Скорость эволюции

Скорости эволюции различных белков сильно разнятся. В табл. 17.2 приведены некоторые данные. [c.558]

Если бы оказалось, что теория нейтральности молекулярной эволюции справедлива для многих локусов, то эволюция белков и ДНК могла бы служить своеобразными часами эволюции в целом. Степень генетической дифференциации видов можно было бы использовать как меру их филогенетического родства. В этом случае вполне закономерно реконструировать филогении на основе генетических различий. Более того, таким способом можно грубо оценивать реальное хронологическое время различных филогенетических событий. Предположим, что мы имеем филогенетическое древо, подобное тому, которое изображено на рис. 26.10. Если бы скорость эволюции цитохрома с оставалась все время постоянной, то число нуклеотидных замен в каждой ветви древа было бы прямо пропорционально соответствующему времени эволюции. При условии что реальное геологическое время одного события данной филогении известно из какого-либо иного источника (например, из палеонтологических данных), можно бьшо бы определять время и всех остальных событий. Таким образом, молекулярные часы, выверенные по какому-то одному известному событию, можно использовать для измерения времени другого события этой филогении. [c.235]

Возможно и другое объяснение этого парадокса. Оно заключается в предположении, что эволюция всего организма определяется в основном изменениями не структурных генов, а регуляторных. Тогда скорость организменной эволюции не обязательно должна совпадать со скоростью эволюции структурных генов. Эта гипотеза подтверждается [c.240]

Скорость эволюции макромолекул [c.199]

Скорость эволюции определялась частотой возникновения мутаций. Можно только предполагать, что в начале биологической эволюции частота мутаций была значительно выше, чем в настоящее время, а соотношение полезных для организма мутаций к вредным сдвинуто в сторону первых. В пользу повышенной частоты мутирования на раннем этапе эволюции говорит тот факт, что в тот период значительно интенсивнее было действие на прокариотную клетку коротковолнового излучения при [c.153]

Макромолекула Скорость эволюции, выражен-ная в замещениях на кодой за 10 лет (т. е. в РАМ/Ю" лет) [c.199]

Прямая взаимосвязь между степенью генетической изменчивости популяции и скоростью эволюции под действием естественного отбора была доказана математическим путем Рональдом А.-Фишером (Fisher, 1930) в его фундаментальной теореме естественного отбора. Фи- [c.74]

Графическое представление скоростей Эволюции (даны в числе РАМ на 10 лет) в специализированных белках. [c.210]

Если скорость эволюции за год любого белка, т. е. скорость мутационных замещений аминокислотных остатков, выразить отношением числа замещенных аминокислотных остатков к одному [c.558]

Помимо текущих значений переменных х1Я и ат/Н на скорость эволюции температурного поля внутри тела и на его конфигурацию (в частности, на кривизну температурных профилей) существенное влияние оказывает численное значение критерия В1, вычисляемое по исходным данным конкретной задачи. [c.31]

Как известно, для статистического рассмотрения динамической системы многих частиц характерным является понятие ансамбля, которое вводится в [17] следующим образом Мы можем представить себе большое число систем одинаковой природы, но различных по конфигурациям и скоростям, которыми они обладают в данный момент, и различных не просто бесконечно мало, но так, чтобы охватывалась каждая возможная комбинация конфигураций и скоростей . Эволюцию динамической системы, состоящей из N частиц, находящихся в объеме V, удобно [c.114]

По вопросам о том, верна ли теория нейтральности и насколько точны молекулярные часы эволюции, в настоящее время ведутся споры. Соответствующие данные свидетельствуют о том, что изменчивость скорости молекулярной эволюции больше, чем это предсказывает теория нейтральности. Тем не менее молекулярные изменения происходят достаточно равномерно для того, чтобы служить эволюционными часами, правда не столь точными, как в том случае, если бы скорость эволюции была стохастически постоянной, а ее колебания обусловлены исключительно свойствами пуассоновского распределения. В табл. 26.9 представлены результаты, полученные Чарлзом Лэнгли и Уолтером Фитчем при оценке постоянства скорости молекулярной эволюции. [c.236]

В этой работе использовались аминокислотные последовательности 7 белков 17 видов млекопитающих. Вначале аминокислотные последовательности всех белков были написаны подряд друг за другом так, как будто они представляют единую последовательность аминокислот. Затем было определено минимальное число нуклеотидных замен, необходимых для того, чтобы объяснить происхождение этих белков от общего предка. Соответствующие значения числа замен были определены для каждой ветви филогенетического древа. Далее использовались два приема. Прежде всего оценивалось общее число замен в единицу времени на разных этапах эволюции. При этом подвергалась проверке гипотеза, согласно которой общая скорость изменений постоянна на протяжении всего времени эволюции. Вероятность того, что наблюдавшаяся изменчивость обусловлена случайными причинами, очень мала 4-10 . Это с высокой достоверностью означает, что скорость эволюции белков не была постоянной, как этого можно бьшо бы ожидать, исходя из предположения о пуассоновском характере процесса. [c.236]

Не исключено, однако, что скорости эволюции всех белков изменялись во времени пропорционально по отношению друг к другу, например вследствие- того, что скорость эволюции белков оказывается постоянной, если в качестве единицы времени выбрать поколение, а не год. Продолжительность же поколения может в процессе эволюции претерпевать изменения. Для исследования этой возможности бьша проверена гипотеза, согласно которой скорость эволюции одного белка относи- [c.236]

Независимо от того, является ли скорость молекулярной эволюции стохастически постоянной, ясно, что разброс значений скорости эволюции не очень велик. Это значит, что генетические данные можно использовать в качестве эволюционных часов, хотя и не очень точных. Для то- [c.237]

Для цитохромов с характерна низкая скорость эволюции (табл. 9.1), поэтому их нельзя использовать для выяснения взаимосвязей в ответвлениях филогенетического дерева, например между коровой и другими парнокопытными. Для этой цели необходимо использовать белки, эволюционизирующие быстрее, например рн-бонуклеазу поджелудочной железы [145, 488] (рис. 9.2). [c.210]

Если число различий в аминокислотном составе одного и того же белка у двух разных биологических видов представить как функцию времени, прошедшего с момента дивергенции этих видов, то мы получим прямую линию. Иными словами, чем длиннее период, прошедший с момента дивергенции, тем больше число таких различий. Для удобства наклон прямой может быть охарактеризован через единицу эволюционного времени для данного белка (среднее время, необходимое для того, чтобы в последовательности из 100 аминокислот появилась одна аминокислотная замена). Сделав это для разных белков, мы убедимся в том, что каждый из них характеризуется своей особой скоростью эволюции (рис. 5-30). Поскольку все пары оснований в ДПК подвержены случайным изменениям в равной мере, эти разные скорости отражают различия в вероятности для тех или иных организмов со случайной [c.278]

Таким образом, как и традиционный неодарвинизм, теория прерывистого равновесия представляет себе начальный источник изменчивости как случайный по отношению к направлению эволюции, но рассматривает эту изменчивость как сопряженную с изменениями гораздо большего масштаба. Кроме того, вследствие этого и последующего застоя теория прерывистого равновесия рассматривает источник изменчивости, т. е. изоляцию или периоды видообразования, как самые важные элементы, определяющие направление и скорость эволюции (возврат к взглядам ранних менделистов ). [c.115]

Различия в скоростях эволюции можно объяснить главным образом изменениями среды или их отсутствием. В однородной среде та или иная линия, достигшая высокого адаптивного уровня, в дальнейшем изменяется мало. В отличие от этого в быстро изменяющейся среде непрерывно возникают новые давления отбора, к которым организму приходится адаптироваться. Кроме факторов среды определенную роль играют и внутренние факторы. Все те признаки, которые повышают изменчивость (высокая численность популяций, большое хромосомное число, малая продолжительность генерации и т. п.), в периоды флуктуаций среды оказываются выгодными и обладающие ими организмы эволюционируют с большей скоростью. [c.458]

Процесс эволюции описывается системой трех нелинейных дифференциальных уравнений в частных производных. В резу.чьтате чис.ченного анализа модели установлено, что вязкость жидкости определяет натяжение, но не влияет на эволюцию формы. Теоретические результаты находятся в соответствии с экспериментальными данными согласно которым наблюдается усиление обрывочности волокнистого наполнителя с повышением вязкости среды, скорости деформации и начальной длины волокон. На эволюцию формы влияюг поле скоростей жидкости и исходная конфигурация нити. В условиях чистого сдвига скорость эволюции вьш1е, чем при простом сдвиге. [c.141]

Адаптация к солености путем выработки различных вариантов Na+K -АТФазы. Большая скорость эволюции Na+K -АТФазы указывает на высокую степень ее потенциальной функциональной гибкости , а также на то, что этот фермент испытывает очень сильное давление отбора. В результате обширных исследований Бонтинга и других авторов в настоящее время общепризнано, что Na+K -АТФаза, вероятно, распространена во всем животном царстве. Активность ее наиболее высока в тех тканях, главная функция которых состоит в переносе электролитов, но в меньших количествах она содержится и в большинстве других тканей тела. Хотя этот фермент обычно везде, где он имеется, специфически переносит Na+ и какой-либо противоион, например К", этот процссс обслуживает в разных тканях различные физиологические функции. В нервной ткани он участвует в реполяризации мембраны после проведения имиульса. В почке он постепенно усиливается по направлению к дистальному концу петли Генле и играет роль в реабсорбции Na+ из ультрафильтрата этот процесс создает движущую силу , необходимую для работы иротивоточного механизма концентрирования мочи. В кишечнике же фермент переносит Na+ через кишечную стенку. В улитке — органе, преобразующем звуковые сигналы в нервное возбуждение, — этот фермент ответствен за поддержание больших концентрационных различий между одной камерой, содержащей эндолимфу (внеклеточная жидкость с 12 мМ Na+), и двумя окружающими камерами, которые содержат перилимфу (внеклеточная жидкость с 150 мМ Na+). (Подробнее о функциях АТФазы в различных тканях млекопитающих см. у Бонтинга, 1970.) [c.148]

Современная теория эволюции берет начало от Чарлза Дарвина (1809-1882) и его классического труда Происхождение видов , впервые опубликованного в 1859 г. Существование наследственной изменчивости в природных популяциях послужило исходным пунктом в цепи аргументов, приведенных Дарвином для доказательства того, что эволюция происходит путем естественного отбора. Дарвин утверждал, что некоторые наследственные изменения обеспечивают их носителям больший успех в выживании и размножении по сравнению с другими. Организмы, обладающие удачными вариантами признаков, имеют большую вероятность по сравнению с другими организмами выжить и оставить потомство. Вследствие этого полезные вариации в ряду поколений будут накапливаться, а вредные или менее полезные вытесняться, элиминироваться. Это и называется процессом естественного отбора, который играет ведущую роль в определении направления и скорости эволюции. [c.74]

Рис. 22.2. Корреляция между степенью генетической изменчивости и скоростью эволюции в лабораторных популяциях Drosophila serrata, помещенных в новые условия. На графике показано изменение численности мух на протяжении приблизительно 25 поколений. Смешанная популяция, состоящая из двух линий, исходно обладает более высокой генетической изменчивостью по сравне-

Для разных белков характерны различные скорости эволюции. При анализе филогенетических различий между близкородственными организмами можно использовать аминокислотные последовательности быстро эволюционирующих белков, таких, как фибринопептиды млекопитающих (рис. 26.11). Карбоангидразы-это быстро эволюционирующие белки, играющие важную физиологическую роль при обратимой гидратации СО2, а также в некоторых секреторных процессах. На рис. 26.12 изображено филогенетическое древо некоторых приматов, построенное на основе данных об аминокислотной последовательности карбоангид-разы I с указанием минимально необходимого числа нуклеотидных замен в каждой ветви древа. Г енетические изменения, происходящие в ходе эволюции близкородственных видов, можно изучать также с помощью других методов, таких, как гибридизация ДНК, электрофорез в гелях и иммунологические методы. [c.228]

Электрофорез оказывается бесполезным при сравнении организмов, находящихся в очень отдаленном родстве. Они электрофоретически различаются по всем или по большинству локусов. Поскольку число аминокислотных замен нельзя установить с помощью электрофореза (устанавливаются лишь различия в электрофоретической подвижности белков), этот метод непригоден для того, чтобы оценить степень дифференциации между видами в случае, когда они различаются по всем или почти по всем локусам. С другой стороны, метод электрофореза имеет то преимущество, что при его использовании оценка расстояния производится по данным о многих локусах поэтому различия в скоростях эволюции в разных эволюционных линйях по одному локусу могут быть компенсированы различиями по другим локусам. В целом электрофорез-это удобный метод, позволяющий оценивать генетические изменения у близкородственных организмов, у которых анализ аминокислотных последовательностей какого-то одного белка может не выявить никаких различий или различия оказываются такими незначительными, что это приводит к ошибочным результатам. [c.231]

Вообще говоря, скорость эволюции - имеем ли мы дело с популяцией клеток, пытающихся вести себя как раковые в организме, или с популяцией организмов, адаптирующихся к новой среде обитания, должна зависеть от четырех основных показателей I) скорости мутирования, или частоты возникновения мутаций (вероятность того, что каждый член популяции претерпш генетическое изменение) 2) численности популяции 3) скорости размножения (среднее число поколений потомства в единицу времени) 4) селективного преимущества мутантной особи, которое оценивается как отношение числа выживших плодовитых потомков, произведенных ею за единицу времени, к такому же показателю у немутантной особи. Селективное преимущество зависит как от природы самой мутации, так и от условий внешней среды. Ситуация может усложняться при наличии наследственных эпигенетических изменений. [c.455]

Формы общественной структуры, возможной для данной популяции, ограничиваются ее историей, определивщей ее нынешний генетический состав. Скорость эволюции этой структуры и ее формы не могут выходить за пределы, создаваемые степенью генетической пластичности популяции. Эти пределы, однако, могут быть достаточно широкими, особенно если рассматривать их на протяжении длительного периода времени. В диапазоне генетических возможностей данного вида уровень его общественной организации и формы сообщества определяются рядом факторов среды, создающих главные давления отбора. Ниже приведен в несколько измененной форме перечень преимуществ, которые да- т общественный образ жизни, составленный социобиологом Уилсоном (Е. О. Wilson). [c.433]

Мы не знаед, конечно, правильна ли нейтралистская теория эволюции. Современные исследования эволюции белков показали, однако, что общ я скорость аминокислотных замен непостоянна во времени. А слдовательно, скорость эволюции белков нельзя считать стохасти1Ески постоянной. Тем не менее среднюю скорость этой эволюции для длительных периодов времени и для многих белков можно использовать в качестве приблизительных эволюционных часов (рис. 17.4). Эти данные очень важны и перспективны для установления времени некоторых эволюционных событий. [c.453]

Оценка частоты кодонных мутаций была получена с применением совершенно иного (и тоже косвенного) подхода - из скорости эволюции глобиновых псевдогенов, поскольку было показано, что в отсутствие отрицательного отбора скорость замены кодона в процессе эволюции равна частоте мутаций (см. обсуждение нейтралистской гипотезы Кимуры в разд. 7.2.3). Итоговая оценка, равная 5 х 10 , удивительно сходна с другими оценками. [c.186]

Справочник химика 21

Химия и химическая технология