Во время метафазы хромосомы становятся двуплечими. Своей центромерой они прикрепляются к нити веретена. Все хромосомы располагаются в экваториальной плоскости ядра, свободные их концы направлены к центру ядра. Наступает период анафазы. Вслед за делением центромер начинается расхождение хроматид, ставших теперь отдельными дочерними или сестринскими хромосомами, к противоположным полюсам. Так как из каждой хромосомы возникли две совершенно одинаковые хроматиды, то в обеих образовавшихся дочерних клетках будет одинаковое число хромосом, равное диплоидному числу исходной материнской клетки. Анафаза заканчивается сближением хромосом у полюсов. В конце анафазы начинается раскручивание (деспирализация) хромонемных нитей, и хромосомы, отошедшие к полюсам, в это время менее четко видимы. Телофаза – последняя фаза митоза. В этой фазе продолжается деспирализация хромосомных нитей, и хромосомы постепенно становятся более тонкими и длинными, приближаясь к тому состоянию, в котором они были в профазе. Образуется ядерная оболочка, формируется ядрышко. В это время завершается деление цитоплазмы и возникает клеточная оболочка. Обе новые дочерние клетки вступают в период интерфазы. Весь процесс митоза протекает обычно в течение 1–2 ч. Продолжительность его зависит от вида и возраста клеток, а также от внешних условий, в которых они находятся (температурный и световой режим, влажность воздуха и т. д.).
Вопрос 2. Движущие силы эволюции человека. Основные стадии эволюции человека. Биологические и социальные факторы эволюции
Историческое развитие человека происходило под влиянием тех же факторов биологической эволюции, что и остальных видов живой природы. Однако для антропогенеза недостаточно действия одних биологических факторов – он сопровождался еще и социальными факторами. К биологическим факторам относятся: мутации, популяционные волны, дрейф генов, изоляция, борьба за существование, естественный отбор. Социальными факторами являются: трудовая деятельность, общественный образ жизни, речь, мышление, культура. На ранних этапах эволюции человека преобладали биологические движущие силы. Решающее значение имел отбор на лучшую приспособляемость к меняющимся условиям среды, отбор особей, способных к изготовлению примитивных орудий труда, позволяющих им добывать пищу и защищаться от врагов.
Основным, имеющим палеонтологическое подтверждение, признаком перехода от дочеловеческой фазы к человеческой фазе развития считают формирование способности к планомерной трудовой деятельности, заключающейся в переходе от случайного использования естественных предметов как орудий труда к изготовлению специализированных орудий, предназначенных для разных целей. Существенными преадаптациями были прямохождение, хватательная рука и хорошо развитая высшая нервная деятельность. К ним добавились высокоразвитая забота о потомстве и сохранение старшего поколения, любопытство к окружающей среде, коллективная деятельность, социальные структуры и все более усложняющаяся система общения – язык.
Рассмотрим основные этапы эволюции человека.
Древнейшие люди (архантропы). Перспективным направлением эволюции было возникновение и дальнейшее развитие способности к изготовлению орудий труда, освоение огня, что явилось дополнительным источником тепловой энергии, способствовало защите от диких животных.
Древние люди (палеоантропы). На данном этапе антропогенеза наряду с биологическими факторами эволюции начинают действовать и социальные факторы: объединение усилий особей в процессе труда, охоты и защиты, передача накопленного опыта и традиций следующим поколениям, развитие интеллекта и др.
Современные люди (неоантропы). На этом этапе эволюция вышла из-под ведущего контроля биологических факторов, и в развитии "Человека разумного" социальные отношения играют все возрастающую роль.
На первых этапах эволюции решающее значение имел отбор на лучшую приспособляемость к меняющимся условиям окружающей среды. Однако в дальнейшем развитие трудовой деятельности выдвинуло проблему передачи индивидуального опыта в пределах коллектива. Реализация генетической информации в онтогенезе в условиях определенной среды формирует биологическую конституцию человека – создает материальные предпосылки для развития интеллекта, мышления, культуры. Социальная информация передается с помощью слова при обучении и определяет духовный облик индивидуума.
В современном обществе действие биологических факторов эволюции претерпело значительные изменения – естественный отбор выполняет лишь стабилизирующую функцию. В настоящее время численность человечества не подвержена значительным колебаниям, и, в связи с этим, действие популяционных волн может сказываться только в отдельных малонаселенных регионах. Сохранил свое значение в человеческом обществе мутационный процесс, ведущий к снижению жизнеспособности особей. Эти обстоятельства следует учитывать в разных областях человеческой деятельности, прежде всего в охране окружающей среды от загрязнения.
Вопрос 3. Сравнить колосья двух сортов пшеницы или ржи (или два комнатных растения одного вида) и выявить у них различия по фенотипу
Сравнивая между собой колосья двух сортов пшеницы, следует обратить внимание на размеры колосьев, их окраску, наличие или отсутствие остей (выростов колосковых чешуй), подсчитать число простых колосков в сложном колосе (их может быть от 14 до 20). Отличия колосьев двух сортов пшеницы по данным признакам будут являться различиями по фенотипу.
Билет № 12
Вопрос 1. Мейоз, его значение, отличие от митоза. Набор хромосом в гаметах и соматических клетках
Все организмы, размножающиеся половым путем, образуют половые клетки, или гаметы. Этому предшествует особый вид деления клеточного ядра – мейоз (от греч. "meiosis" – уменьшение, редукция). Мейотическое деление впервые было открыто в 1884 г. Оно существенно отличается от митоза.
До начала мейоза в интерфазе удваивается количество ДНК, и каждая хромосома становится двухроматидной.
Мейоз состоит из двух быстро следующих друг за другом делений клетки. Одно из них называется редукционным, или первым мейотическим делением, при котором число хромосом уменьшается в 2 раза; второе – эквационным, или вторым мейотическим делением, протекающим, так же, как и митоз. Каждое из этих делений, как и обычный митоз, состоит из четырех фаз: профазы, метафазы, анафазы и телофазы.
Наиболее сложно протекает профаза первого деления. Она делится на пять последовательных стадий: лептонему, зигонему, пахинему, диплонему и диакинез.
В лептонеме размер ядра увеличивается, хромосомы имеют вид длинных тонких деспирализованных нитей, каждая из которых состоит из двух хроматид. В стадии зигонемы наблюдается так называемая конъюгация хромосом, состоящая в том, что парные (гомологичные) хромосомы сближаются и по своей длине всеми участками соприкасаются друг с другом. В стадии пахинемы конъюгирующие хромосомы образуют сдвоенные пары – биваленты. Каждый бивалент состоит из четырех хроматид. Во время диплонемы хроматиды в спаренных гомологичных хромосомах начинают расходиться. Они состоят из четырех хроматид и называются поэтому тетрадамой. В это время хорошо наблюдается перекрест парных хромосом, во время которого происходит обмен их гомологичными участками (явление кроссинговера). В заключительной стадии профазы первого деления – диакинезе хромосомы благодаря спирализации утолщаются и укорачиваются, разрушается оболочка ядра и наступает вторая стадия первого деления – метафаза, когда биваленты располагаются в плоскости экватора веретена деления. В анафазе биваленты расходятся. К каждому полюсу отходит одна из хромосом каждой пары, следовательно, в каждую из вновь образовавшихся дочерних клеток попадает по одной хромосоме, т. е. происходит редукция (уменьшение) числа хромосом.
Распределение хромосом по дочерним клеткам при редукционном делении случайное: из каждой пары гомологичных хромосом любая может попасть либо в одну, либо в другую клетку.
Сразу же после первого деления и короткой телофазы наступает интерфаза (промежуток времени между концом первого и началом второго деления), которая длится недолго. В нее хромосомы входят уже удвоенными. Удвоение (редупликация) произошло, как указывалось выше, еще перед первым делением. Вслед за этим начинается второе деление мейоза. Оно проходит по типу митоза, повторяя все его фазы.
В результате из двух гаплоидных клеток возникают четыре тоже гаплоидные клетки.
Генетическое значение мейотического деления сводится к трем основным моментам.
1. Мейоз является механизмом, поддерживающим видовое постоянство числа хромосом.
2. Мейоз обеспечивает генетическую разнородность гамет благодаря случайной перекомбинации материнских и отцовских хромосом.
3. Мейоз вызывает образование хромосом нового генетического состава благодаря обмену участками гомологичных (парных) материнских и отцовских хромосом (явлению кроссинговера).
Вопрос 2. Популяция – структурная единица вида. Причины колебания численности популяций