Критерии вида таблица по биологии с примерами: Критерии вида, генетический, морфологический, экологический, физиологический, географический, исторический, биохимический, примеры критериев вида и их роль

Содержание

Критерии вида, генетический, морфологический, экологический, физиологический, географический, исторический, биохимический, примеры критериев вида и их роль

Критерии вида определяют, как ярко выражены черты и свойства, отличающие один вид от другого.

Видом считается исторически образовавшееся объединение популяций, где особи наделены генетическим соответствием, подобием морфологическим, физиологическим, свободой скрещивания и дальнейшего размножения, пребывают в определенном ареале в особых жизненных условиях.

Генетический (генетико-репродуктивный) критерий вида

Генетическая связь исходная причина внешнего подобия организмов и первичный признак для объединения в обособленную совокупность особей.

Для особей в пределах одного вида характерен определенный набор хромосом, их количественное значение, величина и наружные очертания.

Цитогенетический критерий служит важнейшим признаком вида. Ввиду различного набора хромосом живые организмы разных видов придерживаются особой изоляции в производстве потомства и не имеют возможности скрещиваться.

Исследование формы и числа хромосом выполняется с помощью цитологического метода. Число структурных элементов клеточного ядра отличительная черта вида.

Морфологический критерий вида

Согласно морфологическому методу, особей одного вида объединяют по сходным форме и строению. По внешнему облику черную и белую ворон относят к разным видам.

Морфологические признаки одни из основных, но часто не определяющие. В природе обитают совокупности организмов, обладающие общими внешними чертами, но не скрещивающиеся. Они являются видами-двойниками.

Пример разновидности комаров, ранее относимые к малярийным. Их отличает не сходная пищевая база, относящая особей к различным экологическим нишам.

Экологический критерий вида

Причастность к индивидуальной среде обитания является основополагающим принципом экологического критерия.

Один вид комаров питается кровью млекопитающих, другой – птиц, третий – пресмыкающихся. При этом некоторые совокупности насекомых служат переносчиками малярии, а другие – нет.

Соответственно, два различных вида не могут сосуществовать в пределах одной экологической ниши, но разные живые организмы одного вида могут находиться в несходной среде обитания. Группы этих однородных популяций названы экотипами.

Физиологический (физиолого-биохимический) критерий вида

Физиологический критерий проявляется в связи с особенностями сложного комплекса жизнедеятельности организма и его отдельных систем. Согласно этой классификации, особи объединяются по сходству процессов размножения.

Организмы за пределами одного вида практически не способны к скрещиванию или дают бесплодное потомство. Но существуют отдельные представители, способные к размножению и дающие жизнеспособное потомство.

Поэтому деление на виды, исходя только из физиологического признака, ошибочно.

Географический критерий вида

Географический критерий основан на выделении мест распространения особей на определенных территориальных областях. Но часто ареалы различных видов перекрываются или разрываются, что ставит под сомнение абсолютное применение метода.

Поведенческий критерий вида

Поведенческий, или этологический критерий, характеризует межвидовые различия в поведении особей.

Песни птиц или звуки, издаваемые насекомыми, используются для распознавания определенных типов животных. Важную роль играет поведение в период спаривания, размножения и характер заботы о потомстве.

Критерии вида таблица для уроков биологии с примерами

Название критерияКраткая характеристикаПримерыОтносительность критерия
ГенетическийОтличаются определенным кариотипом и способностью скрещиваться, с рождением плодовитого потомстваУ людей 46 хромосомУ одного вида наблюдаются особи с различным количеством и строением хромосом (особи домовой мыши, долгоносика). Различные виды могут обладать совпадающим числом хромосом (у капусты и редьки по 18 хромосом, у ржи и ячменя по 14, волки, шакалы и койоты обладают совпадающим набором хромосом).
МорфологическийПодобие внешних форм и строения организмовГадюки (обыкновенная, степная, гюрза), птицы пищухи (степная и рыжая). Амурских тигров отличает схожее строение, окрас, густая шерсть и крупные размеры.Наличие двух различных морфологических форм у одного вида (наличие разнообразной окраски у гадюки обыкновенной), наличие двойников (комары малярийные, роза морщинистая и шиповник, ромашка аптечная и ромашка полевая).
ЭкологическийСочетание факторов среды обитания, существование в пределах определенной экологической нишиМестом обитания травяной лягушки служит суша, а лягушки прудовой – вода. Среда обитания ласточек береговушек – норы на речных пологих берегах, а ласточка городская гнездится в городе, ласточка деревенская живет в сельской местности.Одинаковый вид волков обитает в лесостепи и тундровой зоне, сосна обыкновенная произрастает на болотах, в песчаных дюнах и выровненных местностях боровых трасс.
ФизиологическийГенетическая независимость особей складывается за счет явного физиологического своеобразия, невозможности спариваться организмам, принадлежащих к различным видам.Дикая лошадь тарпан, скрещиваясь с лошадью Пржевальского, дает бесплодное потомство, а при гибридизации косули европейской и косули сибирской развивается плод слишком больших размеров, приводящий к смерти самки при родах.В природе часто бывают межвидовые гибриды, приспособленные к жизни и дающие потомство (спаривание волков обыкновенных и собак дает здоровое плодовитое потомство, скрещиваются тополь и ива, гибриды льва и самца тигра – тигрольвы).
ГеографическийОпределенная область размещения в рамках единого ареала.Амурский тигр распространен в Приморском и Хабаровском крае, Маньчжурии, а суматранский – на острове Суматра.Наличие категорий, обитающих повсеместно (рыжий таракан, сапсан, муха домовая). Перелетных птиц отличает существование вне определенных ареалов. В рамках одного ареала – Мексики, встречаются различные видовые группы кактусов.
ПоведенческийОсобенности повадок в брачный период (особые звуки, характерные ритуалы).Звуки, издаваемые самцами певчих птиц, распускание хвоста самцом павлина.Известны различные отдельные совокупности особей со схожим поведением.

Морфологические признаки представителей флоры и фауны

Волк обыкновенный

Род волков состоит из семи видов и 17 подвидов, относящихся к волку обыкновенному, или серому (Canis lupus). Деление на подвидовые группы произошло благодаря различным пропорциям тела и цвета волосяного покрова.

Морфологические признаки:

  • крупные размеры,
  • внешнее сходство с собакой, различия в более покатой лобной части, вытянутых лапах, опущенной задней части туловища, прямом хвосте и особенном строении волосяного покрова,
  • темно-серая полоса по хребту, макушка головы в темных отметинах, характерная «маска» на морде,
  • окрас серо-бурый, охристо-ржавый и палевый, корни и кончики волоса темные, середина – светлых тонов.

География обитания отличается широтой ареалов. Существует в стаях от 2 до 40 животных. Отличается высокосоциальным развитием. Издают различные звуки, способствующие общению между особями.

Волк относится к типичным хищникам, но в рационе присутствует и растительная пища.

Волк относится к моногамным животным, живущим в паре от спаривания до взросления потомства. Брачные игры длятся с января по март. Половая зрелость у самцов наступает от 2 до 3 лет, у самок – к 2 годам.

Кактус

Многочисленное семейство кактусовых насчитывает примерно 2800 видов и делится на 3 подсемейства:

  1. Пейрескиевые кактусы включают лиственных представителей,
  2. Опунциевые состоят из плоских кактусов и подразделяются по форме побегов на 3 группы,
  3. Цереусовые включают растения, лишенные листьев и глохидий.

Отличительные морфологические признаки:

  • наличие ареола, представленного колючками или волосками,
  • уникальное строение плода и цветка, являющегося тканью стебля.

Ареалом кактусовых являются Северная и Южная Америка.

Амурский тигр

Амурский тигр от других тигров отличается по географическому и морфологическому признакам. Ареал – Дальний Восток и северная часть Китая.

К внешним отличиям относятся:

  • густой и длинный мех,
  • меньшее количество полос. 

Какой критерий вида самый точный

Определить наиболее четкие границы между видовыми группами можно с помощью генетического метода.

Но в природе не может существовать полной генетической изолированности, поэтому для выявления принадлежности организма к определенной видовой категории необходимо использовать несколько различных критериев.

Самый древний видовой критерий

К наиболее старому и широко распространенному методу описания новых видов относится морфологический критерий, систематизирующий особей по внешнему сходству.

Этот метод и наименее точный в силу частого существенного отличия организмов определенного вида и морфологического подобия различных особей.

Заключение

Видовые критерии способствуют глубокому изучению, разбору и наиболее точной систематизации организмов. На Земле насчитывается более миллиона описанных видов и большое количество еще неизвестных и неизученных.

Исследование видовых особенностей способствует пониманию процесса эволюции на Земле.

Критерии вида [Признаки] — типы, какие бывают, сколько, классификация, примеры, разновидности, вики — WikiWhat

Морфологический критерий

Морфологический критерий отражает внешнее и внутреннее сходство особей одного вида.

Так, чёрная и белая вороны относятся к различным видам, что можно определить по их внешнему виду. Но и организмы, которые относятся к одному виду, могут отличаться друг от друга некоторыми признаками и свойствами. Однако эти различия очень незначительны по сравнению с теми, что наблюдаются у особей разных видов. Между тем существуют виды, которые обладают внешним сходством, но не могут скрещиваться между собой. Это так называемые виды-двойники. Так, у дрозофилы, малярийного комара и чёрной крысы установлено два вида-двойника. Виды-двойники встречаются также у земноводных, пресмыкающихся, птиц и даже у млекопитающих. Следовательно, морфологический критерий не является определяющим для разграничения видов. Однако данный критерий в течение длительного времени считался основным и единственным при определении видов (рис. 39).

Физиологический критерий

В основе физиологического критерия лежит сходство жиз­ненных процессов у особей каждого вида, в особенности размноже­ния.

Представители различных видов не скрещиваются между собой, а если и скрещиваются, то не дают потомства. Нескрещиваемость видов объясняется различиями в строении половых органов, разными сроками размножения и другими причинами. Однако в природе бывают случаи, когда некоторые виды растений (тополь, ива), птиц (канарейка) и животных (зайцы) могут скрещиваться между собой и давать потомство. Это также свидетельствует о том, что одного физиологического критерия также недостаточно для разграничения видов.

Биохимический критерий

Организмы различных видов разли­чаются по своему химическому составу, т. е. по содержанию белков, углеводов, липидов, нуклеиновых кислот и других органических веществ. Но главными считаются различия в качестве и количестве молекул ДНК и белков в клетке. При определении видовой принад­лежности организмов решающее значение имеет установление различий в их нуклеиновых кислотах.

Географический критерий

Ареал, занимаемый видом, может быть широким или узким, повсеместным или ограниченным. Один ареал могут населять два или три вида, а другие — несколько или множество видов. Следовательно, географический критерий так же, как и другие, не может быть определяющим.

Экологический критерий

см. Экологический критерий вида Материал с сайта http://wikiwhat.ru

Под этим критерием понимают кон­кретные условия среды, в которых живут и к которым приспособились особи того или иного вида. Например, на полях и лугах произрастает ядовитый, во влажных местах — ползучий, по берегам рек, водоёмов, по болотистым местам — жгучий лютик.

Генетический критерий

Под этим критерием понимаются характерные для каждого вида набор хромосом, строение и окраска. Один вид-двойник чёрной крысы имеет 38, другой — 42 хромосомы. Хотя генетический критерий характеризуется некоторым постоянством, это сходство относительно, так как внутри вида могут наблюдаться различия по числу и строению хромосом. Кроме того, у разных видов число хромосом может быть одинаковым. Например, капуста и редька имеют по 18 хромосом.

Картинки (фото, рисунки)

  • Рис. 39. Критерии вида: А — морфологический: 1 — большая синица; 2 — синица лазоревка; Б — генетический: 1, 2 — виды крыс, обла­дающих различным набором хромосом; В — физиологический: 1 — овсянка обыкновенная; 2 — овсянка садовая; Г — биохимический: 1 — люпин многолистный; 2 — жёлтый люпин узколистный; Д — экологический: 1 — лютик ядовитый; 2 — лютик стелющийся; Е — географический: поле, влажные луга; 1 — европейская ель; 2 — сибирская ель
Вопросы к этой статье:
  • Какие существуют критерии вида?

Критерии вида [Признаки] — типы, какие бывают, сколько, классификация, примеры, разновидности, вики — WikiWhat

Морфологический критерий

Морфологический критерий отражает внешнее и внутреннее сходство особей одного вида.

Так, чёрная и белая вороны относятся к различным видам, что можно определить по их внешнему виду. Но и организмы, которые относятся к одному виду, могут отличаться друг от друга некоторыми признаками и свойствами. Однако эти различия очень незначительны по сравнению с теми, что наблюдаются у особей разных видов. Между тем существуют виды, которые обладают внешним сходством, но не могут скрещиваться между собой. Это так называемые виды-двойники. Так, у дрозофилы, малярийного комара и чёрной крысы установлено два вида-двойника. Виды-двойники встречаются также у земноводных, пресмыкающихся, птиц и даже у млекопитающих. Следовательно, морфологический критерий не является определяющим для разграничения видов. Однако данный критерий в течение длительного времени считался основным и единственным при определении видов (рис. 39).

Физиологический критерий

В основе физиологического критерия лежит сходство жиз­ненных процессов у особей каждого вида, в особенности размноже­ния.

Представители различных видов не скрещиваются между собой, а если и скрещиваются, то не дают потомства. Нескрещиваемость видов объясняется различиями в строении половых органов, разными сроками размножения и другими причинами. Однако в природе бывают случаи, когда некоторые виды растений (тополь, ива), птиц (канарейка) и животных (зайцы) могут скрещиваться между собой и давать потомство. Это также свидетельствует о том, что одного физиологического критерия также недостаточно для разграничения видов.

Биохимический критерий

Организмы различных видов разли­чаются по своему химическому составу, т. е. по содержанию белков, углеводов, липидов, нуклеиновых кислот и других органических веществ. Но главными считаются различия в качестве и количестве молекул ДНК и белков в клетке. При определении видовой принад­лежности организмов решающее значение имеет установление различий в их нуклеиновых кислотах.

Географический критерий

Ареал, занимаемый видом, может быть широким или узким, повсеместным или ограниченным. Один ареал могут населять два или три вида, а другие — несколько или множество видов. Следовательно, географический критерий так же, как и другие, не может быть определяющим.

Экологический критерий

см. Экологический критерий вида Материал с сайта http://wikiwhat.ru

Под этим критерием понимают кон­кретные условия среды, в которых живут и к которым приспособились особи того или иного вида. Например, на полях и лугах произрастает ядовитый, во влажных местах — ползучий, по берегам рек, водоёмов, по болотистым местам — жгучий лютик.

Генетический критерий

Под этим критерием понимаются характерные для каждого вида набор хромосом, строение и окраска. Один вид-двойник чёрной крысы имеет 38, другой — 42 хромосомы. Хотя генетический критерий характеризуется некоторым постоянством, это сходство относительно, так как внутри вида могут наблюдаться различия по числу и строению хромосом. Кроме того, у разных видов число хромосом может быть одинаковым. Например, капуста и редька имеют по 18 хромосом.

Картинки (фото, рисунки)

  • Рис. 39. Критерии вида: А — морфологический: 1 — большая синица; 2 — синица лазоревка; Б — генетический: 1, 2 — виды крыс, обла­дающих различным набором хромосом; В — физиологический: 1 — овсянка обыкновенная; 2 — овсянка садовая; Г — биохимический: 1 — люпин многолистный; 2 — жёлтый люпин узколистный; Д — экологический: 1 — лютик ядовитый; 2 — лютик стелющийся; Е — географический: поле, влажные луга; 1 — европейская ель; 2 — сибирская ель
Вопросы к этой статье:
  • Какие существуют критерии вида?

Систематизация материала по теме «Критерии вида»

Ресурс предназначен для систематизации и обобщения знаний учащихся по теме «Критерии вида». Состоит из двух частей. Первая часть – сетка таблицы для учащихся. Вторая часть – заполненная таблица как эталон для проверки. В таблице приведены дополнительные примеры, которых нет в учебниках.

Критерии вида – это признаки, по которым один вид отличается от другого.

Название критерия

Какими общими признаками по этому критерию должны обладать особи, чтобы отнести их к одному виду.

Исключение

1. Морфологический

Сходство внешнего и внутреннего строения организмов.

Виды – двойники, половой диморфизм, полиморфизм особей одного вида. Учёные обнаружили виды двойники у растений, рыб, насекомых, млекопитающих.

У чёрных крыс два вида-двойника, внешне не отличающихся друг от друга, с 38 и 42 хромосомами. Ранее считавшийся один вид малярийного комара разделён на 6 видов-двойников.

У многих птиц ярко выражен половой диморфизм, например разная окраска самцов и самок у представителей отряда Куриные (тетерев, глухарь). У кряквы самец ярко окрашен, а самка темно-бурая.

У благородного оленя самцы имеют рога, а у самок их нет. У бабочки капустной белянки гусеница отличается от взрослой особи внешними признаками. У папоротника щитовника мужского спорофит имеет листья и корни, а гаметофит представлен зеленой пластинкой с ризоидами.

Рыбка-щиповка имеет 3 вида –двойника.

По одному морфологическому критерию нельзя судить, относятся ли особи к одному виду.

2. Биохимический

Сходны по биохимическим показателям (химический состав, состав и структура белков и нуклеиновых кислот)

Есть очень близкие виды по биохимическому составу, поэтому один биохимический критерий нельзя использовать для определения вида.

Ряд биологически активных веществ играют аналогичную роль в обмене веществ у разных видов. Например, хлорофилл у всех зеленых растений участвует в фотосинтезе.  

3. Физиологический

Сходство всех процессов жизнедеятельности и возможность получения плодовитого потомства при скрещивании. Представители разных видов не скрещиваются или потомство бесплодно. Нескрещиваемость объясняется разным строением половых органов, разными сроками размножения.

Собака х волк – плодовитое потомство — волкособ.

Тополь х ива – плодовитое потомство.

Канарейка х зяблик – плодовитое потомство.

4. Генетический

Хромосомный набор – главный критерий. Генетическая изоляция видов.

Особи одного вида скрещиваются между собой и дают плодовитое потомство (основан на сходстве числа хромосом, их форм и строения)

Наличие межвидовых гибридов.

Геномный полиморфизм:

козья ива имеет диплоидное — 38 и тетраплоидное число хромосом — 76. У серебряного карася встречаются популяции с набором хромосом 100, 150, 200, тогда как нормальное число их равно 50.

5. Цитологический

Одинаковое строение клеток у особей одного вида.

Хромосомный полиморфизм в пределах вида. У разных видов число хромосом может быть одинаковым:

у человека и тополя – 46 хромосом, но они имеют разную форму и размеры.

6. Географический

Занимают определенный ареал. Он бывает большим или меньшим, сплошным или прерывистым.

Лиственница сибирская распространена в Сибири (Зауралье), а лиственница даурская — в Приморском крае (Дальний Восток).

Есть виды-космополиты, обитающие повсеместно: сорные растения, насекомые-вредители. Ареалы многих видов совпадают.

7. Экологический

Сходны способом питания, местом обитания, условиями факторов внешней среды, необходимых для их существования. Каждый из 14 видов дарвиновых вьюрков (названных так в честь Ч. Дарвина, впервые обратившего на них внимание), обитающих на Галапагосских островах, имеет свою специфическую эконишу, отличающуюся от других, прежде всего характером корма и путями его добывания.

Экологические ниши разных видов перекрываются. Выведение человеком новых пород животных и сортов растений показало, что особи одного вида (дикие и окультуренные) могут жить в сильно различающихся условиях среды.

Это доказывает относительный характер экологического критерия.

8. Исторический

Единая история возникновения и развития вида, общие предки.

У некоторых видов неизвестны конкретные далёкие предки.

9. Этологический

Особи одного вида схожи по поведенческим признакам.

Существуют виды, имеющие сходное поведение.

Критерии вида таблица биологии примеры. О экологическом критерии. Изучение нового материала

Тема: «Вид. Критерии вида».

Цели урока:

  • обучающие:
    • сформулировать определения понятиям «вид», «критерии вида»;
    • изучить критерии вида и их содержание;
  • развивающие:
    • продолжить развитие коммуникативных умений при работе в группах, устной монологической речи учащихся;
    • способствовать развитию логического мышления через формирование умений сравнивать, обобщать, делать выводы;
  • воспитательные:
    • воспитывать толерантность учащихся;
    • воспитывать наблюдательность, внимательность при работе с биологическими объектами.

Методы обучения: проблемный, эвристический

Оборудование: раздаточный материал по критериям вида, коллекции насекомых (разные виды жужелиц), гербарии растений (клевер белый и клевер красный), открытки с изображением медведя белого и медведя бурого, живые объекты: агава американская и агава устрашающая.

ХОД УРОКА

Учитель: Одной из главных особенностей биологической материи на нашей планете является ее дискретность или как сказал основатель учения о микроэволюции Тимофеев-Ресовский «квантированость». Это выражается в том, что она представлена отдельными видами. Видовое многообразие живых организмов на нашей планете очень велико. Сейчас на ней обитает около 50000 видов растений, более 1,5 млн видов животных, не менее 100000 видов грибов, большое количество видов бактерий и вирусов. Ученые постоянно обнаруживают и описывают новые виды живых организмов. Что же такое вид? Что мы понимаем под данным понятием?

Ученики предлагают определения понятию «вид», которые искали по дополнительной литературе при подготовке к уроку. Данные определения они вывешивают в напечатанном виде на доску.

Учитель: В каждое из этих определений положен только один биологический аспект: размножение, анатомические и экологические особенности и другие (это зависит от того какие определения подготовят дети к уроку).
В ходе изучения основ общей биологии мы этими определениями не будем пользоваться. А за основу возьмем определение из учебника (Биология. Общие закономерности. В.Б. Захаров, стр.380). В конце урока вы, ребята, сами ответите, почему мы отдаем предпочтение определению из учебника.
Вопрос об определении организмов к одному или разным видам очень сложен и по поводу отдельных видов вызывает бурные споры в ученой среде. Для процедуры определения вида используют критерии вида. Критерии вида – это признаки, по которым один вид отличается от другого. Вопрос о критериях вида занимает центральное место в теории эволюции. Это вполне объяснимо: четкое понимание сущности вида необходимо для выявления механизмов эволюционного процесса. Выделяют 8 критериев вида:

  1. Морфологический.
  2. Физиологический.
  3. Географический.
  4. Генетический.
  5. Этологический.
  6. Экологический.
  7. Биохимический.
  8. Цитологический.

Эти критерии мы будем сейчас изучать.

Ситуация для решения учащимся класса.

Предложены три растения рода традесканция: традесканция приречная, традесканция пурпурная, традесканция зебрина. Относятся ли данные растения к одному или разным видам? Свой ответ аргументируйте. По итогам решения проблемной ситуации дается определение морфологическому критерию вида.

Сообщение учащихся о морфологическом критерии.

Это был первый и долгое время единственный критерий для описания вида. На основе этого критерия К. Линней построил свою Систему Природы. Морфологический критерий самый заметный и удобный, он и сейчас широко используется в систематике растений и животных. Мы можем легко отличить по размерам и окраске оперения большого пестрого дятла от зеленого, большую синицу от хохлатой и длиннохвостой, клевер луговой от люпиновидного.

Несмотря на удобства, этот критерий не всегда «работает». Им не воспользуешься для разграничения видов-двойников, практически не отличающихся морфологически. Таких видов много среди малярийных комаров, дрозофил, сиговых рыб. Даже у птиц 5% видов –двойников, а в одном ряду североамериканских сверчков их 17. Использование одного морфологического критерия может привести к ошибочным выводам. Так, К. Линней по особенностям строения отнес самца и самку кряквы к разным видам. Сейчас, когда установлению, что у вида может быть много форм, типологическая концепция вида отброшена и морфологический критерий не всегда удовлетворяет ученых. Все же следует признать, что этот критерий очень удобен для систематизации видов и большинстве определителей животных и растений он играет главную роль.

Для закрепления морфологического критерия учащиеся по группам выполняют лабораторную работу «Морфологический критерий вида»

1-я группа: коллекция насекомых – жужелица изумрудная и жужелица черная
2-я группа: гербарий растений – клевер красный и клевер люпиновидный
3-я группа: живые растения – агава американская и агава устрашающая
4-я группа: фотографии – медведь бурый и медведь белый

Инструктивная карточка

1. Сравните предложенные объекты между собой. Опишите черты их сходства.
2. Сравните предложенные объекты между собой. Опишите черты отличия их друг от друга.
3. Сделайте вывод, ответив на вопрос: «Относятся ли данные организмы к одному или разным видам?» Свой ответ аргументируйте.

1-я группа изучает цитологический критерий
2-я группа – экологический и этологический критерии
3-я группа – географический и физиологический критерии
4-я группа – биохимический и генетический критерии

Физиологический критерий

Физиологические особенности различных видов растений и животных часто являются фактором, обеспечивающим их генетическую самостоятельность. Например, у многих дрозофил сперма особей чужого вида вызывает иммунологическую реакцию в половых путях самки, сто приводит к гибели сперматозоидов. Гибридизация различных видов и подвидов козлов часто приводит к нарушению периодичности плодоношения – приплод появляется зимой, что ведет к его гибели. Скрещивание разных подвидов косуль, например европейской и сибирской, подчас приводит к гибели самки из-за крупного приплода.

Географический критерий

Этот критерий наряду с географическим в большинстве определителей занимает второе место (после морфологического). При определении многих видов растений, насекомых, птиц, млекопитающих и др. организмов, распространение которых хорошо изучено, знание ареала играет существенную роль. У подвидов ареалы, как правило, не совпадают, что обеспечивает их репродуктивную изоляцию и, по сути, их существование в качестве самостоятельных подвидов. Многие виды занимают разные ареалы (их называю аллопатрическими). Но большинство видов имеют совпадающие или перекрывающиеся ареалы
(симпатрические). Кроме того существуют виды не имеющие четких границ распространения, а также виды космополиты, обитающие на огромных пространствах суши и океана. В силу этих обстоятельств географический критерий не может быть универсальным.

Генетический критерий

Генетический критерий – главный критерий вида, основной видовой признак, обусловленный комплексом особенностей строения и жизнедеятельности организмов данного вида. Генетическая совместимость, сходство морфологических, физиологических, цитологических и др. признаков, одинаковое поведение, совместное обитание – все это создает необходимые условия для успешного размножения и воспроизводство вида. В тоже время эти признаки обеспечивают генетическую изоляцию вида от других сходных с ним.

Этологический критерий

Для некоторых видов животных механизмом, препятствующим скрещиванию, являются особенности их поведения, особенно в брачный период. Узнавание партнеров своего вида и отвергание попыток ухаживания самцов другого вида основаны на специфических раздражителях – зрительных, звуковых, химические, тактильные, механические и др. В широко распространенном роде пеночки разные виды очень похожи друг на друга морфологически, в природе их не различить ни по окраске, ни по размерам. Зато все они хорошо различаются по песне и повадкам. Песня пеночки веснички сложная, похожа на песнь жаворонка, только без завершающего коленца, а песня теньковки – простенькие монотонные посвисты. Многочисленные виды-двойники американских светлячков были впервые опознаны лишь по различиям в их световых сигналах. Самцы светлячков в полете производят вспышки света, часто, продолжительность и чередуемость которых специфична для каждого вида. Решающую роль в репродуктивной изоляции часто играют различия в демонстративном поведении. Например, близкие виды мух дрозофил различаются спецификой ритуала ухаживания (по характеру вибрации крыльев, дрожания лапок, кружения, тактильных контактов).

Экологический критерий

Особенности поведения подчас тесно связаны с экологической спецификой вида, например с особенностями устройства гнезда. Три вида наших обычных синиц гнездятся в дуплах лиственных деревьев, преимущественно берез. Большая синица на Урале выбирает обычно глубокое дупло в нижней части ствола березы или ольхи, образовавшееся в результате выгнивания сучка древесины. Это дупло недоступно ни дятлам, ни воронам, ни хищным млекопитающим. Синица московка заселяет морозобойные трещины в стволах березы и ольхи. Гаичка же предпочитает строить дупло сама, выщипывая полости в трухлявых или старых стволах березы и ольхи, и без этой трудоемкой процедуры она не отложит яиц.

Биохимический критерий

Он весьма трудоемкий и далеко не универсальный. Однако им можно воспользоваться в тех случаях, когда другие критерии «не работают». Например, для двух видов-двойников бабочек из рода амата диагностическими признаками являются два фермента – фосфоглюкомутаза и эстераза-5, позволяющие даже определять гибридов этих двух видов. В последнее время широкое применение получило сравнительное изучение состава ДНК в практической таксономии микробов. Разработанные методы дают возможность сравнить состав у законсервированных в толщах земли бактерий и ныне живущих форм. Было проведено, например, сравнение состава ДНК у пролежавшей около 200 млн. лет в толще солей палеозойской бактерии псевдомонады солелюбивой и у ныне живущих псевдомонад. Состав их ДНК оказался идентичным, а биохимические свойства – сходными.

Цитологический критерий

Развитие цитологических методов позволило ученым исследовать форму и число хромосом у многих видов животных и растений. В ряде случаев число хромосом служит характерной особенностью вида. Кариологический анализ позволил, например, упорядочить систематику диких горных баранов, у которых разными исследователями выделялось от 1 до 17 видов. Анализ показал наличие трех кариотипов: 54-хромосомный – у муфлонов, 56-хромосомный – у архаров и аргали и 58-хромосомный – у обитателей гор Средней Азии – уриалов.
Однако и этот критерий не является универсальным. Во-первых, у многих разных видов число хромосом одинаково и форма их сходна. Во-вторых, в пределах одного и того же вида могут встречаться особи с разным числом хромосом. Это так называемые хромосомный и геномный полиморфизм. У песчанок из разных мест обитания число хромосом различное: 40 – у песчанок алжирской популяции, 52 – у израильских и 66 – у египетских.
Иногда этот критерий неверно трактуется как генетический. Безусловно, число и форма хромосом важный признак, препятствующий скрещиванию особей разных видов. Однако это скорее цитоморфологический критерий, так как речь идет о внутриклеточной цитологии: числе и форме хромосом, а не о наборе и структуре генов.

По окончанию работы каждая группа делает сообщения об изученном критерии вида.

Закрепление

Учитель читает отрывок.

1. Обитающая в нескольких районах обыкновенная лисица образует несколько географических форм, постепенно сменяющих друг друга. Самые северные лисицы, обитающие в лесной зоне, самые крупные. Лисы степей и полупустынь мельче. Еще мельче лисы, живущие в среднеазиатских пустынях, и самые мелкие лисы обитают в Афганистане, Пакистане и Индии. Чем южнее обитают лисы, тем длиннее у них хвост и уши.

2. Малярийный комар встречается и в тех районах Европы, где малярии никогда не было. Кроме того, в одних частях он предпочитает кормиться на человеке, а в других – исключительно на домашних животных; в одних районах он размножается в солоноватой воде, а в других – только в пресной. Внешне эти формы почти неразличимы, известные пока различия касаются особенностей структуры яйца, числа и ветвистости щетинок у личинок.

Вопросы к классу.

1. О каких критериях идет речь в прочитанном отрывке?
2. О разных или об одном виде идет речь в отрывке?
3. Сделайте вывод по прочитанному отрывку.

Тема: Вид. Критерии вида и его структура.

Тип урока: комбинированный.

Цель урока: сформировать понятие вид и критерии вида, егоструктуре, определить понятие о популяции как о структурной единице вида.

Задачи урока:

Образовательная. Создать представления о виде как о целостной структуре

живой природы; сформировать знания о критериях вида; раскрыть

особенности популяционной структуры вида.

Развивающая. Продолжать формировать умения наблюдать и отмечать

главное при прослушивании сообщений, работе с материалом учебника.

Воспитательная. Продолжать формировать научное мировоззрение, любовь к природе, культуру труда на основе ведения записей в тетради.

Оборудование: компьютер, мультимедийный проектор, мультимедийная презентация.

I. Организация урока.

Приветствие, проверка готовности класса к уроку, проверка отсутствующих.

2.Актуализация знаний.

Проведение фронтального опроса по вопросам.

1. Что называют борьбой за существование?

2. Какие формы борьбы за существование выделил Ч. Дарвин?

3. Какую форму борьбы за существование Ч. Дарвин считали самой напряженной?

4. Почему межвидовая борьба за существование считается менее напряженной, чем внутривидовая?

5.Какое влияние оказывают факторы неживой природы на выживаемость живых организмов?

6. Чем сопровождаются все формы борьбы за существование?

7. Кто же выживает в борьбе и оставляет после себя потомство?

8. Какое явление Ч. Дарвин назвал естественным отбором или выживанием наиболее приспособленных?

9. Что служит материалом для отбора?

10. Что является движущей силой изменения вида?

11. Как себе представлял Ч. Дарвин возникновение новых видов?

12. Что называют эволюцией?

13. Что создает генетическую неоднородность внутри вида?

14. Какой существует направленный эволюционный фактор?

15. Что служит факторами отбора?

16.Какой ученый первым обратил внимание на универсальность и реальность?

III. Самоопределение к деятельности.

Изучение нового материала.

А теперь переходим к изучению новой темы. Запишем тему урока: «Вид: критерии и структура». Основные понятия, изучаемые нами на сегодняшнем уроке: вид, критерии вида, популяция.

В основе эволюционной теории Ч. Дарвина лежит представление о виде. Что же такое вид и насколько реально его существование в природе?

Первое представление о виде было создано еще Аристотелем, который определял вид как совокупность сходных особей. Сам термин «вид» (species) в переводе с латыни означает «образ». Это слово точно определяет тот основной критерий, который использовали исследователи вплоть до XIX в. при определении видовой принадлежности любого организма. Известный ученый К.Линней, создавший учение о виде, считал, что вид состоит из многих схожих особей, дающих плодовитое потомство.

Что называют в современной биологии видом?

Учащиеся записывают в тетрадь определение:

В современной биологии видом называют

совокупность особей, сходных по строению, имеющих общее происхождение, свободно скрещивающихся между собой и дающих, сходное плодовитое потомство. Все особи одного вида имеют одинаковый кариотип сходное поведение и занимают определенный ареал (область распространения).

Биологический вид — это не только основная таксономическая единица в биологической систематике . Это целостная структура живой природы

Назовите одну из важнейших характеристик вида. (репродуктивная изоляция, т. е существование механизмов препятствующих притоку генов извне).

Защищенность генофонда данного вида от притока генов других в том числе близкородственных видов достигается разными путями.

К способам изоляции, препятствующим скрещиванию разных видов относятся:

а) различия ареалов, мест обитания, отсюда невозможность встречи;

б) разные сроки размножения;

в) различия в строении половых органов;

г) нежизнеспособность или стерильность гибридов;

д) разные ритуалы «ухаживания» в период размножения.

4) Вид представляет собой генетически относительно изолированную систему, что доказывает реальность существования видов в природе.

Наличие репродуктивной изоляции в природных условиях является решающим фактором в определении вида как генетически закрытой биологической системы.

Характерные признаки и свойства, которыми одни виды отличаются от других, называются критериями вида.

Сообщение учащихся:

    о морфологическом критерии

    О физиологическом критерии

    О географическом критерии

    О биохимическом критерии

    О цитологическом критерии

    О экологическом критерии

    О этологическом критерии

    О генетическом критерии

    О историческом критерии.

Как вы думаете какой из этих критериев является абсолютным и универсальным в определении принадлежности особи к какому- то виду?

Вывод:

1. Критерии — это признаки, по которым один вид отличается от другого

2. Нет ни одного видового критерия, который можно было признать абсолютным и универсальным. Для определения принадлежности особи к какому-то виду недостаточно одного критерия, необходимо учитывать совокупность всех критериев.

3.Вид представляет собой генетически относительно изолированную систему, что доказывает реальность существования видов в природе.

Структура вида. Реально в природе особи любого вида внутри ареала распределены неравномерно: где-то они образуют скопления, а где-то могут вообще отсутствовать. Такие частично или полностью изолированные группировки особей одного вида называют популяциям (от лат. populus — народ, население), т. е. в естественных условиях любой вид состоит из совокупности популяций.

Учащиеся записывают в тетрадь определение.

Популяция это совокупность особей данного вида, занимающих определенный участок территорий внутри ареала вида, свободно скрещивающихся между

собой и частично или полностью изолированных от
особей других популяций. Реально вид существует в виде популяции.

-Чем представлен генофонд вида? (генофондами популяций).

Именно популяция является элементарной единицей эволюции.

IV. Закрепление.

Ответить на вопрос, аргументируя при этом свой ответ. (Карточки с вопросами раздаются детям )
1. Береговая ласточка. Верх головы, шеи, спина, крылья, хвост и полоса поперёк груди серовато-бурые, горло, грудь и брюшко белые. Хвост с неглубокой вырезкой. Какой критерий вида использован при описании этой птицы? (Ответ: морфологический критерий ).
2. Распространен лебедь-шипун на изолированных участках в средней и южной полосе Европы и Азии от южной Швеции, Дании и Польши на западе до Монголии, Приморского края и Китая на Востоке. Всюду на этой территории редок, часто пара от пары гнездится на громадном расстоянии, а во многих районах вовсе отсутствует. Какой критерий вида использован при описании? (Ответ: географический критерий ).
3. Малый, или тундровый лебедь для гнездования выбирает заболоченные и низкие травянистые участки разбросанными по ним озерами, а также речные долины. Какой критерий вида использован при описании?(
4. Установлено что под названием «чёрная крыса» встречаются особи с 38 и 42 хромосомами и они не могут скрещиваются между собой. О каком критерии идет речь? (Ответ: генетический критерий).
5. В природе все виды клюквы растут в сырых местах: на переходных и верховых болотах, в сфагновых хвойных лесах, иногда — по заболоченным берегам озёр. Клюква весьма светолюбива, но не требовательна к минеральному питанию. Какой критерий вида использован при описании. (Ответ: экологический критерий).
6.
Кряква и шилохвостка – два наиболее распространенных вида уток, которые встречаются на водоемах. В неволе эти два вида способны скрещиваться между собой и давать плодовитое потомство. Однако в природе у этих уток, которые гнездятся буквально рядом по берегам озер, болот и рек, число гибридных особей едва достигает одной на несколько тысяч. О каком критерии вида здесь идет речь? (Ответ: физиологический критерий).
7.
Плоды малины содержат до 11 % сахаров (глюкозу, фруктозу), следы эфирного масла, пектиновые и белковые вещества, слизь; витамины; 1-2 % органических кислот (яблочная, лимонная и др.), спирты, до 0,3 % дубильных веществ. Какой критерий вида использован при описании. (Ответ: биохимический критерий).

А) Для закрепления знаний о критериях проводим беседу по следующим вопросам:

    Что такое вид?

    Что такое критерии вида?

    Назовите критерии вида.

4. Какой по вашему мнению, критерии является самым наглядным и понятным? Какие еще существуют критерии?

5. Что называют популяцией?

6.Что является элементарной единицей эволюции?

Б) тестовое задание

Тестирование с последующей самопроверкой.

Предлагаются суждения, выписать цифры, за которыми приведены правильные утверждения:

1. Виды-двойники способны скрещиваться между собой и давать плодовитое потомство;

2. Исходная единица систематики организмов — это вид;

3. Пеночки — теньковки и пеночки — веснички, обитающие в одном лесу, составляют одну популяцию разных видов;

4. Для видов обитающих в Байкале, ареал ограничивается этим озером, — это пример географического критерия;

5. Нерест рыб – сложное поведение в период размножения относится к физиологическому критерию.

(Правильные ответы: 2,4,5)

Тест «Вид, его критерии и структура»

Начало формы

1. Сходство внешнего и внутреннего строения особей одного вида – это:

генетический критерий
экологический критерий
географический критерий
морфологический критерий

Конец формы

2. Сходство всех процессов жизнедеятельности у особей одного вида – это:

генетический критерий
биохимический критерий
морфологический критерий
физиологический критерий

3. Сходство химического состава особей одного вида.

генетический критерий
экологический критерий
биохимический критерий
морфологический критерий

Тест по теме «Критерии вида»

Вариант1

1.Совокупность особей, сходных по строению, имеющих общее происхождение, свободно скрещивающихся между собой и дающих плодовитое потомство, называются…
А. ПопуляциейБ. ВидомВ. КлассомГ. Верного ответа нет

2. Для видов обитающих в Байкале, ареал ограничивается этим озером, — это пример … критерия

А. Экологического

Б. Морфологического
В. Географического

Г. Физиологического
3. Критерий вида, включающий в себя совокупность факторов внешней среды, составляющих непосредственную среду обитания вида, — это … критерий
А. Экологический

Б. Географический

В. Морфологический
Г. Верного ответа нет

4. Часто скрещиваются между собой виды тополей и ив, — это пример не абсолютности … критерия

А. Генетического

Б. Биохимического
В. Физиологического

Г. Морфологического

5. Основополагающим для вида критерием является…
А. МорфологическийБ. Генетический
В. ФизиологическийГ. Биохимический

6. Для определения видовой принадлежности необходимо использовать:
А. Морфологический и генетический критерии

Б. Биохимический и физиологический критерии

В. Географический и экологический критерий

Г. Все ответы верны

7. Болотная камышовка и тростниковая камышовка внешне не отличаются, но не скрещиваются и имеют совершенно разные брачные песни, — это пример не абсолютности

А. Морфологического критерияБ. Экологического критерия
В. Географического критерияГ. Биохимического критерия

8. Критерий, характеризующий определённый ареал, занимаемый видом в природе, — это…

А. Экологический критерий

Б. Морфологический критерий
В. Географический критерий

Г. Физиологический критерий

9. В природных условиях популяции не смешиваются друг с другом. Этому препятствуют…

А. Географические преграды

Б. Морфологические отличия
В. Разные сроки размножения

Г. Все ответы верны

Ответы: 1-б, 2-в, 3-а, 4-в, 5-б, 6-г,7-а, 8-в, 9-г

Тест по теме «Критерии вида»

Вариант 2.

1. Сходство внешнего и внутреннего строения особей одного вида.

А) генетический критерий

Б) морфологический критерий

В) экологический критерий

Г) географический критерий

2. Сходство всех процессов жизнедеятельности у особей одного вида.

А) биохимический критерий

Б) генетический критерий

В) морфологический критерий

Г) физиологический

3. Сходство химического состава особей одного вида.

А) морфологический критерий

Б) биохимический критерий

В) генетический критерий

Г) экологический критерий

4. Определённый набор и форма хромосом у особей одного вида.

А) биохимический критерий

Б) морфологический критерий

В) генетический критерий

Г) физиологический

5. Обитание особей одного вида в сходных условиях.

А) морфологический критерий

Б) биохимический критерий

В) географический критерий

Г) экологический критерий

6. Общий ареал, занимаемый видом в природе.

А) географический критерий

Б) экологический критерий

В) морфологический критерий

Г) генетический критерий

7. Пеночки — теньковки и пеночки — веснички, обитающие в одном лесу, составляют:

а) одну популяцию одного вида; в) две популяции одного вида;

б) две популяции двух видов; г) одну популяцию разных видов.

8. Исходная единица систематики организмов:

а) вид; б) род; в) популяция; г) отдельная особь.

9. Видом называется группа особей,

А) обитающих на общей территории

Б) появившаяся в результате эволюции

В) скрещивающихся и дающих плодовитое потомство

Г) созданных человеком на основе отбора

10. Ночной образ жизни сурка обыкновенного относится к критерию вида

11. Виды-двойники

А) способны скрещиваться между собой и давать плодовитое потомство

Б) отличаются морфологически

В) обладают разным кариотипом

Г) способны скрещиваться между собой, но не дают плодовитое потомство

Ответы: 1-б, 2-г,3-б, 4-в, 5-г,6-а,7-б,8-а, 9-в, 10-г,11-в

Тест по теме «Критерии вида»

Вариант 3.

Тесты с одним ответом:

1. Какому критерию вида соответствует следующее описание: большая синица живет в кронах деревьев, питается крупными насекомыми и их личинками?

2. Пространственное размещение вида в природе — это критерий

3. Совокупность внешних признаков особей относят к критерию вида

4. Два культурных растения — ячмень и рожь — имеют одинаковое
число хромосом (14), но не скрещиваются. Определите количест­
во видов и критерии, которыми надо руководствоваться:

а)один вид, морфологическим критерием;

б)два вида, физиологическим критерием;

в)один вид, генетическим критерием;

г)два вида, морфологическим критерием.

5. Определите, о каком критерии вида идет речь:

«Обитающая в нескольких районах обыкновенная лисица образует несколько географических форм, постепенно сменяющих друг друга. Самые северные лисицы, обитающие в лесной зоне, самые крупные. Лисы степей и полупустынь мельче. Еще мельче лисы, живущие в среднеазиатских пустынях, и самые мелкие лисы обитают в Афганистане, Пакистане и Индии. Чем южнее обитают лисы, тем длиннее у них хвост и уши».

а)морфологический б)физиологический в)географический г)экологический

6. Установите соответствие между признаками большого прудовика и критериями вида, для которых они характерны.

Признаки большого прудовика: Критерии вида:

1.Органы чувств – одна пара щупалец. А. Морфологический.

2. Коричневый цвет раковины. Б. Экологический.

3. Населяет пресные водоёмы.

4. Питается мягкими тканями растений.

5. Раковина спирально закрученная.

Ответы: 1-б,2-в, 3-в,4-б, 5-в, 6- ААББА

Биология критерии вида таблица характеристика недостатки. Критерии вида. Значение атмосферных осадков на примере экологического критерия вида

3.3. Структура хромосом Каждая хроматида содержит одну молекулу ДНК, связанную с белками-гистонами и негистоновыми белками. В настоящее время принята нуклеосомная модель организации хроматина эукариот (Kornberg R., 1974; Olins А., Olins D., 1974).Согласно этой модели, белки-гистоны (они

автора Лелевич Владимир Валерьянович

Глава 4. Критерии половой принадлежности у человека Заложенная древнегреческой культурой традиция доминирования мужчин над женщинами вне дома (прежде всего, речь идет о социальной жизни и политике) существенным образом повлияла на развитие научных представлений об

Из книги автора

Глава 9. Рыцарь и прекрасная дама: критерии мужской и женской привлекательности Внешняя привлекательность: модель множественной приспособленности Эмпирические данные свидетельствуют о том, что естественный отбор может оказывать влияние на социальное восприятие

Вид (лат. species) — таксономическая, систематическая единица, группа особей с общими морфофизиологическими, биохимическими и поведенческими признаками, способная к взаимному скрещиванию, дающему в ряду поколений плодовитое потомство, закономерно распространённая в пределах определённого ареала и сходно изменяющаяся под влиянием факторов внешней среды. Вид — реально существующая генетически неделимая единица живого мира, основная структурная единица в системе организмов, качественный этап эволюции жизни.

Долгое время считалось, что любой вид — это закрытая генетическая система, то есть между генофондами двух видов нет обмена генами. Это утверждение верно для большинства видов, однако из него есть исключения. Так, к примеру, львы и тигры могут иметь общее потомство (лигры и тиграны), самки которого плодовиты — могут рожать как от тигров, так и львов. В неволе скрещиваются и многие другие виды, которые в природных условиях не скрещиваются из-за географической или репродуктивной изоляции. Скрещивание (гибридизация) между разными видами может происходить и в природных условиях, особенно при антропогенных нарушениях среды обитания, нарушающих экологические механизмы изоляции. Особенно часто гибридизуются в природе растения. Заметный процент видов высших растений имеет гибридогенное происхождение — они образовались при гибридизации в результате частичного или полного слияния родительских видов.

Основные критерии вида

1. Морфологический критерий вида. Основан на существовании морфологических признаков, характерных для одного вида, но отсутствующих у других видов.

Например: у гадюки обыкновенной ноздря находится в центре носового щитка, а у всех других гадюк (носатая, малоазиатская, степная, кавказская, гюрза) ноздря смещена к краю носового щитка.
В то же время в пределах видов существуют значительные индивидуальные морфологические различия. Например, гадюка обыкновенная представлена множеством цветовых форм (черные, серые, голубоватые, зеленоватые, красноватые и другие оттенки). Эти признаки не могут использоваться для разграничения видов.

2. Географический критерий. Основан на том, что каждый вид занимает определенную территорию (или акваторию) – географический ареал. Например, в Европе одни виды малярийного комара (род Anopheles) населяют Средиземноморье, другие – горы Европы, Северную Европу, Южную Европу.

Однако географический критерий не всегда применим. Ареалы разных видов могут перекрываться, и тогда один вид плавно переходит в другой. В этом случае образуется цепь викарирующих видов (надвид, или серия), границы между которыми часто можно установить только путем специальных исследований (например, чайка серебристая, клуша, западная, калифорнийская).

3. Экологический критерий. Основан на том, что два вида не могут занимать одну экологическую нишу. Следовательно, каждый вид характеризуется своими собственными отношениями со средой обитания.

Однако в пределах одного вида разные особи могут занимать разные экологические ниши. Группы таких особей называются экотипами. Например, один экотип сосны обыкновенной населяет болота (сосна болотная), другой – песчаные дюны, третий – выровненные участки боровых террас.

Совокупность экотипов, образующих единую генетическую систему (например, способных скрещиваться между собой с образованием полноценного потомства) часто называется эковидом.

4. Молекулярно-генетический критерий. Основан на степени сходства и различия последовательностей нуклеотидов в нуклеиновых кислотах. Как правило, для оценки степени сходства или различия используются «некодирующие» последовательности ДНК (молекулярно-генетические маркеры). Однако в пределах одного и того же вида существует полиморфизм ДНК, а разные виды могут характеризоваться сходными последовательностями.

5. Физиолого-биохимический критерий. Основан на том, что разные виды могут различаться по аминокислотному составу белков. В то же время в пределах вида существует белковый полиморфизм (например, внутривидовая изменчивость многих ферментов), а разные виды могут иметь сходные белки.

6. Цитогенетический (кариотипический) критерий. Основан на том, что каждый вид характеризуется определенным кариотипом – числом и формой метафазных хромосом. Например, у всех твердых пшениц в диплоидном наборе 28 хромосом, а всех мягких – 42 хромосомы. Однако у разных видов могут быть очень сходные кариотипы: например, у большинства видов семейства кошачьих 2n=38 . В то же время, в пределах одного вида может наблюдаться хромосомный полиморфизм. Например, у лосей евразийских подвидов 2n=68, а у лосей североамериканских видов 2n=70 (в кариотипе североамериканских лосей на 2 метацентрика меньше и на 4 акроцентрика больше). У некоторых видов существуют хромосомные расы, например, у черной крысы – 42-хромосомная (Азия, Маврикий), 40-хромосомная (Цейлон) и 38-хромосомная (Океания).

7. Репродуктивный критерий. Основан на том, что особи одного вида могут скрещиваться между собой с образованием плодовитого потомства, похожего на родителей, а особи разных видов, обитающих совместно, не скрещиваются между собой, или их потомство бесплодно.

Однако известно, что в природе часто распространена межвидовая гибридизация: у многих растений (например, ивы), ряда видов рыб, земноводных, птиц и млекопитающих (например, волк и собака). В то же время в пределах одного вида могут существовать группировки, репродуктивно изолированные друг от друга.

8. Этологический критерий. Связан с межвидовыми различиями в поведении у животных. У птиц для распознавания видов широко используется анализ песен. По характеру издаваемых звуков различаются разные виды насекомых. Разные виды североамериканских светляков различаются по частоте и цвету световых вспышек.

9. Исторический (эволюционный) критерий. Основан на изучении истории группы близких видов.

ГЕОГРАФИЧЕСКИМ КРИТЕРИЕМ ВИДА ЯВЛЯЕТСЯ ЧТО

Этот критерий носит комплексный характер, поскольку включает сравнительный анализ современных ареалов видов (географический критерий), сравнительный анализ геномов (молекулярно-генетический критерий), сравнительный анализ цитогеномов (цитогенетический критерий) и другие.

Ни один из рассмотренных критериев вида не является главным или наиболее важным. Для четкого разделения видов необходимо их тщательное изучение по всем критериям.

В связи с неодинаковыми условиями среды особи одного вида в пределах ареала распадаются на более мелкие единицы — популяции. Реально вид существует именно в виде популяций.

Виды бывают монотипическими — со слабо дифференцированной внутренней структурой, они характерны для эндемиков. Политипические виды отличаются сложной внутривидовой структурой.

Внутри видов могут быть выделены подвиды — географически или экологически обособленные части вида, особи которых под влиянием факторов среды в процессе эволюции приобрели устойчивые морфофизиологические особенности, отличающие их от других частей этого вида. В природе особи разных подвидов одного вида могут свободно скрещиваться и давать плодовитое потомство.

Название вида

Научное название вида биномиально, то есть состоит из двух слов: названия рода, к которому принадлежит данный вид, и второго слова, называемого в ботанике видовым эпитетом, а в зоологии — видовым названием.

Первое слово — существительное в единственном числе; второе — либо прилагательное в именительном падеже, согласованное в роде (мужском, женском или среднем) с родовым названием, либо существительное в родительном падеже. Первое слово пишется с заглавной буквы, второе -со строчной.

  • Petasites fragrans — научное название вида цветковых растений из рода Белокопытник (Petasites) (русское название вида — Белокопытник душистый). В качестве видового эпитета использовано прилагательное fragrans («душистый»).
  • Petasites fominii — научное название ещё одного вида из этого же рода (русское название — Белокопытник Фомина). В качестве видового эпитета использована латинизированная фамилия (в родительном падеже) ботаника Александра Васильевича Фомина (1869-1935), исследователя флоры Кавказа.

Иногда используются также записи для обозначения неопределённых таксонов в ранге вида:

  • Petasites sp. — запись обозначает, что имеется в виду таксон в ранге вида, относящийся к роду Petasites.
  • Petasites spp. — запись обозначает, что имеются в виду все таксоны в ранге вида, входящие в род Petasites (либо все остальные таксоны в ранге вида, входящие в родPetasites, но не включённые в некий данный список таких таксонов).

Понятие вида. Вид как таксономическая категория

Чтобы изучать многообразие жизни, человеку необходимо было разработать систему классификации организмов для разделения их на группы. Как вы уже знаете, наименьшей структурной единицей в систематике живых организмов является вид.

Вид — исторически сложившаяся совокупность особей, которые сходны по морфологическим, физиологическим и биохимическим признакам, свободно скрещиваются и дают плодовитое потомство, приспособлены к определенным условиям среды и занимают в природе общую территорию — ареал.

Для того чтобы отнести особей к одному и тому же или к разным видам, их сравнивают между собой по ряду определенных характерных признаков — критериев.

Критерии вида

Совокупность характерных однотипных признаков, по которым особи одного вида схожи, а особи разных видов различаются между собой, называют критерием вида. В современной биологии выделяют следующие основные критерии вида: морфологический, физиологический, биохимический, генетический, экологический, географический.

Морфологический критерий отражает совокупность характерных признаков внешнего строения. Например, виды клевера различаются по окраске соцветий, форме и окраске листьев. Этот критерий относительный. В пределах вида особи могут заметно различаться по строению. Эти различия зависят от пола (половой диморфизм), стадии развития, стадии в цикле размножения, условий среды обитания, принадлежности к сортам или породам.

Например, у кряквы самец ярко окрашен, а самка темно-бурая, у благородного оленя самцы имеют рога, а у самок их нет. У бабочки капустной белянки гусеница отличается от взрослой особи внешними признаками. У папоротника щитовника мужского спорофит имеет листья и корни, а гаметофит представлен зеленой пластинкой с ризоидами. В то же время некоторые виды настолько схожи по морфологическим признакам, что их называют видами-двойниками. Например, некоторые виды малярийных комаров, дрозофил, североамериканских сверчков внешне не различаются, но не скрещиваются между собой.

Таким образом, на основании одного морфологического критерия нельзя судить о принадлежности особи к тому или иному виду.

Физиологический критерий — совокупность характерных особенностей процессов жизнедеятельности (размножение, пищеварение, выделение и др.). Одним из важных признаков является способность особей скрещиваться. Особи разных видов не могут скрещиваться из-за несовместимости половых клеток, несоответствия половых органов. Этот критерий относительный, поскольку и особи одного вида иногда не могут скрещиваться. У мух дрозофил невозможность спаривания может быть обусловлена различием в строении полового аппарата. Это приводит к нарушению процессов размножения. И наоборот, известны такие виды, представители которых могут скрещиваться между собой. Например, лошадь и осел, представители некоторых видов ив, тополей, зайцев, канареек. Из этого следует, что для определения видовой принадлежности особей недостаточно сравнивать их только по физиологическому критерию.

Биохимический критерий отражает характерный химический состав тела и обмен веществ. Это самый ненадежный критерий. Нет веществ или биохимических реакций, характерных только для определенного вида. Особи одного вида могут значительно различаться по этим показателям. Тогда как у особей разных видов синтез белков и нуклеиновых кислот происходит одинаково. Ряд биологически активных веществ играют аналогичную роль в обмене веществ у разных видов. Например, хлорофилл у всех зеленых растений участвует в фотосинтезе. Значит, определение видовой принадлежности особей на основании одного биохимического критерия тоже невозможно.

Генетический критерий характеризуется определенным набором хромосом, сходных по размерам, форме и составу. Это самый надежный критерий, так как он является фактором репродуктивной изоляции, поддерживающей генетическую целостность вида. Однако и этот критерий не является абсолютным. У особей одного вида число, размеры, форма и состав хромосом могут различаться в результате геномных, хромосомных и генных мутаций. В то же время при скрещивании некоторых видов иногда появляются жизнеспособные плодовитые межвидовые гибриды. Например, собака и волк, тополь и ива, канарейка и зяблик при скрещивании дают плодовитое потомство. Таким образом, сходства по данному критерию также недостаточно, чтобы отнести особей к одному виду.

Экологический критерий — это совокупность характерных факторов среды, необходимых для существования вида. Каждый вид может обитать в той среде, где климатические условия, особенности почвы, характер рельефа и источники пищи соответствуют его пределам толерантности. Но в этих же условиях среды могут обитать и организмы других видов. Выведение человеком новых пород животных и сортов растений показало, что особи одного вида (дикие и окультуренные) могут жить в сильно различающихся условиях среды.

ГЕОГРАФИЧЕСКИМ КРИТЕРИЕМ ВИДА ЯВЛЯЕТСЯ…

Это доказывает относительный характер экологического критерия. Следовательно, есть необходимость использования других критериев при определении принадлежности особей к определенному виду.

Географический критерий характеризует способность особей одного вида населять в природе определенную часть земной поверхности (ареал).

Например, лиственница сибирская распространена в Сибири (Зауралье), а лиственница даурская — в Приморском крае (Дальний Восток), морошка — в тундре, а черника — в умеренной зоне.

Этот критерий указывает на приуроченность вида к определенному местообитанию. Но есть виды, не имеющие четких границ расселения, а обитающие практически повсеместно (лишайники, бактерии). У некоторых видов ареал совпадает с ареалом человека. Такие виды называются синантропными (комнатная муха, постельный клоп, домовая мышь, серая крыса). У разных видов могут быть совпадающие местообитания. Значит, и этот критерий имеет относительный характер. Он не может использоваться в качестве единственного для определения видовой принадлежности особей.

Таким образом, ни один из описанных критериев не является абсолютным и универсальным. Поэтому при определении принадлежности особи к определенному виду следует учитывать все его критерии.

Ареал вида. Понятие об эндемиках и космополитах

Согласно географическому критерию, каждый вид в природе занимает определенную территорию — ареал.

Ареал (от лат. area — площадь, пространство) — часть земной поверхности, в пределах которой распространены и проходят полный цикл своего развития особи данного вида.

Ареал может быть сплошным или прерывистым, обширным или ограниченным. Виды, имеющие обширный ареал в пределах разных континентов, называются видами-космополитами (некоторые виды протистов, бактерий, грибов, лишайников). Когда ареал распространения очень узкий и находится в пределах небольшого региона, то населяющий его вид называется эндемиком (от греч. endemos — местный).

Например, кенгуру, ехидна и утконос обитают только в Австралии. Гинкго в естественных условиях произрастает только в Китае, рододендрон остроконечный и лилия даурская — только на Дальнем Востоке.

Вид — совокупность особей, которые сходны по морфологическим, физиологическим и биохимическим признакам, свободно скрещиваются и дают плодовитое потомство, приспособлены к определенным условиям среды и занимают в природе общую территорию — ареал. Для каждого вида характерны следующие критерии: морфологический, физиологический, биохимический, генетический, экологический, географический. Все они носят относительный характер, поэтому при определении видовой принадлежности особей используются все возможные критерии.

Согласно упрощенной морфологической концепции вида, природные популяции, морфологически отличные друг от друга, признаются видами .

Точнее и более правильно определять виды как природные популяции, в пределах которых изменчивость морфологических (обычно количественных) признаков носит непрерывный характер, отделенные от других популяций разрывом. Если различия невелики, но непрерывность распределения нарушена, то такие формы должны приниматься за разные виды. В афористичной форме это выражается так: критерием вида служит дискретность границ распределения признаков .

При определении видов часто возникают затруднения, вызванные двумя обстоятельствами. Во-первых, причиной затруднений может быть сильная внутривидовая изменчивость, а во-вторых, наличие так называемых видов-двойников. Рассмотрим эти случаи.

Внутривидовая вариабельность может достигать большого размаха. Прежде всего это различия между самцами и самками одного и того же вида. Такие различия четко проявляются у многих птиц, дневных бабочек, ос-немок, некоторых рыб и других организмов. Подобные факты были использованы Дарвином в работах о половом отборе. У ряда животных резкие различия наблюдаются между взрослыми и неполовозрелыми особями. Подобные факты широко известны зоологам. Поэтому очень полезны выборки из популяций видов на разных стадиях их жизненного цикла. Теоретическая основа внутривидовой изменчивости (индивидуальной или групповой) изложена в ряде руководств. Здесь будут рассмотрены только признаки, которые чаще всего используются при установлении видового статуса особей из выборки.

Морфологические признаки — это общая наружная морфология и, если необходимо, структура генитального аппарата. Наиболее важные морфологические признаки имеются у животных с наружным скелетом, таких как членистоногие или моллюски, но их можно найти и у многих других животных, без панцирей или раковин. Это всевозможные отличия в шерстном покрове зверей, оперении птиц, рисунке крыльев бабочек и т. д.

Во многих случаях критерием, позволяющим различить близкие виды, является структура гениталий. Это особенно подчеркивается сторонниками биологической концепции вида, поскольку различия в форме хитинизированных или склеротизированных частей генитального аппарата препятствуют скрещиванию между самцами одного вида и самками другого. В энтомологии известно правило Дюфура, по которому у видов с хитинизированными частями гениталий самцов и совокупительными органами самок наблюдается такое соотношение, как у ключа и замка. Иногда его так и называют — правило «ключа и замка». Следует, однако, помнить о том, что признаки гениталий, как и другие морфологические признаки, у некоторых видов также варьируют (например, у жуков-листоедов рода Altica), что было неоднократно показано. Тем не менее в тех группах, где систематическое значение строения гениталий доказано, оно служит очень ценным признаком, так как при дивергенции видов их структура должна меняться одной из первых.

Анатомические признаки, такие как детали строения черепа или форма зубов, обычно используются в надвидовой систематике позвоночных животных.

Экологические признаки . Известно, что каждый вид животных характеризуется определенными экологическими предпочтениями, зная которые, нередко можно если не совсем точно решить, с каким видом мы имеем дело, то хотя бы значительно облегчить идентификацию. Согласно правилу конкурентного исключения (правило Гаузе), два вида не могут существовать в одном и том же месте, если их экологические требования одинаковы.

При изучении галлообразующих или минирующих насекомых-фитофагов (мушки-галлицы, осы-орехотворки, минирующие личинки бабочек, жуков и других насекомых) зачастую главными признаками оказываются формы мин, для которых даже разработана классификация, или галлов. Так, на шиповниках иди на дубах развивается несколько видов орехотворок, вызывающих образование галлов на листьях или побегах растений. И во всех случаях галлы каждого вида имеют свою характерную форму.

Пищевые предпочтения животных достигли большого размаха — от строгой монофагии через олигофагию до полифагии. Известно, что гусеницы тутового шелкопряда питаются исключительно листьями тутовника, или шелковицы. Гусеницы бабочек-белянок (капустницы, репницы и др.) грызут листья крестоцветных растений, не переходя на растения других семейств. А медведь или кабан, будучи полифагами, питаются и животной, и растительной пищей.

В группах животных, где установлен строгий выбор пищи, по характеру погрыза определенного вида растений можно установить их видовую принадлежность. Так поступают энтомологи в полевых условиях. Лучше, конечно, собрать для дальнейшего изучения и самих растительноядных насекомых. Опытный натуралист, хорошо знающий природные условия определенной местности, заранее может предсказать, с каким набором видов животных можно встретиться, посещая те или иные биотопы — лес, луг, песчаные дюны или берег реки. Поэтому на этикетках, сопровождающих коллекционные сборы, обязательно нужно указывать условия, в которых были собраны те или иные виды. Это сильно облегчает дальнейшую обработку коллекции и идентификацию видов.

Этологические признаки . На таксономическую ценность этологических признаков указывает ряд авторов. Известный этолог Хайнд считает поведение таксономическим признаком, который может быть использован для уточнения систематического положения видов. К этому следует добавить, что наиболее полезными оказываются стереотипные действия. Они столь же характерны для каждого вида, как и любые морфологические признаки. Это следует иметь в виду при изучении близкородственных видов или видов-двойников. Если даже элементы поведения могут быть сходными, то выражение этих элементов специфично для каждого вида.

Вопрос: ГЕОГРАФИЧЕСКИМ КРИТЕРИЕМ ВИДА ЯВЛЯЕТСЯ ЧТО

Дело в том, что особенности поведения являются у животных важными изолирующими механизмами, препятствующими скрещиванию между разными видами. Примерами этологической изоляции являются случаи, когда потенциальные брачные партнеры встречаются, но не спариваются.

Как показывают многочисленные наблюдения в природе и эксперименты в лабораторных условиях, отологические признаки вида в первую очередь проявляются в особенностях брачного поведения. К ним относятся характерные позы самцов в присутствии самки, а также голосовые сигналы. Изобретение звукозаписывающих аппаратов, особенно сонографов, позволяющих представить звук в графической форме, окончательно убедило исследователей в видоспецифичности песен не только птиц, но и сверчков, кузнечиков, цикадок, а также голосов лягушек и жаб.

Но не только позы или голоса животных являются этологическими видовыми признаками. К ним относятся и особенности строительства гнезд у птиц и насекомых из отряда перепончатокрылых (пчел и ос), типы и характер яйцекладок у насекомых, форма паутинных ловчих сетей у пауков и многое другое. Видоспецифичны оотеки богомолов и кубышки саранчовых, световые вспышки жуков-светляков.

Иногда различия имеют количественный характер, но и этого достаточно, чтобы распознать видовую принадлежность объекта исследования.

Географические признаки . Часто географические признаки являются удобным средством различения популяций, точнее, решения вопроса о том, являются ли две изучаемые популяции одним или разными видами. Если ряд форм географически замещают друг друга, образуя цепь или кольцо форм, каждая из которых отличается от своих соседей, то они называются аллопатрическими формами . Считается, что аллопатрические формы представляют собой политипический вид, состоящий из нескольких подвидов.

Противоположную картину представляют случаи, когда ареалы форм частично или полностью совпадают. Если между этими формами нет переходов, то их называют симпатрическими формами . Такой характер распространения указывает на полную видовую самостоятельность данных форм в связи с тем, что симпатрическое (совместное) существование, не сопровождающееся скрещиванием, служит одним из основных критериев вида.

В практике систематика часто возникают затруднения в отнесении конкретной аллопатрической формы к виду или подвиду. Если аллопатрические популяции соприкасаются, но не скрещиваются в зоне контакта, то такие популяции следует считать видами. В противоположность этому, в случае если аллопатрические популяции соприкасаются и в узкой зоне контакта свободно скрещиваются или в широкой зоне контакта связаны переходами, то их почти всегда следует считать подвидами.

Сложнее обстоит дело, когда между ареалами аллопатрических популяций есть разрыв, из-за которого контакт невозможен. В этом случае мы можем иметь дело либо с видами, либо с подвидами. Классическим примером подобного рода является географическая разобщенность популяций голубой сороки. Один подвид (С. с. cooki) населяет Пиренейский полуостров, а другой (С. с. cyanus) — юг Дальнего Востока (Приморье и смежные части Китая). Считается, что это результат разрыва прежнего сплошного ареала, возникшего в ледниковом периоде. Многие систематики придерживаются мнения, что сомнительные аллопатрические популяции целесообразнее считать подвидами.

Другие признаки . Во многих случаях близкородственные виды легче различать по морфологии хромосом, чем по другим признакам, что и было продемонстрировано на видах рода Drosophila и на клопах семейства Lygaeidae. Все больший размах приобретает использование физиологических признаков, по которым можно различать близкие таксоны. Было показано, что у близкородственных видов комаров значительно различаются скорость роста и длительность стадии яйца. Все большее признание получает вывод о том, что основная часть белков специфична для каждого вида. На этом феномене базируются выводы в области серосистематики. Полезным оказалось также изучение специфических выделений, образующих на теле определенный рисунок или восковые сооружения в виде колпачков, как у щитовок или мучнистых червецов из класса насекомых. Они также видоспецифичны. Нередко приходится использовать всю совокупность признаков различного характера для решения сложных таксономических проблем. В современных работах по зоологической систематике, как показывает ознакомление с новейшими публикациями, авторы не ограничиваются одними только морфологическими признаками. Чаще всего присутствуют указания на хромосомный аппарат.

Если вы нашли ошибку, пожалуйста, выделите фрагмент текста и нажмите Ctrl+Enter.

Вконтакте

Одноклассники

Вид, критерии вида. Популяции.

Вид – совокупность особей, обладающих наследственным сходством морфологических, физиологических и биологических особенностей, свободно скрещивающихся и дающих плодовитое потомство, приспособившихся к определенным условиям жизни и занимающих в природе определенный ареал.

Виды представляют собой устойчивые генетические системы, так как в природе отделены друг от друга целым рядом барьеров.

Вид представляет собой одну из основных форм организации живого. Однако определить, принадлежат ли данные особи к одному виду или нет, иногда бывает трудно. Поэтому для решения вопроса о принадлежности особей к данному виду используется целый ряд критериев:

Морфологический критерий – главный критерий, основанный на внешних различиях между видами животных или растений. Этот критерий служит для разделения организмов, которые четко отличаются по внешним или внутренним морфологическим признакам. Но следует отметить, что очень часто между видами существуют очень тонкие отличия, которые можно выявить лишь при длительном изучении данных организмов.

Географический критерий – основан на том, что каждый вид обитает в пределах определенного пространства (ареала). Ареал – это географические границы распространения вида, размеры, форма и расположение в биосфере которого отлично от ареалов других видов. Однако этот критерий также недостаточно универсален по трем причинам. Во-первых, ареалы многих видов географически совпадают, во-вторых, существуют виды космополиты, для которых ареалом является практически вся планета (кит-касатка). В-третьих, у некоторых быстрорасселяющихся видов (домового воробья, домовой мухи и др.) ареал настолько быстро изменяет свои границы, что не может быть определен.

Экологический критерий – предполагает, что каждый вид характеризуется определенным типом питания, местом обитания, сроками размножения, т.е.

занимает определенную экологическую нишу.
Этологический критерий – заключается в том, что поведение животных одних видов отличается от поведения других.

Генетический критерий – заключает в себе главное свойство вида – его генетическую изоляцию от других. Животные и растения разных видов почти никогда не скрещиваются между собой. Конечно, вид не может быть полностью изолирован от потока генов со стороны близкородственных видов, но при этом он сохраняет постоянство генетического состава на протяжении эволюционно длительного времени. Самые четкие границы между видами проходят именно с генетической точки зрения.

Физиолого-биохимический критерий – этот критерий не может служить надежным способом разграничения видов, так как основные биохимические процессы протекают у сходных групп организмов одинаково. А в пределах каждого вида существует большое число приспособлений к конкретным условиям обитания путем изменения протекания физиолого-биохимических процессов.
По одному из критериев нельзя точно различать виды между собой. Определить принадлежность особи к конкретному виду можно только на основании совокупности всех или большинства критериев. Особи, занимающие определенную территорию и свободно скрещивающиеся между собой, называются популяцией.

Популяция – совокупность особей одного вида, занимающих определенную территорию и обменивающихся генетическим материалом. Совокупность генов всех особей в популяции называется генофондом популяции. В каждом поколении отдельные особи вносят больший или меньший вклад в общий генофонд в зависимости от их приспособительной ценности. Неоднородность организмов, входящих в популяцию, создает условия для действия естественного отбора, поэтому популяция считается наименьшей эволюционной единицей, с которой начинается эволюционные преобразования вида — видообразования. Популяция, таким образом, представляет собой надорганизменную формулу организации жизни. Популяция не является полностью изолированной группой. Иногда происходит скрещивание между особями различных популяций. Если какая-то популяция окажется полностью географически или экологически изолированной от других, то она может дать начало новому подвиду, а впоследствии и виду.

Каждая популяция животных или растений состоит из особей разного пола и различного возраста. Соотношение численности этих особей может быть различно в зависимости от времени года, природных условий. Численность популяции определяется соотношением рождаемости и смертности, составляющих ее организмов. Если на протяжении достаточно длительного времени эти показатели равны, то численность популяции не изменяется. Факторы среды, взаимодействие с другими популяциями может изменять численность популяции.

Вид является одной из основных форм организации жизни на Земле (наряду с клеткой, организмом и экосистемой) и основной единицей классификации биологического разнообразия. Но в то же время термин «вид» до сих пор остается одним из наиболее сложных и неоднозначных биологических понятий.

Проблемы, связанные с понятием биологического вида легче понять, рассматривая их в историческом аспекте.

История вопроса

Термин «вид» употреблялся для обозначения имен биологических объектов с древнейших времен. Изначально он не был чисто биологическим: виды уток (кряква, шилохвость, чирок) не имели принципиальных отличий от видов кухонной утвари (сковородка, кастрюля и т.д.).

Биологический смысл термину «вид» придал шведский натуралист Карл Линней. Он употреблял это понятие для обозначения важного свойства биологического разнообразия – его дискретности (прерывистости; от латинского discretio – разделять). К. Линней рассматривал виды как объективно существующие группы живых организмов, достаточно легко отличимые друг от друга. Он считал их неизменными, раз и навсегда созданными богом.

Выделение видов в то время происходило на основе различий между особями по ограниченному числу внешних признаков. Этот метод получил название типологического подхода. Отнесение особи к тому или иному виду осуществлялось на основе сличения ее признаков с описаниями уже известных видов. Если ее признаки не удавалось соотнести ни с одним из существующих видовых диагнозов, то по данному экземпляру (он получал название типового) описывался новый вид. Иногда это приводило к казусным ситуациям: самцы и самки одшого вида описывались как разные виды.

С развитием эволюционных идей в биологии возникла дилемма: либо виды без эволюции, либо эволюция без видов. Авторы эволюционных теорий – Жан-Батист Ламарк и Чарльз Дарвин отрицали реальность видов. Ч.Дарвин, автор «Происхождения видов путем естественного отбора…», считал их «искусственными понятиями, придуманными ради удобства».

К концу XIX века, когда разнообразие птиц и млекопитающих было достаточно полно изучено на значительной территории Земли, стали очевидны недостатки типологического подхода: выяснилось, что животные из разных мест порой хоть и незначительно, но достаточно надежно отличаются друг от друга. В соответствии с установленными правилами им надо было присваивать статус самостоятельных видов. Число новых видов росло лавинообразно. Наряду с этим крепло сомнение: стоит ли различным популяциям близкородственных животных присваивать видовой статус только на том основании, что они слегка друг от друга отличаются?

В XX веке с развитием генетики и синтетической теории вид стали рассматривать как группу популяций с общим уникальным генофондом, обладающую собственной «системой защиты» целостности своего генофонда. Таким образом, типологический подход к выделению видов сменился эволюционным: виды определяются не различием, а обособленностью. Популяциям вида, морфологически отличным друг от друга, но способных свободно скрещиваться друг с другом, придается статус подвидов. Эта система взглядов легла в основу биологической концепции вида, получившей мировое признание благодаря заслуге Эрнста Майра. Смена концепций вида «примирила» представления о морфологической обособленности и эволюционной изменяемости видов и позволила с большей объективностью подойти к задаче описания биологического разнообразия.

Вид и его реальность. Ч. Дарвин в своей книге «Происхождение видов» и в других работах исходил из факта изменяемости видов, превращения одного вида в другой. Отсюда его трактовка вида как устойчивого и одновременно изменяющегося с течением времени, приводящего сначала к появлению разновидностей, которые он назвал «зарождающимися видами».

Вид – совокупность географически и экологически близких популяций, способных в природных условиях скрещиваться между собой, обладающих общими морфофизиологи-ческими признаками, биологически изолированных от популяций других видов.

Критерии вида – совокупность определенных признаков, свойственных только одному какому-либо виду (Т.А. Козлова, В.С. Кучменко. Биология в таблицах. М.,2000)

Критерии вида

Показатели каждого критерия

Морфологический

Сходство внешнего и внутреннего строения особей одного вида; характеристика особенностей строения представителей одного вида

Физиологический

Сходство всех процессов жизнедеятельности, и прежде всего размножения. Представители разных видов, как правило, не скрещиваются или их потомство бесплодно

Биохимический

Видовая специфичность белков и нуклеиновых кислот

Генетический

Каждый вид характеризуется определенным, присущим только ему набором хромосом, их структурой и дифференцированной окраской

Эколого-географический

Ареал обитания и непосредственная среда обитания – экологическая ниша. Каждый вид имеет свою собственную нишу обитания и ареал распространения

Существенно и то, что вид представляет собой универсальную дискретную (дробимую) единицу организации жизни. Вид – это качественная ступень живой природы, он существует как результат внутривидовых взаимоотношений, которые обеспечивают его жизнь, воспроизведение и эволюцию.

Главная черта вида- относительная стабильность его генофонда, поддерживаемая репродуктивной изоляцией особей от других таких же видов. Единство вида поддерживается свободным скрещиванием между особями, в результате которого осуществляется постоянный поток генов во внутривидовом сообществе. Поэтому каждый вид на протяжении многих поколений устойчиво существует на той или иной местности, в этом проявляется его реальность. В то же время генетическая структура вида постоянно перестраивается под влиянием эволюционных факторов (мутации, рекомбинации, отбор), и поэтому вид оказывается неоднородным. Он распадается на популяции, расы, подвиды.

Генетическая обособленность видов достигается географической (родственные группы разделены морем, пустыней, горным хребтом) и экологической изоляцией (несовпадение сроков и мест размножения, обитание животных в различных ярусах биоценоза). В тех случаях, когда межвидовое скрещивание все же происходит, гибриды либо ослаблены, либо стерильны (например, гибрид осла и лошади – мул), что указывает на качественную обособленность вида и его реальность. По определению К. А. Тимирязева, «вида как категории строго определенной, всегда себе равной и неизменной, в природе не существует. Но вместе с этим мы должны признать, что виды, в наблюдаемый нами момент, имеют реальное существование».

Популяция. В пределах ареала какого-либо вида его особи распространены неравномерно, так как в природе нет идентичных условий для существования и размножения. Например, колонии кротов встречаются лишь в отдельных луговинах, заросли крапивы – по оврагам и канавам, лягушки одного озера бывают отделены от другого соседнего озера и т. д. Население вида распадается на естественные группировки – популяции. Однако эти разграничения не устраняют возможности скрещивания между особями, занимающими пограничные участки. Плотность населения популяции подвержена значительным колебаниям в разные годы и различные сезоны года. Популяция – это форма существования вида в конкретных условиях среды и единица его эволюции.

Популяция представляет собой совокупность свободно скрещивающихся особей одного вида, длительно существующих на определенной части ареала внутри вида и относительно обособленных от других популяций. Особи одной популяции обладают наибольшим, сходством по всем признакам, присущим виду, вследствие того, что возможность скрещивания внутри популяции выше, чем между особями соседних популяций и они испытывают одинаковое давление отбора. Несмотря на это популяции генетически неоднородны вследствие непрерывно возникающей наследственной изменчивости.

Дарвиновская дивергенция (расхождение признаков и свойств потомков по отношению к исходным формам) может происходить только путем дивергенции популяций. Впервые это положение в 1926 г. обосновал С. С. Четвериков, показав, что за кажущейся внешней однородностью любой вид обладает огромным скрытым запасом генетической изменчивости в форме множества разнообразных рецессивных генов. Этот генетический резерв неодинаков в разных популяциях. Именно поэтому популяция является элементарной единицей вида и элементарной эволюционной единицей.

Типы видов

Выделение видов происходит на основании двух принципов (критериев). Это морфологический критерий (выявляющий различия между видами) и критерий репродуктивной изоляции (оценивающий степень их генетической обособленности). Процедура описания новых видов зачастую сопряжена с определенными сложностями, связанных как с неоднозначным соответствием критериев вида друг другу, так и с постепенностью и незавершенностью процесса видообразования. В зависимости от того, какого рода сложности возникали при выделении видов и каким образом они были решены, выделяют так называемые «типы видов».

Монотипический вид. Часто никаких сложностей при описании новых видов не возникает. Такие виды обычно обладают обширным неразорванным ареалом, на протяжении которого географическая изменчивость выражена слабо.

Политипический вид. Нередко с помощью морфологического критерия выделяется целая группа близкородственных форм, обитающих, как правило, в сильно расчлененной местности (в горах, либо на островах). Каждая из этих форм имеет свой, обычно довольно ограниченный ареал. Если между сравниваемыми формами существует географический контакт, то возможно применение критерия репродуктивной изоляции: если гибриды не возникают, либо относительно редки, этим формам придается статус самостоятельных видов; в противном случае описывают разные подвиды одного вида. Вид, включающий в себя несколько подвидов называется политипическим. Когда же анализируемые формы географически изолированы, оценка их статуса довольно субъективна и происходит только на основании морфологического критерия: если различия между ними «существенны», то перед нами – разные виды, если нет – подвиды. Не всегда в группе близкородственных форм удается однозначно определить статус каждой формы. Иногда группа популяций замыкается в кольцо, охватывающее горный массив или земной шар. В таком случае может оказаться, что «хорошие» (обитающие совместно и не гибридизирующие) виды связаны друг с другом цепью подвидов.

Полиморфный вид. Иногда в пределах единой популяции вида существуют две или несколько морф – групп особей, резко отличных по окраске, но способных свободно скрещиваться друг с другом. Как правило, генетическая основа полиморфизма проста: различия между морфами обуславливается действием разных аллелей одного гена. Пути возникновения этого явления могут быть весьма различны.

Адаптивный полиморфизм богомола

Гибридогенный полиморфизм испанской каменки

У богомола существует зеленая и бурая морфы. Первая плохо заметна на зеленых частях растений, вторая – на ветках деревьев и сухой траве. В экспериментах по пересаживанию богомолов на фон не соответствующий их окраске удалось показать, что полиморфизм в данном случае мог возникнуть и поддерживается благодаря естественному отбору: зеленая и бурая окраска богомолов является защитой от хищников и позволяет этим насекомым меньше конкурировать друг с другом.

У самцов испанской каменки существуют белогорлая и черногорлая морфы. Характер соотношения этих морф в разных частях ареала позволяет предположить, что черногорлая морфа образовалась в результате гибридизации с близкородственным видом – каменкой-плешанкой.

Виды-двойники – виды, обитающие совместно и не скрещивающиеся друг с другом, но очень слабо отличающиеся морфологически. Сложность различения таких видов связана со сложностью выделения или неудобстве использования их диагностических признаков – ведь сами виды-двойники прекрасно разбираются в собственной «таксономии». Чаще виды-двойники встречаются среди групп животных, использующих для поиска полового партнера запах (насекомые, грызуны) и реже – у тех, которые пользуются зрительной и акустической сигнализацией (птицы).

Клесты еловик (Loxia curvirostra) и сосновик (Loxia pytyopsittacus). Эти два вида клестов являются одним из немногочисленных примеров видов-двойников среди птиц. Обитая совместно на значительной территории, охватывающую Северную Европу и Скандинавский полуостров, эти виды не скрещиваются друг с другом. Морфологические различия между ними, незначительные и весьма ненадежные, выражаются в размерах клюва: у сосновика он несколько толще, чем у еловика.

«Полувиды». Видообразование – длительный процесс, и поэтому можно столкнуться с такими формами, статус которых нельзя оценить объективно. Они еще не являются самостоятельными видами, поскольку гибридизируют в природе, но это уже и не подвиды, так как морфологические различия между ними весьма существенны. Такие формы называются «пограничными случаями», «проблемными видами» или «полувидами». Формально им приписываются бинарные латинские названия, как у «нормальных» видов, и в таксономических списках они помещаются рядом друг с другом. «Полувиды» встречаются не так уж и редко, и мы сами зачастую не подозреваем, что окружающие нас виды являются типичными примерами «пограничных случаев». В Средней Азии домовый воробей обитает совместно с другим близкородственным видом – черногрудым воробьем, от которого хорошо отличается по окраске. Гибридизация между ними в этом районе отсутствует. Их систематический статус как самостоятельных видов не вызывал бы сомнений, если бы не существовала вторая зона контакта в Европе. Италию населяет особая форма воробьев, возникшая в результате гибридизации домового и испанского. При этом в Испании, где домовый и испанский воробьи также обитают совместно, гибриды встречаются редко.


Тема урока: Вид. Критерии вида. 9 класс

ТЕМА: «ВИД. КРИТЕРИИ ВИДА».

ТЕМА: «ВИД. КРИТЕРИИ ВИДА». Задачи: Сформировать знания: 1. О популяции; 2. Структуре вида; 3. Основных видовых критериях. В И Д. С Т Р У К Т У РА В И Д А. К.Линней считал, что число видов постоянно, виды

Подробнее

Вид, его критерии и структура

Вид, его критерии и структура Важнейшим понятием в биологии является «вид» Вид (лат. species) группа особей с общими морфофизиологическими, биохимическими и поведенческими признаками, способная к взаимному

Подробнее

Тема: «Концепция вида, его критерии»

Лекция 11 Тема: «Концепция вида, его критерии» Эпиграф «Деятельность единственный путь к знанию» Б.Шоу. Подготовила: Цели: Создать условия для эффективного усвоения знаний о концепции вида; кем был введен

Подробнее

Практическая работа: «Критерии вида»

Вид — это совокупность географически и экологически сходных популяций, способных в природных условиях скрещиваться между собой, обладающих общими морфофизиологическими признаками, биологически изолированных

Подробнее

Тема урока «Лишайники»

Тема урока «Лишайники» Тип урока: урок открытия нового знания. Цель урока: (для учителя): создание условий для открытия новых знаний о лишайниках, как симбиотических организмах, ознакомление учащихся с

Подробнее

Задания А21 по биологии

Задания А21 по биологии 1. Сходство естественного и искусственного отбора заключается в том, что в обоих случаях 1) отбираются только полезные для организма признаки 2) возникают приспособления к условиям

Подробнее

Тема: «Путешествие по родной стране».

Тема: «Путешествие по родной стране». 2 класс Цель урока: Развитие личности в процессе обучения и воспитания. Задачи: 1) Способствовать: — развитию пространственных представлений детей; — воспитанию любви

Подробнее

Задание 6 ЕГЭ по биологии

Задание 6 ЕГЭ по биологии Скрещивание Шестое здание ЕГЭ по биологии это задачи. На людей, которые только начинают заниматься биологией или подготовкой к экзамену в частности, они наводят ужас. Очень зря.

Подробнее

ББК 28.5я72 П56 ISBN

ББК 28.5я72 П56 П56 Пономарёва И.Н. Биология : 9 класс : рабочая тетрадь для учащихся общеобразовательных организаций / И.Н. Пономарёва, Г.Н. Па нина, О.А. Корнилова ; под ред. И.Н. Пономарёвой. М. : Вентана-Граф,

Подробнее

Биология. ББК 28.6я72 С89

ББК 28.6я72 С89 С89 Суматохин С.В. Биология : 7 класс : рабочая тетрадь 1 для учащихся общеобразовательных организаций / С.В. Суматохин, В.С. Кучменко. 4-е изд., перераб. М. : Вентана-Граф, 2016. 112 с.

Подробнее

пособий по предметам или темам.

3 Медиатека. Электронные версии учебных и/или наглядных пособий по предметам или темам. 1. CD-ROM Природные зоны и биологические ресурсы России. 2. CD-ROM Северо-запад России. Физическая карта. 3. CD-ROM

Подробнее

Для жизни на Земле есть условия, которых

Дополнительный материал к уроку П.С. Лопух, О.В. Сарычева, Л.В. Шкель Вспоминаем: Благодаря каким оболочкам на Земле существует жизнь? Размышляем: Как вы понимаете словосочетание «условия жизни»? О чем

Подробнее

Гидросфера и Мировой океан

Гидросфера и Мировой океан Н. А. Божко, учитель географии первой категории гимназии 2 г. Пинска Тема: «Основные части гидросферы и Мирового океана» (VI класс) Цель: сформировать у учащихся понятие о гидросфере

Подробнее

Открытый урок в 10 «а» кл на тему:

Открытый урок в 10 «а» кл на тему: Закономерности изменчивости. Генотипическая изменчивость. Провела: Магомедова Р.Ш Урок «Закономерности изменчивости. Генотипическая изменчивость» Цель: Познакомить учащихся

Подробнее

Конспект урока биологии 8 класс

Конспект урока биологии 8 класс Учитель I квалификационной категории Соловьева Л.А. Тема урока: Грызуны: мышь, белка, бобр. Общие признаки грызунов. Внешний вид и отличительные особенности. Образ жизни,

Подробнее

КТП на учебный год по биологии 9 класс

КТП на 2015-2016 учебный год по биологии 9 класс п/п Тема урока Дата КЭС 1. Введение. Биология наука о жизни 1. Многообразие живого мира. 2. Основные свойства живых 3. Развитие биологии в додарвинский

Подробнее

Знакомство с тетрадью

Знакомство с тетрадью 1 Вы держите в руках пособие, состоящее из двух частей Рабочей тетради и Тетради для лабораторных и практических работ. Вторую тетрадь вы найдёте внутри первой. Аккуратно выньте её.

Подробнее

Посмотреть примеры таблиц биологии критериев. По поводу экологических критериев. Изучение нового материала

Тема: «Просмотр. Просмотр критериев»

Задачи урока:

  • образовательные:
    • сформулировать определения понятий «вид», «критерии вида»;
    • для изучения критериев видов и их содержания;
  • развивающие:
    • для продолжения развития коммуникативных навыков при работе в группах, устной монологической речи учащихся;
    • способствуют развитию логического мышления через формирование умений сравнивать, обобщать, делать выводы;
  • образовательные:
    • воспитывать толерантность учащихся;
    • для воспитания наблюдательности, внимательности при работе с биологическими объектами.

Методы обучения: проблемные, эвристические

Оборудование: раздаточных материалов по видовым критериям, коллекция насекомых (разные виды жужелиц), гербарий растений (белый и красный клевер), открытки с изображением белого медведя и бурого медведя, живые объекты: американская агава и устрашающий агава.

ВО ВРЕМЯ КЛАССОВ

Учитель: Одной из главных особенностей биологической материи на нашей планете является ее дискретность, или, как сказал основоположник учения о микроэволюции Тимофеев-Ресовский, «квантование».Это выражается в том, что он представлен отдельными видами. Видовое разнообразие живых организмов на нашей планете очень велико. Сейчас здесь обитает около 50 000 видов растений, более 1,5 миллиона видов животных, не менее 100 000 видов грибов, большое количество видов бактерий и вирусов. Ученые постоянно открывают и описывают новые виды живых организмов. Что такое вид? Что мы подразумеваем под этим понятием?

Ученики предлагают определения термина «взгляд», которые они искали в дополнительной литературе при подготовке к уроку.Эти определения размещены в печатном виде на доске.

Учитель: Каждое из этих определений имеет только один биологический аспект: воспроизводство, анатомические особенности, особенности окружающей среды и другие (это зависит от того, какие определения дети подготовят к уроку).
При изучении основ общей биологии мы не будем использовать эти определения. И за основу берем определение из учебника (Биология. Общие законы. В.Б. Захаров, с. 380). В конце урока вы, ребята, ответите сами, почему мы предпочитаем определение из учебника.
Вопрос определения организмов для одного или разных видов очень сложен и вызывает споры среди ученых в научном сообществе. Для процедуры определения видов используются видовые критерии. Критерии просмотра — это характеристики, по которым один вид отличается от другого. Вопрос о критериях видов занимает центральное место в теории эволюции. Это и понятно: четкое понимание природы вида необходимо для выявления механизмов эволюционного процесса.Всего существует 8 критериев формы:

  1. Морфологический.
  2. Физиологический.
  3. Географический.
  4. Генетический.
  5. Этологический.
  6. Экологический.
  7. Биохимический.
  8. Цитологический.

Теперь мы изучим эти критерии.

Ситуация для решения учащихся в классе.

Предложены три растения рода традесканция: русловая традесканция, традесканция пурпурная, традесканция зебрин.Эти растения принадлежат к одному или разным видам? Аргументируйте свой ответ. По результатам решения проблемной ситуации определяется морфологический критерий вида.

Отчет студентов по морфологическим критериям.

Это был первый и долгое время единственный критерий описания вида. На основе этого критерия Ч. Линни построил свою Природную Систему. Морфологический критерий наиболее заметен и удобен, и в настоящее время он широко используется в систематике растений и животных.Мы легко можем отличить размер и окраску оперения большого пестрого дятла от зеленого, большой синицы от хохлатого и длиннохвостого, клевера лугового и люпина.
Несмотря на удобство, этот критерий не всегда «работает». Вы не будете использовать его для различения видов-близнецов, которые практически не отличаются по морфологии. Таких видов много среди малярийных комаров, дрозофил, сигов. Даже у птиц 5% видов — двойники, а в том же ряду североамериканских сверчков их 17 штук.Использование одного морфологического критерия может привести к ошибочным выводам. Так, К. Линней по особенностям строения отнес самцов и самок крякв к разным видам. Теперь, когда установлено, что вид может иметь множество форм, типологическая концепция вида отброшена, а морфологический критерий не всегда удовлетворяет ученых. Тем не менее, следует признать, что этот критерий очень удобен для систематизации видов и для большинства детерминант животных и растений он играет важную роль.

Для закрепления морфологического критерия студенты в группах выполняют лабораторную работу «Морфологический критерий вида»

1-я группа: коллекция насекомых — изумрудный жужелица и черный жужелица
2-я группа: Гербарий растений — красный клевер и люпин
3-я группа: живые растения — американская агава и устрашающая агава
4-я группа: фото — бурый медведь и белый медведь

Инструкция

1.Сравните предложенные объекты между собой. Опишите сходства.
2. Сравните предложенные объекты между собой. Опишите, чем они отличаются друг от друга.
3. Сделайте вывод, ответив на вопрос: «Принадлежат ли эти организмы к одному или разным видам?» Аргументируйте свой ответ.

1-я группа исследования цитологический критерий
2-я группа — экологические и этологические критерии
3-я группа — географические и физиологические критерии
4-я группа — биохимические и генетические критерии

Физиологический критерий

Физиологические характеристики различных видов растений и животных часто являются фактором, обеспечивающим их генетическую независимость.Например, у многих дрозофил сперма чужеродного вида вызывает иммунологическую реакцию в женских половых путях, а сотня приводит к гибели сперматозоидов. Гибридизация различных видов и подвидов коз часто приводит к нарушению периодичности плодоношения — потомство появляется зимой, что приводит к его гибели. Скрещивание разных подвидов косули, например европейской и сибирской, иногда приводит к гибели самки из-за большого потомства.

Географические критерии

Этот критерий, наряду с географическим по большинству детерминант, занимает второе место (после морфологического).При определении многих типов растений, насекомых, птиц, млекопитающих и других организмов, распространение которых хорошо изучено, знание ареала играет важную роль. Как правило, подвиды подвидов не совпадают, что обеспечивает их репродуктивную изоляцию и, по сути, их существование как самостоятельных подвидов. Многие виды занимают разные территории (я называю их аллопатрическими). Но у большинства видов есть совпадающие или перекрывающиеся диапазоны
(симпатрические). Кроме того, есть виды, не имеющие четких границ распространения, а также виды-космополиты, обитающие на огромных просторах суши и океана.В силу этих обстоятельств географический критерий не может быть универсальным.

Генетический критерий

Генетический критерий — это главный критерий вида, основной видовой признак, обусловленный комплексом структурных особенностей и жизненных функций организмов этого вида. Генетическая совместимость, сходство морфологических, физиологических, цитологических и других признаков, одинаковое поведение, совместное проживание — все это создает необходимые условия для успешного воспроизводства и воспроизводства вида.В то же время эти признаки обеспечивают генетическую изоляцию вида от других схожих с ним видов.

Этологический критерий

Для некоторых видов животных механизмом, мешающим скрещиванию, является их поведение, особенно во время брачного сезона. Распознавание партнеров своего вида и отказ от попыток ухаживания за самцами другого вида основаны на определенных стимулах — визуальных, звуковых, химических, тактильных, механических и т. Д.В широко распространенном роде певчие птицы разных видов очень похожи морфологически, в природе их нельзя различить ни по цвету, ни по размеру. Но все они хорошо различаются песнями и повадками. Песня камышевки сложна, похожа на песню ранней пташки, но без последнего звонка, а песня тени — это простой монотонный свист. Многочисленные виды-близнецы американских светлячков впервые были идентифицированы только по различиям в их световых сигналах. Самцы светлячков в полете излучают световые вспышки, продолжительность и чередование которых характерны для каждого вида.Различия в демонстративном поведении часто играют решающую роль в репродуктивной изоляции. Например, близкие виды мух дрозофилы различаются спецификой ритуала ухаживания (характером вибрации крыльев, дрожанием ног, кружением, тактильными контактами).

Экологические критерии

Особенности поведения иногда тесно связаны с экологической спецификой вида, например, с особенностями строения гнезда.Гнездятся три вида наших обыкновенных синиц в дуплах лиственных деревьев, в основном березы. Уральская синица обычно выбирает глубокую ямку в нижней части ствола березы или ольхи, которая образуется в результате выбивания сучка. Эта лощина недоступна ни дятлам, ни воронам, ни хищным млекопитающим. Синица москвич заселяет морозные трещины в стволах березы и ольхи. Гайка предпочитает строить дупло самостоятельно, выщипывая дупла в гнилых или старых стволах березы и ольхи, и без этой трудоемкой процедуры не откладывает яйца.

Биохимический критерий

Очень трудоемок и далеко не универсален. Однако его можно использовать в случаях, когда другие критерии «не работают». Например, для двух видов-близнецов бабочек из рода amate два фермента — фосфоглюкомутаза и эстераза-5 — могут даже быть обнаружены как диагностические признаки, что позволяет даже идентифицировать гибриды этих двух видов. В последнее время в практической систематике микробов широко используется сравнительное изучение состава ДНК.Разработанные методы позволяют сравнивать состав бактерий, сохранившихся в толще земли, и живых форм. Например, было проведено сравнение состава ДНК у pseudomonas pseudomonas, пролежавшей около 200 миллионов лет в толще солей палеозойских бактерий, и у живых псевдомонад. Состав их ДНК был идентичным, и биохимические свойства были аналогичными.

Цитологический критерий

Развитие цитологических методов позволило ученым изучить форму и количество хромосом у многих видов животных и растений.В некоторых случаях количество хромосом является характерным признаком вида. Кариологический анализ позволил, например, упорядочить систематику диких горных баранов, из которых разные исследователи выделили от 1 до 17 видов. Анализ показал наличие трех кариотипов: 54-хромосомного — у муфлонов, 56-хромосомного — у архаров и архаров и 58-хромосомного — у жителей гор Средней Азии — уриалов.
Однако этот критерий не универсален.Во-первых, у многих разных видов количество хромосом одинаково, а их форма похожа. Во-вторых, внутри одного и того же вида можно найти особей с разным числом хромосом. Это так называемый хромосомный и геномный полиморфизм. У песчанок из разных местообитаний количество хромосом разное: 40 у песчанок алжирской популяции, 52 у израильских и 66 у египетских.
Иногда этот критерий неверно трактуется как генетический. Конечно, количество и форма хромосом — важная особенность, препятствующая скрещиванию особей разных видов.Однако это скорее цитоморфологический критерий, поскольку речь идет о внутриклеточной цитологии: количестве и форме хромосом, а не о наборе и структуре генов.

По окончании работы каждая группа составляет отчеты по изученным критериям для вида.

Крепление

Учитель читает отрывок.

1. Обитающая на нескольких территориях обыкновенная лисица образует несколько географических форм, постепенно сменяя друг друга.Самые северные лисицы, обитающие в лесной зоне, являются самыми крупными. Лисицы степей и полупустынь мельче. Еще более мелкие лисицы обитают в пустынях Средней Азии, а самые мелкие лисицы обитают в Афганистане, Пакистане и Индии. Чем южнее живут лисы, тем длиннее их хвост и уши.

2. Малярийный комар также встречается в регионах Европы, где малярии никогда не было. Кроме того, в одних районах он предпочитает питаться людьми, а в других — исключительно домашними животными; в одних районах размножается в солоноватой воде, в других — только в пресной.Внешне эти формы практически неразличимы, известные до сих пор отличия касаются особенностей строения яйца, количества и разветвления щетинок у личинок.

Вопросы к классу.

1. Какие критерии в прочитанном отрывке?
2. Говорим ли мы в отрывке о разных формах или об одной форме?
3. Сделайте вывод из прочитанного вами отрывка.

Тема: Просмотр. Критерии вида и его строения.

Тип занятия: комбинированный.

Цель занятия: сформировать понятие вида и критериев вида, его структуры, определить понятие популяции как структурной единицы вида.

Цели урока:

Образовательные. Создание представления вида как целостной структуры

Дикая природа; сформировать знания о критериях вида; Выявить

особенностей популяционной структуры вида.

Развитие. Продолжать формировать навыки наблюдения и празднования

Главное при прослушивании сообщений, работе с учебным материалом.

Образовательный. Продолжать формировать научное мировоззрение, любовь к природе, культуру труда, основанную на ведении записей в тетради.

Оборудование: компьютер, мультимедийный проектор, мультимедийная презентация.

I. Организация урока.

Приветствие, проверка готовности класса к уроку, проверка отсутствия.

2. Актуализация знаний.

Проведение фронтального опроса по вопросам.

1. Что называется борьбой за существование?

2. Какие формы борьбы за существование выделил К. Дарвин?

3. Какая форма борьбы за существование Чарльз Дарвин считалась наиболее напряженной?

4. Почему межвидовая борьба за существование считается менее интенсивной, чем внутривидовая?

5. Как неодушевленные факторы влияют на выживание живых организмов?

6.Что сопровождает все формы борьбы за существование?

7. Кто выживает в борьбе и оставляет потомство?

8. Какое явление Дарвин назвал естественным отбором или выживанием наиболее приспособленных?

9. Какой материал выбрать?

10. Что является движущей силой изменения видов?

11. Как Чарльз Дарвин представлял себе появление новых видов?

12. Что называется эволюцией?

13. Что создает генетическую неоднородность внутри вида?

14.Что является направленным эволюционным фактором?

15. Каковы факторы отбора?

16. Какой ученый первым обратил внимание на универсальность и реальность?

III. Самоопределение к деятельности.

Освоение нового материала.

А теперь переходим к изучению новой темы. Пишем тему урока: «Взгляд: критерии и структура». Основные понятия, которые мы изучаем на сегодняшнем уроке: вид, критерии вида, популяция.

В основе эволюционной теории Ч. Дарвина лежит представление о форме. Что такое вид и насколько реально его существование в природе?

Первую идею вида создал Аристотель, определивший вид как совокупность однотипных особей. Сам термин «вид» в переводе с латыни означает «образ». Это слово точно определяет главный критерий, который исследователи использовали до XIX века. при определении видовой принадлежности любого организма.Известный ученый К. Линней, создавший учение о видах, считал, что вид состоит из множества похожих особей, дающих плодовитое потомство.

Что называют видом в современной биологии?

Студенты запишите в тетрадь определение:

В современной биологии вид называются

— набор схожих по строению особей, имеющих общее происхождение, свободно скрещивающихся и дающих одинаковое плодовитое потомство.Все особи одного вида имеют одинаковый кариотип, похожее поведение и занимают определенную территорию (ареал распространения).

Биологические виды — это не только основная таксономическая единица по биологическая таксономия . Это целостная структура живой природы.

Какая одна из наиболее важных характеристик вида? (репродуктивная изоляция, т. е. наличие механизмов, препятствующих притоку генов извне).

Защита генофонда этого вида от притока генов других, в том числе близкородственных видов, достигается разными способами.

Методы изоляции, предотвращающие скрещивание разных типов, включают:

a) различия в местообитаниях, средах обитания, следовательно, невозможность встречи;

б) разные периоды размножения;

в) различия в строении половых органов;

г) нежизнеспособность или бесплодие гибридов;

д) различные ритуалы «ухаживания» в период размножения.

4) Вид — это генетически относительно изолированная система, что доказывает реальность существования вида в природе.

Наличие репродуктивной изоляции в естественных условиях является решающим фактором при определении вида как генетически замкнутой биологической системы.

Характерные особенности и свойства, которые отличают одни виды от других, называются критериями просмотра.

Сообщение студентов:

    о морфологических критериях

    О физиологических критериях

    О географических критериях

    О биохимических критериях

    Об этологических критериях

    О генетических критериях

    Об исторических критериях.

Как вы думаете, какой из этих критериев является абсолютным и универсальным при определении принадлежности человека к какому-либо виду?

Заключение:

1. Критерии — это характеристики, по которым один вид отличается от другого.

2. Не существует единого видового критерия, который можно было бы признать абсолютным и универсальным. Чтобы определить, принадлежит ли особь к определенному виду, недостаточно одного критерия; необходимо учитывать совокупность всех критериев.

3. Вид — это генетически относительно изолированная система, что доказывает реальность существования вида в природе.

Строение вида. На самом деле в природе особи любых видов в пределах ареала распределены неравномерно: где-то они образуют скопления, а где-то могут вообще отсутствовать. Такие частично или полностью изолированные группы особей одного вида называются популяциями (от латинского populus — люди, популяция), т.е. in vivo любой вид состоит из популяции популяций.

Учащиеся запишите определение в тетради.

Население это совокупность особей данного вида, занимающих определенную площадь территории в пределах ареала вида, свободно скрещивающихся между

самостоятельно и частично или полностью изолированных от
особей других популяций.Собственно вид существует как популяция.

-Каков генофонд вида? (генофонды популяций).

Именно популяция является элементарной единицей эволюции.

IV. Крепление.

Ответьте на вопрос, аргументируя свой ответ. ( Карточки с вопросами раздаются детям )
1. Береговая ласточка. Верх головы, шея, спина, крылья, хвост и полоса на груди серовато-коричневые, горло, грудь и живот белые.Хвост с мелкой выемкой. Какой видовой критерий используется для описания этой птицы? ( Ответ: морфологический критерий ).
2. Лебедь-шипунник распространен в изолированных районах в средней и южной полосе Европы и Азии от южной Швеции, Дании и Польши на западе до Монголии, Приморского края и Китая на востоке. Везде на этой территории встречается редко, часто пара гнездится от пары на огромном расстоянии, а на многих участках он полностью отсутствует.Какой критерий типа используется в описании? ( Ответ: географический критерий ).
3. Маленький или тундровый лебедь для гнездования выбирает заболоченные и невысокие травянистые участки, разбросанные по ним озерами, а также речными долинами. Какой критерий типа используется в описании? (
4. Установлено, что под названием «черная крыса» встречаются особи с 38 и 42 хромосомами, которые не могут скрещиваться.О каких критериях мы говорим? ( Ответ: генетический критерий).
5. В природе все виды клюквы произрастают во влажных местах: на переходных и высокогорных болотах, в сфагновых хвойных лесах, иногда на заболоченных берегах озер. Клюква очень светолюбива, но не требовательна к минеральному питанию. Какой критерий типа используется в описании. ( Ответ: экологический критерий).
6.
Кряква и шилохвость — два наиболее распространенных вида уток, обитающих в водоемах. В неволе эти два вида способны скрещиваться и производить плодовитое потомство. Однако в природе этих уток, гнездящихся буквально у берегов озер, болот и рек, количество гибридных особей едва достигает одной из нескольких тысяч. О каких критериях идет речь о ? (Ответ: критерий физиологический).
7.
Малина содержит до 11% сахаров (глюкоза, фруктоза), следы эфирных масел, пектиновые и белковые вещества, слизь; витамины; 1-2% органических кислот (яблочная, лимонная и др.)), спирты, до 0,3% дубильных веществ. Какой критерий типа используется в описании. (Ответ: биохимический критерий).

НО) Для закрепления знаний о критериях мы ведем беседу по следующим вопросам:

    Что такое представление?

    Каковы критерии просмотра?

    Какие критерии для вида.

4. Какой критерий вы считаете наиболее наглядным и понятным? Какие еще критерии существуют?

5.Что называется населением?

6. Что такое элементарная единица эволюции?

B) тестовое задание

Тестирование с последующим самотестированием.

Предлагаются суждения, запишите числа и следуйте правильным утверждениям:

1. Двойные виды способны скрещиваться и производить плодовитое потомство;

2. Исходной единицей систематики организмов является вид;

3.Чеферз — тени и певчие птицы — мухи, обитающие в одном лесу, составляют одну популяцию разных видов;

4. Для видов, обитающих в Байкале, ареал ограничен этим озером — это пример географического критерия;

5. Нерест рыбы — сложное поведение в период размножения относится к физиологическому критерию.

(Правильные ответы: 2,4,5)

Тест «Вид, его критерии и структура»

Начало формы

1.Сходство внешнего и внутреннего строения особей одного вида составляет:

генетический критерий
экологический критерий
географический критерий
морфологический критерий

Конец формы

2. Сходство всех жизненных процессов в особей одного вида:

генетический критерий
биохимический критерий
морфологический критерий
физиологический критерий

3.Сходство химического состава особей одного вида.

генетический критерий
экологический критерий
биохимический критерий
морфологический критерий

Тест по теме «Критерии вида»

Вариант 1

1. Совокупность сходных по строению особей, имеющих общее происхождение, свободно скрещивающихся и дающих плодовитое потомство, называется …
A. Популяция B. Вид B. Класс G. Нет верного ответа

2. Для видов, обитающих в Байкале, ареал ограничен этим озером — это пример … критерий

A. Экологический

B. Морфологический
B. Географический

G. Физиологический
3. Критерием вида, который включает набор факторов окружающей среды, составляющих непосредственную среду обитания вида, является … критерий
A. Экологический

Б.Географический

B. Морфологический
G. Нет точного ответа

4. Часто виды тополя и ивы скрещиваются — это не пример абсолютности … критерии

A. Генетический

B. Биохимический
B. Физиологический

G. Морфологический

5. Основным критерием для определения вида является …
A. Морфологический B. Генетический
B. Физиологический биохимический

6. Для определения вида необходимо использовать:
A.Морфологические и генетические критерии

B. Биохимические и физиологические критерии

B. Географические и экологические критерии

D. Все ответы верны.

7. Болотный тростник и камыш тростник внешне не отличаются, но не скрещиваются между собой и имеют совершенно разные брачные песни — это пример не абсолютного

A. Морфологические критерии B. Экологические критерии
B. Географические критерии Биохимический критерий

8.Критерий, характеризующий определенный ареал, занимаемый видом в природе, равен …

A. Экологический критерий

B. Морфологический критерий
B. Географические критерии

G. Физиологический критерий

9. В естественных условиях, популяции не смешиваются друг с другом. Этому препятствуют …

A. Географические барьеры

B. Морфологические различия
B. Различное время размножения

D.Все ответы верны.

Ответы: 1-б, 2-в, 3-а, 4-в, 5-б, 6-ж, 7-а, 8-в, 9-г

Тест по теме «Критерии» вида »

Вариант 2

1. Сходство внешнего и внутреннего строения особей одного вида.

A) генетический критерий

B) морфологический критерий

C) экологический критерий

D) географический критерий

2.Сходство всех жизненных процессов у особей одного вида.

А) биохимический критерий

Б) генетический критерий

В) морфологический критерий

Г) физиологический

3. Сходство химического состава особей одного вида.

A) морфологический критерий

B) биохимический критерий

C) генетический критерий

D) экологический критерий

4.Определенный набор и форма хромосом у особей одного вида.

A) биохимический критерий

B) морфологический критерий

C) генетический критерий

D) физиологический

5. Среда обитания особей одного вида в схожих условиях.

A) морфологический критерий

B) биохимический критерий

C) географический критерий

D) экологический критерий

6.Общая площадь, занимаемая видом в природе.

A) географический критерий

B) экологический критерий

C) морфологический критерий

D) генетический критерий

7. Дымоходы — тени и певчие птицы — мухи, обитающие в одном лесу, составляют:

а) одну популяцию одного вида; в) две популяции одного вида;

б) две популяции двух видов; г) одна популяция разных видов.

8. Исходная единица таксономии организмов:

а) тип; б) пол; в) население; г) отдельное лицо.

9. Вид — это группа особей,

НО) живущие на общей территории

B) эволюционировавшие

AT) скрещивание и дающие плодовитое потомство

D) созданные человеком на основе отбора

10. Ночной образ жизни сурка обыкновенного относится к критерию вида

.

11.Двойные виды

НО) способны к скрещиванию и производить плодовитое потомство

Б) отличаются морфологически

АТ) имеют другой кариотип

Г) способны к скрещиванию, но не дают плодовитого потомства

Ответы: 1-б, 2 -g, 3-b, 4-c, 5-g, 6-a, 7-b, 8-a, 9-c, 10-g, 11-c

Тест по теме «Критерии проведения разновидность»

Вариант 3

Тесты с одним ответом:

1. Какому критерию вида соответствует следующее описание: живет ли большая синица в кронах деревьев, питается ли крупными насекомыми и их личинками?

2.Пространственное распространение вида в природе является критерием

.

3. Набор внешних признаков особей отнесен к критерию вида

.

4. Два культурных растения — ячмень и рожь — имеют одинаковое количество хромосом
(14), но не скрещиваются. Определите количество
по типам и критериям, которым необходимо следовать:

a) один вид, морфологический критерий;

б) два типа, физиологический критерий;

в) один вид по генетическому критерию;

г) два вида, морфологический критерий.

5. Определите, какой вид критериев задействован:

«Обычная лисица, живущая в нескольких регионах, образует несколько географических форм, постепенно сменяющих друг друга. Самые северные лисы, обитающие в лесной зоне, являются самыми крупными. Лисицы степей и полу- пустыня мельче.Еще более мелкие лисы обитают в пустынях Средней Азии, а самые маленькие лисы обитают в Афганистане, Пакистане и Индии.Чем южнее живут лисы, тем длиннее их хвост и уши.»

a) морфологическийb) физиологическийc) географическийd) экологический

6. Установите соответствие между характеристиками большого пруда и критериями видов, для которых они характерны.

Признаки большого водоема: Критерии просмотра:

1. Органы чувств — одна пара щупалец. А. Морфологический.

2. Коричневый цвет корпуса. Б. Экологический.

3. Обитает в пресных водоемах.

4. Питается мягкими тканями растений.

5. Оболочка закручена по спирали.

Ответы: 1-b, 2-c, 3-c, 4-b, 5-c, 6-AABBA

Шесть биологических королевств

Организмы традиционно подразделяются на три области и далее подразделяются на одно из шести царств жизни.

Шесть царств жизни

  • Архебактерии
  • Эубактерии
  • Протиста
  • Грибы
  • Растения
  • Животные

Организмы помещены в эти категории на основании сходства или общих характеристик.Некоторые из характеристик, которые используются для определения размещения, — это тип клеток, получение питательных веществ и размножение. Двумя основными типами клеток являются прокариотические и эукариотические клетки.

Общие типы получения питательных веществ включают фотосинтез, абсорбцию и прием внутрь. Типы воспроизводства включают бесполое размножение и половое размножение.

Некоторые более современные классификации отказываются от термина «царство». Эти классификации основаны на кладистике, которая отмечает, что царства в традиционном смысле не монофилетичны; то есть не все они имеют общего предка.

Архебактерии

Moelyn Photos / Getty Images

Архебактерии — одноклеточные прокариоты, первоначально считавшиеся бактериями. Они находятся в домене архей и имеют уникальный тип рибосомной РНК.

Состав клеточной стенки этих экстремальных организмов позволяет им жить в очень негостеприимных местах, таких как горячие источники и гидротермальные источники. Археи, относящиеся к метаногенам, также можно найти в кишечнике животных и человека.

  • Домен: Археи
  • Организмы: Метаногены, галофилы, термофилы и психрофилы
  • Тип клетки: Прокариотическая
  • Метаболизм: В зависимости от вида, кислород, водород, углекислый газ, сера или сульфид может потребоваться для метаболизма
  • Приобретение питания: В зависимости от вида потребление пищи может происходить путем абсорбции, нефотосинтетического фотофосфорилирования или хемосинтеза
  • Размножение: Бесполое размножение путем бинарного деления, почкования или фрагментации

Эубактерии

Н.Неринг / Getty Images

Эти организмы считаются настоящими бактериями и относятся к домену «Бактерии».Бактерии обитают практически в любой среде и часто связаны с болезнями. Однако большинство бактерий не вызывают болезней.

Бактерии — это основные микроскопические организмы, составляющие микробиоту человека. Например, в кишечнике человека больше бактерий, чем клеток тела. Бактерии обеспечивают нормальное функционирование нашего организма.

Эти микробы размножаются с угрожающей скоростью при правильных условиях. Большинство размножаются бесполым путем двойного деления. Бактерии имеют различные формы бактериальных клеток, включая круглую, спиральную и стержневую.

  • Домен: Бактерии
  • Организмы: Бактерии, цианобактерии (сине-зеленые водоросли) и актинобактерии
  • Тип клетки: Прокариотический
  • Метаболизм: В зависимости от вида кислород может быть токсичным, переносимым или необходимым для обмена веществ
  • Приобретение пищи: В зависимости от вида, потребление пищи может происходить через абсорбцию, фотосинтез или хемосинтез
  • Размножение: Бесполое

Протиста

Н.Неринг / Getty Images

Царство протистов включает очень разнообразную группу организмов.Некоторые имеют характеристики животных (простейшие), а другие напоминают растения (водоросли) или грибы (слизистые плесени).

Эти эукариотические организмы имеют ядро, заключенное в мембрану. У некоторых протистов есть органеллы, которые находятся в клетках животных (митохондриях), в то время как у других есть органеллы, которые находятся в клетках растений (хлоропласты).

Протисты, похожие на растения, способны к фотосинтезу. Многие протисты являются паразитарными патогенами, вызывающими болезни у животных и людей.Другие существуют в комменсалистических или мутуалистических отношениях со своим хозяином.

  • Домен: Eukarya
  • Организмы: Амебы, зеленые водоросли, бурые водоросли, диатомовые водоросли, эвглена и слизевые плесени
  • Тип клетки: Эукариотическая
  • Обмен веществ: Кислород необходим для обмена веществ
  • Потребление пищи: В зависимости от вида потребление пищи может происходить через абсорбцию, фотосинтез или проглатывание
  • Размножение: В основном бесполое, но у некоторых видов встречается мейоз

Грибки

Луиза Тиманн / EyeEm / Getty Images

К грибам относятся как одноклеточные (дрожжи и плесень), так и многоклеточные (грибы) организмы.В отличие от растений, грибы не способны к фотосинтезу. Грибы важны для повторного использования питательных веществ в окружающей среде. Они разлагают органические вещества и усваивают питательные вещества.

В то время как некоторые виды грибов содержат токсины, смертельно опасные для животных и людей, другие имеют полезное применение, например, для производства пенициллина и связанных с ним антибиотиков.

  • Домен: Eukarya
  • Организмы: Грибы, дрожжи и плесень
  • Тип клетки: Эукариотическая
  • Обмен веществ: Кислород необходим для обмена веществ
  • Nutrition Приобретение: Absorption
  • Размножение: Половым или бесполым путем образования спор

Plantae

Создано МэриЭнн Нельсон / Getty Images

Растения чрезвычайно важны для всего живого на Земле, поскольку они обеспечивают кислород, укрытие, одежду, пищу и лекарства для других живых организмов.

В эту разнообразную группу входят сосудистые и несосудистые растения, цветковые и нецветущие растения, а также семенники и не семенные растения. Как и большинство фотосинтезирующих организмов, растения являются основными продуцентами и поддерживают жизнь для большинства пищевых цепочек в основных биомах планеты.

Животные

Дуг Аллан / Getty Images

В это царство входят животные организмы. Эти многоклеточные эукариоты питаются от растений и других организмов.

Большинство животных живут в водной среде и варьируются по размеру от крошечных тихоходок до чрезвычайно большого синего кита. Большинство животных размножаются половым путем, при котором происходит оплодотворение (соединение мужских и женских гамет).

  • Домен: Eukarya
  • Организмы: Млекопитающие, земноводные, губки, насекомые, черви
  • Тип клетки: Эукариотическая
  • Обмен веществ: Кислород необходим для обмена веществ
  • Питание Получено: Проглатывание
  • Размножение: Половое размножение происходит в большинстве случаев, а бесполое размножение происходит примерно в

Представление данных — Графики и таблицы — Принципы биологии

Есть разные типы данных, которые могут быть собраны в эксперименте.Обычно мы стараемся разрабатывать эксперименты, которые собирают объективные количественные данные.

Объективные Данные основаны на фактах, поддаются измерению и наблюдению. Это означает, что если два человека произведут одно и то же измерение одним и тем же инструментом, они получат одинаковый ответ. Измерение определяется измеряемым объектом. Длина червяка, измеренная линейкой, — это объективное измерение. Наблюдение за изменением цвета химической реакции в пробирке является объективным измерением.Оба эти факта наблюдаемы.

Субъективные данные основаны на мнениях, точках зрения или эмоциональных суждениях. Субъективные данные могут дать два разных ответа, если их собирают два разных человека. Измерение определяется субъектом, выполняющим измерения. Опрос людей о том, какое из двух химических веществ пахнет хуже, является субъективным измерением. Оценка качества презентации — это субъективное измерение. Оценка вашего относительного счастья по шкале от 1 до 5 — это субъективное измерение.Все это зависит от человека, который делает наблюдение — кто-то другой может провести эти измерения по-другому.

Количественные измерений собирают числовые данные. Например, длина червяка составляет 5 см. Это количественное измерение.

Качественные измерения описывают качество, а не численное значение. Утверждение, что один червь длиннее другого, является качественным показателем.

Количественный Качественный
Объектив В результате химической реакции образовалось 5 см пузырей. В результате химической реакции образовалось много пузырей.
Субъективно Я даю количеству пузырей 7 баллов по шкале от 1 до 10. Я думаю, что пузыри красивые.

После того, как вы собрали данные в ходе эксперимента, вам нужно выяснить, как лучше всего представить эти данные значимым образом. В зависимости от типа данных и истории, которую вы пытаетесь рассказать, используя эти данные, вы можете представить свои данные по-разному.

Самый простой способ организовать данные — поместить их в таблицу данных. В большинстве таблиц данных независимая переменная (переменная, которую вы тестируете или изменяете специально) будет находиться в столбце слева, а зависимая переменная (и) будет в верхней части таблицы.

Обязательно:

  • Обозначьте каждую строку и столбец так, чтобы таблицу можно было интерпретировать
  • Включите используемые единицы
  • Добавить описательную подпись к таблице

Пример

Вы оцениваете влияние различных видов удобрений на рост растений.Вы сажаете 12 растений томатов и делите их на три группы, каждая из которых состоит из четырех растений. В первую группу удобрений не вносят, а растения поливают простой водой. Вторую и третью группы поливают удобрениями двух разных марок. Через три недели вы измеряете рост каждого растения в сантиметрах и вычисляете средний рост для каждого вида удобрений.

Влияние удобрений разных марок на рост растений томата в течение трех недель
Лечение Завод №
1 2 3 4 Среднее значение
Без лечения 10 12 8 9 9.75
Марка A 15 16 14 12 14,25
Марка B 22 25 21 27 23,75

Обзор научного метода: Можете ли вы определить ключевые части научного метода из этого эксперимента?

  • Независимая переменная — Тип обработки (марка удобрения)
  • Зависимая переменная — рост растений в см
  • Контрольная группа (группы) — растения, не обработанные удобрениями
  • Опытная группа (группы) — растения, обработанные удобрениями разных марок

Графики используются для отображения данных, поскольку при их визуальном отображении легче увидеть тенденции в данных, чем при их числовом отображении в таблице.Сложные данные часто легче отображать и интерпретировать в формате графика, чем в таблице данных.

На графике ось X проходит горизонтально (из стороны в сторону), а ось Y проходит вертикально (вверх и вниз). Обычно независимая переменная отображается на оси X, а зависимая переменная отображается на оси Y (точно так же, как вы учились в классе математики!).

Линейный график

Линейные графики — лучший тип графиков для использования, когда вы отображаете изменение чего-либо в непрерывном диапазоне.Например, вы можете использовать линейный график для отображения изменения температуры во времени. Время — это непрерывная переменная, потому что оно может иметь любое значение между двумя заданными измерениями. Он измеряется по континууму. Между 1 и 2 минутами может быть бесконечное количество значений, например 1,1 минуты или 1,93456 минут.

Изменения в нескольких разных выборках можно отобразить на одном графике с помощью линий, различающихся цветом, символом и т. Д.

Рисунок 1: Изменение высоты пузырька в сантиметрах за 120 секунд для трех образцов, содержащих разное количество фермента.Образец A не содержал фермента, образец B содержал 1 мл фермента, образец C содержал 2 мл фермента.

Гистограмма

Гистограммы используются для сравнения измерений между разными группами. Гистограммы следует использовать, когда ваши данные не непрерывны, а разделены на разные категории. Если посчитать количество птиц разных видов, каждый вид птиц будет отдельной категорией. Между «робином» и «орлом» нет значения, поэтому эти данные не являются непрерывными.

Рисунок 2: Конечная высота пузырьков через 120 секунд для трех образцов, содержащих различные комбинации ингредиентов.Образец A содержал фермент, но не субстрат, образец B содержал субстрат, но не фермент, образец C содержал субстрат и фермент.

Точечная диаграмма

Диаграммы разброса

используются для оценки взаимосвязи между двумя различными непрерывными переменными. Эти графики сравнивают изменения сразу двух разных переменных. Например, вы можете посмотреть на соотношение между ростом и весом. И рост, и вес — непрерывные переменные. Вы не можете использовать диаграмму рассеяния, чтобы посмотреть взаимосвязь между количеством детей в семье и весом каждого ребенка, потому что количество детей в семье не является непрерывной переменной: у вас не может быть двух.В семье 3 ребенка.

Рисунок 3: Соотношение между ростом (в метрах) и весом (в килограммах) членов женской команды по софтболу. «Пример диаграммы разброса веса и роста OLS» от Stpasha находится в общественном достоянии

Как сделать график
  1. Определите ваши независимые и зависимые переменные.
  2. Выберите правильный тип графика, определив, является ли каждая переменная непрерывной или нет.
  3. Определите значения, которые будут идти по осям X и Y.Если значения непрерывны, они должны быть равномерно распределены в зависимости от значения.
  4. Обозначьте оси X и Y, включая единицы измерения.
  5. Постройте график ваших данных.
  6. Добавьте описательную подпись к вашему графику. Обратите внимание, что таблицы данных названы над рисунком, а графики — под рисунком.

Пример

Давайте вернемся к данным нашего эксперимента с удобрениями и используем их для построения графика. Я решил изобразить только средний рост четырех растений, потому что это наиболее важная часть данных.Включение каждой отдельной точки данных сделало бы график очень запутанным.

  1. Независимая переменная — это тип обработки, а зависимая переменная — рост растений (в см).
  2. Тип лечения не является непрерывной переменной. Между марками удобрений нет среднего значения (марка A 1/2 не имеет смысла). Рост растений — это непрерывная переменная. Имеет смысл разделить сантиметры на меньшие значения. Поскольку независимая переменная категориальна, а зависимая переменная непрерывна, этот график должен быть гистограммой.
  3. Рост растений (зависимая переменная) должен идти по оси Y, а тип обработки (независимая переменная) — по оси X.
  4. Обратите внимание, что значения по оси Y непрерывны и равномерно распределены. Каждая линия представляет собой увеличение на 5 см.
  5. Обратите внимание, что оси X и Y имеют метки, в которых указаны единицы измерения (при необходимости).
  6. Обратите внимание, что график имеет описательную подпись, которая позволяет фигуре стоять отдельно без дополнительной информации, полученной из процедуры: вы знаете, что этот график показывает среднее значение измерений, сделанных для четырех растений томата.
Рис. 4: Средний рост (в см) растений томатов при обработке удобрений разных марок. В каждой группе было по четыре растения томата (n = 4).

Все рисунки, представляющие данные, должны стоять отдельно — это означает, что вы должны иметь возможность интерпретировать информацию, содержащуюся на рисунке, не обращаясь ни к чему другому (например, к разделу о методах в документе). Это означает, что все рисунки должны иметь описательную подпись, которая дает информацию о независимой и зависимой переменных.Другой способ заявить об этом состоит в том, что подпись должна описывать, что вы тестируете и что вы измеряете. Хорошей отправной точкой для разработки заголовка является «влияние [независимой переменной] на [зависимую переменную]».

Вот несколько примеров хорошей подписи к цифрам:

  • Влияние физических упражнений на частоту сердечных сокращений
  • Скорость роста кишечной палочки при разных температурах
  • Взаимосвязь между временем теплового шока и эффективностью трансформации

Вот несколько менее эффективных подписей:

  • Пульс и упражнения
  • График E.рост температуры кишечной палочки
  • Стол для эксперимента 1

Введение в патогены — молекулярная биология клетки

Обычно мы думаем о патогенах враждебно — как о захватчиках, атакующих наши тела. Но возбудитель или паразит, как и любой другой организм, просто пытается жить и производить потомство. Жизнь за счет организма-хозяина — очень привлекательная стратегия, и вполне возможно, что каждый живой организм на Земле подвержен тому или иному типу инфекции или паразитизма ().Человеческий хозяин — это богатая питательными веществами, теплая и влажная среда, которая поддерживает постоянную температуру и постоянно обновляется. Неудивительно, что многие микроорганизмы развили способность выживать и размножаться в этой желанной нише. В этом разделе мы обсудим некоторые общие черты, которыми должны обладать микроорганизмы, чтобы быть заразными. Затем мы исследуем широкий спектр организмов, которые, как известно, вызывают заболевания у людей.

Рис. 25-1

Паразитизм на многих уровнях.(A) Сканирующая электронная микрофотография блохи. Блохи — распространенный паразит млекопитающих, включая собак, кошек, крыс и людей. Он пьет кровь своего хозяина. Укусы блох распространяют бубонную чуму, передавая патогенные (подробнее …)

Патогены развили особые механизмы взаимодействия со своими хозяевами

Человеческое тело представляет собой сложную и процветающую экосистему. Он содержит около 10 13 клеток человека, а также около 10 14 бактериальных, грибковых и простейших клеток, которые представляют тысячи видов микробов.Эти микробы, называемые нормальной флорой , обычно ограничены определенными участками тела, включая кожу, рот, толстую кишку и влагалище. Кроме того, люди всегда инфицированы вирусами, большинство из которых редко, если вообще когда-либо, проявляют симптомы. Если для нас нормально жить в такой тесной близости с широким спектром микробов, почему некоторые из них способны вызвать у нас болезнь или смерть?

Патогены обычно отличаются от нормальной флоры. Наши нормальные микробные обитатели вызывают проблемы только в том случае, если наша иммунная система ослаблена или если они получают доступ к обычно стерильной части тела (например, когда перфорация кишечника позволяет кишечной флоре проникать в брюшную полость брюшной полости, вызывая перитонит ). ). Напротив, специализированные патогены не требуют ослабления иммунитета или повреждения хозяина. Они разработали узкоспециализированные механизмы для преодоления клеточных и биохимических барьеров и для вызова специфических реакций организма-хозяина, которые способствуют выживанию и размножению патогена.

Чтобы выжить и размножаться в хозяине, успешный патоген должен быть способен: (1) колонизировать хозяина; (2) найти в организме хозяина нишу, совместимую с питанием; (3) избегать, подрывать или обходить врожденные и адаптивные иммунные ответы хозяина; (4) репликация с использованием ресурсов хоста; и (5) выход и распространение на новый хост.Под сильным давлением отбора, направленным на то, чтобы вызвать только правильные ответы клетки-хозяина для выполнения этого сложного набора задач, патогены развили механизмы, которые максимально используют биологию их организмов-хозяев. Многие из патогенов, которые мы обсуждаем в этой главе, являются опытными и практичными клеточными биологами. Наблюдая за ними, мы можем многое узнать о клеточной биологии.

Признаки и симптомы инфекции могут быть вызваны патогеном или реакцией хозяина

Хотя мы можем легко понять, почему инфекционные микроорганизмы эволюционируют для размножения в хозяине, менее ясно, почему они эволюционируют и вызывают болезнь.Одно из объяснений может заключаться в том, что в некоторых случаях патологические реакции, вызываемые микроорганизмами, повышают эффективность их распространения или размножения и, следовательно, явно имеют избирательное преимущество для патогена. Например, вирусосодержащие поражения на гениталиях, вызванные инфекцией простого герпеса , способствуют прямому распространению вируса от инфицированного хозяина к неинфицированному партнеру во время полового контакта. Точно так же диарейные инфекции эффективно передаются от пациента к ухаживающему за ним.Однако во многих случаях индукция заболевания не имеет очевидных преимуществ для патогена.

Многие симптомы и признаки, которые мы ассоциируем с инфекционным заболеванием, являются прямыми проявлениями действующих иммунных реакций хозяина. Некоторые признаки бактериальной инфекции, включая отек и покраснение в месте инфекции и образование гноя (в основном мертвых лейкоцитов), являются прямым результатом попыток клеток иммунной системы уничтожить вторгшиеся микроорганизмы.Лихорадка также является защитной реакцией, поскольку повышение температуры тела может подавлять рост некоторых микроорганизмов. Таким образом, понимание биологии инфекционного заболевания требует признания вклада как патогена, так и хозяина.

Филогенетически разнообразны патогены

Многие типы патогенов вызывают заболевания у людей. Наиболее известны вирусы и бактерии. Вирусы вызывают различные заболевания, от СПИДа и оспы до простуды. По сути, они представляют собой фрагменты инструкций нуклеиновой кислоты (ДНК или РНК), завернутые в защитную оболочку из белков и (в некоторых случаях) мембрану ().Они используют базовый аппарат транскрипции и трансляции своих клеток-хозяев для своей репликации.

Рисунок 25-2

Патогены во многих формах. (A) Структура белковой оболочки или капсида полиовируса. Этот вирус когда-то был частой причиной паралича, но это заболевание (полиомиелит) почти искоренено с помощью широко распространенной вакцинации. (B) Бактерия Vibrio cholerae (подробнее …)

Из всех бактерий, с которыми мы сталкиваемся в нашей жизни, лишь незначительное меньшинство являются специализированными патогенами.Гораздо более крупные и сложные, чем вирусы, бактерии обычно являются свободноживущими клетками, которые сами выполняют большинство своих основных метаболических функций, полагаясь на хозяина в первую очередь для питания ().

Некоторые другие инфекционные агенты являются эукариотическими организмами. Они варьируются от одноклеточных грибов и простейших () до крупных сложных многоклеточных организмов, таких как паразитические черви. Одно из самых распространенных инфекционных заболеваний на планете, которым в настоящее время болеют около миллиарда человек, — это заражение кишечника Ascaris lumbricoides .Эта нематода очень похожа на своего кузена Caenorhabditis elegans , который широко используется в качестве модельного организма для генетических исследований и биологических исследований развития (обсуждаемых в главе 21). Однако C. elegans имеет длину всего около 1 мм, тогда как Ascaris может достигать 30 см ().

Некоторые редкие нейродегенеративные заболевания, включая коровье бешенство, вызываются необычным типом инфекционной частицы, называемой прионом , который состоит только из белка.Хотя прион не содержит генома, он, тем не менее, может реплицироваться и убивать хозяина.

Даже внутри каждого класса патогенов наблюдается поразительное разнообразие. Вирусы сильно различаются по размеру, форме и содержанию (ДНК против РНК, в оболочке или без нее и т. Д.), И то же самое верно и для других патогенов. Способность вызывать болезнь (патогенез) — это выбор образа жизни, а не наследство, которое разделяют только близкие родственники ().

Рисунок 25-3

Филогенетическое разнообразие патогенов.Эта диаграмма показывает сходство между 16S рибосомной РНК для клеточных форм жизни (бактерий, архей и эукариот). Каждая ветвь помечена именем представителя этой группы и длиной (подробнее …)

Каждый отдельный патоген вызывает заболевание по-своему, что затрудняет понимание базовой биологии инфекции. Но при рассмотрении взаимодействия инфекционных агентов с их хозяевами возникают некоторые общие темы патогенеза. Этим общим темам и посвящена данная глава.Во-первых, мы представляем основные особенности каждого из основных типов патогенов, которые используют особенности биологии клетки-хозяина. Затем мы по очереди исследуем механизмы, которые патогены используют для контроля над своими хозяевами, и врожденные механизмы, которые хозяева используют для контроля над патогенами.

Бактериальные патогены несут специализированные гены вирулентности

Бактерии небольшие и структурно просты по сравнению с подавляющим большинством эукариотических клеток. Большинство из них можно в общих чертах классифицировать по форме стержней, сфер или спиралей, а также по свойствам их клеточной поверхности.Хотя им не хватает сложного морфологического разнообразия эукариотических клеток, они демонстрируют удивительное множество поверхностных придатков, которые позволяют им плавать или прилипать к желаемым поверхностям (). Соответственно, их геномы просты, обычно порядка 1 000 000–5 000 000 пар нуклеотидов (по сравнению с 12 000 000 для дрожжей и более 3 000 000 000 для человека).

Рисунок 25-4

Формы бактерий и структуры клеточной поверхности. Бактерии подразделяются на три разные формы: (A) сферы (кокки), (B) палочки (бациллы) и (C) спиральные клетки (спирохеты).(D) Они также классифицируются как грамположительные, или грамотрицательные. Такие бактерии (подробнее …)

Как подчеркивалось выше, лишь небольшая часть видов бактерий развила способность вызывать болезни у людей. Некоторые из тех, которые вызывают заболевание, могут размножаться только внутри клеток человеческого тела и называются облигатными патогенами . Другие размножаются в резервуаре окружающей среды, таком как вода или почва, и вызывают заболевание только в том случае, если им довелось столкнуться с восприимчивым хозяином; их называют факультативных патогенов .Многие бактерии обычно доброкачественные, но обладают скрытой способностью вызывать заболевание у травмированного или ослабленного иммунитета; их называют условно-патогенных микроорганизмов .

Некоторые бактериальные патогены придирчивы к выбору хозяина и могут инфицировать только один вид или группу родственных видов, тогда как другие являются универсальными. Shigella flexneri , например, вызывающая эпидемическую дизентерию (кровавую диарею) в районах мира, где отсутствует чистая вода, заразит только людей и других приматов.Напротив, близкородственная бактерия Salmonella enterica , которая является частой причиной пищевых отравлений у людей, также может инфицировать многих других позвоночных, включая кур и черепах. Лучшим универсалом является условно-патогенный микроорганизм Pseudomonas aeruginosa , который способен вызывать болезни как у растений, так и у животных.

Значительные различия между вирулентной патогенной бактерией и ее ближайшим непатогенным родственником могут быть результатом очень небольшого количества генов.Гены, которые способствуют способности организма вызывать заболевание, называются генами вирулентности. Белки, которые они кодируют, называются факторами вирулентности . Гены вирулентности часто сгруппированы вместе либо в группы на бактериальной хромосоме, называемые островами патогенности , либо на внехромосомных плазмидах вирулентности (). Эти гены также могут переноситься мобильными бактериофагами (бактериальные вирусы). Поэтому кажется, что патоген может возникнуть, когда группы генов вирулентности переносятся вместе в ранее невирулентную бактерию.Рассмотрим, например, Vibrio cholerae — бактерию, вызывающую холеру. Некоторые из генов, кодирующих токсины, вызывающие диарею при холере, переносятся мобильным бактериофагом (). Из сотен штаммов Vibrio cholerae , обнаруженных в озерах в дикой природе, заболевания человека вызывают только те, которые инфицированы этим вирусом.

Рисунок 25-5

Генетические различия между патогенами и непатогенами. Непатогенный Escherichia coli имеет единственную кольцевую хромосому. E. coli очень тесно связана с двумя типами пищевых патогенов: Shigella flexneri , вызывающей дизентерию, и Salmonella (подробнее …)

Рисунок 25-6

Генетическая организация Vibrio Сибирь . (A) Vibrio cholerae необычно тем, что имеет две кольцевые хромосомы, а не одну. Две хромосомы имеют разные источники репликации (oriC 1 и oriC 2 ). Три локуса в патогенных штаммах V.cholerae are (подробнее …)

Многие гены вирулентности кодируют белки, которые напрямую взаимодействуют с клетками-хозяевами. Например, два гена, которые несет фаг Vibrio cholerae , кодируют две субъединицы холерного токсина . Субъединица B этого секретируемого токсичного белка связывается с гликолипидным компонентом плазматической мембраны эпителиальных клеток кишечника человека, который употребил Vibrio cholerae в загрязненной воде. Субъединица B переносит субъединицу A через мембрану в цитоплазму эпителиальных клеток.Субъединица A представляет собой фермент, который катализирует перенос фрагмента АДФ-рибозы от НАД к тримерному G-белку G s , который обычно активирует аденилатциклазу с образованием циклического АМФ (обсуждается в главе 15). АДФ-рибозилирование G-белка приводит к чрезмерному накоплению циклического АМФ и дисбалансу ионов, что приводит к массивной водянистой диарее, связанной с холерой. Затем инфекция распространяется фекально-оральным путем через зараженную пищу и воду.

Некоторые патогенные бактерии используют несколько независимых механизмов, чтобы вызвать токсичность для клеток своего хозяина. Сибирская язва, , например, является острым инфекционным заболеванием овец, крупного рогатого скота, других травоядных животных, а иногда и человека. Обычно это вызвано контактом со спорами грамположительной бактерии Bacillus anthracis. В отличие от холеры, сибирская язва никогда не передавалась напрямую от одного инфицированного человека к другому. Спящие споры могут сохраняться в почве в течение длительных периодов времени и обладают высокой устойчивостью к неблагоприятным условиям окружающей среды, включая тепло, ультрафиолетовое и ионизирующее излучение, давление и химические агенты.После того, как споры вдыхаются, проглатываются или втираются в раны на коже, споры прорастают, и бактерии начинают размножаться. Растущие бактерии выделяют два токсина, называемых смертельным токсином и токсином отека . Достаточно одного токсина, чтобы вызвать признаки инфекции. Как и субъединицы А и В токсина холеры, оба токсина состоят из двух субъединиц. Субъединица B идентична между летальным токсином и токсином отека, и она связывается с рецептором на поверхности клетки-хозяина для переноса двух различных субъединиц A в клетки-хозяева.Субъединица A отечного токсина представляет собой аденилилциклазу, которая непосредственно превращает АТФ клетки-хозяина в циклический АМФ. Это вызывает ионный дисбаланс, который может привести к накоплению внеклеточной жидкости (отек) в инфицированной коже или легких. Субъединица А летального токсина представляет собой протеазу цинка, которая расщепляет несколько членов семейства киназ-киназ MAP (обсуждается в главе 15). Введение смертельного токсина в кровоток животного вызывает шок и смерть. Молекулярные механизмы и последовательность событий, ведущих к смерти от сибирской язвы, остаются неопределенными.

Эти примеры иллюстрируют общую тему факторов вирулентности. Часто это либо токсичные белки (токсины) , которые напрямую взаимодействуют с важными структурными или сигнальными белками хозяина, вызывая ответ клетки-хозяина, который полезен для колонизации или репликации патогенов, либо они являются белками, которые необходимы для доставки таких токсинов к хозяину. клетки-мишени. Один общий и особенно эффективный механизм доставки, называемый системой секреции типа III, действует как крошечный шприц, который вводит токсичные белки из цитоплазмы внеклеточной бактерии непосредственно в цитоплазму соседней клетки-хозяина ().Между шприцем типа III и основанием бактериального жгутика наблюдается значительная степень структурного сходства (см.), И многие белки в этих двух структурах явно гомологичны.

Рисунок 25-7

Системы секреции типа III, которые могут доставлять факторы вирулентности в цитоплазму клеток-хозяев. (A) Электронные микрофотографии очищенных аппаратов типа III. Для создания полной структуры необходимо около двух десятков белков, что видно на трех (подробнее …)

Поскольку бактерии образуют царство, отличное от эукариот, которые они заражают (см.), Большая часть их основных механизмов репликации, транскрипции, трансляции и основного метаболизма ДНК сильно отличается от таковой у их хозяина. Эти различия позволяют нам находить антибактериальные препараты, которые специфически подавляют эти процессы у бактерий, не нарушая их у хозяина. Большинство антибиотиков, которые мы используем для лечения бактериальных инфекций, представляют собой небольшие молекулы, которые ингибируют синтез макромолекул в бактериях, воздействуя на бактериальные ферменты, которые либо отличаются от их эукариотических аналогов, либо участвуют в таких путях, как биосинтез клеточной стенки, которые отсутствуют у людей. (и таблица 6-3).

Рисунок 25-8

Антибиотики-мишени. Несмотря на большое количество доступных антибиотиков, у них есть узкий круг целей, которые выделены желтым цветом . Перечислены несколько репрезентативных антибиотиков каждого класса. Все антибиотики, используемые для лечения инфекций человека, падают (подробнее …)

Грибковые и простейшие паразиты имеют сложный жизненный цикл с множественными формами

Патогенные грибы и простейшие паразиты являются эукариотами. Поэтому труднее найти лекарства, которые убьют их, не убивая хозяина.Следовательно, противогрибковые и противопаразитарные препараты часто менее эффективны и более токсичны, чем антибиотики. Вторая характеристика грибковых и паразитарных инфекций, затрудняющая их лечение, — это тенденция инфекционных организмов переключаться между несколькими различными формами в течение их жизненного цикла. Лекарство, которое эффективно уничтожает одну форму, часто оказывается неэффективным при уничтожении другой формы, поэтому она выживает после лечения.

Ветвь грибов эукариотического царства включает как одноклеточные дрожжи (такие как Saccharomyces cerevisiae и Schizosaccharomyces pombe) , так и нитчатые, многоклеточные плесневые грибки (например, те, которые встречаются на плесневых фруктах или хлебе).Большинство важных патогенных грибов демонстрируют диморфизм — способность расти в форме дрожжей или плесени. Переход от дрожжей к плесени или от плесени к дрожжам часто связан с инфекцией. Histoplasma capsulatum , например, растет как плесень при низкой температуре в почве, но при вдыхании в легкие переходит в дрожжевую форму, что может вызвать заболевание гистоплазмоз ().

Рисунок 25-9

Диморфизм патогенного гриба Histoplasma capsulatum .(A) При низкой температуре почвы Histoplasma растет как нитчатый гриб. (B) После вдыхания в легкие млекопитающего Histoplasma претерпевает морфологическое переключение, запускаемое (подробнее …)

Простейшие паразиты имеют более сложный жизненный цикл, чем грибы. Эти циклы часто требуют услуг более чем одного хоста. Малярия — наиболее распространенное протозойное заболевание, ежегодно поражающее 200–300 миллионов человек и убивая 1–3 миллиона из них.Это вызвано четырьмя видами Plasmodium , которые передаются человеку при укусе самок любого из 60 видов комаров Anopheles . Plasmodium falciparum — наиболее интенсивно изученный из паразитов, вызывающих малярию, — существует не менее чем в восьми различных формах, и он требует, чтобы как человек, так и комары завершили свой половой цикл (). Гаметы образуются в кровотоке инфицированных людей, но они могут сливаться только с образованием зиготы в кишечнике комара.Три из форм Plasmodium являются высокоспециализированными для проникновения и репликации в определенных тканях — слизистой оболочке кишечника насекомых, печени человека и эритроците человека.

Рисунок 25-10

Сложный жизненный цикл малярии. (A) Половой цикл Plasmodium falciparum требует прохождения между человеком-хозяином и насекомым-хозяином. (B) — (D) Мазки крови людей, инфицированных малярией, демонстрирующие три различные формы паразита, которые появляются (подробнее …)

Поскольку малярия настолько широко распространена и разрушительна, она оказывает сильное избирательное давление на человека. популяции в регионах мира, в которых обитает комар Anopheles . Серповидноклеточная анемия , например, является рецессивным генетическим заболеванием, вызванным точечной мутацией в гене, кодирующем β-цепь гемоглобина, и часто встречается в районах Африки с высокой заболеваемостью наиболее серьезной формой малярии (вызванной by Plasmodium falciparum). Малярийные паразиты плохо растут в эритроцитах как у гомозиготных пациентов с серповидными клетками, так и у здоровых гетерозиготных носителей, и, как следствие, малярия редко встречается среди носителей этой мутации.По этой причине малярия поддерживает мутацию серповидных клеток с высокой частотой в этих регионах Африки.

Вирусы используют механизмы клетки-хозяина для всех аспектов своего размножения

Бактерии, грибы и эукариотические паразиты сами являются клетками. Даже будучи облигатными паразитами, они используют свои собственные механизмы для репликации, транскрипции и трансляции ДНК и обеспечивают собственные источники метаболической энергии. Вирусы , напротив, являются настоящими автостопщиками, несущими лишь информацию в форме нуклеиновой кислоты.Информация в значительной степени копируется, упаковывается и сохраняется клетками-хозяевами (). Вирусы имеют небольшой геном, состоящий из нуклеиновых кислот одного типа — ДНК или РНК, — которые в любом случае могут быть одноцепочечными или двухцепочечными. Геном упакован в белковую оболочку, которая у некоторых вирусов дополнительно заключена в липидную оболочку.

Рисунок 25-11

Простой жизненный цикл вируса. Показанный гипотетический вирус состоит из небольшой двухцепочечной молекулы ДНК, которая кодирует только один вирусный капсидный белок.Ни один известный вирус не может быть таким простым.

Вирусы размножаются по-разному. Как правило, репликация включает (1) разборку инфекционной вирусной частицы, (2) репликацию вирусного генома, (3) синтез вирусных белков с помощью механизма трансляции клетки-хозяина и (4) повторную сборку этих компонентов в потомство вируса. частицы. Одна вирусная частица (вирион ) , которая заражает одну клетку-хозяин, может произвести тысячи потомков в инфицированной клетке. Такого огромного размножения вирусов часто бывает достаточно, чтобы убить клетку-хозяина: инфицированная клетка раскрывается (лизируется) и, таким образом, позволяет вирусам-потомкам получить доступ к соседним клеткам.Многие клинические проявления вирусной инфекции отражают цитолитический эффект вируса. Как герпес, образованный вирусом простого герпеса , так и поражения, вызванные вирусом оспы , например, отражают гибель эпидермальных клеток в локальном участке инфицированной кожи.

Вирусы бывают самых разных форм и размеров, и, в отличие от клеточных форм жизни, их нельзя систематически классифицировать по родству в едином филогенетическом древе.Из-за их крошечных размеров полные последовательности генома были получены почти для всех клинически важных вирусов. Поксвирусы являются одними из самых крупных, их длина достигает 450 нм, что примерно соответствует размеру некоторых небольших бактерий. Их геном двухцепочечной ДНК состоит примерно из 270 000 пар нуклеотидов. На другом конце шкалы размеров находятся парвовирусы, длина которых менее 20 нм и геном одноцепочечной ДНК длиной менее 5000 нуклеотидов (). Генетическая информация в вирусе может нести множество необычных форм нуклеиновых кислот ().

Рисунок 25-12

Примеры морфологии вируса. Как показано, вирусы сильно различаются как по размеру, так и по форме.

Рисунок 25-13

Схематические изображения нескольких типов вирусных геномов. Самые маленькие вирусы содержат всего несколько генов и могут иметь геном РНК или ДНК. Самые крупные вирусы содержат сотни генов и имеют геном двухцепочечной ДНК. Своеобразные концы (а также (подробнее …)

Капсид, в который заключен вирусный геном, состоит из одного или нескольких белков, расположенных в регулярно повторяющиеся слои и узоры.В вирусах , заключенных в оболочку , сам капсид заключен в двухслойную липидную мембрану, которая приобретается в процессе отпочкования от плазматической мембраны клетки-хозяина (). В то время как вирусов без оболочки обычно покидают инфицированную клетку, лизируя ее, вирус с оболочкой может покинуть клетку, отпочковавшись, без нарушения плазматической мембраны и, следовательно, без гибели клетки. Эти вирусы могут вызывать хронические инфекции, а некоторые могут помочь превратить инфицированную клетку в раковую.

Рисунок 25-14

Получение вирусной оболочки. (A) Электронная микрофотография клетки животного, из которой прорастают шесть копий оболочечного вируса ( Semliki forest virus ). (B) Схематическое изображение сборки оболочки и процессов бутонизации. Липидный бислой, окружающий (подробнее …)

Несмотря на это разнообразие, все вирусные геномы кодируют три типа белков: белки для репликации генома, белки для упаковки генома и его доставки большему количеству клеток-хозяев и белки, которые модифицируют структура или функция клетки-хозяина в соответствии с потребностями вируса ().Во втором разделе этой главы мы сосредоточимся в первую очередь на этом третьем классе вирусных белков.

Рисунок 25-15

Карта генома ВИЧ. Этот ретровирусный геном состоит примерно из 9000 нуклеотидов и содержит девять генов, расположение которых показано в зеленом и красном . Три гена (зеленый), являются общими для всех ретровирусов: gag кодирует капсидные белки, env (подробнее …)

Поскольку большинство критических этапов репликации вируса выполняются механизмами клетки-хозяина, выявление эффективных противовирусных препаратов особенно проблематично.В то время как антибиотик тетрациклин специфически отравляет, например, бактериальные рибосомы, невозможно найти лекарство, которое специфически отравляет вирусные рибосомы, поскольку вирусы используют рибосомы клетки-хозяина для производства своих белков. Лучшая стратегия сдерживания вирусных заболеваний — их предотвращение путем вакцинации потенциальных хозяев. Благодаря весьма успешным программам вакцинации оспа на планете полностью ликвидирована, и ликвидация полиомиелита неизбежна ().

Рисунок 25-16

Ликвидация вирусного заболевания путем вакцинации.На графике показано количество случаев полиомиелита, зарегистрированных в США за год. Стрелки и указывают время введения вакцины Солка (инактивированный вирус, вводимый путем инъекции) (подробнее …)

Прионы являются инфекционными белками

Вся информация в биологических системах закодирована структурой. Мы привыкли думать о биологической информации в виде последовательностей нуклеиновых кислот (как в нашем описании вирусных геномов), но сама последовательность является сокращенным кодом для описания структуры нуклеиновой кислоты.Репликация и экспрессия информации, закодированной в ДНК и РНК, строго зависят от структуры этих нуклеиновых кислот и их взаимодействия с другими макромолекулами. Распространение генетической информации в первую очередь требует, чтобы информация хранилась в структуре, которая может быть скопирована из неструктурированных предшественников. Последовательности нуклеиновых кислот являются самым простым и надежным решением проблемы точной структурной репликации, которое нашли организмы.

Нуклеиновые кислоты — не единственное решение.Прионы — это инфекционные агенты, которые реплицируются в организме хозяина путем копирования аберрантной структуры белка. Они могут встречаться в дрожжах и вызывать различные нейродегенеративные заболевания у млекопитающих. Наиболее известной инфекцией, вызываемой прионами, является губчатая энцефалопатия крупного рогатого скота (коровье бешенство или коровье бешенство), которая иногда передается людям, поедающим инфицированные части коровы (). Выделение инфекционных прионов, вызывающих болезнь scrapie у овец, а затем годы кропотливой лабораторной характеристики мышей, инфицированных скрепи, в конечном итоге установили, что сам белок является инфекционным.

Рисунок 25-17

Нервная дегенерация при прионной инфекции. На этой микрофотографии показан срез мозга человека, умершего от куру. Куру — это прионная болезнь человека, очень похожая на BSE, которая в Новой Гвинее передавалась от одного человека к другому в ходе ритуальных погребальных практик. (подробнее …)

Интересно, что инфекционный прионный белок производится хозяином, и его аминокислотная последовательность идентична нормальному белку хозяина. Более того, прионная и нормальная формы белка неотличимы в своих посттрансляционных модификациях.Единственное различие между ними заключается в их сложенной трехмерной структуре. Неправильно свернутый прионный белок имеет тенденцию к агрегации и обладает замечательной способностью заставлять нормальный белок принимать свою неправильно свернутую прионную конформацию и тем самым становиться заразным (см.). Эта способность приона преобразовывать нормальный белок-хозяин в неправильно свернутый прионный белок эквивалентна репликации приона в организме-хозяине. Если их поедает другой восприимчивый хозяин, эти недавно неправильно свернутые прионы могут передавать инфекцию.

Неизвестно, как нормальные белки обычно способны находить единую, правильную, свернутую конформацию среди миллиардов других возможностей, не застревая в тупиковых промежуточных соединениях (обсуждаемых в главах 3 и 6). Прионы — хороший пример того, как сворачивание белка может пойти не так, как надо. Но почему прионные заболевания так редки? Каковы ограничения, которые определяют, будет ли неправильно свернутый белок вести себя как прион, или он просто будет повторно свернут или разложен клеткой, которая его создала? У нас пока нет ответов на эти вопросы, и изучение прионов остается областью интенсивных исследований.

Резюме

Инфекционные заболевания вызываются патогенами, в том числе бактериями, грибами, простейшими, червями, вирусами и даже инфекционными белками, называемыми прионами. Патогены всех классов должны иметь механизмы для проникновения в свой хозяин и для избежания немедленного уничтожения иммунной системой хозяина. Большинство бактерий не являются патогенными. Те, которые содержат специфические гены вирулентности, которые опосредуют взаимодействия с хозяином, вызывая определенные ответы от хозяйских клеток, которые способствуют репликации и распространению патогена.Патогенные грибы, простейшие и другие эукариотические паразиты обычно проходят через несколько различных форм в ходе инфекции; способность переключаться между этими формами обычно требуется паразитам, чтобы выжить в организме хозяина и вызвать болезнь. В некоторых случаях, таких как малярия, паразиты должны последовательно проходить через несколько видов хозяев, чтобы завершить свой жизненный цикл. В отличие от бактерий и эукариотических паразитов, вирусы не обладают собственным метаболизмом и не обладают внутренней способностью производить белки, кодируемые их геномами ДНК или РНК.Они полностью полагаются на подрыв механизма клетки-хозяина для производства своих белков и репликации своих геномов. Прионы, самые маленькие и самые простые инфекционные агенты, не содержат нуклеиновой кислоты; вместо этого они представляют собой редкие, неправильно свернутые белки, которые катализируют неправильную укладку белков в организме хозяина, которые разделяют их первичную аминокислотную последовательность.

Перейти к основному содержанию Поиск