животным или растением, недопустимо. Смена одного поколения у человека происходит за 25 лет. Все это затрудняет изучение наследственных свойств у человека и их передачи в поколениях.
Существуют следующие методы изучения наследственности человека.
1. Гибридологический метод. Можно установить генотип организма, доминантность или рецессивность исследуемого признака, сцепление генов с полом и др.
2. Цитологический метод заключается в изучении количества, формы и размеров хромосом.
3. Генеалогический метод заключается в изучении наследования какого-либо признака в ряду поколений у возможно большего числа родственников.
4. Близнецовый метод основан на изучении однояйцевых близнецов с одинаковым генотипом. Все различия между близнецами обусловлены исключительно влиянием внешней среды. Этот метод позволяет оценить роль внешней среды в реализации действия генов.
Изучение генетики человека, несмотря на всю сложность, важно не только с точки зрения науки.
Велика роль генетики человека в решении проблем наследственных болезней. Человеком наследуются многие болезни, такие, как несвертываемость крови, цветовая слепота, ряд психических заболеваний.
ДНК – носитель генетической информации – подвергается изменениям. Эти изменения могут происходить в соматических клетках. Тогда возникает заболевание, не передающееся потомкам. Примером служит злокачественный рост клеток. Когда поражение затрагивает ДНК в зародышевых клетках человека, могут появляться дети с врожденными дефектами. Наследственные дефекты возникают по трем причинам.
Первая – генные мутации, при которых азотистое основание в гене заменяется на другое, теряется, меняет место и так далее. Примером может служить болезнь, получившая название серповидно-клеточной анемии. Гемоглобин теряет способность к транспорту кислорода, и дети при рождении погибают от злокачественной анемии.
Второй источник мутаций – нарушение числа хромосом. Потеря любой из 46 хромосом или добавление лишней ведет к тяжелым расстройствам развития. Пример – дети с синдромом Дауна. Причина болезни состоит в появлении лишней хромосомы в 21-й паре.
Третий источник наследственных отклонений – это разнообразное нарушение структуры хромосом в зародышевых клетках родителей. Из-за потери участка пятой хромосомы
рождаются дети с синдромом болезни, называемой «кошачий крик». У них поражена нервная система, нарушена анатомия гортани.
Среда, окружающая людей, постепенно накапливает мутагенные агенты, способные проникать в зародышевые клетки людей и поражать в них молекулы ДНК. К ним относятся мутагены: двуокись серы, окись азота, азотистая кислота, ароматические углеводороды, нитриты, пероксиды, озон, пестициды, формальдегиды и многие другие соединения.
Перед генетикой и медициной встала задача огромного значения. Наука должна разобраться в причинах явления, и, если оно реально и угрожает человечеству, надо найти способы защиты.
Для выявления и оценки уровня частоты мутаций используются чувствительные к мутагенам тест- системы, сконструированные на линиях бактерий, по доминантным леталям у мышей (мутации, убивающие эмбрионы мышей на разных стадиях развития).
Вопрос 2. Саморегуляция в биогеоценозе. Многообразие видов, их приспособленность к совместному обитанию
В природе виды растений и животных образуют определенные, сравнительно постоянные комплексы – природные сообщества. Такие комплексы взаимосвязанных популяций разных видов, обитающих на определенной территории с более или менее однородными условиями существования, образуют биогеоценоз.
Биогеоценоз неразрывно связан с факторами неживой природы (почвой, влажностью, температурой и др.), образуя вместе с ними устойчивую систему, между компонентами которой протекает круговорот веществ. Саморегуляция проявляется в том, что численность особей каждого вида поддерживается на определенном, относительно постоянном уровне. В биогеоценозе в результате жизнедеятельности организмов непрерывно осуществляется поток атомов из неживой природы в живую и обратно, замыкаясь в круговорот. Источником энергии служит Солнце.
Круговорот веществ в биогеоценозе – необходимое условие существования жизни. Он возник в процессе становления жизни и усложнялся в ходе эволюции живой природы. С другой стороны, чтобы в биогеоценозе был возможен круговорот веществ, необходимо наличие в экосистеме организмов, создающих органические вещества из неорганических и преобразующие энергию излучения Солнца, а также организмов, которые используют эти органические вещества и снова превращают их в неорганические соединения.
Основу подавляющего большинства биогеоценозов составляют зеленые растения – производители органического вещества (продуценты). В биогеоценозе обязательно присутствуют растительноядные и плотоядные животные – потребители живого органического вещества (консументы) и, наконец, разрушители органических остатков – преимущественно микроорганизмы, которые доводят распад органических веществ до простых минеральных соединений (редуценты). В биогеоценозе каждая из этих трех главных групп образована многими видами.
Процесс саморегуляции проявляется в том, что все население существует совместно, не уничтожая полностью друг друга, а лишь ограничивая численность особей каждого вида определенным уровнем. Например в дубраве листьями дуба питается несколько сотен видов насекомых, но в нормальных условиях каждый вид представлен столь малым количеством особей, что их общая деятельность не наносит существенного вреда дереву и лесу. Между тем, все насекомые обладают большой плодовитостью. Многие виды способны давать 2–3 поколения за лето. Следовательно, при отсутствии ограничивающих факторов численность любого вида насекомых возросла бы очень быстро и привела бы к разрушению экологической системы.
Наблюдения показывают, что некоторая часть потомства погибает под влиянием различных неблагоприятных условий погоды. Но основную массу уничтожают другие члены биогеоценоза: хищные и паразитические насекомые, птицы, болезнетворные микроорганизмы.
Животные остатки очень быстро уничтожаются жуками-мертвоедами, кожеедами, личинками падальных мух и другими насекомыми, а также гнилостными бактериями. Труднее разлагается клетчатка и другие прочные вещества, составляющие значительную часть растительного опада. Но и они служат пищей для ряда организмов, например, грибков и бактерий, имеющих специальные ферменты, которые расщепляют клетчатку и другие вещества до легкоусвояемых сахаров.
Вопрос 3. Рассмотреть в аквариуме рыб, найти разные виды и объяснить, почему особи разных видов не скрещиваются между собой
Чаще всего в аквариумах встречаются наиболее неприхотливые виды рыб: живородящие – гуппи, меченосцы, пецилии; лабиринтовые – трихогастры, макроподы, бойцовые рыбки; карповые – данио, барбусы; цихловые – скалярии, цихлазомы, а также донные виды рыб – локарии и др.
Несмотря на ограниченность жизненного пространства, особи разных видов рыб не скрещиваются между собой из-за действия различных механизмов биологической, или репродуктивной, изоляции.
Во-первых, экологические механизмы, связанные со снижением вероятности встречи партнеров в период размножения из-за различий в образе жизни и сроках спаривания, которые во многом зависят от температуры окружающей водной среды.
Во-вторых, этологические (поведенческие) механизмы. Половой диморфизм самок и самцов рыб разных видов наиболее проявляется в брачный период. Каждому виду рыб характерна своя окраска, форма плавников и другие ориентиры, по которым партнеры отыскивают особей своего вида.
Кроме того, разным видам рыб свойственно свое инстинктивное поведение в период нереста, «ритуал ухаживания» за самкой, особенно у живородящих видов.
В-третьих, морфофизиологические механизмы, связанные с различиями в строении полового аппарата и процессов размножения.
В-четвертых, генетические механизмы, обусловленные различным хромосомным набором. При скрещивании форм с различными хромосомными наборами появляются гибриды либо стерильные (бесплодные), либо с пониженной жизнеспособностью.
