Популяционно-биоценотический уровень

Популяция  совокупность организмов одного вида, обладающих единым генофондом (совокупностью генов).

Популяции представляют собой надорганизменный уровень организации живых существ, сохраняющийся на протяжении жизни многих поколений.

Совокупность популяций различных организмов, например, растений, животных, микроорганизмов, объединённых единым ареалом проживания, определёнными отношениями между собой и приспособленностью друг к другу, составляют биогеоценоз.

Согласно современным представлениям популяции служат элементарными единицами эволюции, так как в популяции особи непрерывно взаимодействуют друг с другом, благодаря чему оказываются способными к изменению своего ареала и, самое главное, к развитию.

Именно в популяции происходит обмен генетическим материалом, процессы естественного отбора, случайного и свободного скрещивания.

Эволюционные изменения в популяции (изменения генотипа) обеспечивает процесс мутации, возникающий естественным путём или вызванный искусственным воздействием. При этом важны лишь случайные неопределённые (по Дарвину) мутации, которые становятся необходимыми тогда, когда оказываются полезными для организма, помогая ему выжить в борьбе за существование.

Основным фактором, направляющим эволюционные изменения, средством регулирования наследственной изменчивости, является естественный отбор. Он формирует у живых организмов оптимальные способности к выживанию и самовоспроизведению.

Вторым важным фактором эволюции являются популяционные волны («волны жизни»), то есть резкие колебания численности особей из-за различных природных изменений (засуха, похолодание, урожай и т.п.), которые могут резко менять число редко встречающихся мутаций, создавая предпосылки для эволюционных изменений.

Третьим основным фактором эволюции признаётся обособленность группы организмов.

Обособление и изоляция определённой группы организмов необходимы для того, чтобы она не могла скрещиваться с другими видами и тем самым передавать и получать новую генетическую информацию.

Изоляция в природе осуществляется за счёт географических границ (болото, горы и др.), экологических условий (разные ниши обитания), различные периоды спаривания и др.

Эволюция  единый процесс. Но различают два её уровня: микроэволюцию (на популяционно-видовом уровне) и макроэволюция (на надвидовом уровне).

Микроэволюция происходит за сравнительно небольшой период времени в популяциях и завершается образованием новых видов.

Макроэволюция протекает длительный исторический период времени и приводит к возникновению надвидовых форм организации живого.

Современная картина живого является результатом все ещё миллионы лет продолжающейся микро- и макроэволюции.

Эта идеология эволюционной теории, созданная Дарвиным и обоснованная современным естествознанием, легла в основу синтетической теории эволюции, которая сформировалась к середине 20 века.

Доказательства совей правоты эволюционная теория находит в рамках новой биологической науки  генетики.

Генетика  это наука о наследственности организмов, способах передачи признаков от родителей к детям, о механизмах индивидуальной изменчивости организмов и способах управления ею.

Законы наследственности были открыты австрийским священнослужи-телем Грегором Менделем (1822  1884 гг.).

Заслугой Менделя является открытие трёх фундаментальных закономерностей:

• дискретного (прерывистого) характера наследственности,

• относительного постоянства наследственной единицы  гена,

• а также его аллельное состояние (доминантность и рецессивность)

Аллельное состояние  одна из возможных форм одного и того же гена, определяет варианты развития одного и того же признака, контролируемого данным геном.

Доминантность  форма взаимоотношений парных (аллельных) генов, при которой более сильный оказывает влияние на соответствующий признак особи, относительно другого  рецессивного. Пример доминантности у человека  кареглазость.

В 1911 году американский биолог Томас Морган сформулировал хромосомную теорию наследственности, которая признаёт, что хромосомы  это самовоспроизводящиеся структурные элементы ядра клетки, содержащие ДНК, в них и заключена наследственная информация организма в виде линейно расположенного гена.

Ген, представляющий собой внутриклеточную молекулярную структуру  участок цепочки ДНК  является центральным понятием в генетике. Именно ген определяет возможность развития одного элементарного признака или синтез одной белковой молекулы.

Совокупность всех генов одного организма называется генотипом, а совокупность всех признаков организма называют фенотипом.

Фенотип представляет собой результат взаимодействия генотипа и окружающей среды.

С точки зрения химии хромосомы состоят из белка и ДНК. Белки  это сложная группа веществ, состоящих из 20 аминокислот, которые соединены в различных комбинациях. ДНК является хранительницей генетической информации. РНК же способна считывать хранимую в ДНК информацию, переносить её в среду, содержащую необходимые для синтеза белка исходные материалы, и строить из них нужные белковые молекулы.

Генетическая информация, содержащаяся в ДНК, передаётся молекуле РНК в процессе транскрипции.

Синтез белков, основанный на информации, содержащейся в РНК, называется трансляцией.

Таким образом, РНК играет роль посредника в синтезе белков:

транскрипция трансляция

ДНК РНК Белок

Крупнейшее открытие современной генетики связано с установлением способности генов к перестройки, изменению.

Это способность называется мутированием.

Наследственность обеспечивает преемственность живого на Земле, а изменчивость  многообразие форм жизни.

Мутации для организма бывают полезными, вредными и нейтральными. Мутации возникают случайно, хотя и не беспричинно. Они могут вызываться некоторыми общими условиями, в которых находится организм (например, питанием, температурным режимом), а также экстремальными факторами (радиоактивным излучением, токсичными химическими веществами и т.п.).

Благодаря постоянному мутационному процессу возникают различные варианты генов, составляющие резерв наследственной изменчивости.

Положительные мутации, которые способствуют появлению более приспособленных к окружающей среде организмов, приводят к положительной естественной эволюции видов растений и животных.

В настоящее время в связи с загрязнением окружающей среды, повышенным фоном радиации резко возрастает число вредных мутаций.

Это приводит к появлению наследственной предрасположенности к таким серьёзным заболеваниям, как раку, туберкулёзе, дефектам нервной системы и т.д.

Одним из наиболее опасных видов мутагенов являются вирусы. Это мельчайшие из живых существ обладают удивительной способностью приспосабливаться к окружающей среде.

Они сами не способны синтезировать белок, но, проникая в живую клетку, встраиваются в её биосинтез и используют органические вещества и энергию клетки в своих целях.

У человека вирусы вызывают многие серьёзные заболевания, в том числе, гепатит, грипп, СПИД (синдром приобретенного иммунодефицита) и др.

Благодаря разумному вмешательству человека в конструкцию ДНК, то есть с помощью генной инженерии, удалось:

 получить с улучшенными качествами десятки видов животных и растений, например, уже используются сорта генетически модифицированного картофеля, устойчивые против колорадского жука. Правда, пока не ясны возможные отдалённые последствия употребления в пищу такого картофеля.

 получить новые лекарственные препараты  интерферон, инсулин, гормон роста и др.

Достижения генной инженерии способствуют преодолению наследственных болезней человека, которые до недавнего времени были практически не излечимы.

С помощью генетической экспертизы можно с чрезвычайной точностью установить родство конкретных людей, идентифицировать останки погибших людей.

То есть, с одной стороны, открывается невиданные ранее возможности для реализации позитивных направлений генетики.

С другой стороны, научное сообщество обеспокоено: если генетика может обеспечить клонирование (создание точной копии) живых организмов, включая человека (искусственным путём уже вырастили живой организм  ягнёнка по имени Долли в Великобритании), то не приведёт ли это к отрицательным последствиям, то есть к манипулированию личности на генетическом уровне?

Нужно ли доводить уровень использования генной инженерии до такой степени  создание себе подобных искусственным путём  это вопрос века, вопрос биоэтики.

Биоэтика является важным элементом «кодекса поведения», который регулирует соотношение свободы научного творчества учёного и определённых этически ограничений в области генетических исследований человека.

Жизнь  высшая степень упорядоченности в природе, высшая категория этических ценностей  и это требует учитывать этические нормы как в науке, так и на практике.

В январе 1998 года в Париже 19 европейских государств подписали протокол соглашения о запрете на клонирование человека. В перечне участников соглашения по разным причинам не оказалось ряда стран с высокоразвитой генетикой. В том числе  Великобритании, США, Германии и России.