Глава 3 Механізми диверсифікації живих організмів
Вступ
Мутації, мейоз та запліднення значною мірою пояснюють генетичне різноманіття живих істот. Однак існують інші процеси диверсифікації живих істот.
Хто вони ?
I Зміни у експресії геномів
A/Гени розвитку та організаційні плани
Гомеотичні гени, відповідальні за ідентичність сегментів ембріона, визначають розміщення органів уздовж передньозадньої осі. Зміни в порядку експресії цих генів або зміни в зонах їх експресії мають суттєві морфологічні наслідки. Гомеотичні гени мають сильні гомології послідовності навіть у дуже віддалених групах, що свідчить про те, що вони походять від генів предків.
Б/Гени розвитку та морфологічні відмінності
Різниця в морфології між близькими спорідненими видами може бути наслідком різниці в термінах та інтенсивності експресії загальних генів. У зябликів інтенсивність і тривалість експресії генів Bmp4, що беруть участь у рості дзьоба, різняться, створюючи безліч різних форм.
Таким чином, тривалість різних фаз розвитку може бути модифікована (подовжена або скорочена або навіть зникла), а отже, розмір або пропорції організму можуть бути різними. Наприклад, дорослі собаки демонструють характеристики, що спостерігаються у вовків на юнацькій стадії (пониклі вуха, мозок структурований як у 4-місячного вовченяти).
Будь-яка мутація послідовностей ДНК, що контролює експресію гомеотичних генів, призводить до анатомічної модифікації організму. Як міг сказати Франсуа Якоб (Нобелівська премія з медицини, 1965), еволюція поводиться як "різноробочий", використовуючи різноманітні способи, що містяться в одній і тій же панелі інструментів.
прокоментував курс на youtube:
Відео:
II Інші механізми генетичної диверсифікації
A/поліплоїдизація
Полі = кілька плоїдів = кількість хромосом: отже, поліплоїдизація = подія, яка збільшує кількість хромосом
Поліплоїдний вид характеризується тим, що має більше двох повних наборів хромосом. Вони можуть походити від одного виду (автополіплоїд) або різних видів (алополіплоїд).
Аллополіплоїдія: Під час гібридизації один із батьків дає в його гаметах партія хромосом, несумісна з такою в інших паретах іншого виду. Під час першого мітотичного поділу гібридної яйцеклітини відбувається подвоєння хромосом, але поділ клітин не відбувається, оскільки утворені подвійні хромосоми не можуть збігатися. Тому ми отримуємо два різних набори подвійних хромосом. Оскільки хроматиди відокремлюються, ми отримаємо пари хромосом з двох різних партій. Тоді гібрид буде родючим. Отже, ці поліплоїди мають різні геноми від видів, з яких вони походять: вони будуть виражати різні характери.
Це часте явище у рослинному світі (у 70% квітучих рослин або покритонасінних в історії еволюції відбулася подія поліплоїдизації), але рідше у тваринному світі.
Автополіплоїдія:
Він часто стихійний або створюється людиною для своїх сільськогосподарських потреб. Іноді в статевій клітині починається мейоз, хромосоми подвоюються, але поділ не відбувається, оскільки мейотичне веретено не формується. Новоутворені хромосоми не відокремлюються: відбулося випадкове подвоєння хромосом. Якщо пізніше мейоз відновиться, оскільки кожна хромосома має подвійне, поділ буде можливим, і особина, отримана шляхом самозапліднення, побачить, що його геном подвоївся.
прокоментував курс на youtube:
Відео:
В/асоціація геному
Об’єднання двох видів може призвести до появи нового виду.
Вважають, що хлоропласти, завдяки своїй структурі, походять від ціанобактерій, що живуть в симбіозі в цитоплазмі родових клітин еукаріотів, ми говоримо про ендосимбіоз. Ці симбіонти стали органелами: клітина-господар використовує генетичні характеристики симбіоту і в цьому випадку стає фотосинтетичною. Це походження різних груп водоростей і наземних рослин. Мітохондрії, органели, що дозволяють окисленню глюкози та виділенню енергії, походять від ендосимбіозу протеобактерії.
Криптофіти мають мітохондрії та подвійні мембранні пластиди, які самі мають свій геном: ці одноклітинні організми походять від подвійного ендосимбіозу.
Ендосимбіоз був джерелом дуже сильної диверсифікації живих організмів.
відео:
З/горизонтальні перенесення матеріалу
Під час статевого розмноження генетичний матеріал вертикально передається від батьків до дітей. Існують так звані "горизонтальні" передачі матеріалу, оскільки вони відбуваються поза будь-якою ниткою і відбуваються між особинами одного виду чи ні. Вперше ці переноси були описані в 1928 р. У бактеріях Гріффіт. Це один із механізмів, що пояснює поширення ознаки "стійкості до антибіотиків".
Може відбуватися інтеграція клітиною вільного фрагмента ДНК у середовище або навіть перенесення за участю векторів, таких як певні віруси. Клітинна ДНК людини містить 10% вірусної ДНК, а кукурудза - 50%.
У приматів ген синцитину, що дозволяє злиття ембріональних клітин, є результатом горизонтального переносу з вірусом MPMV і дозволив формувати більш ефективну плаценту, ніж у інших ссавців.
Таким чином, якщо передані гени приносять перевагу особам, які їх носять (селективна перевага), вони будуть збережені, оскільки вони передаються нащадкам, створюючи таким чином нову ознаку.
відео:
прокоментував курс на youtube:
III Диверсифікації без модифікації геномів
A/Асоціації між живими істотами
Симбіоз = стійкий і взаємовигідний зв’язок між двома видами.
Це може впливати на фенотип однієї або обох особин.
Мікоризи (симбіотична асоціація між ЧПГ та корінням рослин) сприяють зростанню обох партнерів асоціації. Розвиваючи мережу ниток, пов’язаних з корінням, chpg сприяє поглинанню коренів, збільшуючи поверхню обміну дерева з ґрунтом, сприяючи кращому зростанню. У свою чергу, JPG отримує користь від органічних речовин, що виробляються рослиною. У 85% рослин розвиваються мікоризи. Існують ендомікоризи, де нитки ЧПГ потрапляють в клітини кореня, та ектомікоризи, де міцелій циркулює навколо кореневих клітин
Таким чином, через асоціацію різноманітність проявляється без модифікації генетичної інформації партнерів.
інші симбіози: бульбочки, лишайники, корали та зооксантели.
відео:
прокоментував курс на youtube:
Б/культурна передача поведінки
- Початок поведінки та її швидке поширення
Зовнішній вигляд = 1920 зміна кришки пляшки: пробка замінена кришкою, простішою для проколювання
Розмноження = імітація, поведінка, що дає селективну перевагу: крем багатий жиром, дозволяє синицям протистояти холоду, внутрішньо-специфічної та міжвидової мімікрії, оскільки птахи різних видів, що мають однакове середовище проживання (великі міста), розвивали таку поведінку в містах Саутгемптона на південь і північ Сандерленда.
- Зміна середовища: з 1920 по 1945 рік поширення поведінки між двома великими містами, оскільки збільшення чисельності населення в містах, тиск навколишнього середовища спричиняє міграцію особин у сусідніх малих містах, що спричиняє імітацією модифікацію поведінки на особинах того самого видів, але з сусіднього середовища .
У тварин певна "культурна" поведінка не визначається генетично, а засвоюється шляхом контакту з однорідними родичами (демонструється у птахів, мавп, китоподібних, щурів, джмелів).
Це випадок пісні птахів, які, якщо їх вирощують без дорослих, представляють деконструйовану пісню з певними характеристиками, характерними для виду, але не повністю пов’язаними. Пташенята, вирощені у присутності дорослих з іншого населення, будуть співати пісню своєї групи, але пісні прийнятої групи.
Подібно до цього мавпи вчаться відтворювати дію, спостерігаючи за тим, як родинні люди її виконують. По-перше, за появою нової поведінки спостерігається спостереження за нею особистістю того самого покоління. Потім молодіжні тренінги проводяться з людьми похилого віку, з досвідченим досвідом.
Отже, поведінка може передаватися від покоління до покоління в популяції негенетичними засобами і може бути джерелом диверсифікації живих організмів.
прокоментував курс на youtube: