05 Естественный отбор

Лечение антибиотиками болезней человека, вызванных микроорганизмами, со временем становится малоэффективным. Необходимо вести поиски новых лекарственных препаратов. Объясните с точки зрения эволюционного процесса, как развивается устойчивость к антибиотикам.

Среди представителей современной фауны встречаются реликтовые виды, которые относят к таксонам, почти полностью вымершим миллионы лет назад. К таким видам, которые называют живыми ископаемыми, относят, например, латимерию, утконоса и наутилуса. Объясните с позиции эволюционной теории, почему эти виды не вымерли вместе с родственными им организмами, а сохранились до нашего времени в неизменном виде. Какая форма естественного отбора обеспечила им выживание?

Как с позиции современного эволюционного учения объясняется появление собачьих блох, устойчивых к противоблошиному шампуню?

Отечественный учёный Г. Ф. Гаузе провёл ряд экспериментов с тремя видами инфузорий. Первый и второй виды питались бактериями, находящимися в толще воды, а третий вид питался дрожжевыми клетками, обитающими в донном иле. При совместном выращивании особей первого и второго видов численность первого сократилась. Через некоторое время первый вид был вытеснен вторым видом. Однако отдельно друг от друга оба вида могли жить совместно с третьим видом инфузорий. Какое явление исследовал Г. Ф. Гаузе? Почему при совместном культивировании инфузорий первого и второго видов один из видов был полностью вытеснен, а при культивировании первого и третьего видов обе популяции сосуществовали длительное время? Какие выводы можно сделать на основе проведённого эксперимента?

После выхода книги Ч.  Дарвина «Происхождение видов…» английский инженер Ф.  Дженкин раскритиковал идею естественного отбора как движущей силы эволюции. Дженкин утверждал, что при появлении особи с удачным наследственным признаком он со временем исчезает; например, если один из родителей имеет признак А, то у его детей количественное выражение признака будет  А/2, у внуков  А/4, у правнуков  А/8 и т. д. Каким представлением о наследовании признаков Ф.  Дженкин руководствовался в своих расчетах? Почему Дарвин в свое время не мог найти аргументы в споре с Ф.  Дженкином? Какая биологическая теория начала XX века помогла решить противоречие между Дженкином и Дарвином? Ответ поясните.

Амиши — религиозная группа людей, которые в настоящее время проживают в виде закрытых общин преимущественно на территории США и Канады. Культура Амишей позволяет заключать брак только с представителями своей общины. Известно, что американские популяции амишей сформировались в результате миграции примерно 5000 швейцарцев в 1800-х годах. К 2020 году численность амишей в США и Канаде превысила 350 тысяч человек.

Рецессивное заболевание (синдром Ангельмана), выраженное в нарушении психического развития, встречается в популяции амишей с частотой один случай на 620 человек. В то же время в целом по человеческой популяции данное заболевание встречается с частотой один случай на 15 000 человек. Какой эволюционный фактор способствовал увеличению частоты этого заболевания в популяции амишей? Ответ поясните, исходя из основных положений синтетической теории эволюции. Почему за долгое время существования в США частота этого заболевания среди амишей не уменьшилась?
 

Сумчатые животные сегодня распространены в Южной Америке и Австралии. Предположите, где обитали наиболее древние предки современных сумчатых. Ответ поясните. Объясните, почему можно наблюдать биогеографическую закономерность в расселении сумчатых. Какая геологическая теория лежит в её основе?

Растение банксия (Banksia spinuloza) из семейства Протейные распространено на территории Африки, Австралии, Индии и Южной Америки, но не встречается в схожих климатических условиях на территории Евразии и Северной Америки. Объясните, почему можно наблюдать такую закономерность в расселении банксии. Какая геологическая теория лежит в её основе? Каким доказательством (методом изучения) эволюции является описанная закономерность в расселении банксии?

Белок байндин (bindin) - акросомальный белок сперматозоидов морских ежей, который контактирует с рецептором на поверхности яйцеклеток и необходим для последующего высвобождения ферментов акросомы. У двух близких видов морских ежей: пурпурного (Strongylocentrotus purpuratus) и красного (Strongylocentrotus franciscanus) - данные белки различаются на несколько аминокислот. Рецепторы яйцеклеток одного вида морских ежей не могут взаимодействовать с байндином сперматозоидов другого вида. Какой тип изоляции иллюстрирует описанный пример? В чём заключается суть этого типа изоляции? Генноинженерным путём был получен морской ёж, лишенный белка байндина. Смогут ли его сперматозоиды оплодотворить яйцеклетки пурпурного или красного морского ежа? Ответ поясните.

В современной биологии существует концепция гандикапа, согласно которой вредные для выживания признаки, например, длинный хвост у павлина, могут демонстрировать качество генома самца. Благодаря какой форме естественного отбора возможно сохранение данного признака? Почему данный признак сохраняется у павлина? Как связано наличие длинного хвоста с качеством генотипа самца?

Биологи выяснили, что у позвоночных животных в среднем 10 % из всех происходящих мутаций являются вредными и могут снижать приспособленность организмов. Почему наличие вредного аллеля часто не приводит к гибели организма и отбраковыванию аллеля естественным отбором? Почему возникновение подобных мутаций эволюционисты рассматривают в качестве эволюционного фактора? В каких популяциях, больших или малых, естественный отбор выбраковывает вредные мутации наиболее эффективно?

Рассмотрите графики А, Б, на которых представлен процесс фиксации (частота близка к 1) и элиминации (частота близка к 0) аллеля, имеющего средний характер повышения приспособленности (имеющего полезность, но некритичную для выживания), при разной численности популяций. Какому графику соответствует популяция с наименьшей численностью?
Ответ поясните. Какой фактор эволюции способствует фиксации аллеля в большой популяции? Почему действие этого фактора повышается именно в большой популяции? Какую закономерность можно отметить в вероятности фиксации аллеля при повышении численности популяции?

При сравнении вируса иммунодефицита человека с другими родственными вирусами оказалось, что количество накопленных несинонимичных* мутаций по сравнению с синонимичными в белке gp 120 (участвует в связывании с клеточной мембраной, через которую вирус проникает в клетку) больше, чем в белке нуклеокапсида (упаковывает вирусную РНК внутри вириона). Как можно объяснить данную закономерность? При каком типе отбора, движущем или стабилизирующем, в последовательности белка ожидается больше несинонимичных мутаций? Ответ поясните. * Несинонимичные мутации влияют на аминокислотную последовательность белка.

Серповидно-клеточная анемия — рецессивная мутация, при которой нарушается форма эритроцитов и связывание кислорода невозможно. В человеческой популяции встречается выживают люди двух фенотипов: без анемии с нормальными эритроцитами и с легкой формой анемии, при которой часть эритроцитов изменена. В измененных эритроцитах не может размножаться возбудитель малярии — малярийный плазмодий. В Африке, где распространена малярия, доля людей с легкой формой анемии очень высока. Какая форма естественного отбора проявляется в данном случае? Определите генотипы, соответствующие двум указанным фенотипам по гену серповидно-клеточной анемии. Объясните с позиции эволюционного учения высокую долю в Африке людей, больных легкой формой анемии.