Популяции эволюция

Чрезвычайно важным является то обстоятельство, что интегрированная в хромосому конъюгативная плазмида (например, F-фак-тор Е.соН) не теряет способности инициировать конъюгацию клеток и перенос ДНК из донора в реципиент. При этом ДНК плазмиды, составляющая одно целое с хромосомной ДНК, затаскивает в реципиент хромосому бактерии-донора. Между ДНК донора и реципиента может происходить общая рекомбинация, что приводит к обмену гомологичными генами между клетками бактериальной популяции. Этот процесс — бактериальный аналог полового размножения. Наличие механизма обмена генами очень важно для эволюции бактерий, поскольку, как и в случае патового размножения эукариот, нарушает абсолютную сцепленность генов одной хромосомы и позволяет естественному отбору находить благоприятные комбинации уже присутствующих в популяции бактерий аллельных вариантов генов. [c.128]

Вид постепенно складывается и приспосабливается отбором к определенным экологическим условиям на основе генетических преобразований, происходящих в популяциях часто с такой быстротой, что их нельзя объяснить действием индивидуального отбора, Приспособление вида к меняющимся условиям среды не сводится к морфологическим и физиологическим изменениям отдельных особей или их признаков. В эволюции и селекции происходит пе просто изменение признаков и свойств организмов, а идет замена одной нормы реакции генотипа популяции другой. Эволюцию организмов нельзя представлять только как физический процесс их изменчивости в тех или иных условиях среды, она действует на популяции. Эволюция — исторический процесс преобразования групп особей, [c.311]

Другими словами, при малых (в смысле введенной метрики) отклонениях начальных возрастных распределений от равновесных решение нашей задачи будет отклоняться от равновесного стационарного возрастного распределения, соответствуюш,его полиморфизму, не более чем на е. Это утверждение естественно назвать теоремой об устойчивости полиморфизма для популяции, эволюция которой описывается системой (4.1) [c.89]

Фрагмент модели диспергирования во фрикционных потоках связан с увеличением и уменьшением числа частиц одновременно. Необходимостью учета этих особенностей определяется формализм фрагмента модели равновесия и эволюции популяций. Особенность формализма в том, что он учитывает изменение числа элементов в совокупностях как в результате их увеличения (рождения), так и уменьшения их числа (гибели). [c.104]

Проблемы, с которыми сталкивается применение вычислительных методов в химической кинетике, и уравнения, на которых оно основано, встречаются весьма часто и при анализе широкого круга задач эволюции физических, химических, биологических систем, экологических сообществ, популяций и т. п. Это позволяет надеяться, что книга будет представлять интерес не только для специалистов в области вычислительных методов в химической кинетике. [c.3]

Внутренний шум обусловлен тем, что сама система состоит из дискретных частиц. Он является неотъемлемым свойством самого механизма эволюции состояния системы и не может быть отделен от ее уравнения движения. Все наши примеры, относящиеся к химическим реакциям, испусканию и поглощению излучения, росту популяции и т. д., относятся к такому типу. Именно здесь возникают трудности, которые мы попытаемся проанализировать. [c.228]

Среди биологов существует представление, что в будущем человек научится контролировать свои собственные гены и предотвращать возникновение генетических дефектов, обусловленных накоплением вредоносных мутаций. С энтузиазмом думают они о том, что когда-нибудь человеку удастся направить эволюцию в нужное ему русло [267]. Однако некоторые биологи предостерегают от этого, считая, что наши знания еще недостаточны и что попытки избавиться от всех плохих генов в популяции могут привести к непредсказуемым последствиям [268]. [c.295]

Основой математического описания кавитационно-акустического диспергирования составили элементы математической теории эволюции и, в частности, теории взаимодействия двух конкурирующих популяций Ni- популяции частиц внутренней фазы дисперсии и N2 - популяции кавитационных пузырьков. [c.13]

Изменим теперь правила игры шашка, определяемая бросанием костей, не заменяется на шашку другого цвета, но удваивается за счет любой шашки другого цвета. В этом случае равномерное распределение неустойчиво — еслп начальному состоянию отвечали 32 белых и 32 черных шатки, то после примерно 64 бросаний на доске останутся шашки одного цвета. Случайной отклонение от равномерного распределения усиливается и определяет судьбу, системы. В этой игре упорядоченность возникает из неупорядоченности, но не вследствие селекционного преимущества для одного из двух цветов, а вследствие случайного избытка популяции. Игра моделирует выживание выживающих , но не дарвиновскую эволюцию (см. с. 538). [c.542]

Материал для эволюции не ограничен. Природный популяции обладают громадным запасом изменчивости, имеющей преиму- [c.553]

Изменению условий существования популяции отвечает изменение параметров , д, ц, v, от которых зависит темп эволюции и со конечный результат. Па рис. 17.7 приведена диаграмма стационарных состояний р при разных значениях в случае q<4i (аг < О, аз > 0) и < [c.555]

Шмальгаузен впервые перевел теорию эволюции на информационный язык. Биогеоценоз получает информацию о состоянии популяции посредством обратных связей и, тем самым, включает в себя специфический механизм преобразования этой информации в управляющие сигналы и средства передачи последних на популяцию . Соответствующая схема показана на рис. 17.11. Генетическая информация передается от поколения к поколению только после ее преобразования в биогеоценозе, частью которого является сама популяция. [c.561]

Закономерности и вклад различных процессов в эволюцию прокариот проще представить, если рассматривать их применительно к некой достаточно генетически однородной популяции организмов. Генетический состав такой популяции называется генофондом и по отношению к ней эволюцию можно определить как изменения в генофонде, происходящие в результате действия определенных генетических механизмов и отбора. [c.153]

Важнейшая практическая задача химической экологии заключается в отыскании оптимального режима для обмена веществ между человеком и природой. В основе жизни на земле лежит круговорот элементов. Для ее сохранения в будущем общественное производство должно быть включено в этот биотический круговорот природы. Обмен веществ между человеком и природой не сводится к проблеме загрязнений. Использование топливных и минеральных ресурсов, характер земледелия, производство и применение различных видов удобрений, регулирование численности популяций и поведения животных, подавление вредных и эксплуатация полезных микроорганизмов, применение природных лекарственных веществ и ядов — все это различные стороны совершающегося в масштабах планеты обмена веществ между природой и ее частью — человеческим обществом. До сих пор, как в силу социальных причин, так и из-за несовершенства научных знаний о структуре и функциональных связях природы, этот обмен имел — и все еще имеет — стихийный, неуправляемый характер. Сегодняшний уровень развития науки создает реальные предпосылки для сознательного управления эволюцией биосферы, в частности для оптимизации обмена веществ между человеком и природой. Но для того, чтобы эти предпосылки были реализованы, необходим отказ от анархического характера производства, от узкокорыстной психологии общества потребления . Необходимы также эффективное международное сотрудничество и международное законодательство об охране природы. Необходим комплексный, системный подход к решению экологических проблем, сочетающий естественнонаучный, экономический и социологический аспекты. [c.6]

Уравнение вида (3.5.1) при соответствующем изменении наименований входящих в него величин тождественно уравнениям эволюции в различных ситуациях лазерной физики, динамики популяций (или даже Социологии). При исследовании поведения системы, определяемого уравнением (3.5.1), будем предполагать, что оно удовлетворяет требованию структурной устойчивости. Под этим понимается, что малые изменения правой части (3.5.1), вызванные, например, вариацией 6А, параметра X, приводят к решениям, остающимся вблизи решений исходной системы. Нарушение этого требования приводит к образованию новой структуры. Ввиду сложности нелинейной части [c.96]

Генетика, кроме того, оказала сильное влияние на развитие теории эволюции, установив, что гены, будучи в общем константными, могут тем не менее изменяться путем мутаций. Изменяя гены, мутации поставляют сырой материал для дальнейших рекомбинаций. Большинство мутаций оказываются вредными или бесполезными, но немногие из них бывают полезными и могут дать существенное преимущество виду в борьбе за существование или послужить для возникновения новых видов. В этом отношении очень важна численность популяций. В очень больших популяциях новым мутациям очень трудно сохраниться, а в очень маленьких популяциях решающую роль в определении генетической конституции популяции играет случай. Наилучшим исходным материалом для возникновения новых видов служат популяции среднего размера, [c.389]

Затем управление переходит к строке 140 основной программы, и после вывода на экран полученной популяции начинается расчет нового шага эволюции. Программа ЖИЗНЬ представляет собой бесконечный цикл. [c.329]

Задание 186. Проследите за эволюцией популяции, выбирая разные типы исходных популяций. [c.329]

Популяции травоядных насекомых и их кормовых растений подвержены воздействию многих разрушительных сил — от неблагоприятных климатических и почвенных условий до нападения патогенов, паразитов и хищников [45]. Это служит достаточным основанием полагать, что растения выжили в основном благодаря своим защитным механизмам, выработанным в процессе эволюции в связи с натиском травоядных животных и патогенов. Как уже говорилось выше, существуют три основные причины полагать, что коэволюция насекомых и растений обусловлена существенным биохимическим компонентом, основанным на непищевых веществах [c.70]

Если считать, что в популяции (будь то человечество, муравьи, бактерии и т. п.) один живой экземпляр является аналогом молекулы, то надо будет признать, что в своей эволюции он проходит через те же состояния, что и вся популяция. Трудность заключается уже в том, что здесь распределение по энергиям не имеет экспоненциального характера. Значения возможных энергий лежат в узких пределах, и число особей с особенно большими энергиями равно нулю. Невозможность трактовать подобные системы методом Гиббса следует также и из того, что энергия вообще не определяет состояния живых систем и ход их развития. Зато огромную роль играют в биологических системах разнообразные связи, поддерживающие уровни организации и неучитываемые в простом статистическом подходе . [c.54]

Замечательные параллели, которые открываются с этих позиций между столь сложным процессом, как эволюция популяций организмов, и законами поведения связанных нелинейных осцилляторов, действительно очень интересны, хотя такого рода теория не может объяснить возникновения специфических структур и сохранения различных частот в этих структурах (Хал-берг). [c.99]

Предельный цикл замкнут, поэтому ему соответствует периодическое движение системы. Не останавливаясь на деталях, важных в биохимии, биофизике, теории популяций, экологии, автоколебательных химических реакциях типа реакций Белоусова—Жаботинского и др., отметим лишь, что режим самоподдерживающихся (конечно, при наличии источника знергии) монотонно возникающих (без какого-либо внешнего периодического воздействия) колебаний имеет место при устойчивом предельном цикле, что означает устойчивость амплитуды колебаний (автоколебательный режим). С предельными циклами теснейшим образом связана так называемая проблема самоорганизации, играющая фундаментальную роль во временной эволюции макрюскопических систем [152]. [c.235]

ТО Х.((о)—вещественнозначная функция на временной оси (или каком-то ее интервале). Такая функция X (со) называется реализацией, или выборочной траекторией, случайного процесса Xt. Для того чтобы продемонстрировать эти понятия на примерах, рассмотрим снова эксперимент по изучению роста бактерий. Численность Xt колоний бактерий — случайный процесс. Если экспериментатор выбирает некоторый момент времени f и определяет число бактерий в различных чашках Петри, то мы сталкиваемся с первой ситуацией, т. е. ( )—случайная величина. С другой стороны, если он выбирает случайным образом одну чашку Петри, т. е. а) е й, и прослеживает эволюцию находящейся в ней популяции бактерий, то мы имеем второй случай, а наш экспериментатор получает реализацию, или выборочную траекторию, случайного процесса X/. [c.64]

Биологическая эволюция определяется преимущественным выживанием популяций, более приспособленных к условиям среды. Соответственно строение организма характеризуется такой приспособленностью и адаптацией к определенной экологической нише. Поэтому в биологии естественным образом возникает фи-иалистическая трактовка изучаемых явлений. Развитие зиготы во взрослый организм можно описывать, пользуясь понятием щели целью развития является создание приспособленного организма. Уже на ранних стадиях эмбриогенеза определенные группы клеток предназначены для развития в определенный орган, и этим задается их функциональность на всех уровнях, вплоть до молекулярного. [c.15]

Существование генетической изменчивости-необходимое условие эво-ЛЮЩ1И. Предположим, что по какому-то определенному локусу все особи данной популяции гомозиготны, т.е. содержат в этом локусе один и тот же аллель. Тогда эволюция по этому локусу невозможна, поскольку частоты аллелей остаются неизменными из поколения в поколение. Предположим теперь, что в другой популяции различные особи содержат в том же локусе два разных аллеля. Во второй популяции эволюция в отношении этого локуса вполне возможна, так как частота одного из аллелей может возрастать за счет другого, альтернативного, аллеля. [c.74]

До спх пор ыы рассматривали эволюцию популяции, которые занимали некоторый фиксированны11 однородный ареал, внутри которого осуш ествлялась та или иная степень панмиксии. Однако в реальной природе более распространена ситуация, когда популяции одного и того же вида занимают разные ареалы, так что картина расселения вида по пространству представляет собой некоторую мозаичную структуру. Сами ареалы не абсолютно отгр а-ничены друг от друга между ними всегда существуют потоки мигрантов, меняющие как численности отдельных популяций, так и их генетическую структуру. Миграционные потоки объединяют первоначально изолированные популяции в единую систему — систему связанных популяций, эволюция которых может существенно отличаться от эволюции изолированной популяции. [c.200]

Более сложной представляется модель кавитационно-акусти-ческого диспергирования, так как она должна учитывать состояние двух множеств частиц внутренней фазы дисперсии и совокупности кавитационных пузырьков. В основу предлагаемого математического описания положены элементы математической теории эволюции и, в частности, теории взаимодействия двух конкурирующих популящй М[ — популяции частиц внут- [c.104]

Из второго закона термодинамики известно, что в изолированной системе происходят самопроизвольные процессы, возрастание энтропии. Это нетрудно понять, если рассматривать биосферу Земли, как многокомпонентную систему, и каждый ее вид (организм), как состояние этой системы. Тогда, в соответствии со вторым началом термодинамики, число микросостояний увеличивается. Иными словами, существует энтропия поликомпонентности (ЭПК), которая является одной из причин эволюции костного и живого вещества и Ифает созидающую роль. Система самопроизвольно стремится увеличить свою разносортность (усилить свое многообразие). Не исключено, что в планетарной биосфере и отдельных биоценозах ЭПК колеблется около постоянного значения и уничтожение высокоорганизованных компонентов. Например, уничтожение млекопитающих увеличит возникновение и рост микроорганизмов и низших существ. Примером является возникновение инфекционных заболеваний даже в благополучных государствах. Система продолжает увеличивать свою разносортность, но это уже происходит за счет повышения многообразия микроорганизмов и простейших форм. Это может вытеснить человека с лица Земли. К сожалению, существующие технологии в земледелии, промышленности и строительстве направлены на уничтожение естественных биосистем и популяций. Идеи, что техника спасет мир — иллюзорны. То, что принимается нами за сферу разума - ноосфера, на деле является техносферой, которая безнравственна, и, в конечном счете, способствует уничтожению цивилизации ее же руками. Мы подобны ослепшему гетевскому Фаусту, который думает, что строит прекрасный город, а на самом деле слуги дьявола - лемуры, копают ему могилу. Поэтому, проблемой самого пристального внимания госу- [c.54]

Надо подчеркнуть далее, что неотделимыми друг от друга являются и такие две проблемы, как проблема биогенеза и проблема хемогенеза, если только последнюю понимать в смысле восхождения собственно химических систем от низших к высшим И дело не в том, что уже одна только постановка первой проблемы вызывает необходимость решения второй. Дело в том, что начало биогенеза не может быть ничем иным, кроме завершения химической эволюции. Следовательно, адекватное решение проблемы хемогенеза как проблемы происхождения все более высокоорганизованных химических популяций есть в то же время и решение проблемы биогенеза, Поэтому обе эти проблемы являются компетенцией химии и только химии, что в свое время предвидел Ф. Энгельс, одним из первых увидевший в этой науке зачатки историзма и утверждавший, что химия подводит к органической жизни, и она продвину- [c.189]

Предположим теперь, что такую систему можно описать на мезоскопическом уровне с помощью основного кинетического уравнения. Это означает, что подоболочку, которой принадлежит система, тоже можно поделить на фазовые клетки таким образом, что эволюцию системы можно будет приближенно описать в терминах вероятностен перехода Уп - между двумя любыми клетками п, п. Тогда эти вероятности пп обладают определенными добавочными свойствами по сравнению с (5.2.5), которые, вообще говоря, не справедливы для У-матриц, описывающих открытые или нефизические системы, такие, как популяции. Эти свойства являются предметом настоящего и следующих двух параграфов. [c.113]

С другой стороны, из (11.4.2) следует, что гг = 0 является поглощающим участком, поэтому уравнение (11.4.1) может иметь только одно стационарное решение Рп = 5 ,о- Все другие решения основного кинетического уравнения стремятся к нему. Это означает, что с вероятностью единица популяции в конце концов вымрет Симметрия моментов разрешает этот парадокс. Мезосостояние, связанное со стационарным микросостоянием (11.4.4), не является устойчивым, но оно метастабильно. В то время как численность популяции колеблется относительно значения (4.4), всегда существует вероятность, хотя и. малая, того, что произойдет флуктуация, которая приведет популяцию к состоянию га = 0, в котором она останется навсегда. На очень большом масштабе времени эта вероятность возрастает до единицы, так что действительно р 1) о, хотя и очень медленно 42-разложение описывает эволюцию на меньших временных масштабах, потому что в нем пренебрегается малой вероятностью этой большой флуктуации, поскольку члены типа е" не появляются в разложении. [c.291]

Эволюция укладывается в истекшие четыре миллиарда лет, так как она имеет направленный характер — естественный отбор, видообразование, макроэволюция происходят вследствие возникающих неустойчивостей прздшествующих состояний. Однако мультистационарность любого такого состояния не означает, что популяция может изменяться в любом направлении. Эволюция канализована уже сложившимся устройством организма и ограниченными возможностями его изменения. Все наземные позвоночные имеют четыре конечности, потому что они произошли от кистеперых рыб, имевших четыре соответствующих члена. Путь эволюции до некоторой степени задан уже сделанными шагами. Филогенез неразрывно связан с онтогенезом. [c.554]

Традиционная общая схема клеточной эволюции основывается на следующих предположениях из популяции первичных клеток в результате целого ряда событий, приведших к повышению уровня клеточной организации, под давлением естественного отбора возникла популяция предковых прокариотных клеток, из которых в конечном итоге произошли разные группы прокариот. Маловероятно, чтобы предковые прокариотные клетки все были на одно лицо . Единственная их общая черта — прокариотная организация (см. табл. 1). Эукариотная клетка возникла в результате эндосимбиоза, в котором ядерно-цитоплазматическим компонентом, т. е. клет-кой-хозяином, и эндосимбионтами, превратившимися впоследствии в митохондрии и хлоропласты, были существенно различающиеся между собой прокариотные клетки (рис. 41, А). Следствием такого взгляда на общий ход эволюции явилось признание двух основных царств живых организмов — Prokaryotae и Eukaryotae. [c.162]

Ход эволюции в значительной мере зависит от мутаций, которые изменяют существующие гены, образуя вместо них новые аллели (варианты) этих генов. Предположим, что у двух особей в некоторой популяции возникли благо-приятшле мутации, затрагивающие разные генетические локусы, а значит, и разные функции. У бесполого вида каждая из этих особей даст начало клону Мутантных потомков, и два новых клона будут конкурировать до тех пор, пока один из них не одержит верх. Один из благоприятных аллелей, появившихся благодаря мутациям, будет, таким образом, распространяться, тогда как другой в конце концов исчезнет. Обе мутации одновременно не могут быть полезны для представителей данного вида, если они не возникнут последовательно в одной и той же клеточной линии а пожольку благоприятные мутации редки, пройдет, как правило, много времени, прежде чем это случится. Напротив, у вида, размножающегося половым способом, новые полезные аллели, появившиеся благодаря мутациям в разных локусах у разных особей. [c.9]

Конечно, отдельные клетки клона могут и не придерживаться стратегии специализации и альтруизма тысячи генетически идентичных бактерий . oli, происходящих от одной родительской клетки, конкурируют между собой, вместо того чтобы сотрудничать. Но если стратегия сотрудничества, предназначенная для распространения данного генома, уже возникла, тогда всякая мутация, приводящая к неальтруистичному поведению отдельных членов сообщества, становится особенно опасной. Эгоистичное поведение мутантной, клетки в организме подвергает риску будущее всего многоклеточного коллектива. Иными словами, мутации и естественный отбор, действующие внутри популяции соматических клеток, могут привести к гибели. Насколько велика опасность в этом случае и какого рода защита от иее выработалась в процессе эволюции [c.182]

Интерпретация химических взаимодействий между растениями с точки зрения биохимической эволюции ставит ряд трудных вопросов. Если в отдельных случаях алле-лохимический эффект дает вызывающему его растению явное адаптивное преимущество по сравнению с подавляемым им видом, то во многих других случаях наблюдаемый эффект, по-видимому, обязан произвольному стечению обстоятельств, столкнувших два несовместимых вида. Все происходит так, как будто бы выбрасываемый в окружающую среду конечный продукт метаболизма, сравнимый в таких случаях с отбросами-депрессорами, оказывает губительное действие лишь на какие-то определенные виды растений, тогда как другие виды к нему нечувствительны. Иногда этот продукт метаболизма вреден для самого производящего его растения, иногда нет. Эволюция популяций у растений, должно быть, основывается на сложных химических взаимодействиях, которые приводят к равновесиям. При этом создается впечатление, что взаимоотношения между растениями следуют какой-то определенной логике. [c.30]

В следующей строке запрашивается тип начальной популяции, с которой начинается эволюция. Если хотят выбрать вариант игры с жестко заданной в программе начальной популяцией, то в строке 80 вводят число 1 тем самым вызывается подпрограмма 1000. В этой подпрограмме сначала обнуляются все элементы массива Х( ), а затем с помощью оператора Х(1, I) = 1 заселяются определенные ячейки. До строки 1900, пока вьшолняется эта подпрограмма, счетчик поколений О равен 1. Если хотят, чтобы эволюция системы протекала в определенных рамках, в строке 80 вводят число 2 тем самым вызывается подпрограмма 5000, в которой с помошью 20 операций присваивания формируется текстовой массив М ( ), задающий границы, в которых будет развиваться популя- [c.327]

Полученные результаты говорят о важной роли химических аттрактантов насекомых-опылителей в эволюции по крайней мере некоторых орхидных. Орхидные составляют более 10 % всех видов цветущих растений и, по мнению Додсона и др. [99], своей многочисленностью они в большой степени обязаны привлечению конкретных видов опылителей. Агенты опыления изолируют и предотвращают скрещивание совместимых популяций. [c.92]

Другая грань конструктивной роли необратимых процессов я резкого различия между порядком и случайностью открывается перед нами, если мы рассмотрим в качестве примера механизм биологической эволюции. Со времен Дарвина принято считать маловероятным, что биосфера является тем статическим, гармонично детерминированным миром, который некогда открылся Кеплеру, созерцавшему звездное небо. Биологические виды и даже предбиологические макромолекулярные соединения [1.11, 12] являются самоорганизующимися системами. Они непрестанно становятся , т. е. пребывают в состоянии возникновения, которое существенно зависит от случайных событий. Случайно и независимо от направления эволюции создается обширный банк наследственных генетических вариаций. Этот банк служит бесценной сырьевой базой для эволюции. Именно в нем эволюция находит благоприятные вариации, частота которых в популяции последовательно возрастает и стабилизуется точными, однозначно определенными законами передачи наследственных признаков. Нетрудно видеть, что отличительная особенность эволюционной теории, заведомо не имевшая аналогов в физических науках в те времена, когда создавалась эволюционная теория, придает случайным событиям необычайно важное значение. Мутации играют роль случайного двигателя прогресса. Однако мутации приводят и к гораздо более важным и далеко идущим последствиям, поскольку именно такие случайные события наугад выбирают один из нескольких возможных путей эволюции. По общепринятому ныне мнению исход эволюции биосферы не определен однозначно. Если бы жизнь на какой-нибудь другой планете развивалась в тех же условиях, в каких происходила эволюция живого на Земле, то мы вполне готовы к тому, что формы жизни могли бы быть совершенно иными (не исключено даже, что в основе их лежала бы совершенно другая химия). По общему мнению при надлежащих условиях возникновение жизни неизбежно. В этом смысле жизнь — явление физическое, материальное, детерминированное. Однако из сказанного отнюдь не следует, что жизнь предсказуема. Наоборот, на более современном яэыке можно было бы сказать, что в процессе развития жизнь непрестанно осуществляет случайный выбор одного из многих (быть может, даже бесконечно многих) возможных сценариев. Предсказать достоверно, какого именно сценария будет [c.15]

Справочник химика 21

Химия и химическая технология