Прокариоты как иллюстрация эволюции, происходящей в наши дни

Главной методической проблемой эволюционных исследований является косвенный характер получаемых результатов и доказательств высказывае­мых гипотез. Действительно, проанализировать элементарное эволюцион­ное явление — отследить изменение частот аллельных генов ряда локусов в популяциях — не проблема. Достаточно нескольких лет, в крайнем слу­чае — одного десятилетия, чтобы при исследовании, например, популяций дрозофилы, получить убедительные результаты, доказывающие, что часто­та аллеля а, определяющего красный цвет глаз, снижается, а ген б, отве­чающий за розовый цвет глаз, встречается всё чаще. Однако они не дают прямых доказательств того, что это — эволюционное событие, начальный этап видообразования и что через значительное время вместо дрозофил с красными глазами данную местность заселят особи нового вида, ключевым признаком которых станет розовый цвет глаз.

Чтобы доказать, что динамика генов — это реальное эволюционное собы­тие, необходимо изучить изменения генетической структуры десятков тысяч поколений. Такое исследование растянется на тысячелетия. Очевидно, что современная генетика, которой едва исполнилось 100 лет, не может располагать данными за такой период. Поэтому актуальными становятся исследования эволюционных процессов, протекающих в «наши дни».

Рис. 191. Бактерии раз­множаются быстрее любого другого организма, а по­тому являются идеальным объектом доказательства существования эволюции в наше время

В этой связи особое значение имеют исследования существ с очень коротким жизненным циклом, размножающихся с огромной скоростью. Эволюционные преобразования у них протекают буквально «на глазах». Такими организмами являются бактерии (рис. 191). За сутки в оптимальных условиях одна бактерия может дать начало нескольким десяткам поколений (деле­ние у бактерий в благоприятных условиях происходит каждые 20 минут). За неделю в идеальных для жизни условиях сменятся уже сотни, за месяц — тысячи поколений бактерий. Считают, что именно столько поколений необхо­димо видам многоклеточных существ для возникновения хотя бы первичных необратимых микроэволюционных изменений. Если это так, то в специально спланированных экспериментах с прокариотическими организмами можно доказать, что эволюция продолжается и сейчас.

Один из таких экспериментов был проведён с колониями кишечной палочки (бактерией-сапрофитом, обитающей в кишечнике человека). Сначала на специальной среде в отдельных колбах основали 12 колоний. Питательным веществом в этой среде были глюкоза и соеди­нения лимонной кислоты, которую в аэробных условиях кишечная палочка не усваивает. Эксперимент длился 20 лет. За это время сме­нилось 44 тысячи поколений. До 30-тысячного поколения никаких изменений в колониях не наблюдали, но с 31-го в одной из популяций пошёл бурный рост, обусловленный тем, что местные бактерии обрели способность усваи­вать цитрат. Расчёты показали, что где-то на уровне 20-тысячного поколения, вероятно, у одной особи произошла мутация, которая позволила этой бактерии и её потомству питаться не только глюкозой, но и цитратом. Это дало им селективное преимущество по сравнению с обычными членами колонии. Постепенно таких мутантов становилось всё больше и больше и к 31-тысячному поколению они полностью вытеснили остальные бактерии. Очевидно, если подобная мутация произойдёт в природе и отдельные бактерии получат возможность усваивать новый субстрат, это даст им и их потомкам преимущество в борьбе за существование с другими особями и, в конечном счете, приведёт к образованию нового вида. Материал с сайта http://worldof.school

Ещё одним доказательством наблюдаемой эволюции бактерий является выработка ими устойчивости к антибиотикам. Особенно опасными для здоро­вья людей стали устойчивые к антибиотикам штаммы (от нем. штамм — осно­ва, ствол) туберкулёзной палочки и золотистого стафилококка, появление которых явилось прямым результатом действия естественного отбора, при котором выживают наиболее устойчивые к антибиотикам бактерии.

Удивительную способность к эволюции под действием отбора на устойчивость к различным пестицидам демонстрируют насекомые. За последние 50 лет зарегистри­ровано 2500 случаев таких эволюционных адаптаций, за которыми стоят генетические изменения — мутации, вызвавшие резистентность насекомых к ядам, подхваченные естественным отбором.

Эволюционные процессы продолжаются и в наше время. Они пред­ставляют собой различные преобразования, в том числе и генетические, которые можно отследить и доказать при специальных наблюдениях на протяжении нескольких десятилетий.

На этой странице материал по темам:

• Прокаріоти як ілюстрація еволюції

• Прокариоты как иллюстрация эволюции происходящей в наши дни

• Лишайники эволюционная таблица

• Как выглядит бактерия

• Прокариотическая клетка доклад кратко

Вопросы по этому материалу:

• Почему прокариотические организмы являются удачным объектом эволюционных экспериментов?