Эволюция животных |
Эволюция
Скачать презентацию |
||
<< Эволюция растительного мира | Эволюция животного мира >> |
Автор: Perevozchikov. Чтобы увеличить слайд, нажмите на его эскиз. Чтобы использовать презентацию на уроке, скачайте файл «Эволюция животных.ppt» бесплатно в zip-архиве размером 4397 КБ.
Скачать презентацию№ | Слайд | Текст |
1 | ![]() |
Эволюционная биология развития Роль процессов развития в эволюцииНовый синтез идей в понимании процессов микро- и макроэволюции -EvoDevo. (автор курса –проф. А. П. Перевозчиков) Лекторы: А.П. Перевозчиков, М.А. Кулакова, Д. А. Могиленко, Е. Б. Малашичев, Р. П. Костюченко В этом курсе (там где особо не указано) используются материалы из учебного пособия S. Gilbert “Developmental Biology” 2003, “Sinauer”. Лекция 1 |
2 | ![]() |
From W. Gehring’ Lecture |
3 | ![]() |
Эволюция и рост биоразнообразия – связанные понятия |
4 | ![]() |
Царства живых организмов5 Kingdom Classification Monera -prokaryotes Protista unicellular eukaryotes and algae Plantae -multicellular photosynthetic cell walls Fungi -multicellular filamentous heterotrophic cell walls Animalia ? 5,000 sp. 60,000 sp. 250,000 sp. 5,000 sp. 1,000,000+ sp. |
5 | ![]() |
Многие типы современных многоклеточных животных зародились в раннемкембрии. |
6 | ![]() |
Существует примерно 35 архетипов организации животных (в, основном,соответствующих числу типов животных). Они отражают главные планы строения всех многоклеточных животных организмов, образовавшихся в раннем кембрии. Вероятно, это максимальное число всех способных к возникновению путём эволюции вариантов (bauplan) организмов. |
7 | ![]() |
Эволюционная теория должна помочь объяснению явления биоразнообразия |
8 | ![]() |
В девятнадцатом веке существовали два диаметрально противоположныхвзгляда на происхождение видов. Один из них, наиболее ярко выраженный Жоржем Кювье и Чарльзом Беллом, фокусировался на различиях между видами, позволяющими каждому из них адаптироваться к тому окружению, в котором он живет. В свете этих представлений рука человека, плавник тюленя, крылья птицы и летучей мыши представали замечательными изобретениями Творца, дающими этим животным возможность приспособиться к "условиям существования." В соответствии с другим взглядом, наиболее энергичными сторонниками которого были Этьен Жоффруа Сент-Илер и Ричард Оуэн, ключевое значение принадлежало “единству типа” (чертам сходства между организмами, которые Оуэн называл “гомологиями”). Рука человека, плавник тюленя, крылья птицы и летучей мыши представлялись ими как модификации одного и того же основного плана. Поиски этого плана могли привести к форме, по которой Творец создал этих животных. Адаптациям они отводили второстепенную роль. |
9 | ![]() |
«Позвоночное – это омар, перевернутый на спину» - Этьен ЖоффруаСент-Илер. |
10 | ![]() |
Дарвин отдал должное этим дебатам, когда в 1859 году написал:”Общепринято, что строение всех органических существ подчинено двум великим законам – Единства Типа и Единства Условий Существования”. Далее Дарвин пишет, что его теория могла бы объяснить единство типа происхождением от общего предка. Изменения, создающие замечательные адаптации к условиям существования, может объяснить теория естественного отбора. Свою концепцию Дарвин назвал ”происхождением с модификацией”. |
11 | ![]() |
Теория эволюции («современный синтез»), созданная к середине 20-говека (Добжанский, Симпсон, Майр и др.) базировалась в основном на достижениях популяционной генетики, учитывающей мутации единичных генов, тестируемые у взрослых особей. Она могла объяснить лишь процессы микроэволюции, ведущие к видообразованию, но не смогла найти механизмов макроэволюции, ведущих к крупным перестройкам и к появлению крупных таксонов - классов и типов. Эмбриологические результаты были вычеркнуты из цепочки доказательств. |
12 | ![]() |
|
13 | ![]() |
Э. Геккель ( 1843-1919) и его значение в создании EVO/DEVOТройной подход к созданию эволюционной биологии (палеонтологические, анатомические и эмбриологические доказательства) Теория происхождения многоклеточных (гастрея) Биогенетический закон Справедливая критика закона, вместе с тем, ведет к отрицанию единообразия (морфологических) форм и путей развития Что же лежит в основе эволюционной идеи (что её консолидирует)? |
14 | ![]() |
Вопросы макроэволюции с точки зрения теории «нового синтеза» не моглибыть решены Вероятно, к крупным изменениям в структуре и физиологии, совместимым с жизнью организм может приспособиться лишь в процессе раннего развития. Генетические основы: значительные перестройки могут вызываться хромосомными перестройками, мутациями генов-селекторов, высокой активностью траснпозонов и мутациями генов системного уровня организации (гормональной, иммунной, нервной и др. систем). |
15 | ![]() |
Вероятно, к крупным изменениям в структуре и физиологии, совместимым сжизнью, организм может приспособиться лишь в процессе раннего развития. Значительные перестройки вызываются мутациями генов-селекторов, высокой активностью транспозонов и мутациями генов системного уровня организации (гормональной, иммунной, нервной и т.п.). |
16 | ![]() |
НАЗРЕЛА НЕОБХОДИМОСТЬ НОВОГО «НОВОГО СИНТЕЗА» ИДЕЙ ЭВОЛЮЦИИ, то естьтеперь уже новых подходов к эволюции с использованием данных геномики и протеомики, эмбриогенетики, молекулярной биологии развития и палеонтологии, биоинформатики и других подходов. Часть идей нового синтеза отражена в формирующейся новой науке : Evolution and Development (Evo/Devo). Она может объяснить быстрое возникновение макро-инноваций. |
17 | ![]() |
Гомологичные гены отвечают за образование функционально сходных(аналогичных), но не обязательно гомологичных структур. |
18 | ![]() |
Гомологичные (ортологичные) гены по ходу эволюции могут расщирять(менять) функцию за счёт явления коопции, и приобретать тем самым новые функции. |
19 | ![]() |
|
20 | ![]() |
Решение парадокса эволюции форм лежит на уровне молекулярной биологииразвития. Кроме ортологичных генов, сохраняются целые цепочки (звенья) биохимических реакций, включая каскады путей сигналинга. Регуляторные гены также как и структурные могут быть ортологичны Каскады регуляций генетических программ, каскады сигнальных цепочек проявляют удивительный консерватизм и являются основой эволюционных преобразований |
21 | ![]() |
Число генов в геномах многоклеточных организмов хотя и увеличивается вэволюционом ряду от низших к высшим, но всё же не настолько, чтобы объяснить все эволюционные усложнения организации. Вероятнее, что многие гены высших животных гомологичны генам низших и могут контролировать сходные функции, приобретая одновременно и новые. Такие гены называются ортологичными. Гомологичные гены в геноме животных одного и того же вида называются паралогичными. Главный путь усложнения геномов - усложнение регуляторных механизмов экспрессии генов. |
22 | ![]() |
Консерватизм сигнальной цепочки, передающей сигнал черезтирозинкиназый рецептор. |
23 | ![]() |
Wnt-сигнальный каскад у различных организмов |
24 | ![]() |
Консерватизм сигнальной цепочки, действующей через Toll- рецепторы уDrosophila и млекопитающих. Сигнальная цепочка, действующая через Toll-рецептор, используется для запуска воспалительного ответа у млекопитающих и для активации антифунгального действия у взрослых мух. Гомологичные белки отмечены одинаковым цветом. |
25 | ![]() |
Использование гомологичных компонентов сигнальной цепочки, включая ТФ:гомологичные Dorsal/Dif /Relish, в иммунных реакциях у дрозофилы (антифунгальный и антибактериальный ответы) и у человека (NF-kappaB). |
26 | ![]() |
Консерватизм BMP/Chordin -сигналинга и использование его в различныхформообразовательных процессах. |
27 | ![]() |
Гомология путей спецификации нейральной эктодермы у дрозофилы ипозвоночных(Xenopus). Желтым и коричневым цветом попарно отмечены ортологичные факторы. Пронейральные гены: Achaete-Scute/ Mash1,2. Гомеотические гены -Hom/Hox, гомеобокс-содержащие гены Lim1,3, Isl/Lim1,3, Isl1,2. |
28 | ![]() |
Кости конечности позвоночногоРасположение костей в скелете куриного крыла (стилоподий, зигоподий, аутоподий), направления осей роста конечности (передне-задняя, дорсо-вентральная, проксимо-дистальная). |
29 | ![]() |
Гомология процессов образования передне-задней оси негомологичныхконечностей (крыльев) курицы и дрозофилы. |
30 | ![]() |
Высокая гомология регуляторов, контролирующих формирование крылакурицы и дрозофилы. |
31 | ![]() |
Роль гомеозисных генов в спецификации нервной системы вдольпередне-задней оси. Градиент ретиноевой кислоты в передне-заднем направлении модифицирует активность Hox-генов. |
32 | ![]() |
Классическое представление филогении животныхCoelomate animals Triploblast and Bilaterian Acoelomate and Pseudo-coelomate animals Diploblast No organised tissue layers |
33 | ![]() |
Филогения на основании анализа генетической последовательности 18Sрибосомной РНК. |
34 | ![]() |
Эволюционные древа животных, построенные на основаниимолекулярно-генетических (слева) и морфологических (справа) критериев. |
35 | ![]() |
Генетическая перекрываемость между различными царствами животных |
36 | ![]() |
Существованием гомологичных генов не всегда можно объяснитьпреемственность функций, которые контролируются этими генами у различных животных. Предосторожности от расширенного толкования термина «гомологичные гены» |
37 | ![]() |
Биосинтез кортикальных и половых стероидов |
38 | ![]() |
Эволюционное родство хордовых животных |
39 | ![]() |
Стероидные гормоны, родственные кортикальным и половым гормонампозвоночных найдены у некоторых беспозвоночных, но не являются у них облигатными формами: они могут обнаружены у некоторых ракообразных и моллюсков. Возможно, синтезируются у ланцетника! Гомологи их ядерных рецепторов обнаружены у моллюска Aplysia californica, отсутствуют у асцидии и морского ежа и обнаружены у миксины и миноги. Есть ли они у ланцетника – вопрос! |
40 | ![]() |
Эволюционное исследование стероидных рецепторов хордовых показало, чтоэстрогеновые рецепторы наиболее древние по сравнению со всеми другими (ближе всего к ретиноидным рецепторам) и наименее специфичные в отношении лигандов. |
41 | ![]() |
|
42 | ![]() |
|
43 | ![]() |
|
44 | ![]() |
Две модели действия эстрогена: классическая и «быстрого ответа» |
45 | ![]() |
|
46 | ![]() |
Существованием гомологичных генов не всегда можно объяснитьпреемственность функций, которые контролируются этими генами у различных животных. Предосторожности от расширенного толкования термина «гомологичные гены» |
47 | ![]() |
Функция белка –понятие отражающее эволюционный аспект его свойств и,следовательно, имеет меняющееся со временем значение. Нельзя также не учитывать и субъективизм понятия функции гена, зависящий от исследователя Далее примеры: Фунция гена означает биологическое свойство (функцию) белка, которого ген кодирует |
48 | ![]() |
У гена эстрогенового рецептора млекопитающих есть родственники,которые можно рассматривать как паралоги, хотя они имеют всего лишь 35% идентичности и 60% положительных совпадений по нуклеотидным последовательностям (цит. по Baker, 2008). В отличие от генов эстрогенового рецептора ER (estrogen receptor)- ERa и ERb, их гены называются ERR (estrogen-receptor-related)- ERRa и ERRg соответственно; кодируемые ими белки не способны связываться со стероидами и по сути являются орфановыми ядерными рецепторами. Функции их не известны, по-видимому, они играют роль в остеогенезе. Благодаря секвенированию геномов многих позвоночных и беспозвоночных животных удалось проследить родственные связи между генами ER и ERR позвоночных и беспозвоночных животных. Гены, аналогичные генам ERR позвоночных идентифицируются в геномах , практически, всех крупных таксонов беспозвоночных и найдены даже у весьма примитивного животного организма Trichoplax Можно утверждать, что эволюционно гены ER/ERR имели общего предкового предшественника, который появился у эволюционно древних беспозвоночных (по меньшей мере, у Bilateria). Кодируемые этими генами белки не выполняли функции связывания стероидов, а выполняли какие-то другие функции. |
«Эволюция животных» |