что препятствует накоплению вредных мутаций в череде поколений
Теория накопления мутаций
Из Википедии — свободной энциклопедии
Вероятность размножения индивидуума зависит от его возраста, возрастая от нулевой в момент рождения, и достигая пика у молодых взрослых организмов (сразу после достижения половой зрелости), после чего она уменьшается в связи с увеличением вероятности смерти от внешних (хищники, болезни, несчастные случаи) и внутренних (старение) причин. При этом в природных условиях организмы очень редко доживают до возраста, когда старение становится заметным, то есть смертность почти исключительно зависит от внешних причин, на которые старение не имеет никакого влияния. Против вредных мутаций в аллелях, которые проявляются в молодом возрасте, таким образом действует очень сильное эволюционное давление, так как они имеют сильное влияние на вероятность размножения. С другой стороны, вредные мутации, которые проявляются поздно в жизни, в возрасте, до которого большая часть популяции не доживает, будут испытывать значительно меньшее эволюционное давление, потому что их носители уже передали свои гены следующему поколению и уменьшение числа наследников из-за этих мутаций незначительно.
Мутации могут оказывать влияние на успех организма как непосредственно, так и косвенно. Например, гипотетическая мутация, увеличивающая риск переломов в связи со снижением фиксации кальция, является в меньшей степени вредной, чем мутация, которая поражает яйца в матке. С точки зрения эволюции неважно, почему снижается способность организма к размножению. Важно, что индивидуумы, которые несут вредную мутацию, имеют меньше возможностей для размножения, если вредный эффект этой мутации проявляется раньше в жизни. Например, люди, болеющие прогерией (генетическая болезнь с симптомами преждевременного старения) живут всего лишь 15-20 лет, и практически не могут передать свои мутантные гены следующему поколению (считая мутацию доминантной). В таких условиях прогерия возникает только вследствие новых мутаций, а не от генов родителей. В отличие от них люди с другой генетической болезнью, болезнью Альцгеймера, которая проявляется поздно, успевают оставить потомство до её проявления. Таким образом, болезнь передаётся новым поколениям и является случайной. Другими словами, теория накопления мутаций предусматривает увеличение с возрастом частоты генетических мутаций, которые остаются в генофонде.
Согласно теории накопления мутаций ожидается рост генетических изменений максимальной продолжительности жизни с возрастом. Таким образом, в гетерогенной популяции, такое же самое изменение в фенотипе отвечает большому числу изменений в генотипе. Предусмотренное увеличение аддитивной генетической вариации может быть выявлено при изучении соотношения генетических изменений при условии аналогичных фенотипических изменений. Это соотношение, так называемая наследственность продолжительности жизни в узком смысле, может быть оценено как удвоенный наклон линии регрессии в зависимости продолжительности жизни потомков от материнской продолжительности жизни. Поэтому, если возраст на момент смерти действительно определяется накоплением вредных мутаций замедленного действия, ожидается, что этот наклон станет круче с увеличением возраста материнского организма на момент смерти. Этот прогноз был проверен анализом генеалогических данных наследственности в европейских королевских и знатных семьях, которые очень хорошо задокументированы. Было обнаружено, что наклон линии регрессии потомков действительно возрастает с максимальным возрастом предков, как и предусматривается теорией накопления мутаций. Аналогичные результаты были получены и с помощью исследований других модельных организмов, например, плодовой мушки Drosophila melanogaster [3]
Сегодня, тем не менее, теория накопления мутаций не подтверждена на примере конкретных генов и остаётся гипотезой, которая требует дальнейшего подтверждения.
Страдающие от инбридинга какапо избежали ускоренного накопления вредных мутаций
Какапо (Strigops habroptila). На данном снимке запечатлен знаменитый самец по имени Сирокко.
Небольшая популяция нелетающих попугаев какапо с новозеландского острова Стьюарт находится в изоляции не менее десяти тысяч лет и страдает от близкородственного скрещивания и потери генетического разнообразия. Однако, как выяснили генетики, местные птицы накопили намного меньше опасных мутаций, чем их вымершие сородичи с Южного острова. Судя по всему, в маленькой инбредной популяции естественному отбору легче устранять вредоносные генетические варианты. Результаты исследования опубликованы в статье для журнала Cell Genomics.
Нелетающие ночные попугаи какапо (Strigops habroptila) — одни из самых необычных обитателей Новой Зеландии. К сожалению, как и многие другие местные птицы, они сильно пострадали от людей и завезенных ими хищников и грызунов. В результате к 1995 году численность какапо сократилась до 51 особи. С тех пор благодаря строгой охране популяция вида выросла и недавно преодолела отметку в двести особей. Тем не менее какапо размножаются очень медленно, поэтому все еще остаются на грани полного исчезновения. Кроме того, в Новой Зеландии почти не осталось безопасных для этих попугаев мест, так что всех представителей вида пришлось переселить на три свободных от завезенных млекопитающих островка Кодфиш, Литтл-Барриер и Анкор.
Специалистов по охране природы также беспокоит низкое генетическое разнообразие какапо, которое за последние 200 лет сократилось на 70-80 процентов. Более того, все современные представители данного вида происходят от ограниченного числа особей (умершего в 2011 году самца по имени Ричард Генри из исчезнувшей популяции с Южного острова и 39 разнополых птиц с острова Стьюарт), поэтому приходятся друг другу довольно близкими родственниками. Из-за этого среди какапо высок уровень инбридинга. Предполагается, что близкородственное скрещивание привело к накоплению вредных мутаций, из-за которого самцы какапо производят сперму низкого качества, а многие яйца не проклевываются.
Какапо по имени Ричард Генри, последний представитель популяции с Южного острова, в руках у новозеландского орнитолога Дона Мертона (Don Merton). Ричард Генри умер в 2011 году.
Ранее некоторые специалисты предполагали, что популяция какапо с острова Стьюарт происходит от птиц, которых маори или европейцы завезли сюда с главных островов архипелага не ранее 500 лет назад. Однако генетический анализ опроверг эту идею. Оказалось, что какапо с острова Стьюарт разошлись с другими представителями вида уже в конце последнего оледенения, 10-20 тысяч лет назад. Вероятно, попугаи заселили остров во времена ледникового периода, когда тот был соединен с Южным островом сухопутным мостом. Затем из-за таяния ледников уровень моря поднялся и птицы на Стьюарте оказались в изоляции.
На протяжении всей своей истории стьюартские какапо были немногочисленными. До прихода людей размер островной популяции составлял всего 300-600 особей (для сравнения, на Южном острове тогда обитало от четырнадцати с половиной тысяч до сорока двух тысяч какапо). При этом за последние 150 лет попугаев здесь стало еще меньше по вине завезенных хищников. Низкая численность и изоляция привели к высокому уровню инбридинга, что отразилось на генетических особенностях птиц со Стьюарта: по сравнению с ныне вымершими сородичами с Южного острова у них намного ниже уровень гетерозиготности и разнообразие нуклеотидов.
В частности, в среднем 53 процента генома стьюартских какапо входят в состав протяженных гомозиготных областей (непрерывных гомозиготных участков генотипов, которые присутствуют у животного, поскольку оба родителя передают одинаковые гаплотипы своему потомству) размером более ста килобаз. Для популяции с Южного острова эта цифра составляла 15 процентов. При этом в состав более крупных гомозиготных областей размером более двух мегабаз входит 34 процента генома стьюартских какапо и всего четыре процента генома какапо с Южного острова. Эти данные указывают на очень высокий уровень инбридинга на Стьюарте, в особенности за последние десять поколений.
Близкородственное скрещивание на Стьюарте в теории должно было привести к значительному росту мутационной нагрузки в местной популяции какапо. Однако анализ участков генома, находящихся под сильным влиянием отбора, показал, что у островных птиц в 1,1 раза меньше вредоносных мутаций, чем у представителей вымершей популяции с Южного острова. В наибольшей степени эта разница заметна для аллелей, которые подвержены самому сильному воздействию естественного отбора. Анализ отдельных генов показал, что какапо со Стьюарта несут в 1,9 раза мутаций, выключающих функции гена, чем их исчезнувшие сородичи с Южного острова (17,6 мутации на геном против 34,1 мутации на геном).
Может показаться нелогичным, что птицы из изолированной популяции, подверженной инбридингу, накопили так мало вредных мутаций. По мнению авторов, это связано с тем, что у какапо со Стьюарта подобные мутации чаще оказывались в гомозиготном состоянии, так что естественному отбору было проще избавиться от их носителей. Похожий механизм был ранее описан для некоторых других малочисленных животных, например, вакит (Phocoena sinus). Дополнительное моделирование подтвердило, что стьюартская популяция подверглась действию очищающего отбора, который заметно снизил распространенность умеренно и значительно вредоносных мутаций. Данный процесс в основном шел в течение долгого периода изоляции, в то время как дополнительное падение численности, начавшееся 150 лет назад, могло привести к дрейфу генов и ослаблению эффекта от очищающего отбора.
Несмотря на то, что у какапо с острова Стьюарт оказалось намного меньше опасных мутаций, чем можно было ожидать, в современной популяции все равно регулярно встречаются вредоносные генетические варианты, которые отрицательно сказываются на перспективах вида. Отчасти это связано с вкладом самца Ричарда Генри, который происходит с Южного острова. Дассекс и его соавторы обнаружили, что нефункциональные мутации присутствуют в 61 гене современных какапо. Среди них гены, связанные с размножением (BUB1), развитием (BMPR1A, FLT1) и иммунитетом (IGDCC4).
В течение последних двадцати лет орнитологи, работающие над спасением какапо, пытаются повысить генетическое разнообразие популяции, не давая близкородственным особям спариваться между собой. При этом специалисты стараются, чтобы как можно больше птенцов получили более разнообразные гены от потомков Ричарда Генри. Дассекс и его соавторы предупреждают, что данная стратегия может быть ошибочной. Несмотря на инбридинг, популяция с острова Стьюарт долгое время оставалась стабильной и несла намного меньше опасных мутаций, чем популяция с Южного острова. Скрещивая ее представителей с потомками Ричарда Генри, специалисты способствуют распространению вредоносных генетических вариантов среди какапо и снижают эффективность очищающего отбора. В такой ситуации более разумным было бы ограничить спаривание птиц, несущих гены Ричарда Генри, с потомками особей с острова Стьюарт.
Дассекс и его коллеги надеются, что результаты их исследования помогут доработать стратегию разведения какапо и ускорят рост численности этого редкого вида.
Какапо — не единственный редкий новозеландский попугай. Например, в горах Южного острова живут знаменитые кеа (Nestor notabilis). Часто считается, что эти птицы эволюционировали для выживания в суровых горных условиях. Тем не менее, генетический анализ показал, что в действительности кеа появились на травянистых равнинах, но вымерли здесь по вине человека или из-за конкуренции с родственными попугаями кака (N. meridionalis) и сохранились лишь высоко в горах.
Мутационная теория старения
Суть мутационной теории старения
В 1952 году британский биолог Питер Медавар выдвинул теорию, которая рассматривает старение как побочный продукт естественного отбора.
Ее смысл в том, что гены с вредными мутациями, проявляющимися в пожилом возрасте, не встречают значительного сопротивления естественного отбора, поэтому изменения в таких генах накапливаются и вызывают старение.
Согласно теории накопления мутаций, гены, полезные в раннем возрасте человека (например, участвующие в воспроизводстве), поддерживаются естественным отбором в отличие от генов, полезных в пожилом возрасте (например, снижающие риск онкологических или нейродегенеративных заболеваний).
Таким образом, именно молодое поколение вносит основной вклад в создание новых поколений. Исходя из этого, Питер Медавар пришел к выводу, что старшие особи слишком малочисленны и не могут влиять на генофонд популяции ни в пользу старения, ни против него.
Изучайте тонкости антивозрастной медицины из любой точки мира. Для удобства врачей мы создали обучающую онлайн-платформу Anti-Age Expert: Здесь последовательно выкладываются лекции наших образовательных программ, к которым открыт доступ 24/7. Врачи могут изучать материалы необходимое количество раз, задавать вопросы и обсуждать интересные клинические случаи с коллегами в специальных чатах
Теория накопления мутаций выступает за отсутствие особых генов, вызывающих «запрограммированное старение». То есть, изменения, которые претерпевает организм после репродуктивного возраста, не имеют никакого значения для эволюции.
В то же время вредные мутации, проявляющиеся в молодости, встречают жесткое сопротивление естественного отбора из-за негативного воздействия на репродуктивную пригодность. Аналогичные мутации, проявляющиеся в старости, относительно нейтральны, поскольку их носители уже передали свои гены потомкам.
Согласно этой теории, у людей с вредоносной мутацией меньше шансов на воспроизводство, если ее негативный эффект проявляется в более раннем возрасте. Например, пациенты с прогерией (генетическое заболевание с симптомами преждевременного старения) живут всего около двенадцати лет, и, следовательно, они не могут передать свои мутантные гены следующему поколению. В таких условиях прогерия происходит только от новых мутаций, а не от генов родителей.
Напротив, люди, проявляющие мутацию в более старшем возрасте, могут размножаться до того, как болезнь возникает, как в случае с наследственной болезнью Альцгеймера. В результате прогерия встречается реже, чем поздние заболевания, такие как болезнь Альцгеймера, потому что мутантные гены, ответственные за болезнь Альцгеймера, не удаляются из генофонда так же легко, как гены прогерии, и, таким образом, могут накапливаться в следующих поколениях.
Другими словами, теория накопления мутаций утверждает, что частота генетических заболеваний должна увеличиваться в более старшем возрасте.
Слабые стороны мутационной теории старения
Некоторые исследователи считают Медавара, по сути, отцом современной геронтологии. Однако к его гипотезе есть и критические замечания.
Мутационная теория основана на идее о том, что старение происходит исключительно из-за ухудшения физической формы в результате неблагоприятных событий с возрастом, и, следовательно, само старение оказывает незначительное влияние на физическую форму.
Хотя «смерть от старости» в дикой природе встречается только у видов, у которых мало врагов, старение млекопитающих определенно влияет на силу, скорость, ловкость и другие факторы, говорящие о физической форме, в том числе, относительно молодых животных. Поэтому вряд ли старение оказывает незначительное влияние на физическую форму.
Получайте знания, основанные на доказательной медицине из первых уст ведущих мировых специалистов. В рамках Модульной Школы Anti-Age Expert каждый месяц проходят очные двухдневные семинары, где раскрываются тонкости anti-age медицины для врачей более 25 специальностей
Краткие выводы
Суть мутационной теории старения в том, что гены с вредными мутациями, проявляющимися в пожилом возрасте, не встречают значительного сопротивления естественного отбора, поэтому изменения в таких генах накапливаются и вызывают старение.
Согласно этой теории, у людей с вредоносной мутацией меньше шансов на воспроизводство, если ее негативный эффект проявляется в более раннем возрасте.
Однако многие исследователи считают слишком простым объяснение старения с точки зрения накопления мутаций.
Список использованной литературы
Charlesworth B: Fisher, Medawar, Hamilton and the evolution of aging. Genetics 2000; 156:927–931.
Strehler BL: Origin and comparison of the effects of time and high energy radiations on living systems. Quart Rev Biol 1959;34:117- 142.
Что препятствует накоплению вредных мутаций в череде поколений
Подробное решение параграф § 19 по биологии для учащихся 11 класса, авторов Каменский А.А., Сарычева Н.Ю., Исакова С.Н. Базовый уровень 2014
СТРАНИЦА 162
Можно ли назвать человеческие расы отдельными популяциями вида Homo sapiens? Ответ обоснуйте.
В настоящее время на Земле живут люди, относящиеся к одному биологическому виду — Homo sapiens. Антропологи делят вид Homo sapiens на более мелкие подгруппы, называемые расами. Представители различных рас отличаются друг от друга цветом кожи и волос, цветом и формой глаз, чертами лица, формой черепа, пропорциями частей тела. Эти признаки, названные расовыми, хотя и передаются из поколения в поколение, не существенны для жизни в современных условиях.
Кроманьонцы активно расселялись по всей Земле, попадая в различные условия обитания: тундру, тайгу, тропики, горные области. Именно уникальная широта зоны обитания кроманьонцев и стала причиной различий. В новых условиях обитания оставались в живых лишь наиболее приспособленные к этим условиям особи. Природные воздействия «отбирали» из большого числа наших предков тех, которые смогут выжить в арктической тундре, тех, которые способны существовать в азиатских степях, и тех, которые не спасуют перед трудностями жизни в джунглях Африки.
В биологическом (генетическом) смысле границы популяции, т.е. общности группы людей, определяет не пространственная близость, а родственные связи между членами популяции.
В биологическом (генетическом) смысле границы популяции, т.е. общности группы людей, определяет не пространственная близость, а родственные связи между членами популяции.
Расы — популяции людей, сформировавшиеся в различных условиях. Довольно близки друг другу по критериям: генетическому, экологическому, анатомическому, физиологическому, и прочим. Т е. главное доказательство — при скрещивании предстваителей различных рас рождается плодовитое потомство, чего не бывает при скрещивании разных видов.
СТРАНИЦА 165
Какие эволюционные факторы действовали на популяции людей, расселившихся по Земле?
Когда человек заселил практически всю Землю, за исключением Антарктиды и некоторых высокогорных районов, появились дополнительные барьеры между группами людей, живущими в различных условиях обитания. Эволюционные факторы, действующие на популяции людей, приводят к изменению генофонда.
Влияние элементарных эволюционных факторов на изменение генофонда человеческих популяций сводится к действию мутационного процесса, миграциям, дрейфу генов, естественному отбору.
По мере заселения человеком земного шара, сталкиваясь с новыми условиями среды, выживали и давали потомство приспособленные индивиды. Сформировавшиеся в ходе биологической эволюции морфологические признаки объясняются: характером окружающей среды; климата; пищевых ресурсов; количеством солнечного света.
Заполните таблицу по предложенному образцу.
СТРАНИЦА 167
Назовите, какой вид естественного отбора имеет место в данном случае.
Эволюция гена серповидно-клеточной анемии — классический пример действия естественного отбора в человеческой популяции.
Одним из наиболее важных эволюционных факторов, изменяющих частоты аллельных генов в популяциях людей, является естественный отбор. Однако его давление в человеческих популяциях ослабело настолько, что отбор утратил значение как фактор видообразования. Это обусловлено возрастанием значения социальных факторов исторического развития человечества и постепенным ослаблением роли биологических факторов эволюции человека. Однако за естественным отбором осталась функция стабилизации генофондов и поддержания наследств. разнообразия популяций людей. Особой жёсткостью выделялся отбор, направленный против гомозигот: гомозиготы по многим рецессивным аутосомным заболеваниям обычно элиминируются, не достигнув репродуктивного возраста. Так, гомозиготы по аллелю серповидноклеточности эритроцитов умирают от серповидноклеточной анемии в детском возрасте. Контротбор-положительный отбор, направленный против отрицательного отбора (поддержание гомозигот и гетеорозигот)
Генофонд популяций человека является результатом наложения многочисленных и разнонаправленных векторов отбора, обеспечивающего сохранение в каждом поколении сравнительно приспособленных к данным условиям генотипов. При этом с течением времени влияние отбора на генетическую структуру популяций людей снижается в основном благодаря успехам лечебной и профилактической медицины, а также социально-экономическим преобразованиям цивилизации.
СТРАНИЦА 165
Подумайте, как достижения современной медицины влияют на накопление вредных мутаций в популяциях человека.
Благодаря развитию медицины, изобретению антибиотиков, решению продовольственной проблемы и росту уровня жизни резко снизилась смертность (а несколько позже и рождаемость).
У жителей развитых стран стали выживать почти все родившиеся дети. Кроме того, слабое здоровье перестало быть серьезной помехой для размножения. Естественный отбор на человека сегодня почти не действует, по крайней мере в развитых странах. Это значит, что выживаемость и плодовитость людей практически перестали зависеть от их генотипа.
Безусловно, опасность накопления вредных мутаций в человеческой популяции существует.
С этой точки зрения следует признать, что вредность мутаций непостоянна: она меняется в зависимости от развития медицины и прочих благ цивилизации.
Например, высокая детская смертность Homo sapiens была во многом обусловлена инфекциями, от которых теперь мы защищены антибиотиками и вакцинами.
Физический облик человека, сформировавшийся около 40 тыс. лет назад, почти не изменился до настоящего времени благодаря действию стабилизирующего отбора. Примером действия стабилизирующего отбора в популяциях людей является значительно большая выживаемость детей, масса которых близка к средней величине. Однако, благодаря успехам медицины стабилизирующий эффект отбора становится менее действенным
В современном обществе действуют различные формы отбора; стабилизирующий и движущий. Стабилизирующий поддерживает устойчивость физического облика человека. Основной устойчивости является разнообразие популяций, для популяций – генотипическое разнообразие.
Движущий отбор неизменно связан с изменением признаков и свойств. К этой форме отбора приводит использование человеком различных химических препаратов, а также влияние радиации.
Прогресс в медицине шагнул далеко вперед. Люди, которые должны были умереть — выживают, развиваются, заводят своих детей. Передавая им свою генетику, они порождают слабый род. Естественный отбор и борьба за существование сталкиваются ежечасно. Природа придумывает все более изощренные способы контроля над людьми, а человек, старается не отстать от неё, тем самым препятствуя естественному отбору. Человеческий гуманизм приводит к слабому виду людей.
СТРАНИЦА 168
Подумайте и запишите, какое значение для человечества сегодня имеют эволюционные факторы.
Человечество и эволюция
СТРАНИЦА 168
1. Выполните задания, ответьте на вопросы.
• Что является причиной формирования человеческих рас?
Группы людей с общими биологическими, но с разными морфологическими признаками называются расами. Основной причиной формирования рас стала географическая изоляция,Одним из доказательств принадлежности человеческих рас к одному виду является рождение детей от родителей разных рас
• Назовите признаки внешнего строения представителей основных человеческих рас. Объясните причины этих адаптаций.
Признаки расы – приспособление к определенным физико-географическим и климатическим условиям внешней среды. Расы появились в результате расселения и географической изоляции предков современных людей в разных природно-климатических условиях. Расовые признаки наследственны, они возникли в далеком прошлом под непосредственным влиянием среды и носили адаптивный характер. Все расы одинаковы по генетическим, биохимическим, физиологическим признакам; они имеют неограниченные возможности скрещивания, от смешанных браков рождается плодовитое потомство; это указывает на то, что все расы биологически равноценны и относятся к одному виду — Homo sapiens.
Наиболее заметное различие между расами — по цвету кожи. Большинство современных приматов имеют темную пигментацию. Возможно, что и древний человек был темнокожим. Почему же слабо пигментирована кожа европейцев и монголоидов? Существует гипотеза, согласно которой в местах их расселения произошла адаптация к низкому уровню ультрафиолетового излучения. В коже ультрафиолет участвует в образовании витамина D, который повышает всасывание кальция и фосфора из кишечника, предупреждая, таким образом выведение этих веществ из костной ткани, нехватка витамина D приводит к рахиту. Одно из проявлений рахита — деформация костей таза, и как следствие — нарушение процесса родов. В условиях первобытного строя это могло породить сильное давление отбора. Используя соответствующий материал учебника, школьники самостоятельно (в группах) выявляют приспособительный характер других морфологических признаков разных рас. Данные заносят в последнюю графу таблицы «Характеристика больших человеческих рас.
Формирование рас было связано с расселением людей по новым географическим областям. Особенные черты различных рас имели приспособительный характер и закреплялись естественным отбором. Расовые признаки были полезны для их обладателей. Например, густые курчавые волосы австралоидной и негроидной рас, образующие вокруг головы воздушный слой, предохраняли организм от действия солнечных лучей, косой и узкий разрез глаз у представителей монголоидной расы предохранял глаза от сильных ветров, несущих пыль и песок.
Однако этот вид неоднороден. Он полиморфный и состоит из трех больших и множества мелких переходных рас — биологических групп, отличающихся мелкими морфологическими признаками. К таким признакам относятся: тип и цвет волос, цвет кожи, глаз, форма носа, губ, лица и головы, пропорции тела и конечностей.
Расы появились в результате расселения и географической изоляции предков современных людей в разных природно-климатических условиях. Расовые признаки наследственны, Они возникли в далеком прошлом под непосредственным влиянием среды и носили адаптивный характер. Выделяют следующие большие расы.
Негроидная (австрало-негроидная, или экваториальная) раса характеризуется темным цветом кожи, курчавыми или волнистыми волосами, широким и мало выступающим носом, толстыми губами и темными глазами. До эпохи колонизации эта раса была распространена в Африке, Австралии и на островах Тихого океана.
Европеоидная (евро-азиатская) раса отличается светлой или смуглой кожей, прямыми или волнистыми волосами, хорошим развитием волосяного покрова на лице у мужчин (борода и усы), узким выступающим носом, тонкими губами. Представители этойрасы расселены в Европе, Северной Африке, Передней Азии и Северной Индии.
Для монголоидной (азиатско-американской) расы характерны смуглая или светлая кожа, прямые, часто жесткие волосы, уплощенное широкое лицо с сильно выступающими скулами, средняя ширина губ и носа, заметное развитие эпикантуса. Первоначально эта раса заселяла Юго-Восточную, Восточную, Северную и Центральную Азию, Северную и Южную Америку.
Хотя большие расы заметно отличаются друг от друга по комплексу внешних признаков, они связаны между собой рядом промежуточных типов, незаметно переходящих один в другой.
Как уже отмечалось, расовые особенности наследственны, и, по-видимому, часть из них в прошлом носила адаптивный характер. Так, темная кожа негроидов предохраняет организм от ярких солнечных лучей; в курчавых волосах создаются воздушные прослойки, защищающие от жары. Широкий нос и толстые вздутые губы с большой поверхностью слизистых оболочек способствуют быстрому испарению влаги с высокой теплоотдачей. Светлая кожа европеоидов пропускает ультрафиолетовые лучи и этим способствует синтезу витамина D, предохраняя человека от рахита. Узкий выступающий нос обеспечивает согревание вдыхаемого воздуха. Некоторые признаки монголоидов являются результатом адаптации к суровому, часто с пылевыми бурями климату Центральной Азии.
О биологическим единстве человеческих рас свидетельствуют:
1. отсутствие генетической изоляции и неограниченные возможности скрещиваний с образованием плодовитого потомства;
2. равноценность рас в биологическом и психологическом отношении;
3. наличие переходных рас между большими расами, совмещающими признаки двух соседних;
4. локализация на втором пальце кожных узоров типа дуг (у человекообразных обезьян — на пятом); у всех представителей рас одинаковый характер расположения волос на голове и другие морфофизиологические признаки.
Объясните значение адаптаций, изоляции, метизации (смешивание рас), дрейфа генов и полового отбора для эволюции человека.
В адаптациях человеческих популяций к новым экстремальным условиям, в которых они оказываются, огромную роль играет их исходный генетический полиморфизм. В каждой популяции человека можно выделить разнородные конституциональные типы, отличающиеся друг от друга особенностями адаптации к новым условиям благодаря различиям их генотипических характеристик. Особенно отчетливо отличаются друг от друга типы «стайер» и «спринтер». Организм стайера довольно слабо приспособлен к выдерживанию мощных кратковременных нагрузок, однако после относительно короткой перестройки он способен переносить длительные равномерные воздействия экологических факторов в неадекватных условиях.
Представители вида современного человека заселили почти все части нашей планеты: Арктику, тропики, пустыни, высокогорье. Эти зоны отличаются по климату, ландшафту, геохимическим особенностям. Группы людей, населяющих различные климатогеографические регионы, характеризующиеся не только специфичными внешними признаками, но и целым рядом особенностей обмена веществ и других физиологических и биохимических показателей. Антропологов интересует вопрос о причинах наблюдаемого многообразия в пределах единого вида Homo sapiens. Основные причины — состоявшееся широкое расселение человечества по земному шару и высокое развитие материальной культуры. Человек осваивает различные географические зоны, создавая культурно-хозяйственные комплексы, гармонирующие с требованиями окружающей среды. С другой стороны, культурно-хозяйственная деятельность человека не обеспечивает полной изоляции его от воздействий среды обитания.
В наше время изоляция как эволюционный фактор утрачивает свое значение для человека. Исчезновение классовых, религиозных, расовых и других барьеров, повышение частоты смешанных браков усиливает генотипическое разнообразие человечества. В процессе социальной эволюции создаются все более благоприятные возможности для раскрытия индивидуальности каждого человека. Общественный характер труда позволил человеку выделить из природы, создать для себя искусственную среду обитания.
Межрасовые браки приводили к возникновению промежуточных групп, называемых метисами. Целые народы переселялись за тысячи километров от своих первоначальных мест обитания (это подтверждает, например, сходство обычаев и языка жителей Пиренеев басков и народа Кавказа грузин). Все эти процессы приводили к контактам и «перемешиванию» представителей различных рас. В результате в настоящее время антроп ологи насчитывают от 30 до 50 расовых группировок. По мнению современных антропологов, «чистых» рас сейчас практически не существует и постепенно, через несколько тысяч лет, понятие «раса» выйдет из употребления.
Форма естественного отбора, основанная на соперничестве особей одного пола за спаривание с особями противоположного пола. При этом приспособленность генотипа (фенотипа) оценивается не по его выживаемости, а по его участию в размноженииполовой отбор сыграл важную роль в эволюции облика человека. Еще Ч. Дарвин писал: «Что касается меня, то я считаю, что из всех причин, которые привели к различиям во внешних признаках между расами человека и между человеком и животными, половой отбор был наиболее эффективным».
По мнению психолога Дж. Миллера, неконтролируемый половой отбор – основа уникальных качеств человеческой психики (Miller G., 1998). Ни естественный отбор, ни социальное окружение не способны объяснить невероятную скорость развития мозга человека в процессе эволюции. Миллер объясняет ее результатом выбора самкой полового партнера по критерию умственной «одаренности». Уникальность этого отбора у человека заключалась в необходимости развития обоих полов, почему и не наблюдается одностороннего превосходства мужского пола в уровне интеллекта.
Помимо отбора по критерию когнитивных способностей, можно отметить отбор на предрасположенность к долговременным связям (Buss D., 1994). Этот отбор столкнулся в эволюции человека с традиционной стратегией самцов на кратковременные связи, но необходимость длительной заботы о потомстве способствовала сильному селективному давлению в пользу долговременности. Хотя стратегия долговременных связей в значительно большей степени выражена у женщин, чем у мужчин, оба пола в той или иной мере могут использовать обе стратегии.
Отечественный генетик В. П. Эфроимсон (1908–1989) считал, что в эту селекцию определенную лепту внес фактор венерических заболеваний, имеющих, вероятно, более долгую историю, чем обычно считается. Этот фактор благоприятствовал самцам, эмоционально ориентированным на долговременные связи, и элиминировал самцов, ориентированных на кратковременные связи (Эфроимсон В. П., 1995). Результат селекции определяет биологические корни такого явления, как верность, многократно воспетого в литературе.
Дрейф генов — изменение частоты генов в популяции в ряду поколений под действием чисто случайных факторов. В настоящее время общепризнанным является тот факт, что различия в частоте некоторых групп крови между близкими поселениями людей в отдалённых уголках земного шара возникли вследствие дрейфа генов
Где находится родина человечества?
Специалисты кафедры зоологии Кембриджского университета (University of Cambridge), Великобритания, с помощью анализа тысяч черепов подтвердили теорию, что изначальной родиной человека является Африка. Результаты исследования изложены в журнале Nature.
Большинство исследователей сходились во мнении, что человечество начало массово эмигрировать из Африки около 50 тыс. лет назад, распространяя культуру каменного века по Европе, Азии и Австралии. Однако некоторые, опираясь на данные о находках черепов, утверждали, что различные популяции эволюционировали независимо в разных точках планеты.
Между тем, существовали серьезные генетические свидетельства того, что человечество зародилось на одном континенте. Совместив эти данные с замерами различных частей более 6 тыс. черепов, хранящихся по всему миру, ученые нашли новые подтверждения этому.
Вариации размеров черепа и формы снижались по мере удаления черепа от Африканского континента, точно также как и вариации ДНК. Снижение отражает тот факт, что в то время как африканская популяция была стабильна и разнообразна, в множественных миграционных волнах из Африки каждый раз участвовало лишь небольшое количество людей. Наибольший уровень вариаций просматривается в черепах юго-западной Африки, которая и считается колыбелью человечества.
По мнению исследователей, первая группа современных людей появилась около 200 тыс. лет назад в районах центральной и южной Африки. И лишь спустя почти 150 тыс. лет люди начали расселяться по другим континентам.
Одновременно было установлено, что другая, тупиковая ветвь человека — неандертальцы — иммигрировала из Африки раньше прямых предков современного человека. Однако этот вид был быстро вытеснен человеком с новых территорий.
Докажите, что люди разных рас относятся к одному биологическому виду.
Биологические доказательства единства человеческих рас. Первое доказательство – антропометрическое единство всех человеческих рас. Хотя все люди различны по цвету кожи, глаз и волос, у всех рас нашего вида одинаковое число конечностей, одинаковое число пальцев и одинаковое строение черепа и мозга, что говорит о биологической идентичности. Второе доказательство – возможность иметь плодовитое потомство. Все наши расы могут свободно скрещиваться, и их потомки также могут производить детей. Это доказательство того, что разные расы людей лишь части одного вида
2. Составьте план сообщения на тему «Гипотезы происхождения рас человека».