что доказывает общий план строения позвоночных животных? — Спрашивалка

Светлана

Сравнительная анатомия — наука о сравнительном строении живых организмов
— показывает общность строения и происхождения живых организмов. Так,
позвоночные имеют двустороннюю симметрию, общий план строения скелета
черепа, передних и задних конечностей, головного мозга и всех основных
систем (нервной, пищеварительной, кровеносной и др.) . Единство
происхождения подтверждается строением гомологичных органов, наличием
рудиментов, атавизмов и переходных форм. Гомологичные органы сходны по
строению и происхождению независимо от выполняемой функции (кости
конечностей земноводных, пресмыкающихся, птиц и млекопитающих) . Рудименты
(остаток) — недоразвитые органы, утратившие в ходе эволюции свое значение и
находящиеся в стадии исчезновения (колючки кактусов, чешуйки на корневище
папоротников — рудиментарные листья; у лошади — грифельные косточки; у
горных гусей — перепонки на лапах и др.

) . Атавизм — возврат к признакам
предков (у человека наличие хвоста, волосатость) . Переходные формы —
занимающие промежуточное положение между крупными систематическими группами
(низшие млекопитающие утконос и ехидна, подобно пресмыкающимся, откладывают
яйца и имеют клоаку)
Доказательством эволюции органического мира служат аналогичные органы у
представителей не родственных таксонов. Они различаются по строению и
происхождению, но выполняют одинаковую функцию. Например, у некоторых
комнатных растений функцию опоры выполняют присоски (у плюща это
видоизмененные воздушные корни) и усики циссуса (это видоизмененные
листья) . К аналогичным органам относятся крыло птиц и бабочек, жабры раков
и рыб, роющие конечности кротов и медведок. Аналогичные органы возникают у
далеких в систематическом отношении организмов в результате конвергенции —
схождения признаков вследствие приспособленности этих организмов к сходному
образу жизни.
Эмбриология — наука, изучающая зародышевое развитие организмов, —
доказывает, что процесс образования половых клеток (гаметогенез) сходен у
всех многоклеточных: все они начинают развитие из одной клетки — зиготы. У
всех позвоночных зародыши схожи между собой на ран них стадиях развития.
Они имеют жаберные щели и одинаковые отделы тела (головной, туловищный,
хвостовой) . По мере развития у зародышей появляются различия. Вначале они
приобретают черты, характеризующие их класс, затем отряд, род и на поздних
стадиях — вид. Все это говорит об общности их происхождения и
последовательности расхождения у них признаков.
Связь между индивидуальным и историческим развитием организмов Ф. Мюллер
(1864) и Э. Геккель (1866) выразили в биогенетическом законе, который
гласит: каждая особь в индивидуальном развитии (онтогенезе) повторяет
историческое развитие своего вида (филогенез) . Позднее Алексей Николаевич
Северцов (1866—1936) уточнил и дополнил положения биогенетического закона.

Он доказал, что в процессе онтогенеза происходит выпадение отдельных этапов
исторического развития, повторение зародышевых стадий предков, а не
взрослых форм, возникновение изменений, мутаций, каких не было у предков.
Полезные мутации передаются по наследству (например, сокращение числа
позвонков у бесхвостых земноводных) , вредные — ведут к гибели зародыша.
Таким образом, онтогенез не только повторяет филогенез, но и является
источником новых направлений филогенеза.
Палеонтология. Палеонтологический материал позволяет констатировать, что
смена форм животных и растений осуществляется в порядке изменения
предшествующей организации и преобразования ее в новую. Развитие хордовых,
например, осуществлялось поэтапно. Вначале возникли низшие хордовые, затем
последовательно во времени возникают рыбы, амфибии, рептилии. Рептилии, в
свою очередь, дают начало млекопитающим и птица

Теория эволюции

    Наличие спектра изменчивости у организмов, их неоднородность и борьба за существование приводят к выживанию наиболее приспособленных и уничтожению менее приспособленных особей. Вывод: в природе идет естественный отбор, который способствует накоплению полезных признаков, передаче и закреплению их в потомстве. Идея естественного отбора возникла у Дарвина в результате наблюдений за искусственным отбором и селекцией животных. По Дарвину, результатом естественного отбора в природе явились: 1) возникновение приспособлений; 2) изменяемость, эволюция организмов; 3) образование новых видов. Видообразование идет на основе дивергенции признаков.

    Дивергенция — расхождение признаков в пределах вида, возникающее под действием естественного отбора. Наибольшие преимущество к выживанию имеют особи с крайними признаками, тогда как особи со средними, сходными признаками гибнут в борьбе за существование. Организмы с уклоняющимися признакам могут стать родоначальниками новых подвидов и видов. Причиной дивергенции признаков являются наличие неопределенной изменчивости, внутривидовая конкуренция и разнонаправленный характер действия естественного отбора.

    Теория  видообразования Дарвина называется монофилетической — происхождение видов от общего родоначальника, исходного вида. Ч. Дарвин доказал историческое развитие живой природы, объяснил пути видообразования, обосновал формирование приспособлений и их относительный характер, определил причины и движущие силы эволюции.

    Доказательства  эволюции

    Биологическая эволюция — исторический процесс развития органического мира сопровождается изменениями организмов,  вымиранием одних и появлением других. Современная наука располагает многими фактами, свидетельствующими об эволюционных процессах.

    Эмбриологические  доказательства эволюции

    В первой половине XIX в. получает развитие теория «зародышевого сходства». Русский  ученый Карл Бэр (1792—1876) установил, что на ранних стадиях развития эмбрионов обнаруживается большое сходство между различными видами в пределах типа.

    Работы  Ф. Мюллера и Э. Геккеля позволили  им сформулировать биогенетический закон: «онтогенез есть краткое и быстрое повторение филогенеза». Позднее трактовка биогенетического закона была развита и утоточнена А. Н. Северцовым: «в онтогенезе повторяются эмбриональные стадии предков». Наибольшее сходство имеют зародыши на ранних стадиях развития. Общие признаки типа формируются в ходе эмбриогенеза раньше, чем специальные. Так все эмбрионы позвоночных на 1 стадии имеют жаберные щели и двухкамерное сердце. На средних стадиях появляются особенности, характерные для каждого класса, и лишь на более поздних формируются особенности вида.

    Сравнительно-анатомические  и морфологическиe доказательства эволюции

    Доказательством единства происхождения служит клеточное  строение организмов, единый план строения органов и их эволюционные изменения.

    Гомологичные  органы имеют сходный план строения и общность происхождения, выполняют как одинаковые, так и различные функции. Гомологичные органы позволяют доказать историческое родство различных видов. Первичное морфологическое сходство заменяется, в разной степени, различиями, приобретенными в ходе дивергенции. Типичным примером гомологичных органов являются конечности позвоночных, имеющие общий план строения независимо от выполняемых функций.

    Некоторые органы растений морфологически развиваются  из листовых зачатков и являются видоизмененными  листьями (усики, колючки, тычинки).

    Аналогичные органы — вторичное, не унаследованное от общих предков, морфологическое сходство у организмов различных систематических групп. Аналогичные органы сходны по выполняемым функциям и развиваются в процессе конвергенции. Они свидетельствуют об однотипных приспособлениях, возникающих в ходе эволюции в одинаковых условиях среды в результате естественного отбора. Например, аналогичные органы животных — крылья бабочки и птицы. Это приспособление к полету у бабочек развилось из хитинового покрова, а у птиц — из внутреннего скелета передних конечностей и перьевого покрова.

Филогенетически эти органы формировались по-разному, но выполняют одинаковую функцию — служат для полета животного. Иногда аналогичные органы приобретают поразительное сходство, как, например, глаза головоногих моллюсков и наземных позвоночных. Они имеют одинаковый общий план строения, похожие структурные элементы, хотя и развиваются из разных зачатков в онтогенезе и никак не связаны между собой. Сходство объясняется лишь физической природой света.

    Примером  аналогичных органов являются колючки  растений, которые защищают их от поедания животными. Колючки могут развиваться из листьев (барбарис), прилистников (белая акация), побега (боярышник), коры (ежевика). Они сходны лишь внешне и по выполняемым функциям.

    Рудиментарные органы — сравнительно упрощенные или недоразвитые структуры, утратившие свое первоначальное назначение. Они закладываются в период эмбрионального развития, но полностью не развиваются. Иногда рудименты берут на себя иные функции по сравнению с гомологичными органами других организмов. Так, рудимент аппендикс человека выполняет функцию лимфотворения, в отличие от гомологичного органа — слепой кишки травоядных. Рудименты тазового пояса кита и конечностей питона подтверждают факт происхождения китов от наземных четвероногих, а питонов — от предков с развитыми конечностями.

    Атавизм — явление возврата к предковым формам, наблюдающееся у отдельных особей. Например, зеброидная окраска жеребят, много- сосковость у человека.

    Биогеографические доказательства эволюции

    Изучение  флоры и фауны различных материков позволяет восстановить общий ход эволюционного процесса и выделить несколько зоогеографических зон, имеющих сходных наземных животных.

    1. Голарктическая область, которая  объединяет Палеарктическую (Евразия) и Неоарктическую (Северная Америка) области.

    2. Неотропическая область (Южная Америка).

    3. Эфиопская область (Африка

    4. Индо-Малайская область (Индокитай,  Малайзия, Филиппины).

    5. Австралийская область. В каждой из перечисленных областей наблюдается большое сходство животного и растительного мира. Одна область от других отличается определенными эндемичными группами.

    Эндемики — виды, роды, семейства растений или животных, распространение которых ограничено небольшой географической областью, т. е. это специфическая для данной области флора или фауна. Развитие эндемии чаще всего связано с географической изоляцией. Например, наиболее раннее отделение Австралии от южного материка Гондваны (более 120 млн лет) привело к самостоятельному развитию ряда животных. Не испытывая давления со стороны хищников, которые отсутствуют в Австралии, здесь сохранились однопроходные млекопитающие — первозвери: утконос и ехидна; сумчатые: кенгуру, коала.

    Флора и фауна Палеарктической и  Неоарктической областей, наоборот, сходны между собой. Например, близкородственными являются американские и европейские клены, ясени, сосны, ели. Из животных такие млекопитающие, как лоси, куницы, норки, белые медведи, обитают в Северной Америке и в Евразии. Американскому бизону соответствует родственный вид — европейский зубр. Подобное родство свидетельствует о длительном единстве двух материков.

    Палеонтологические доказательства эволюции

    Палеонтология изучает ископаемые организмы и позволяет установить исторический процесс и причины изменения органического мира. На основе палеонтологических находок составлена история развития органического мира.

    Ископаемые  переходные формы — формы организмов, сочетающие признаки более древних и молодых групп. Они помогают восстановить филогенез отдельных групп. Представители: археоптерикс — переходная форма между рептилиями и птицами; иностранцевия — переходная форма между рептилиями и млекопитающими; псилофиты — переходная форма между водорослями и наземными растениями.

    Палеонтологические  ряды составляются из ископаемых форм и отражают ход филогенеза (исторического развития) вида. Такие ряды существуют для лошадей, слонов, носорогов. Первый палеонтологический ряд лошадей был составлен В. О. Ковалевским (1842—1883).

    Реликты — виды растений или животных, сохранившиеся от древних исчезнувших организмов. Для них характерны признаки вымерших групп прошлых эпох. Изучение реликтовых форм позволяет восстановить облик исчезнувших организмов, предположить условия их обитания и образ жизни. Гаттерия — представитель древних примитивных пресмыкающихся. Такие пресмыкающиеся обитали в юре и меловом периоде. Кистеперая рыба латимерия известна с раннего девона. Эти животные дали начало наземным позвоночным. Гинкго являются наиболее примитивной формой голосеменных. Листья крупные, вееровидные, растения листопадные.

    Борьба  за существование

    Термин «борьба за существование» введен Ч. Дарвином и подразумевает взаимоотношения организмов с абиотическими и биотическими факторами среды. Она возникает в результате ограниченности природных ресурсов, с одной стороны, и существующей тенденцией организмов к неограниченному размножению, с другой.

    Борьба  за существование является предпосылкой естественного отбора, который определяется как процесс избирательного выживания и размножения организмов. Выживание одних особей происходит за счет гибели других. Борьба за существование регулирует численность популяции особей и поддерживает ее на определенном уровне.

    Выделяют  несколько форм борьбы за существование.

    Внутривидовая борьба, или состязание, возникает между особями одного вида в популяции или между популяциями. Представители одного вида имеют сходные жизненные потребности, поэтому между ними возникает конкуренция за территорию, пищевые ресурсы, самку. Эта форма борьбы самая напряженная. Она приводит к выживанию наиболее приспособленных, а следовательно, сохранению их генотипа в популяции. Наиболее жестко она идет среди растений одного вида, населяющих одну территорию. Более сильные особи затеняют слабые, их корни глубже проникают в почву, лучше используют влагу и питательные вещества. Среди животных может наблюдаться истребление молодняка при избыточной численности, борьба за главенство в стае.

    Однако  существует и взаимопомощь, которая  благоприятствует выживанию отдельных  особей, например у пингвинов. Но в этом случае отмечается пассивная конкуренция и острее становятся другие формы борьбы.

    Межвидовая  борьба идет между особями разных видов. Например, один вид использует другой в качестве источника пищи (хищник — жертва, паразит — хозяин). Острая конкуренция идет между видами, занимающими одну экологическую нишу. Это может иногда приводить к вытеснению одного вида другим с данной территории. Например, конкуренция разных хищников в одном лесу, угнетение сорными растениями культурных, борьба за пищу между двумя видами крыс — серой и черной.

    Борьба  с неблагоприятными условиями среды — давление, которое испытывает организм со стороны неживой природы (засуха, высокая или низкая температура, наводнение и т. д.). В создавшихся условиях выживают более приспособленные особи, а также те, которые лучше и быстрее адаптируются к изменяющимся условиям. Спячка, анабиоз, листопад, смена окраски и густоты шерсти, образование колючек вместо листьев — все эти приспособления направлены на выживание особи и вида в целом. Борьба с абиотическими факторами обостряет межвидовую и внутривидовую борьбу.

    Естественный отбор — движущая сила эволюции

    Сопоставив  способность всех организмов к неограниченному  размножению и разнонаправленной  наследственной изменчивости, Дарвин пришел к выводу, что выживают и  оставляют потомство особи, имеющие  наиболее полезные для того или иного  вида свойства, т. е. происходит естественный отбор.

    Естественный  отбор — это процесс избирательного воспроизведения организмов, происходящий в природе, в результате которого в популяции возрастает доля особей с полезными для вида признаками и свойствами в конкретных условиях среды. Материалом для отбора служат индивидуальные наследственные изменения (мутации и комбинации, возникающие в популяциях). Они могут быть полезными, вредными и безразличными для вида. Полезными для вида  будет всякое изменение, повышающее возможность выживания и оставление более многочисленного потомства. Вредные изменения снижают плодовитость и выживаемость особей. Отбор всегда имеет направленный характер: он сохраняет те изменения, которые наиболее соответствуют условиям окружающей среды, повышают плодовитость особей.

    Творческая  роль естественного отбора заключается  в том, что в процессе эволюции он сохраняет и накапливает из разнонаправленных мутаций наиболее соответствующие условиям среды  и полезные для вида. Естественный отбор является главной движущей силой эволюции органического мира.

Генетика рака | Cancer.Net

Одобрено редакционным советом Cancer.Net, 03/2018

Гены находятся в ДНК каждой клетки вашего тела. Они контролируют функционирование клетки, в том числе:

По оценкам исследователей, каждая клетка содержит 30 000 различных генов. Внутри каждой клетки гены расположены на хромосомах.

О хромосомах

Хромосомы представляют собой нитевидные структуры в клетках, содержащие гены. Имеется 46 хромосом, расположенных в 2 набора по 23.

Вы унаследовали один комплект от матери и один от отца. Одна хромосома в каждом наборе определяет, мужчина вы или женщина. Остальные 22 пары хромосом определяют другие физические характеристики. Эти пары хромосом называются аутосомами.

Как работают гены

Гены контролируют работу ваших клеток, производя белки. Белки имеют определенные функции и действуют как мессенджеры для клетки.

Каждый ген должен иметь правильные инструкции для создания своего белка. Это позволяет белку выполнять правильную функцию для клетки.

Все виды рака начинаются, когда один или несколько генов в клетке мутируют. Мутация – это изменение. Он создает аномальный белок. Или это может предотвратить образование белка.

Аномальный белок предоставляет другую информацию, чем нормальный белок. Это может привести к бесконтрольному размножению клеток и стать раковыми.

О генетических мутациях

Существует 2 основных вида генетических мутаций:

Приобретенные мутации. Это наиболее частая причина рака. Они возникают из-за повреждения генов в той или иной клетке в течение жизни человека. Например, это может быть клетка молочной железы или клетка толстой кишки, которая затем многократно делится и образует опухоль. Опухоль представляет собой аномальное образование. Рак, который возникает из-за приобретенных мутаций, называется спорадическим раком. Приобретенные мутации не обнаруживаются в каждой клетке организма и не передаются от родителей к детям.

Факторы, вызывающие эти мутации, включают:

  • Вирусы

  • Возраст

Мутации зародышевой линии. Они менее распространены. Мутация зародышевой линии происходит в сперматозоиде или яйцеклетке. Он переходит непосредственно от родителя к ребенку во время зачатия. Когда эмбрион превращается в ребенка, мутация исходного сперматозоида или яйцеклетки копируется в каждую клетку тела. Поскольку мутация затрагивает репродуктивные клетки, она может передаваться из поколения в поколение.

Рак, вызванный мутациями зародышевой линии, называется наследственным раком. На его долю приходится от 5% до 20% всех видов рака.

Мутации и рак

Мутации происходят часто. Мутация может быть полезной, вредной или нейтральной. Это зависит от того, где в гене происходит изменение. Как правило, организм корректирует большинство мутаций.

Одна мутация, скорее всего, не вызовет рак. Обычно рак возникает в результате множественных мутаций в течение жизни. Вот почему рак чаще возникает у пожилых людей. У них было больше возможностей для накопления мутаций.

Типы генов, связанных с раком

Многие гены, которые способствуют развитию рака, делятся на широкие категории:

Гены-супрессоры опухолей. Это защитные гены. Обычно они ограничивают рост клеток:

  • Мониторинг скорости деления клеток на новые клетки

  • Восстановление несовпадающей ДНК

  • Управление смертью клетки

При мутации гена-супрессора опухоли клетки растут бесконтрольно. И они могут в конечном итоге сформировать опухоль.

Примеры генов-супрессоров опухолей включают BRCA1 , BRCA2 и p53 или TP53 .

Мутации зародышевой линии в генах BRCA1 или BRCA2 повышают риск развития наследственного рака груди или яичников у женщин и риск развития наследственного рака предстательной железы или молочной железы у мужчин. Они также увеличивают риск рака поджелудочной железы и меланомы у женщин и мужчин.

Наиболее часто мутирующий ген у больных раком — p53 или TP53 . Более 50% случаев рака связаны с отсутствием или повреждением гена p53 . Большинство генных мутаций p53 являются приобретенными. Мутации зародышевой линии p53 встречаются редко, но пациенты, которые их несут, подвергаются более высокому риску развития многих различных типов рака.

Онкогены. Они превращают здоровую клетку в раковую. Известно, что мутации в этих генах не передаются по наследству.

Два распространенных онкогена:

  • HER2, специализированный белок, контролирующий рост и распространение рака. Встречается в некоторых раковых клетках. Например, клетки рака молочной железы и яичников.

  • Семейство генов RAS , которое создает белки, участвующие в путях клеточной коммуникации, росте и гибели клеток.

Гены репарации ДНК. Исправлены ошибки, допущенные при копировании ДНК. Многие из них функционируют как гены-супрессоры опухолей. BRCA1 , BRCA2 и p53 являются генами репарации ДНК.

Если у человека есть ошибка в гене репарации ДНК, ошибки остаются неисправленными. Затем ошибки становятся мутациями. Эти мутации могут в конечном итоге привести к раку, особенно мутации в генах-супрессорах опухолей или онкогенах.

Мутации в генах репарации ДНК могут передаваться по наследству или приобретаться. Синдром Линча является примером наследственного типа. Мутации BRCA1 , BRCA2 и p53 и связанные с ними синдромы также наследуются.

Проблемы в понимании генетики рака

Исследователи многое узнали о том, как работают гены рака. Но многие виды рака не связаны с конкретным геном. Рак, вероятно, связан с множественными генными мутациями. Более того, некоторые данные свидетельствуют о том, что гены взаимодействуют с окружающей средой. Это еще больше усложняет наше понимание роли генов в развитии рака.

Исследователи продолжают изучать влияние генетических изменений на развитие рака. Эти знания привели к улучшению лечения рака, включая раннее выявление, снижение риска, использование таргетной терапии и выживаемость.

Дальнейшее изучение генетики рака может помочь врачам найти лучшие способы:

Связанные ресурсы

Генетическое тестирование на риск рака

Понимание риска рака

Наследственные синдромы, связанные с раком

Что такое персонализированная медицина рака?

Как геномное тестирование дало мне чувство контроля над метастатическим раком молочной железы

Дополнительная информация

Национальный институт рака (NCI): Генетика рака

NCI: Как генетические изменения приводят к раку (инфографика)

Перепись генов рака

Перепись генов рака (CGC) — это постоянная попытка каталогизировать те гены, содержащие мутации, причинно связанные с рака и объяснить, как дисфункция этих генов вызывает рак. содержание, структура и процесс курирования гена рака Перепись была описана и опубликована в Природа рассматривает рак.

Перепись не статична, а обновляется по мере поступления новых данных. зажечь. В особенности мы благодарны Феликсу Мительману и его коллег в предоставлении информации о большем количестве генов, участвующих в необычных транслокации при лейкозах и лимфомах. В настоящее время более 1% все человеческие гены вовлечены в рак через мутацию. Из этих, примерно 90% содержат соматические мутации при раке, 20% несут мутации зародышевой линии, которые предрасполагают человека к раку, и 10% показывают как соматические, так и зародышевые мутации.

Уровни переписи

Гены в переписи генов рака разделены на две группы или уровни.

Уровень 1

Чтобы быть отнесенным к Уровню 1, ген должен обладать задокументированной активностью. имеющие отношение к раку, наряду с доказательствами мутаций в раке, которые изменить активность продукта гена таким образом, чтобы способствовать онкогенная трансформация. Мы также рассматриваем существование соматических образцы мутаций в образцах рака, собранных в COSMIC. Для Например, гены-супрессоры опухолей часто демонстрируют широкий спектр инактивирующие мутации и доминантные онкогены обычно хорошо проявляются определены очаги миссенс-мутаций. Гены, участвующие в онкогенных сплавы включаются в уровень 1, когда изменения их функции вызваны слияние вызывает онкогенную трансформацию или в случаях, когда они предоставлять регулирующие элементы своим партнерам (например, активный промоутер или домен димеризации).

Уровень 2

Новый раздел переписи, который состоит из генов с сильным указаний на роль в раке, но с менее обширными доступными доказательство. Как правило, это более свежие цели, где тело доказательства, подтверждающие их роль, все еще появляются.

Клейма

Новые обзоры функций раковых генов, сосредоточенные на отличительных признаках рака, собирают собранную вручную информацию о функции белков, кодируемых раковыми генами, и обобщают данные в простой графической форме. Они представляют собой сжатый обзор наиболее важных фактов с быстрым доступом к литературным источникам и определяют, оказывает ли ген стимулирующее или подавляющее действие с помощью отдельных признаков рака. Гены с доступными описаниями отличительных признаков отмечены значком отличительного признака, при нажатии на который открывается страница отличительного признака. Описания клейма будут расширены, чтобы охватить больше генов, и регулярно обновляться.

Показаны оба уровня Показать уровень 1 Показать уровень 2

Список генов был аннотирован информацией, касающейся хромосомная локализация, типы опухолей, в которых обнаружены мутации, классы мутаций, которые способствуют онкогенезу и другим генетическим характеристики.