів тварин і підрахувати число різниці між ними. Филогенетические дерева, побудовані як у ДНК, і по морфофизиологическим ознаками, мають очевидні відповідності: види, далекі друг від друга на морфофизиологическом дереві, як і далекі на ДНК-филогенетическом. Отже, генетика довела, що класичне філіпченкове древо відбиває напрям еволюційних перетворень. Понад те, вона мала, які саме зміни геномів супроводжують еволюцію кожної з таксономических груп.

Людина й решта видів

Рис. 2. Чим більший часу сплинуло з моменту поділу видів, то більше вписувалося накопичилося відмінностей у їх ДНК.

Порівняємо людини, скажімо, з метеликом. Вочевидь, що ми дуже відрізняємося друг від друга по зовнішньому виглядом і з складу ДНК і перебуваємо на далеких гілках філогенетичного дерева. Перейдём тепер до ссавців. Якщо порівняти людини, скажімо, з кішкою чи собакою, яких ми Андрійовича значно ближча, ніж до метеликам, то виявиться, що і стосовно ДНК людина більш схожий із ними. Якщо вирушити по галузі ссавців далі, до приматів, то мері наближення до людини родинні риси з людиноподібними — орангутаном, гориллой і шимпанзе — стають очевидними (рис. 2). Найбільше людина схожа на шимпанзе. Якщо порівняти ДНК, виявиться, що вони близькі. Генетика дозволила кількісно оцінити подібність: чоловік і шимпанзе відрізняються одна від друга всього одним-двома нуклеотидами з кожних ста. Тобто генетичне тотожність становить хіба що 99%.

Люди генетично близькі друг до друга

Перейдём тепер власне до людини. Порівняємо представників таких далеких народів, як аборигени Океанії і, чи порівняємо особи всіх відомих людей. Вочевидь, що вони різні, але наскільки?

Зумів б прилетівши на Землю інопланетянин відрізнити нас друг від друга, чи ми всі видалися йому одне обличчя? Адже випадковому відвідувачу зоопарку все мавпочки здаються однаковими, а людині, що працюють із ними, — абсолютно різними. Звісно, неандерталець має мало із сучасним людиною, але досить „одягти“ їх у костюм і капелюх, він працює однією з нас. Автор цієї статті на лекцій з теорії еволюції що для школярів запитав, хто зображений малюнку. І відразу одне із хлопців вигукнув в радісною догадку: „То ж ви!“

Якщо порівняти ДНК різні люди, з'ясується, що вони різняться друг від друга тільки 0,1%, тобто лише тисячний нуклеотид ми різний, інші ж 99,9% збігаються. Понад те, якщо зіставити все розмаїтість ДНК представників найрізноманітніших рас і народів, то виявиться, що відрізняються набагато менше, ніж шимпанзе щодо одного отарі. Отож гіпотетичний інопланетянин спочатку навчиться відрізняти друг від друга шимпанзе, а лише потім — людей.

Багато це частина або мало — 99,9% й 0,1% відмінностей. Проведём прості підрахунки. ДНК людини містить близько 3 млрд. пар нуклеотидів, приблизно мільйони їх у нас відрізняються. Цього часу досить, щоб твердити з, що немає людей, генетично тотожних одна одній. Навіть ДНК близнюків можуть бути різні внаслідок мутацій. Щоправда, більшість відмінностей посідає молчащие ділянки ДНК, і тому основні гени ми багато в чому ідентичні. Розглянемо, наприклад, молекулу гемоглобіну, грає ключову роль транспортуванні кисню з легких у клітини організму. Склад даної молекули в усіх абсолютно однаковий. Звісно, поодинокі відхилення можливі, але вони супроводжуються серйозної патологією, оскільки мутація хоча б однієї амінокислоти у складній молекулі гемоглобіну змінює її конфігурацію, різко порушуючи спроможність утримувати кисень і постачати їм організм. У такий спосіб в усіх людей збігається багато інших білків і які кодують їх генів.

Частина нуклеотидів, які різнять нас друг від друга, наділяє людей поруч ознак, визначальних групи крові, статура, колір шкіри, поведінку і ін. і дозволяють пристосовуватися до мінливих умов життя. Проте оскільки більшість відмінностей не пов'язане зі приспособительными функціями організму, їх еволюційний хід визначається швидкістю мутаційного процесу, що дозволяє простежити шляхи еволюції людини її розселення за земним кулі.

Предки людини

Тоді ж особини шимпанзе більше відрізняються, ніж? Чому так схожі один на друга генетично? Звідки ми бачимо хто наш предок? Останнє запитання досі залишається спірним, хоча археологічні знахідки останніх десятиліть і дослідження ДНК наблизили нас до цього. Шимпанзе має тривалу історію розвитку, під час якого виробилося значне генетичне розмаїтість. Эволюционная ж сама історія людини надто коротке для накопичення серйозних відмінностей. Звернімося тепер до деталей нашого минулого.

5–7 млн. років як розв'язано від загального предка чоловіки й шимпанзе відокремилася гілка, що дала початок древнім обезьяно-людям, перехідним до прямоходінню. Обитали вони у Африці, де з їхніми останки і було знайдено; тому й їх назва — австралопітеки (т. е. мавпи з Південного півкулі), рід Australopithecus. Один із гілок дала початок роду Людина — Homo. До середини 90-х р. найдавнішим відомим предком сучасної людини вважався афарский австралопітек, A. afarensis, жила 3–4 млн. років як розв'язано. До цього виду належить знаменита Люсі, знайдений 1974 р. в Ефіопії. Ряд палеоантропологов вважають, що найдавнішим прабатьком сучасної людини був інший вигляд австралопітека — рамидус, A. ramidus, чиї останки, що існують уже 4,5 млн. років, також виявили Ефіопії.

Перший відомий нам представник роду Людина з'явився більш 2 млн. років тому я. То справді був Homo habilis — Людина умілий, котрий у Східної та Південної Африці. Але його змінив Homo erectus — Людина прямоходяча, сліди якого було знайдено у Африці й Євразії — їм 1,7 млн. років. До цього виду належить азіатський синантроп, чи пекінський людина, пітекантроп, чи яванський людина, виявлений у Океанії, і древній „європеєць“ — гейдельбергский людина. Найбільш пізнім знахідкам — 250 тис. років. Антропологи сходяться в думці, що Homo erectus поширився далеко межі Африки шляхом міграцій.

Перші представники Homo sapiens (т.зв. архаїчні люди) є нащадками Homo erectus, з'явилися більш 500 років тому і відрізнялися по додаванню від чоловіка сучасного типу. Їх кістки знайшли в Африці, у Європі, та Азії. І тому виникає запитання: чи ж виник сучасна людина? Нині є дві основні гіпотези: полифилетическая (чи мультирегиональная) і монофилетическая.

Рис. 3. Мультирегиональная гіпотеза. Людина сучасного анатомічного типу виник незалежно різними континентах із різних гілок Homo erectus. Единообразие людей підтримувалося системою міграцій (по: Stringer, 1989).

Рис. 4. Монофилетическая гіпотеза (гіпотеза африканського походження людини). Людина сучасного типу виник у Африці й набув поширення звідти попри всі континенти, витісняючи б інших представників роду Homo (по: Stringer, 1989).

Відповідно до мультирегиональной гіпотезі (рис. 3), представники різних рас мають різне походження: кожна виникла на своєму континенті від окремого представника виду Homo erectus. У цьому предковые раси становили єдину популяционную систему і, мігруючи, обмінювалися генами. Монофилетическая ж гіпотеза стверджує, що мають загальне походження, і Homo sapiens, як і Homo erectus, виник у Африці, та був розселився звідти за всі континентах .

Прибічники обох гіпотез немає сумнівів походження людини від Homo erectus, але розсуваються в різні питанні час його виникнення. Відповідно до мультирегиональной гіпотезі, вік сучасної людини понад мільйон років, а, по монофилетической версії — близько 500 тис. Проте антропологи, ні археологи ми змогли поставити крапку у цій суперечці. Корінний перелом у вирішенні проблеми виникнення людини, його розселення по континентах та механізм виникнення рас внесли дослідження ДНК.

ДНК та своєчасне відновлення історії всього людства

Історію популяцій людини, можна простежити, порівнюючи представниками різних рас і народів за тими фрагментами ДНК, якими різницю між індивідами значно більше виражені, ніж у в середньому у геному. Такі фрагменти називають ДНК-маркёрами. Знаючи швидкість, з якою відбуваються мутації, і визначаючи кількісну міру різниці між геномом людей із різних популяцій, обчислюють час їхнього відокремлення загальної предковой лінії. Просуваючись тому геному сучасної людини, можна побудувати філіпченкове древо Homo sapiens. Воно дозволяє робити певні висновки про генетичної історії всього людства.

Рис. 5. Фрагмент ДНК. Різні індивіди можуть бути різні друг від друга за складом нуклеотидів (при постійної довжині фрагмента) чи з довжині фрагмента (рахунок вставки чи випадання нуклеотидів).

Для дослідження використовують різні типи ДНК-маркёров. Слід зазначити ДНК мітохондрій (мтДНК) і Y-хромосоми (Y-ДНК), оскільки вказують простежити генетичну історію людства окремо по жіночої та чоловічої лініях. Перша передається лише з матері, оскільки мітохондрії перебувають у цитоплазмі клітини, а цитоплазма нащадка (зиготи) визначається цитоплазмой яйцеклітини. Якщо двоє мають спільного предка жіночої статі, то різницю між їх мтДНК покажуть, скільки поколінь відокремлює їхню відмінність від жила століття чи тисячоліття тому загальної прабаби. Вивчення Y-ДНК дозволяє простежити еволюційні траєкторії за лінією, оскільки Y-хромосома передається лише з чоловічої лінії. Вивчення іншої, аутосомной частини геному, яка зосереджена хромосомах, наслідується по обом виділених лініях і у якій представлена більшість геному людини, також надзвичайно важливо, бо дає маркёры

Страница 1 из 2 | Следующая страница

Схожі реферати:

  • Реферат на тему: Гени олюднення
    Генетичні мутації може бути позитивними, негативними і нейтральними. Позитивні мутації, говорячи
  • Реферат на тему: Геометрія емоцій
    Кажуть, що з сміху можна померти. А зі злості — лопнути. Але найчастіше людина гине, причому
  • Реферат на тему: Солодка влада феромонів
    Трохи про природу чоловіків. Чим приваблює жіноча груди? Копулины зводять кінці з розуму мавп, але
  • Реферат на тему: Нейротрансмиттеры головний мозок
    Загальна характеристика нейротрансмітерів. Нейромедиаторы. Нейромодуляторы.
  • Реферат на тему: Клітини людської природи
    Розвинене самосвідомість плюс здатність робити інтуїтивні висновку про ближніх: що він відповідає

Навігація