Kapitola 4. Kritéria pro lidské pohlaví Tradice nadvlády mužů nad ženami mimo domov (především mluvíme o o společenském životě a politice) významně ovlivnil vývoj vědeckých představ o

Kapitola 9 Rytíř a krásná dáma: Kritéria pro mužskou a ženskou přitažlivost Fyzická přitažlivost: Model vícenásobné zdatnosti Empirické důkazy naznačují, že přírodní výběr může ovlivnit sociální vnímání

Učebnice pro ročníky 10-11

§ 49. Izolace – evoluční faktor

Dokonce i Charles Darwin poukázal na to, že izolace je velmi důležitým evolučním faktorem, protože vede k rozdílům ve vlastnostech jedinců v rámci stejného druhu a brání křížení jedinců různých druhů mezi sebou.

Geografická izolace. Podívejme se na způsoby, jakými se izolace v přírodě provádí, což vede k divergenci charakteristik v populaci. Nejběžnější je prostorová nebo geografická izolace. Jeho podstata spočívá v roztržení jediného biotopu, ve kterém druh žil, na části, které spolu nekomunikují. V důsledku toho se jednotlivé populace izolují, takže volné křížení jedinců z různé části oblast je buď nemožná, nebo extrémně obtížná.

Mutace se mohou vyskytovat náhodně v jakékoli izolované populaci. Kvůli genetickému driftu a působení přirozený výběr genotypové složení izolovaných populací se stále více liší.

Důvody vedoucí ke vzniku geografické izolace jsou četné: vznik hor nebo řek, šíjí nebo úžin, vyhubení populací v určitých oblastech atd.

Vzhledem k nemožnosti křížení jedinců z různých izolovaných populací si každý z nich vyvíjí svůj vlastní směr evolučního procesu. Postupem času to vede k výrazným rozdílům v jejich genotypové struktuře a oslabení až úplnému zastavení výměny genů mezi populacemi.

Ekologická izolace. Dalším způsobem vedoucím k divergenci populace je ekologická izolace. Vychází z rozdílů v preferencích zvířat či rostlin usadit se na určitém místě a křížit se v přesně vymezenou roční dobu. Některé lososovité ryby se například netřou ročně, ale každý druhý rok. Jedna populace ryb se navíc rozmnoží ve stejné oblasti tření v sudý rok a další v lichém roce. Z tohoto důvodu se zástupci různých populací nemohou křížit a populace se izolují.

Další typ ekologické izolace je spojen s preferencí živých organismů pro určitý biotop. Příkladem takové izolace je pstruh sevanský. Různé populace pstruhů se třou v ústích různých potoků a horských řek tekoucích do jezera, takže volné křížení mezi nimi je extrémně obtížné. Ekologická izolace tak zabraňuje křížení jedinců z různých populací a slouží, stejně jako geografická izolace, k počáteční fáze populační divergence.

Biologické mechanismy, které brání jedincům různých druhů ve vzájemném křížení. Existují složité mechanismy, které brání jedincům různých druhů žijících na stejném území ve vzájemném křížení. Rozdíly v chování zvířat jsou zvláště důležité při provádění takové izolace.

Rozdílnost písní při páření, námluvní rituály, vydávané pachy, preferovaná stanoviště - to vše spolehlivě chrání jedince různých druhů před pářením. Mnoho druhů má navíc rozdíly ve struktuře pohlavních orgánů, což je další překážkou křížení. U rostlin je pozorována neschopnost pylu některých druhů vyklíčit na blizny jiných druhů. V případě, že dojde k oplodnění, je pozorována smrt zygot z genetických důvodů. V případech, kdy jsou překonány všechny bariéry a přesto se rodí hybridní potomci, bývají často neplodní v důsledku meiotických poruch v důsledku rozdílů ve struktuře a počtu chromozomů.

Různé typy izolace tedy na jedné straně vytvářejí předpoklady pro divergenci populací a následnou speciaci a na druhé straně přispívají k zachování genetické struktury druhu.

1. Vysvětlete, jak vznikají nové druhy v podmínkách geografické nebo environmentální izolace.
2. Jaký je rozdíl mezi geografickou a environmentální izolací?

>> Izolační mechanismy

1. Jaký je důvod rozdílu mezi organismy objevenými Charlesem Darwinem na Galapágách a blízce příbuznými formami na pevnině?
2. Jaké přírodní faktory některé izolují populace organismy z jiných populací stejného druhu?

Darwin zjistil, že rozdíly mezi populacemi stejného druhu se projevují ve formě adaptace na různé podmínkyživot. Ve světle moderní znalosti to znamená, že jedinci v populacích si vyvinou určité geneticky fixní vlastnosti, které je od sebe odlišují a zajišťují nejlepší adaptaci organismů na podmínky konkrétní oblasti. Zde je příklad. Populace atlantického sledě v různých oceánských oblastech násobit v různých obdobích roku. Nutná podmínka Přežití juvenilních sleďů je způsobeno shodou okolností v načasování líhnutí larev z vajíček a rozvojem drobného fytoplanktonu - jejich hlavní potravy. V závislosti na zeměpisné šířce oblasti nastává vrcholný rozvoj fytoplanktonu na jaře, v létě, na podzim nebo v zimě.

Podle toho se rozlišují jarní, letní, podzimní a zimní tření sledi, jejichž populace žijí odděleně, mají nepatrné vnější rozdíly, ale patří ke stejnému druhu a mohou se křížit a produkovat plodné potomstvo.

Mohou rozdíly mezi populacemi vést k jejich reprodukční izolaci, ke ztrátě schopnosti jedinců z různých populací se mezi sebou volně křížit?

Populace žijící na různých ostrovech jsou od sebe izolované a jejich jedinci se prakticky nemísí. Je zřejmé, že v podmínkách takové čistě geografické izolace se postupně hromadí rozdíly ve struktuře nebo chování, což může v konečném důsledku vést ke vzniku nových druhů zvířat nebo rostlin.

Jak jedinci různých populací ztrácejí schopnost křížit se a vyměňovat si geny s jinými jedinci stejného druhu? Je to způsobeno pouze geografickým oddělením nebo existují jiné mechanismy? Odpovědi na tyto otázky poskytují klíč k pochopení mechanismů speciace.

Bylo zjištěno, že fyzikální faktory prostředí stanoviště a biologické vlastnosti organismů mohou vést k omezení výměny genů. K tomu dochází v důsledku aktivace různých typů izolačních mechanismů

Podívejme se na některé příklady.

Havajské ostrovy jsou domovem dvou druhů ovocných mušek, které jsou vzhledově velmi podobné. Oba druhy žijí na stejných místech, živí se šťávou z téhož dřevina. V tomto případě se jeden druh živí mízou stékající po kmenech a větvích v horních patrech stromu, zatímco druhý se živí kalužemi mízy na lesní půdě, kvůli jejich prostorovému oddělení nikdy nedochází. Tento příklad ukazuje, že genetické rozdíly mezi populacemi mohou vznikat z různých ekologických specializací.

Zajímavým příkladem behaviorální izolace je různé typy světlušky. Každý z druhů žijících společně se vyznačuje určitou světelnou dráhou a typy vyzařovaných světelných signálů. Dráhy mohou být klikaté, přímé nebo ve tvaru smyčky a světelné pulzace mohou být krátké nebo dlouhé ve formě stabilních odrazů (obr. 76). Při páření se jedinci navzájem vybírají, přísně se zaměřují na typ světelného signálu. Tento příklad ukazuje, že izolaci mezi populacemi lze upevnit vytvořením určitých typů chování – rozvojem reflexních reakcí pouze na signály toho či onoho typu.

Pyl některých rostlinných druhů, jako jsou orchideje, přenášejí pouze určité druhy zvířat, jejichž instinktivní chování zajišťuje, že k výměně genů dojde pouze mezi jedinci jejich vlastního druhu.

U zvířat s vnějším oplodněním fungují izolační mechanismy na molekulární úrovni. U hvězdice a některé druhy měkkýšů roli izolačních faktorů hrát rozdíly ve struktuře speciálních proteinových molekul, které spojují spermie a vajíčka Tyto molekuly, které jsou na povrchu vajíček, reagují pouze na spermie „jejich“ druhů, což vylučuje možnost fúze reprodukčních produktů různých druhů. U zvířat s vnitřním oplodněním hrají tuto roli rozdíly ve stavbě pohlavních orgánů.

Konečně u mnoha zvířat začíná období rozmnožování za přesně definovaných kombinací vnějších faktorů (například teploty a světla). Tyto faktory na ně působí jako signály k zahájení páření. Různé druhy reagují na stejné faktory odlišně, a proto se jejich doby rozmnožování neshodují mezi různými druhy obojživelníků žijících ve stejných oblastech.

Izolační mechanismy brání vývoji organismu ze zygoty vzniklé v důsledku fúze gamet samce a samice různých druhů. Takto vzniklí kříženci většinou rychle hynou nebo zůstávají neplodní. Například mezek - kříženec koně a osla - je sterilní, nemůže produkovat potomstvo, protože meióza je s jeho sadou chromozomů nemožná. Kříženci zajíce bílého a zajíce hnědého, kuny a sobola jsou sterilní.

Reprodukční izolace. Izolační mechanismy.

1. Co jsou to izolační mechanismy? Jaký je význam izolačních mechanismů?
2. Jaké znáte typy izolačních mechanismů? Uveďte příklady.
3. Proč jsou kříženci různých druhů organismů sterilní?

Kamensky A. A., Kriksunov E. V., Pasechnik V. V. Biologie 9. tř.
Odeslali čtenáři z webu

ALERGIE A ANAFYLAXIE.

1. Pojem imunologické reaktivity.

2. Imunita, její typy.

3. Mechanismy imunity.

4. Alergie a anafylaxe.

ÚČEL: Představit význam imunologické reaktivity, typy, mechanismy imunity, alergie a anafylaxe, která je nezbytná pro pochopení imunologické obrany organismu před geneticky cizími tělesy a látkami, dále při provádění očkování proti infekčním chorobám, podávání sér. pro preventivní a léčebné účely.

1. Imunologie je věda o molekulárních a buněčných mechanismech imunitní odpovědi a její roli v různých patologických stavech organismu. Jedním z palčivých problémů imunologie je imunologická reaktivita - nejdůležitější vyjádření reaktivity vůbec, tedy vlastností živého systému reagovat na vliv různých faktorů vnějšího i vnitřního prostředí. Pojem imunologická reaktivita zahrnuje 4 vzájemně související jevy: 1) imunitu vůči infekčním chorobám, neboli imunitu ve vlastním slova smyslu, 2) reakce biologické inkompatibility tkání, 3) reakce z přecitlivělosti (alergie a anafylaxe); na jedy různého původu.

Všechny tyto jevy sdílejí následující vlastnosti: 1) všechny se vyskytují v těle, když do něj vniknou cizí živé bytosti (mikroby, viry) nebo bolestivě změněné tkáně, různé antigeny, toxiny 2) tyto jevy a reakce jsou reakcemi biologickými obrana, zaměřená na zachování a udržení stálosti, stability, složení a vlastností každého jednotlivého celého organismu 3) v mechanismu většiny reakcí samotných mají značný význam procesy interakce antigenů s protilátkami;

Antigeny (řec. anti - proti, genos - rod, původ) jsou látky tělu cizí, které způsobují tvorbu protilátek v krvi a jiných tkáních. Protilátky jsou proteiny skupiny imunoglobulinů, které se tvoří v těle, když do něj vstoupí určité látky (antigeny) a neutralizují jejich škodlivé účinky.

Imunologická tolerance (lat. tolerantia - trpělivost) - úplná nebo částečná absence imunologické reaktivity, tzn. ztráta (nebo snížení) schopnosti těla produkovat protilátky nebo imunitní lymfocyty v reakci na antigenní podráždění. Může být fyziologický, patologický a umělý (terapeutický). Fyziologická imunologická tolerance se projevuje tolerancí imunitního systému k bílkovinám vlastního těla. Základem této tolerance je „zapamatování“ složení bílkovin v těle buňkami imunitního systému. Příkladem patologické imunologické tolerance je tolerance nádoru tělem. Imunitní systém v tomto případě špatně reaguje na rakovinné buňky, které jsou cizorodé ve složení bílkovin, což může souviset nejen s růstem nádoru, ale také s jeho výskytem. Umělá (terapeutická) imunologická tolerance je reprodukována pomocí vlivů, které snižují aktivitu orgánů imunitního systému, například zavedením imunosupresiv, ionizujícího záření. Oslabení aktivity imunitního systému zajišťuje toleranci organismu vůči transplantovaným orgánům a tkáním (srdce, ledviny).

2. Imunita (lat. immunitas - osvobození od něčeho, vysvobození) je imunita těla vůči patogenům nebo určitým jedům. Imunitní reakce jsou namířeny nejen proti patogenům a jejich jedům (toxinům), ale i proti všemu cizímu: cizím buňkám a tkáním, které byly geneticky změněny v důsledku mutace vlastních buněk, včetně buněk rakovinných. V každém organismu existuje imunologický dozor, který zajišťuje rozpoznání „vlastního“ a „cizího“ a zničení „cizího“. Imunita je proto chápána nejen jako imunita vůči infekčním chorobám, ale také jako způsob ochrany organismu před živými bytostmi a látkami, které nesou známky cizince. Imunita je schopnost těla chránit se před geneticky cizími tělesy a látkami Podle způsobu vzniku se rozlišuje imunita vrozená (druhová) a získaná.

Vrozená (druhová) imunita je pro daný živočišný druh dědičná vlastnost. Podle pevnosti nebo odolnosti se dělí na absolutní a relativní. Absolutní imunita je velmi silná: žádné vlivy vnější prostředí neoslabují imunitní systém (dětská obrna nemůže být způsobena u psů a králíků prochladnutím, hladověním, poraněním). , holubi) jsou imunní vůči antraxu, ale pokud je oslabíte ochlazením, půstem, pak to dostanou).

Získaná imunita se získává během života a dělí se na přirozeně získanou a uměle získanou. Každý z nich se podle způsobu výskytu dělí na aktivní a pasivní.

Přirozeně získaná aktivní imunita nastává po prodělaném odpovídajícím infekčním onemocnění. Přirozeně získaná pasivní imunita (vrozená neboli placentární imunita) je způsobena přechodem ochranných protilátek z krve matky přes placentu do krve plodu. Ochranné protilátky jsou produkovány v těle matky, ale plod je dostává hotové. Takto získají novorozenci imunitu proti spalničkám, spále a záškrtu Po 1-2 letech, kdy jsou protilátky přijaté od matky zničeny a částečně uvolněny z těla dítěte, jeho náchylnost k těmto infekcím prudce stoupá. Pasivní imunita může být v menší míře přenášena mateřským mlékem Uměle získaná imunita je reprodukována člověkem za účelem prevence infekčních onemocnění. Aktivní umělé imunity se dosáhne naočkováním zdravých lidí kulturami usmrcených nebo oslabených patogenních mikrobů, oslabených toxinů (anatoxiny) nebo virů. Umělou aktivní imunizaci poprvé provedl E. Jenner očkováním dětí kravskými neštovicemi. Tento postup nazval L. Pasteur očkování a roubovací materiál vakcína (lat. vacca - kráva). Pasivní umělá imunita se reprodukuje injekčním podáním séra obsahujícího protilátky proti mikrobům a jejich toxinům. Antitoxická séra jsou zvláště účinná proti záškrtu, tetanu, botulismu a plynatosti. Používají se i séra proti hadím jedům (kobra, zmije). Tato séra se získávají od koní, kteří byli imunizováni tímto toxinem.

Podle směru působení se rozlišuje i imunita antitoxická, antimikrobiální a antivirová. Antitoxická imunita je zaměřena na neutralizaci mikrobiálních jedů, vedoucí roli v ní mají antitoxiny. Antimikrobiální (antibakteriální) imunita je zaměřena na zničení samotných mikrobiálních těl. Hlavní roli v něm mají protilátky, stejně jako fagocyty. Antivirová imunita se projevuje tvorbou v lymfoidních buňkách speciálního proteinu – interferonu, který potlačuje množení virů. Účinek interferonu je však nespecifický.

3. Imunitní mechanismy se dělí na nespecifické, tzn. generál ochranná zařízení a specifické imunitní mechanismy. Nespecifické mechanismy brání pronikání mikrobů a cizorodých látek do těla, když se v těle objeví cizí antigeny, začnou fungovat specifické mechanismy.

Mechanismy nespecifické imunity zahrnují řadu ochranných bariér a zařízení.1) Neporušená kůže je pro většinu mikrobů biologickou bariérou a sliznice mají zařízení (pohyby řasinek) pro mechanické odstranění mikrobů.2) Ničení mikrobů pomocí přírodních tekutin ( sliny, slzy - lyso- cym, žaludeční šťáva - kyselina chlorovodíková.3) Bakteriální flóra obsažená v tlustém střevě, sliznici nosní dutiny, ústech, genitáliích, je antagonistou mnoha patogenních mikrobů.4) Krevní mozek bariéra (endotel vlásečnic mozku a choroidálních plexů jeho komor ) chrání centrální nervový systém před infekcí a vstupem cizorodých látek 5) Fixace mikrobů ve tkáních a jejich zničení fagocyty 6) Ohnisko zánětu at místo průniku mikrobů kůží nebo sliznicí hraje roli ochranné bariéry 7) Interferon je látka inhibující intracelulární reprodukci viru. Vyrábí se různými buňkami těla. Vzniká pod vlivem jednoho typu viru, působí i proti jiným virům, tzn. je nespecifická látka.

Specifický imunitní mechanismus imunity zahrnuje 3 vzájemně propojené složky: A-, B- a T-systém 1) A-systém je schopen vnímat a rozlišovat vlastnosti antigenů od vlastností vlastních proteinů. Hlavním představitelem tohoto systému jsou monocyty. Pohlcují antigen, hromadí jej a předávají signál (antigenní podnět) výkonným buňkám imunitního systému 2) Výkonná část imunitního systému - Součástí B-systému jsou B-lymfocyty (dozrávají u ptáků v burze). z Fabricius (lat. bursa - vak) - kloakální divertikl). U savců ani u lidí nebyla nalezena obdoba Fabriciovy burzy, předpokládá se, že její funkci plní buď samotná hematopoetická tkáň kostní dřeně, nebo Peyerovy pláty ilea. Po přijetí antigenního stimulu z monocytů se B lymfocyty promění v plazmatické buňky, které syntetizují antigenně specifické protilátky - imunoglobuliny pěti různých tříd: IgA, IgD, IgE, IgG, IgM. B-systém zajišťuje rozvoj humorální imunity 3) T-systém zahrnuje T-lymfocyty (zrání závisí na brzlíku). Po přijetí antigenního podnětu se T-lymfocyty mění v lymfoblasty, které se rychle množí a dozrávají. V důsledku toho se tvoří imunitní T-lymfocyty, které jsou schopny rozpoznat antigen a interagovat s ním. Existují 3 typy T-lymfocytů: T-pomocníci, T-supresory a T-killery. T-helpers (pomocníci) pomáhají B-lymfocytům, zvyšují jejich aktivitu a mění je na plazmatické buňky. T-supresory (depresory) snižují aktivitu B-lymfocytů. T-killery (killery) interagují s antigeny - cizími buňkami a ničí je T-systém zajišťuje tvorbu buněčné imunity a rejekce transplantátu, zabraňuje vzniku nádorů v těle, vytváří protinádorovou rezistenci, a proto k jeho narušení může přispívat. k vývoji nádorů.

4. Alergie (řec. allos - jiné, ergon - působení) je změněná (zvrácená) reaktivita těla na opakované vystavení jakýmkoliv látkám nebo složkám vlastních tkání. Alergie je založena na imunitní reakci, která způsobuje poškození tkání.

Při prvotním zavedení antigenu, zvaného alergen, do těla nedochází k žádným znatelným změnám, ale hromadí se protilátky nebo imunitní lymfocyty proti tomuto alergenu. Po určité době, na pozadí vysoké koncentrace protilátek nebo imunitních lymfocytů, způsobí znovu zavedený stejný alergen jiný účinek - těžkou dysfunkci a někdy smrt těla. Při alergiích imunitní systém v reakci na alergeny aktivně produkuje protilátky a imunitní lymfocyty, které interagují s alergenem. Výsledkem takové interakce je poškození na všech úrovních organizace: buněčné, tkáňové, orgánové.

Mezi typické alergeny patří různé druhy pylu trav a květin, chlupy domácích mazlíčků, syntetické produkty, prací prášky, kosmetika, živiny, léky, různá barviva, cizí krevní sérum, domácí a průmyslový prach. Kromě zmíněných exoalergenů, které se do těla dostávají zvenčí různými cestami (dýchacími cestami, ústy, kůží, sliznicemi, injekčně), se v nemocném těle tvoří endoalergeny (autoalergeny) z vlastních bílkovin pod vliv různých škodlivých faktorů. Tyto endoalergeny způsobují řadu autoalergických (autoimunitních nebo autoagresivních) lidských onemocnění.

Všechny alergické reakce jsou rozděleny do dvou skupin: 1) alergické reakce opožděného typu (opožděná hypersenzitivita 2) alergické reakce okamžitého typu (okamžitá hypersenzitivita). hlavní roli patří k interakci alergenu se senzibilizovanými T-lymfocyty, při výskytu druhého - narušení aktivity B-systému a účasti humorálních alergických protilátek-imunoglobulinů.

Alergické reakce opožděného typu zahrnují: reakci tuberkulínového typu (bakteriální alergie), kontaktní alergické reakce (kontaktní dermatitida), některé formy lékových alergií, mnoho autoalergických onemocnění (encefalitida, tyreoiditida, systémový lupus erythematodes, revmatoidní artritida, systémová sklerodermie) alergické reakce při odmítnutí transplantátu. Mezi okamžité alergické reakce patří: anafylaxe, sérová nemoc, bronchiální astma, kopřivka, senná rýma, Quinckeho edém.

Anafylaxe (řecky ana - opět afylaxe - bezbrannost) je okamžitá alergická reakce, která nastává při parenterálním podání alergenu (anafylaktický šok a sérová nemoc). Anafylaktický šok je jednou z nejzávažnějších forem alergií. Tento stav se může objevit u lidí při podávání léčivých sér, antibiotik, sulfonamidů, novokainu a vitamínů. Sérová nemoc se objevuje u člověka po podání terapeutických sér (antidifterie, antitetanus), ale i gamaglobulinu pro terapeutické nebo profylaktické účely Projevuje se zvýšením tělesné teploty, výskytem bolestí kloubů, jejich otoky, svěděním , kožní vyrážky.. K prevenci anafylaxe používají desenzibilizační metodu dle A.M. Bezredky: 2-4 hodiny před podáním potřebného množství séra se podává malá dávka (0,5-1 ml), pak pokud nedojde k reakci. , zbytek je spravován.