Мутации значение в эволюции

Следующее важное приобретение — сформирование механизмов обмена генетическим материалом, принадлежащим разным особям, по горизонтали , и возникновение на базе этого особей с рекомбинантным геномом. При генетических рекомбинациях новых генов в генофонде, как правило, не появляется. В этом их принципиальное отличие от мутаций. Значение генетических рекомбинаций в том, что в результате этого обеспечивается возможность объединения разных генов и создание разных вариантов генных сочетаний в геноме прокариотной клетки. Поскольку отбор действует на всю совокупность признаков организма, генетическая рекомбинация поставляет дополнительный материал для действия отбора, ускоряя таким образом процесс эволюции. [c.154]

Применение химического мутагенеза в рассмотренных и некоторых других системах естественного отбора является, наряду с решаемыми важными экспериментальными задачами, новым прямым средством изучения роли мутаций в эволюции. Принципиальное решение общей генетической проблемы значения мутаций в эволюции обещает получить экспериментально не только большую количественную определенность, но также теоретически важные заключения. Созидательное значение естественного отбора проявляется только при наличии дискретной генной организации. [c.33]

Изменения в хромосомах, передающиеся потомству, принято называть мутациями. Этот термин впервые ввел де Фриз. Мутации вызывают изменение самых различных признаков у растений. Значение мутаций в эволюции и селекции растений как источника изменчивости считается общепризнанным. Поскольку спонтанные. мутации возникают очень редко, селекционер стремится их индуцировать воздействием радиации и химических мутагенов. [c.170]

В Процессе, который очень похож на синтез жирных кислот. Гидроксилирование и гликозилирование дают растворимые соединения, значение которых в жизни растения не так ясно, как значение лигнина, но которые, вероятно, приносят некоторую пользу по крайней мере тем, что привлекают насекомых для опыления. Рассматривается тот же общий процесс эволюции — мутации, дающие новые продукты, которые могут действовать благодаря существующим ферментам и обусловливают преимущества мутантов по сравнению с исходным штаммом за этими мутациями следуют другие полезные мутации. [c.279]

Помимо основных, важнейших метаболитов, присутствующих во всех живых клетках, высшие растения содержат значительные количества вторичных метаболитов, таких, как фенилпропановые соединения, описанные нами в этой главе, а также флавоноиды и другие пигменты, терпены, алкалоиды и т. д. Френкель [19] рассмотрел некоторые гипотезы о причинах существования этих вторичных соединений, многие из которых характерны только для ограниченного числа видов. Полагают, что новые метаболиты возникали в ходе эволюции в результате случайных мутаций. Если эти соединения имели хотя бы небольшое значение для выживания мутанта — пусть это было даже совсем незначительное преимущество,— то этот мутант постепенно вытеснял родительский штамм из его экологической ниши или даже распространялся в другие ниши. Новые метаболиты могут повышать выживаемость растений, защищая их от грибов, бактерий или насекомых или делая их несъедобными для животных. Другие вещества могут способствовать опылению, привлекая к цветкам насекомых. Кроме того, могут возникать вещества, которые повышают устойчивость растений к засухе или морозу. Преимущества, обусловленные одревеснением, [c.370]

Они пытаются установить более сильную зависимость между биологической изменчивостью и условиями окружающей среды. Согласно традиционным представлениям, мутации и другие случайные аспекты эволюции настолько глубоко связаны со специфическими особенностями живого состояния материи, что являются неотъемлемым свойством живого состояния. Именно этому обстоятельству в большинстве случаев приписывают различия между эволюцией биосферы и физического (неорганического) мира. Ныне ситуация претерпевает изменения. За последние годы стали гораздо лучше понятны механизмы самоорганизации в физических науках, и возникла новая оценка роли случайности в явлениях природы. Некоторые из наиболее существенных достижений в этом направлении мы рассмотрим подробнее в разд. 1.2, а пока нам хотелось бы в общих чертах наметить очередность идей, к которым привели эти успехи. Новые результаты показали, что макроскопический мир гораздо менее детерминирован, т. е. предсказуем в классическом смысле, чем можно было ожидать. Выяснились совершенно новые аспекты стохастичности, требующие глубокой переоценки роли и значения случайных явлений в природе. [c.16]

Отбор — вот, наконец, то ключевое понятие, которое поможет нам выразить истинное значение мутаций. Историю развития видов, или филогенез, следует связывать не с консервативным началом (устойчивость видов), а с расшатывающим наследственность принципом отбора мутантов. Мутанты, возникшие спонтанно или полученные искусственно (между ними трудно провести границу), служат материалом для дальнейшей эволюции. Менее жизнеспособные мутанты, пусть немногим хуже приспособленные, менее удачные исходные формы будут заглушены, вытеснены немногочисленными, но более приспособленными формами, которые всегда имеются в спектре мутантов . Они будут оставлены, отобраны как наиболее приспособленные и выживут это обусловит дальнейшее совершенствование приспособления, большее многообразие и развитие более высокой организации. [c.115]

Каждый день появляются все новые данные, свидетельствующие о большом разнообразии систем репарации ДНК, функционирующих как в прокариотических, так и в эукариотических клетках. Эволюция этих систем несомненно обусловлена особым значением метаболических путей, обеспечивающих сохранность и точность передачи наследственной информации. В то же время ясно, что никакая система передачи информации не может быть совершенной и допускает возникновение мутаций, которые могут выступать в роли сырья для естественного отбора. [c.127]

Ранние менделисты, подобно де Фризу, преуменьшали эффективность естественного отбора и подчеркивали первостепенное значение менделевских соотношений и мутаций в формовке эволюции. На некоторых дарвинистов это произвело такое впечатление, что они начали высказывать сомнения в обоснованности менделизма, и между этими двумя группами начались ожесточенные дебаты. Другие эволюционисты, понимая важность менделизма и таящиеся в нем возможности, вознамерились примирить его с дарвиновской теорией. Поскольку возникшая в результате их усилий синтетическая теория эволюции выходила за рамки механизмов, предложенных Дарвином, ее часто называют неодарвинизмом. Немалую роль в решении этой проблемы сыграл переход от рассмотрения последствий скрещивания между двумя особями к последствиям скрещивания между особями в популяциях менделевские соотношения превратились, таким образом, в частоты различных генотипов в дайной популяции, а генетические и эволюционные изменения выражались в изменениях частот соответствующих генов. В результате генетика превратилась в популяционную генетику, которая развивалась параллельно с неодарвинизмом. В дальнейших разделах настоящей главы дан обзор основных моментов этого развития и показано, как популяционная генетика пыталась ответить на ключевые вопросы, поставленные менделистами. [c.41]

Мутации (в их современном общем смысле) представляют собой в конечном счете источник изменчивости. Это могут быть мелкие (точковые) или крупные (хромосомные) мутации, однако мелкие мутации скорее могут привести к благоприятным изменениям, чем крупные, а поэтому они играют более важную роль в эволюции. Принципиально важное значение имеет тот [c.54]

На примере эволюции подсолнечника мы увидели, что вид приобретает новые признаки в результате происходящей время от времени гибридизации с другими видами. В гл. 11 было показано, что смещение признаков в процессе дифференциации видов ведет к изменению какого-либо признака или, путем усиления данного признака, к развитию нового признака (например, иной брачной песни у лягушек, возникшей в результате усиления какой-либо части исходной песни). Однако иногда в процессе эволюции виды приобретают признаки, которые отличаются от исходных признаков не только количественно. Особенно важное значение имеет приобретение организмами в процессе эволюции структур или свойств, которые дают им возможность освоить новую функцию, как это было, например, когда животные вышли из воды на сушу и приобрели легкие и ходильные конечности, или же когда они научились летать и приобрели крылья. Если бы первые наземные животные не могли каким-то образом вдыхать воздух, они не смогли бы выжить на суше. Точно так же первые животные, поднявшиеся в воздух, должны были каким-то образом удержаться в нем. Но как же может животное приобрести путем накопления благоприятных мутаций способность дышать воздухом до того, как оно поселилось на суше [c.325]

Приведенные данные о транслокациях у человека имеют значение для оценки частоты мутаций, а также для оценки приспособленности, силы отбора и для теории эволюции. [c.96]

Частота мутаций определяется как внешними факторами, в частности, интенсивностью ультрафиолетовой и ионизирующей радиации, так и активностью биохимической репарационной -системы [61]. Ясно, что максимальная скорость эволюции достигается при поддержании частоты мутаций в некотором диапазоне значений, т. е. что для данных условий должна поддерживаться оптимальная частота мутаций. [c.35]

Генеративные мутации при половом размножении передаются следующим поколениям организмов. Доминантные мутации проявляются уже в первом поколении, а рецессивные — только во втором и последующих поколениях, при переходе их в гомозиготное состояние. Соматические мутации возникают в диплоидных клетках, поэтому проявляются только по доминантным генам или по рецессивным генам в гомозиготном состоянии. Они имеют больщое значение для эволюции организмов, у которых возможно вегетативное размножение. [c.206]

Малые мутации создают огромную наследственную изменчивость хозяйственно-полезных и биологических признаков (продуктивность, содержание питательных веществ, устойчивость к неблагоприятным условиям и т. д.) и имеют большое значение в селекции и эволюции. В настоящее время хорошо известно, что крупные мутации, за редким исключением, не дают начала новым видам, так как организмы с такими изменениями недостаточно хорошо приспособлены к внешним условиям и ие могут успешно конкурировать с исходными видами. [c.207]

Наблюдаемый диапазон значений гетерозиготности по всем видам, перечисленным в табл. 22, лежит в чувствительном интервале от 0,056 до 0,184. Этот интервал соответствует значениям N[1 от 0,015 до 0,057. Поскольку нет оснований считать, что частота возникновения мутаций у высших организмов была специально установлена в процессе эволюции как величина, обратно пропорциональная величине популяции, мы вынуждены считать, что у высших организмов, в том числе у мыши, человека, дрозофилы и мечехвоста, величины популяций отличаются друг от друга не более чем в 4 раза Кроме того, для других менее хорошо изученных организмов, например угрей. [c.213]

S = 0,001, и допустим, что величина популяции умеренно велика, 105. Возьмем далее неоклассическую гипотезу в ее самой умеренной, основанной на опыте форме, согласно которой 10% всех замещений в эволюции имеют адаптивное значение. Допущение любой значительно большей доли адаптивных мутаций подтверждало бы адаптивную гипотезу, и к ней относились бы все возражения, предъявляемые к подобной теории. Ота и Кимура (1971 Ь), основываясь на наблюдаемой изменчивости частоты замещений, предложили величину 10% в качестве верх- [c.228]

Не исключена особая роль ЭРК в процессах биологической эволюции живого вещества. ДНК увеличивает разнообразие, выраженное изменением нуклеатидов, отсюда следует мутация и возникновение новых видов В изолированной экологической системе ЭРК живых компонентов постоянно или увеличивается. Уменьшение биологического разнообразия одних форм (например, вь сших животных и растений) обязательно компенсируется возникновением других, например низших форм. ЭРК имеет небольшие значения и имеет смысл только в пределах одной фи- [c.21]

Генетически кодируется первичная структура белка, а биологически функционально — пространственное строение глобулы. Мутационные замещения нуклеотидов матрицы по-разному сказываются на функциональности белка. Мы видели, что гидрофобность аминокислотного остатка имеет важнейшее значение для структуры глобулы (см. 4.5). Соответственно мутации, сильно изменяющие гидрофобность остатка, должны сильнее сказываться на биологических свойствах белка, чем мутации, мало меняющие гидрофобность. Первый тип мутаций более опасен для существования особи и вида, чем второй. Можно думать, что эволюция, приведшая к современному коду, шла в направлении Бозрастающей его надежности в смысле уменьшения доли более опасных мутаций. Убедимся в надежности кода. [c.281]

Что касается тихих мутаций класса б, то они играют существенную роль в эволюции. Кодирование одной и той же аминокислоты разными кодонами оказывается свойственным не только разным организмам, но и разным клеткам одного и того же организма. Это определяется, по-видимому, различиями в количествах соответствующих тРНК. Тем самым такие мутации имеют регуляторное значение. Совместно вырожденные кодоны могут мутировать по-разному. Так, например, мутация УУГ (Лей)->-УУА (Лей) не меняет остатка. Но вероятность терминальной мутации УУА равна 0,077, а для УУГ равна 0,049 (табл. 8.11). [c.286]

При Qm = Хт = п, Т. С. произошел бы полный отбор главных копий , но дальнейшая эволюция прекратилась бы. Для эволюции необходимы мутации, т. е. значение Qm, меньшое 1, но большее некоторого Значение Qmin находится из условия Жт = О, т. е. согласно (17.13), = Е1фт. Имеем [c.541]

Игра в бисер является моделью дарвиновской эволюции. Очевидно, что выживать будут в конечном счете лишь синие шарики — вся доска заполнится ими. Это показывают расчеты па ЭВМ. В этой игре нет, однако, мутаций. Для учета мутаций рассмотрим измененный вариант игры. Имеем лишь два сорта шариков — синие и желтые. Синие шарики удваиваются в 4 раза быстрее, чем желтые. Припишем синим шарикам определеп-пую вероятность ошибочной репродукции — замены синего шарика на желтый. Желтые, напротив, размножаются без ошибок — вероятность возникновения синего шарика из желтого пренебрежимо мала. Расчеты для вероятностей ошибки О, 25, 50 и. 75% показывают, что в двух последних случаях синие шарики вымирают при ошибке 25% их число в среднем превышает число желтых, но желтые не вымирают и при точной репродукции сипие быстро вытесняют желтые. Таким образом, имеется пороговое значение процента ошибок, при котором еще возможно преимущественное размножение синих шариков. [c.543]

Различия в спонтанной мутабильности наблюдаются не только между разными локусами и разными линиями данного вида. Тенденция к мутированию не одинакова и у разных видов. Исследования, проведенные в двадцатых годах нашего века Э. Бауром, показали, что у львиного зева Antirrhinum majus) частота мутаций очень высока. В 1922 г. Баур установил, что на 1000 растений приходится по крайней мере 2 мутанта. В работе, опубликованной в 1924 г., Баур определил, что частота мутаций равна 10% в этой работе Баур пишет, что большая часть мутаций представляет собой небольшие количественные изменения, так называемые малые мутации (Kleinmutationen), имеющие, по его мнению, большое значение для видообразования и эволюции. Основываясь на полученных им данных, Баур полагает, что стабильность генов весьма относительна, а константность чистых линий переоценивается. По Бауру, изменения, имеющие эволюционное значение, создаются в результате многократного возникновения малых мутаций. [c.194]

Можно представить себе, что эволюция сосудистых растений началась с примитивных водных таллофитов, которые были полноценны в биохимическом отношении и выделяли побочные продукты метаболизма в окружающую среду. Развитие из этих организмов наземных растений должно было вызвать к жизни проблему выделения. Поэтому возникла тенденция к сохранению побочных продуктов обмена в тканях, особенно в связи с тем, что размер растений увеличивался. В этот момент и мог возникнуть мутант, который обладал единственным новым ферментом (фенилаланиндезаминазой), способным превращать фенилаланин в коричную кислоту. Таким образом, в клетке появился новый продукт, который мог претерпевать другие превращения (например, этерификацию) благодаря действию ферментов с низкой субстратной специфичностью, уже присутствовавших у растения и участвовавших в первичном обмене веществ. Таким образом, одна-единст-венная мутация в условиях ограниченного выделения могла привести к появлению разнообразных продуктов. Если эти продукты имели значение для выживания мутанта, то он процветал, причем последующие единичные мутации могли привести к ноявлению высокоразвитого обмена фенилпропаноидных соединений. Возможно, что лигнин возник на этой стадии как продукт детоксикации нутем превращения фенольных соедипений в нерастворимую форму за счет окислительной полимеризации. После этого в наличии оказались все вещества, необходимые для дифференциации сосудистых тканей. Можно себе представить, что на этой стадии развились первые трахео-фиты, такие, как ископаемые Р811орЬу1а1ез, которые позднее дали начало современным сосудистым растениям. Впоследствии лигнин стал необходимым для растений продуктом. Итак, можно сказать, что эволюция растений, имеющих большие размеры (деревья), стала возможной благодаря отсутствию у примитивных растений развитой системы выделения, что, казалось бы, напротив, должно было затормозить эволюцию массивного тела растения. [c.371]

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]

Для сравнения рассмотрим популяцию, первоначально состоящую из диплоидных особей, которые размножаются бесполым способом. В отсутствии генетической рекомбинации ничто не препятствует тому, чтобы две копии каждого гена эволюционировали различными путями. Вредные рецессивные мутации будут накапливаться в геноме до тех пор, пока диплоидность не сменится состоянием, при котором общее количество ДНК остается прежним, но сохраняется лишь одна функционирующая копия каждого из первоначальных необходимьгх генов. Организм становится функционально гаплоидным . Нредставление о промежутках времени, необходимых для подобных эволюционных изменений, можно получить, рассматривая эволюцию чукучановых рыб Эти рыбы происходят от предков, у которых около 50 млн лет назад произошла полная дупликация прежде диплоидного генома и они стали, таким образом, тетранлоидами. Подсчитано, что около 50% лишних пар генов, кодирующих белки, утратили с тех пор свое функциональное значение. [c.11]

Б. Следовательно, Вы утверждаете, что главной силой, определяющей образование последовательности, служит взаимодействие между ближайшими соседями. Применяя последовательно такой подход, резонно предположить, что взайМодейстпия, возникающие благодаря вторичной и третичной структуре, также имеют большое значение на более высоких уровнях полимеризации, о чем мы говорили в гл. V. Однако, коль скоро однажды возникла жизнь и началась дарвиновская эволюция, аминокислотные последовательности могли изменяться за счет точковых мутаций генетического материала. Разве в результате таких процессов амииокислотные последовательности в белках не должны были оказаться измененными по сравнению с нервоначальными последовательностями А если это так, то почему частота ближайших соседей в современных белках должна иметь сходство с частотой ближайших соседей в дипептидах, образующихся в модельных экспериментах [c.306]

ТОГО или иного фактора для темпов эволюционного nfioue a. Одним из этих факторов является интенсивность и направление отбора если интенсивность отбора невысока или если он имеет сильно выраженный стабилизирующий характер, скорость эволюционных изменений будет низкой. Если новые признаки благоприятны иди возникают в период экологических сдвигов, скорость эволюции будет высокой. Согласно классическому дарвинизму, скорость эволюции определяется главным образом интенсивностью отбора, чем, однако, нельзя объяснить постоянство или низкую величину скорости эволюционного процесса. Другими факторами скорости эволюции являются частота и характер мутаций, а также размер популяции и характер ее воспроизведения. По мнению Гулда и др., если популяции, удовлетворяющие всем этим условиям, подвергаются быстрым эволюционным изменениям, то значение естественного отбора уменьшается. [c.318]

Прогресс в бактериофагии обусловлен прежде всего приложением к бактериофагам (в том числе фагам промышленных бактерий) принципов генетических исследований и сосредоточением усилий многих исследователей иа изучении относительно небольшого числа фагов (лямбдоидные фаги, группа Т-четных фагов и др.), послуживших основными фаговыми моделями при разработке принципов молекулярной генетики. Исследование ряда модельных фагов достигло сейчас очень высокого уровня. Для некоторых из них полностью расшифрована нуклеотидная после-довательнось генома, установлены границы генов, определено положение многих мутаций в последовательности нуклеотидов, выявлены промоторы, операторы, терминаторы, определены возможные рамки считывания и соответствующие им белковые продукты и т. д. Вместе с тем продолжается выявление и новых фагов. Некоторые из них становятся удобными моделями для решения определенных проблем. Например, липидсодержащие бактериофаги используют как модель для изучения структуры мембраны бактериофаги, геном которых представлен несколькими фрагментами РНК, служат хорошей моделью при изучении некоторых сторон репликации вирусов с такими же геномами бактериофаги-транспозоны — прекрасная модель в изучении механизмов транспозиции, играющих существенное значение в канцерогенезе, эволюции и т. д. [c.215]

Механизм обратной связи от фенотипа к генотипу, от признака к гену действует в филогенезе через отбор фенотипов, лучше приспособленных к данным внешним условиям. При этом отбор погашает старые прямые связи от генотипа к фенотипу и утверледает новые, возникающие на основе рекомбинаций или изменения химической структуры наследственного материала (мутации) воспроизводящих клеток, и приобретает значение творческого фактора в эволюции и селекции. [c.310]

В другой работе исследовались мутации, сообщающие микроорганизмам резистентность к стрептомицину (Kerszman, 1975). На уровне точности эксперимента возникновения мутаций под действием ультрафиолетового или ионизирующего излучений зарегистрировано не было. Полученные результаты свидетельствуют о том, что процесс репарации радиационных повреждений у М. radiodurans исключительно точен и не допускает ошибок этот факт, по-видимому, заслуживает особого внимания и может иметь значение для эволюции организмов. [c.493]

Из постулированных в СТЭ особенностей наследственной изменчивости (которая на основе достижений генетики одна признается меющей эволюционное значение) легко выводится классическая дарвинистская триада закономерностей эволюции (ненаправленность, градуализм, монофилия). Наследственная изменчивость в СТЭ выступает как совокупность случайных, ненаправленных мутаций, и именно их постепенное накопление служит основой эволюционного процесса. Следовательно, эволюция сама по себе не направлена. Она постепенна, градуальна, ибо осуществляется по мере накопления случайных мутаций. Эта аккумуляция постепенно изолирует одну группу организмов от другой. Так зарождаются новые виды, и в СТЭ реализуется, таким образом, очень близкая к классической дарвинистской модель эволюционного процесса с той лишь разницей, что единицей эволюционного события является не особь, как у Дарвина, а совокупность особей — популяция. Это не изменяет, однако, сути еще одного положения, вытекающего из такой модели, а именно — тезиса о монофилетическом характере эволюции Все живое из одного корня . [c.393]

Справочник химика 21

Химия и химическая технология