Тест доказательства эволюции 11 класс с ответами: Тестовая работа по биологии по теме «Доказательства эволюции» 11 класс

Контрольные работы по теме «Доказательства эволюции» 11 класс

Доказательства эволюции. 11 класс. Вариант 1

Задание 1. Выполните тест, выбрав один ответ

1. Одним из доказательств эволюции организмов может служить 

1) обтекаемость формы тела у водных животных

2) жаберное дыхание ракообразных и рыб

3) сходство в типах питания грибов и животных

4) сходство зародышей хордовых на ранних стадиях развития

2. Доказательством эволюции хордовых может(могут) служить 

1) отпечатки трилобитов

2) обнаружение костей мамонта

3) наличие аналогичных органов у летучей мыши и бабочки

4) филогенетический ряд лошади

3. К эмбриологическим доказательствам эволюции относят 

1) способность некоторых людей двигать ушами и кожей головы

2) наличие ископаемых остатков

3) сходство в строении конечностей птиц и млекопитающих

4) развитие обильного волосяного покрова у зародыша человека

4. К палеонтологическим доказательствам эволюции органического мира относят 

1) сходство зародышей позвоночных животных

2) сходство островной и материковой флоры и фауны

3) наличие окаменелостей переходных форм

4) наличие рудиментов, атавизмов

5. В чём сущность биогенетического закона Геккеля — Мюллера? 

1) генотип проявляется при взаимодействии фенотипа и среды

2) онтогенез есть краткое повторение этапов эмбриогенеза

3) онтогенез есть краткое повторение филогенеза

4) фенотип проявляется при взаимодействии генотипа и среды

6. Органами, имеющими общее анатомо-морфологическое происхождение, являются 

1) жабры краба и лёгкие слона

2) ласты моржа и ноги человека

3) крыло бабочки и крыло голубя

4) хвост рака и хвост волка

7. Своеобразие флоры и фауны океанических островов, удалённых от материков, — доказательства эволюции 

1) палеонтологические

2) сравнительно-анатомические

3) морфологические

4) биогеографические

8. Биогеографические доказательства эволюции получены в результате изучения 

1) филогенетических рядов

2) форм взаимодействия организмов в биоценозах

3) ископаемых переходных форм

4) материковой и островной флоры и фауны

9. Примером рудимента можно считать 

1) грифельные косточки в ногах лошади

2) отсутствие хвоста у шимпанзе

3) рождение белого воронёнка у серой вороны

4) пятачок у кабана

10.Примером аналогичных органов могут служить 

1) крыло летучей мыши и крыло бабочки

2) рука человека и нога лошади

3) роговая чешуя ящерицы и панцирь черепахи

4) нижняя челюсть человека и собаки

Задание 2. Установите соответствие между особенностями строения организма человека и сравнительно-анатомическими доказательствами его эволюции: к каждой позиции, данной в первом столбце, подберите соответствующую позицию из второго столбца.

складки мигательной перепонки

Б) 

добавочные пары молочных желёз

В) 

сплошной волосяной покров на теле

Г) 

недоразвитые ушные мышцы

Д) 

аппендикс

Е) 

хвостовидный придаток

   

атавизмы

2) 

рудименты

А

Б

В

Г

Д

Е

 

 

 

 

 

 

Задание 3.Установите соответствие между примерами и методами доказательства эволюции.

А) Аналогичные органы

Б) Филогенетические ряды

В) Рудиментарные органы

Г) Атавистические признаки

Д) Видоизменения органов

Е) Переходные формы

1) Морфологические

2) Палеонтологические

А

Б

В

Г

Д

Е

 

 

 

 

 

 

Задание 4. Объясните с точки зрения теории Ламарка отсутствие органов зрения у слепыша.

Задание 5. Перечисляем названия организмов и биологических явлений

А — кенгуру

Б — утконос

В — пингвин

Г — археоптерикс

Д — летучая мышь

Е — крокодил

Ж — стегоцефал

И — латимерия

К — ланцетник

Л — зверозубые ящеры

М — эвглена

Н — псилофиты

О — ехидна

П — атавизм

Р — рудимент

С — биогенетический закон

Т — ароморфоз

У — аналогичные органы

Ф — гомологичные органы

X — идиоадаптация

Ч — регенерация

Ш — конвергенция

Щ — дегенерация

Ю — дивергенция

Я — мутация

Определите:

А) К каким явлениям из перечисленных относятся:

1. возникновение хлорофилла и фотосинтеза в процессе эволюции;

2. образование усиков на листьях гороха;

3. утрата листьев у кактуса;

4. образование хобота у слона;

5) возникновение постоянной температуры (теплокровности) у млекопитающих;

6. утрата органов пищеварения у паразитических червей-цепней;

7. зачатки тазовых костей в толще мышц у кита;

Б) Кто из перечисленных организмов относится к живым переходным формам:

8)между растениями и животными;

9)между позвоночными и беспозвоночными;

В) Кто из перечисленных организмов относится к ископаемым переходным формам:

10)между рыбами и земноводными;

11)между пресмыкающимися и птицами;

Доказательства эволюции. 11 класс. Вариант 2

Задание 1. Выполните тест, выбрав один ответ

1.Какие из указанных суждений иллюстрируют эмбриологические доказательства эволюции?

1) количество детенышей в помете

2)особенности развития органов в онтогенезе

3) начало половой зрелости

4)проявление комбинативной изменчивости

2.К каким доказательствам эволюции относят наличие у животных рудиментов?

1)биохимическим

2)эмбриологическим

3)генетическим

4)сравнительно-анатомическим

3.Что следует считать атавизмом у человека?

1)третье веко

2)позвоночник

3)молочные железы

4)многососковость

4. Сходство зародышей человека и позвоночных животных на разных этапах их развития служит доказательством эволюции:

1)биохимическим

2)эмбриологическим

3)генетическим

4)сравнительно-анатомическим

5.Какой признак у человека следует считать рудиментом?

1)хватательный рефлекс

2)шестипалая конечность

3)наличие аппендикса

4)обильный волосяной покров

6. О чем свидетельствуют находки окаменелостей и отпечатков растений в древних пластах Земли?

1) об индивидуальном развитии растений

2) о сезонных изменениях в в жизни растений

3) об эволюции растительного мира

4) об особенностях фотосинтеза растений

7. Органы, хорошо развитые у ряда позвоночных животных и не функционирующие у человека, —

1)адаптивные

2)видоизмененные

3) рудиментарные

4) атавистические

8. К какой группе доказательств эволюции относят наличие у человека копчика и отростка слепой кишки?

1)палеонтологическим

2)биогеографическим

3)сравнительно-анатомическим

4)эмбриологическим

9.Взаимосвязь онтогенеза и филогенеза отражает закон 

1) биогенетический

2) расщепления

3) сцепленного наследования

4) независимого наследования

10.Развитие многоклеточных организмов из зиготы служит доказательством 

1) происхождения многоклеточных организмов от одноклеточных

2) приспособленности организмов к среде обитания

3) индивидуального развития растений и животных

4) влияния окружающей среды на развитие организмов

Задание 2. Установите соответствие между признаком доказательства эволюции и его видом.

ПРИЗНАК ВИД

А)развитие организма из оплодотворенной яйцеклетки 1)эмбриологические

Б)ископаемые остатки вымерших организмов 2)палеонтологические

В)сходства зародышей позвоночных животных

Г)ископаемые останки переходных форм

Д)последовательность закладки органов в онтогенезе

А

Б

В

Г

Д

Е

 

 

 

 

 

 

Задание 3.Установите соответствие между примерами и методами доказательства эволюции

А) Эндемичные виды

Б) Атавистические признаки

В) Реликтовые виды

Г) Островная флора и фауна

Д) Гомологичные органы

Е) Видоизменения органов

1) Морфологические

2) Биогеографические

А

Б

В

Г

Д

Е

 

 

 

 

 

 

Задание 4. Объясните с точки зрения теории Ламарка появление хобота у слона.

Задание 5. Перечисляем названия организмов и биологических явлений

А — кенгуру

Б — утконос

В — пингвин

Г — археоптерикс

Д — летучая мышь

Е — крокодил

Ж — стегоцефал

И — латимерия

К — ланцетник

Л — зверозубые ящеры

М — эвглена

Н — псилофиты

О — ехидна

П — атавизм

Р — рудимент

С — биогенетический закон

Т — ароморфоз

У — аналогичные органы

Ф — гомологичные органы

X — идиоадаптация

Ч — регенерация

Ш — конвергенция

Щ — дегенерация

Ю — дивергенция

Я — мутация

Определите:

А) К каким явлениям из перечисленных относятся:

1)рождение хвостатых людей;

2)зачатки хвостовых позвонков в скелете человека;

3)сходство внутреннего строения передних конечностей лошади и крыла птицы;

4)внешнее сходство крыла птицы и крыла бабочки;

5)сходство личинки насекомого с кольчатыми червями;

6)сходство заростка папоротника с водорослями;

7)сходство головастика лягушки с рыбой.

Б) Кто из перечисленных организмов относится к живым переходным формам:

8)между растениями и животными;

9)между рыбами и земноводными;

В) Кто из перечисленных организмов относится к ископаемым переходным формам:

10)между пресмыкающимися и птицами;

11)между водорослями и папоротникообразными.

Доказательства эволюции. 11 класс. Вариант 3.

Задание 1. Выполните тест, выбрав один ответ

1.Ископаемые останки и отпечатки древних растений и животных – пример доказательств эволюции:

1) эмбриологических

2)палеонтологических

3)биогеографических

4)морфологических

2. Какой признак у человека считают атавизмом?

1)хватательный рефлекс

2)шестипалая конечность

3)наличие аппендикса

4)обильный волосяной покров

3.Какой из указанных примеров иллюстрирует доказательства эволюции?

1)наличие переходных форм в развитии органического мира

2)акклиматизация растений и животных

3)сезонные изменения в жизни растений

4)приспособленность рыб к жизни на разных глубинах

4.Тазовые кости кита – это:

1) рудименты

2) аналогичные органы

3) атавизмы

4) гомологичные органы

5.Аналогичными органами являются:

1) рука человека и крыло летучей мыши

2) ласт моржа и ласт тюленя

3) крыло мухи и крыло птицы

4) крыло бабочки и крыло жука

6. Какие эмбриологические доказательства эволюции свидетельствуют о родстве человека с древними млекопитающими?

1)сходство ископаемых остатков животных и человека

2) наличие сплошного волосяного покрова

3) закладка у зародыша жаберных щелей

4) чередование полового и бесполого поколения

7.К палеонтологическим доказательствам эволюции органического мира относят наличие:

1)переходных форм

2) рудиментов и атавизмов

3)сходных этапов зародышевого развития

4) гомологичных органов

8. Усики гороха и колючки кактуса – это пример:

1) рудиментов

2)атавизмов

3)гомологов

4)аналогов

9. Органы, имеющие одинаковое происхождение, но выполняющие разные функции, называются:

1)рудиментарные

2)атавистические

3)гомологичные

4)аналогичные.

10. К рудиментарным органам человека относят

1)остаток третьего века

2)многососковость

3)хвостовой отдел позвоночника

4)сплошной густой волосяной покров

Задание 2. Установите соответствие между признаком доказательства эволюции и его видом.

ПРИЗНАК ВИД

А) останки динозавров 1) палеонтологические

Б) наличие копчика в скелете человека 2) сравнительно-анатомические

В) перо птицы и чешуи ящерицы

Г) отпечатки археоптерикса

Д) многососковость у человека

А

Б

В

Г

Д

Е

 

 

 

 

 

 

Задание 3. Установите соответствие между примером и видом сравнительно – анатомических доказательств эволюции, к которому его относят

1) Гомологичные органы

2)Аналогичные органы

А

Б

В

Г

Д

Е

 

 

 

 

 

 

Задание 4. Дать определение терминам: биогеография, палеонтология, филогенез

Задание 5. Перечисляем названия организмов и биологических явлений

А — кенгуру

Б — утконос

В — пингвин

Г — археоптерикс

Д — летучая мышь

Е — крокодил

Ж — стегоцефал

И — латимерия

К — ланцетник

Л — зверозубые ящеры

М — эвглена

Н — псилофиты

О — ехидна

П — атавизм

Р — рудимент

С — биогенетический закон

Т — ароморфоз

У — аналогичные органы

Ф — гомологичные органы

X — идиоадаптация

Ч — регенерация

Ш — конвергенция

Щ — дегенерация

Ю — дивергенция

Я — мутация

Определите:

А) К каким явлениям из перечисленных относятся:

1)возникновение хлорофилла и фотосинтеза в процессе эволюции;

2)образование усиков на листьях гороха;

3)утрата листьев у кактуса;

4)зачатки хвостовых позвонков в скелете человека;

5)сходство внутреннего строения передних конечностей лошади и крыла птицы;

6)внешнее сходство крыла птицы и крыла бабочки;

7)сходство личинки насекомого с кольчатыми червями;

Б) Кто из перечисленных организмов относится к живым переходным формам:

8)между позвоночными и беспозвоночными;

9)между рыбами и земноводными;

В) Кто из перечисленных организмов относится к ископаемым переходным формам:

10)между пресмыкающимися и птицами;

11)между водорослями и папоротникообразными.

Доказательства эволюции. 11 класс. Вариант 4.

Задание 1. Выполните тест, выбрав один ответ

1. Сходство зародышей человека и позвоночных животных на разных этапах их развития служит доказательством эволюции:

1)биохимическим

2)эмбриологическим

3)генетическим

4)сравнительно-анатомическим

2. К каким доказательствам эволюции относят наличие у животных рудиментов?

1)биохимическим

2)эмбриологическим

3)генетическим

4)сравнительно-анатомическим

3. Передние конечности тюленя и летучей мыши – это:

1)аналогичные органы

2)гомологичные органы

3)рудиментарные органы

4)атавистические органы

4. Тазовые кости кита – это:

1) рудименты

2) аналогичные органы

3) атавизмы

4) гомологичные органы

5. К палеонтологическим доказательствам эволюции органического мира относят наличие:

1)переходных форм

2) рудиментов и атавизмов

3)сходных этапов зародышевого развития

4) гомологичных органов

6. Органы, имеющие одинаковое происхождение, но выполняющие разные функции, называются:

1)рудиментарные

2)атавистические

3)гомологичные

4)аналогичные.

7. Какой из указанных примеров иллюстрирует доказательства эволюции?

1)наличие переходных форм в развитии органического мира

2)акклиматизация растений и животных

3)сезонные изменения в жизни растений

4)приспособленность рыб к жизни на разных глубинах

8. К рудиментарным органам человека относят

1) многососковость

2) аппендикс

3) сплошной густой волосяной покров

4) хвостовой отдел позвоночника

9. Какую группу доказательств эволюции составляют находки скелетов древних кистеперых рыб?

1) эмбриологические 2) палеонтологические

3)биогеографические 4) сравнительно-анатомические

10. О чем свидетельствуют находки окаменелостей и отпечатков животных в древних пластах Земли?

1) об индивидуальном развитии животных

2) о сезонных изменениях в жизни животных

3) об эволюции животного мира

4) об особенностях жизни животных

Задание 2. Установите соответствие между примером доказательства эволюции и его видом.

ПРИЗНАК ВИД доказательств

А) филогенетический ряд лошади 1) палеонтологические

Б) наличие тазовых костей у кита 2) сравнительно-анатомические

В) перо птицы и чешуя ящерицы

Г) отпечатки археоптерикса

Д) многососковость у обезьян

А

Б

В

Г

Д

Е

 

 

 

 

 

 

Задание 3.Установите соответствие между утверждением и доказательством эволюции, которому оно соответствует

А) онтогенез человека, как и шимпанзе, начинается с зиготы

Б) крыло птицы и лапа крота – гомологичные органы

В) в стаде лошадей возможно появление трехпалых особей

Г) наличие жаберных щелей у зародыша млекопитающего

Д) все позвоночные в индивидуальном развитии проходят стадии бластулы, гаструлы, нейрулы

1)Эмбриологические

2) Сравнительно- анатомические

А

Б

В

Г

Д

Е

 

 

 

 

 

 

Задание 4. Дайте определение следующим понятиям: эндемичные виды, переходные формы, онтогенез

Задание 5. Перечисляем названия организмов и биологических явлений

А — кенгуру

Б — утконос

В — пингвин

Г — археоптерикс

Д — летучая мышь

Е — крокодил

Ж — стегоцефал

И — латимерия

К — ланцетник

Л — зверозубые ящеры

М — эвглена

Н — псилофиты

О — ехидна

П — атавизм

Р — рудимент

С — биогенетический закон

Т — ароморфоз

У — аналогичные органы

Ф — гомологичные органы

X — идиоадаптация

Ч — регенерация

Ш — конвергенция

Щ — дегенерация

Ю — дивергенция

Я — мутация

Определите:

А) К каким явлениям из перечисленных относятся:

1)образование усиков на листьях гороха;

2)утрата листьев у кактуса;

3)рождение хвостатых людей;

4)зачатки хвостовых позвонков в скелете человека;

5)сходство внутреннего строения передних конечностей лошади и крыла птицы;

6)внешнее сходство крыла птицы и крыла бабочки;

7)сходство личинки насекомого с кольчатыми червями;

Б) Кто из перечисленных организмов относится к живым переходным формам:

8)между растениями и животными;

9)между позвоночными и беспозвоночными;

В) Кто из перечисленных организмов относится к ископаемым переходным формам:

10)между пресмыкающимися и млекопитающими;

11)между водорослями и папоротникообразными.

Доказательства эволюции. 11 класс. Вариант 5

Задание 1. Выполните тест, выбрав один ответ

1.Органа утратившие свое биологическое значение в процессе эволюции

А) аналогичные б) гомологичные в) атавизмы г) рудименты

2.Какой из факторов доказывает единство органического мира?

А) наличие ископаемых форм растений и животных

Б) универсальность генетического кода

В) сходство между человеком и человекообразными обезьянами

Г) готовность к полету насекомых и птиц

3.Решающим эмбриональным доказательством эволюции является:

А)сходство деления клеток у всех организмов

Б)сходство в строении млекопитающих разных отрядов

В)сходство ранних стадий развития зародышей разных классов

Г)общность строения кровеносной системы млекопитающих

4.Чем объяснить значительные различия между фаунами Африки и Мадагаскара?

А)различиями в климате

б)различием территорий

в)давней обособленностью территорий

г)форма естественного отбора

5.Признаки каких классов сочетает в себе утконос?

А)рептилий и млекопитающих

б)птиц и рептилий

в)птиц и млекопитающих

г) амфибий и рептилий.

6.Какой из факторов доказывает происхождение насекомых от кольчатых червей?

А)способность к откладыванию яиц

б)общность строения кровеносной системы

в)наличие червеобразной личинки у бабочек

г)строение конечностей

7.Какие из — перечисленных органов являются гомологичными?

а) жабры рака и легкие кошки

б)хобот слона и рука человека

в)лапа крота и лапа обезьяны

г)глаз кальмара и глаз млекопитающего

8.Различие в фауне Северной и Южной Америки объясняется

А)разной степенью влияния естественного отбора

б)генетической разобщенностью в течение миллионов лет

в)различным влиянием полюсов

г)различным климатом

9.Биогенетический закон гласит:

А)органический мир развивается

б)движущей силой эволюции является естественный отбор

в)онтогенез есть краткое повторение филогенеза

г)материальными носителями наследственной информации являются гены.

10.Дивергенцией называют:

а)расхождение при знаков в процессе эволюции

б)схождение признаков

в)объединение популяций в одну

г)образование групп внутри популяции

Задание 2. Установите соответствие между примерами гомологичных и аналогичных органов: к каждой позиции, данной в первом столбце, подберите соответствующую позицию из второго столбца.

ПРИМЕРЫ

 

ОРГАНЫ

А) плодолистики и прицветники

Б) ласт кита и крыло птицы

В) колючки барбариса и выросты стебля у ежевики

Г) листья и тычинки цветка

Д) глаз зайца и глаз пчелы

Е) крыло летучей мыши и крыло бабочки

 

1) гомологичные органы

2) аналогичные органы

А

Б

В

Г

Д

Е

 

 

 

 

 

 

Задание 3.Установите соответствие между примерами и методами доказательства эволюции

1) Биогеографические

2) Палеонтологические

А

Б

В

Г

Д

Е

 

 

 

 

 

 

Задание 4. Дайте определение следующим понятиям: атавизмы, градация, эмбриология.

Задание 5. Перечисляем названия организмов и биологических явлений

А — кенгуру

Б — утконос

В — пингвин

Г — археоптерикс

Д — летучая мышь

Е — крокодил

Ж — стегоцефал

И — латимерия

К — ланцетник

Л — зверозубые ящеры

М — эвглена

Н — псилофиты

О — ехидна

П — атавизм

Р — рудимент

С — биогенетический закон

Т — ароморфоз

У — аналогичные органы

Ф — гомологичные органы

X — идиоадаптация

Ч — регенерация

Ш — конвергенция

Щ — дегенерация

Ю — дивергенция

Я — мутация

Определите:

А) К каким явлениям из перечисленных относятся:

1)возникновение хлорофилла и фотосинтеза в процессе эволюции;

2)образование усиков на листьях гороха;

3)утрата листьев у кактуса;

4)рождение хвостатых людей;

5)зачатки хвостовых позвонков в скелете человека;

6)сходство внутреннего строения передних конечностей лошади и крыла птицы;

7)внешнее сходство крыла птицы и крыла бабочки;

Б) Кто из перечисленных организмов относится к живым переходным формам:

8)между рыбами и земноводными;

9)между пресмыкающимися, птицами и млекопитающими.

В) Кто из перечисленных организмов относится к ископаемым переходным формам:

10)между рыбами и земноводными;

11)между пресмыкающимися и птицами;

Задания для проверочной работы в 11 классе «Доказательства эволюции»

Задания для проверочной работы по биологии в 11классе по теме:

«Доказательства эволюции

№1 Выполнить тест, выбрав один ответ

1. Органа утратившие свое биологическое значение в процессе эволюции

А) аналогичные б) гомологичные в) атавизмы г) рудименты

2.Какой из факторов доказывает единство органического мира?

А) наличие ископаемых форм растений и животных

Б) универсальность генетического кода

В) сходство между человеком и человекообразными обезьянами

Г) готовность к полету насекомых и птиц

3.Решающим эмбриональным доказательством эволюции является:

А)сходство деления клеток у всех организмов

Б)сходство в строении млекопитающих разных отрядов

В)сходство ранних стадий развития зародышей разных классов

Г)общность строения кровеносной системы млекопитающих

4.Чем объяснить значительные различия между фаунами Африки и Мадагаскара?

А)различиями в климате б)различием территорий в)давней обособленностью территорий г)форма естественного отбора

5.Признаки каких классов сочетает в себе утконос?

А)рептилий и млекопитающих б)птиц и рептилий в)птиц и млекопитающих г) амфибий и рептилий.

6.Какой из факторов доказывает происхождение насекомых от кольчатых червей?

А)способность к откладыванию яиц б)общность строения кровеносной системы в)наличие червеобразной личинки у бабочек г)строение конечностей

7.Какие из- перечисленных органов являются гомологичными?

а) жабры рака и легкие кошки б)хобот слона и рука человека в)лапа крота и лапа обезьяны г)глаз кальмара и глаз млекопитающего

8.Различие в фауне Северной и Южной Америки объясняется

А)разной степенью влияния естественного отбора б)генетической разобщенностью в течение миллионов лет в)различным влиянием полюсов г)различным климатом

9.Биогенетический закон гласит:

А)органический мир развивается б)движущей силой эволюции является естественный отбор в)онтогенез есть краткое повторение филогенеза г)материальными носителями наследственной информации являются гены.

10.Дивергенцией называют:

А)расхождение при знаков в процессе эволюции б)_схождение признаков

В)объединение популяций в одну г)образование групп внутри популяции

№2 Ответить на вопросы

1 Вариант

1.Найдите гомологичные органы у лошади и слона и объясните их наличие у данных животных.

2. Объясните с точки зрения теории Ламарка отсутствие органов зрения у слепыша.

3.Дайте определение следующим понятиям: атавизмы, градация , эмбриология ,переходные формы ,онтогенез

Вариант 2

1.Найдите гомологичные органы у курицы и утки и объясните наличие их у данных животных

2. Объясните с точки зрения теории Ламарка появление хобота у слона.

3.Дать определение терминам: биогеография, конвергенция, филогенетические ряды, палеонтология, филогенез

Тест с ответами “Доказательства эволюции” 11 класс

1. Необходимо установить соответствие между видом доказательством эволюции:
эмбриологическое доказательство:
а) у зародыша млекопитающего имеются жаберные щели +
б) наличие ископаемых остатков растений
в) наличие ископаемых переходных форм

2. Что стало решающим фактором в процессе превращения обезьяны в человека:
а) общественный образ жизни
б) прямохождение +
в) возникновение речи

3. Необходимо установить соответствие между видом и доказательством эволюции:
эмбриологическое доказательство:
а) онтогенез рептилии, как и птицы, начинается с зиготы +
б) наличие ископаемых переходных форм
в) филогенетические ряды

4. Дарвин считал наиболее напряженной формой борьбы за существование:
а) внутривидовую +
б) межвидовую
в) борьбу с неблагоприятными условиями внешней среды

5. Необходимо установить соответствие между видом и доказательством эволюции:
эмбриологическое доказательство:
а) наличие ископаемых остатков растений
б) филогенетические ряды
в) все позвоночные животные в индивидуальном развитии проходят стадии бластулы, гаструлы, нейрулы +

6. Какое название носит процесс исторического развития органического мира:
а) эволюция +
б) филогенез
в) онтогенез

7. Необходимо установить соответствие между видом и доказательством эволюции:
палеонтологическое доказательство:
а) онтогенез рептилии, как и птицы, начинается с зиготы
б) все позвоночные животные в индивидуальном развитии проходят стадии бластулы, гаструлы, нейрулы
в) филогенетические ряды +

8. Дарвин считал, что в основе разнообразия видов лежит именно это:
а) естественный отбор +
б) способность к неограниченному размножению
в) единовременный акт творения

9. Необходимо установить соответствие между видом и доказательством эволюции:
палеонтологическое доказательство:
а) онтогенез рептилии, как и птицы, начинается с зиготы
б) у зародыша млекопитающего имеются жаберные щели
в) наличие ископаемых переходных форм +

10. Кто из представленных ниже людей является автором теории эволюции:
а) Дарвин +
б) Шлейденн
в) Морган

11. Необходимо установить соответствие между видом и доказательством эволюции:
палеонтологическое доказательство:
а) наличие ископаемых остатков растений +
б) у зародыша млекопитающего имеются жаберные щели
в) все позвоночные животные в индивидуальном развитии проходят стадии бластулы, гаструлы, нейрулы

12. Важнейшие ароморфозы, обеспечившие выход древних земноводных на сушу, – появление:
а) пятипалой конечности и легочного дыхания +
б) объемной грудной клетки
в) парных плавников и жаберного дыхания

13. Биологическому прогрессу соответствует следующая характеристика:
а) возрастание численности вида +
б) снижение численности вида
в) сокращение ареалов

14. Ароморфозом не является:
а) появление скелета у животных
б) появление челюстей у позвоночных
в) переход животных к сидячему образу жизни +

15. Биологическому прогрессу соответствует следующая характеристика:
а) возрастание приспособленности +
б) снижение приспособленности
в) сокращение ареалов

16. Примером идиоадаптации не является:
а) многообразие форм конечностей у отрядов грызунов
б) многообразие форм клюва у птиц
в) редуцирование органов чувств у плоских червей +

17. Биологическому прогрессу соответствует следующая характеристика:
а) снижение приспособленности
б) снижение численности вида
в) расширение ареалов +

18. Какое изменение не относится к ароморфозу:
а) живорождение у млекопитающих
б) прогрессивное развитие головного мозга у приматов
в) превращение конечностей китов в ласты +

19. Необходимо установить соответствие между путем достижения биологического прогресса в эволюции и признаком:
ароморфоз:
а) частные приспособления к среде обитания
б) усиление узкой специализации
в) общий подъем организации +

20. Приспособление к специальным условиям среды:
а) ароморфоз
б) идиоадаптация +
в) общая дегенерация

21. Необходимо установить соответствие между путем достижения биологического прогресса в эволюции и признаком:
ароморфоз:
а) освоение новой, более сложной среды обитания +
б) усиление узкой специализации
в) мелкие эволюционные изменения

22. Взаимосвязь между онтогенезом и филогенезом впервые отметил ученый Ковалевский, так ли это:
а) да
б) нет +
в) неизвестно

23. Необходимо установить соответствие между путем достижения биологического прогресса в эволюции и признаком:
ароморфоз:
а) частные приспособления к среде обитания
б) мелкие эволюционные изменения
в) образование классов и типов животных +

24. К чему ведет биологический прогресс:
а) уменьшению площади видового ареала
б) увеличению численности +
в) уменьшению численности

25. Необходимо установить соответствие между путем достижения биологического прогресса в эволюции и признаком:
идиоадаптация:
а) общий подъем организации
б) освоение новой, более сложной среды обитания
в) мелкие эволюционные изменения +

26. Филогенетические ряды являются доказательством эволюционной приспособляемости организмов к изменяющимся условиям окружающей среды, так ли это:
а) нет
б) да +
в) отчасти

27. Необходимо установить соответствие между путем достижения биологического прогресса в эволюции и признаком:
идиоадаптация:
а) усиление узкой специализации +
б) общий подъем организации
в) образование классов и типов животных

28. Элементарной единицей эволюции является:
а) популяция +
б) подвид
в) особь

29. Необходимо установить соответствие между путем достижения биологического прогресса в эволюции и признаком:
идиоадаптация:
а) частные приспособления к среде обитания +
б) освоение новой, более сложной среды обитания
в) образование классов и типов животных

30. Вид – это реальная категория изменяющихся организмов, существующая в природе, так ли это:
а) нет
б) да +
в) отчасти

Тест по биологии Эволюция органического мира. Доказательства эволюции живой природы 11 класс

Тест по биологии Эволюция органического мира. Доказательства эволюции живой природы 11 класс. Тест включает два варианта, в каждом по 10 заданий.

Вариант 1

A1. Процесс исторического развития живой природы от появления жизни на Земле до наших дней — это

1) естественный отбор
2) эволюция
3) борьба за существование
4) межвидовая борьба

А2. Цитологическим доказательством эволюции является

1) единство планов строения организмов в пределах типов
2) сходство зародышей в пределах типа Хордовые
3) сходство строения и химического состава клеток всех организмов
4) наличие рудиментов — остатков имевшихся ранее органов

А3. Наличие рудиментов и атавизмов является доказательством эволюции

1) сравнительно-анатомическим
2) палеонтологическим
3) эмбриологическим
4) биогеографическим

А4. Находки отпечатков ископаемых растений являются доказательством эволюции

1) биохимическим
2) из области систематики
3) сравнительно-анатомическим
4) палеонтологическим

A5. Эволюционным процессом внутри неродственных систематических групп, находящихся в одинаковых условиях, приводящим к приобретению сходных признаков, называется

1) конвергенция
2) рудимент
3) дивергенция
4) атавизм

А6. Сходство форм тела у акул, ихтиозавров и дельфинов является примером эволюции

1) филетической
2) дивергентной
3) параллельной
4) конвергентной

А7. Органами, развивающимися из разных зародышевых зачатков и приспособленными в результате конвергенции к выполнению одинаковых функций, называются

1) атавизмы
2) гомологичные органы
3) рудименты
4) аналогичные органы

А8. Появление от одного общего предка нескольких видов галапагосских вьюрков является примером эволюции:

1) филетической
2) дивергентной
3) параллельной
4) конвергентной

В1. Выберите три правильных ответа.

Доказательствами эволюции называют свидетельства

1) общности происхождения всех организмов от единых предков
2) индивидуального развития
3) изменяемости видов
4) изменения условий окружающей среды
5) возникновения одних видов от других
6) изменения численности живых организмов

В2. Выберите три правильных ответа.

Примером аналогичных органов являются

1) рука человека и крыло бабочки
2) колючки боярышника и колючки барбариса
3) ловчие листья росянки и колючки барбариса
4) крыло бабочки и крыло птицы
5) почечные чешуи и усики гороха
6) усики гороха и усики винограда

Вариант 2

A1. Эволюцией называется

1) процесс индивидуального развития организмов
2) многообразие современных растений и животных
3) процесс исторического развития органического мира
4) многообразие ископаемых растений и животных

А2. Строение живых организмов из биополимеров — белков и нуклеиновых кислот — является доказательством эволюции

1) биогеографическим
2) сравнительно-анатомическим
3) биохимическим
4) палеонтологическим

А3. Наличие гомологичных и аналогичных органов является доказательством эволюции

1) сравнительно-анатомическим
2) палеонтологическим
3) эмбриологическим
4) биогеографическим

А4. Наличие у всех многоклеточных животных стадий бластулы и гаструлы является доказательством эволюции

1) цитологическим
2) палеонтологическим
3) эмбриологическим
4) биохимическим

А5. Независимое приобретение разными группами сходных приспособлений при обитании в одинаковых условиях — это

1) атавизм
2) дивергенция
3) конвергенция
4) рудимент

А6. Эволюционным процессом внутри сходных систематических групп, приводящим к расхождению признаков, называется

1) конвергенция
2) ароморфоз
3) дивергенция
4) макроэволюция

А7. Органами, развивающимися из одинаковых зародышевых зачатков сходным образом и выполняющими одинаковые или различные функции, называются

1) атавизмы
2) гомологичные органы
3) рудименты
4) аналогичные органы

А8. Находки переходных форм, изучение филогенетических рядов животных являются доказательством эволюции

1) биохимическим
2) биогеографическим
3) сравнительно-анатомическим
4) палеонтологическим

В1. Выберите три правильных ответа.

Результатом эволюции является

1) сохранение старых видов в стабильных условиях обитания
2) появление новых морозоустойчивых сортов плодовых растений
3) возникновение новых видов в изменившихся условиях среды
4) выведение новых высокоурожайных сортов пшеницы
5) выведение высокопродуктивных пород крупного рогатого скота
6) формирование новых приспособлений к жизни в изменившихся условиях

В2. Выберите три правильных ответа.

К палеонтологическим доказательствам эволюции относят

1) общий план строения всех позвоночных животных
2) окаменевшие остатки древних моллюсков
3) схожесть эмбрионов позвоночных животных на ранних стадиях развития
4) отпечатки папоротников в пластах угля
5) схожесть строения клеток эукариотических организмов
6) скелет археоптерикса

Ответы на тест по биологии Эволюция органического мира. Доказательства эволюции живой природы 11 класс
Вариант 1
А1-2
А2-3
А3-1
А4-4
А5-1
А6-4
А7-4
А8-2
В1. 135
В2. 246
Вариант 2
А1-3
А2-3
А3-1
А4-3
А5-3
А6-3
А7-2
А8-4
В1. 136
В2. 246

Проверка знаний по теме: «Доказательства эволюции»

Доказательства эволюции.

                                                               Вариант №1.
1. Эволюция – это процесс:
а) индивидуального развития организма;
б) исторического развития органического мира;
в) зародышевое развитие.
2.   К сравнительно-анатомическим доказательствам эволюции относят:
а) атавизмы; б) сходство зародышей в) ископаемые остатки.
3. Случаи появления у некоторых особей признаков, существовавших у далеких предков и утраченных в ходе эволюции, называются:
а) атавизмами;
б) рудиментами;
в) гомологичными органами.
4. К палеонтологическим доказательствам относят:
а) сходство зародышей;
б) гомологичные органы;
в) ископаемые остатки.
5. Передние конечности тюленя и летучей мыши – это:

а)  аналогичные органы               б) гомологичные органы

в) рудиментарные органы          г) атавистические органы

6. К гомологичным органам относятся:
а) крылья бабочки и летучей мыши;
б) конечности лягушки и собаки;
в) крылья птицы и бабочки.
7. К эмбриологическим доказательствам эволюции относят:
а) сходство зародышей позвоночных животных;
б) ископаемые остатки;
в) рудименты.
8. К рудиментам относят:
а) плавники у кита;
б) тазовые кости кита;
в) трехпалость современных лошадей.
9. К атавизмам относят: 
а) сходство конечностей хордовых животных;
б) волосистость лица человека;
в) трехпалость у современных лошадей.
10. Организмы, сочетающие признаки животных различных систематических групп, называют:
а) переходной формой; 
б) ископаемые организмы;
в) рудименты.

11.Остаток третьего века в углу глаза человека — пример
а) рудимента
б) аналогичного органа 

в) атавизма
г) гомологичного органа

12.Установите соответствие между признаком доказательства эволюции и его видом.

ПРИЗНАК                                                                                                            ВИД

А) развитие организма из оплодотворенной яйцеклетки       1)эмбриологические

Б) ископаемые остатки вымерших организмов                        2)палеонтологические

В) сходства зародышей позвоночных животных

Г) ископаемые останки переходных форм

Д) последовательность закладки органов в онтогенезе

Доказательства эволюции.

                                                                       Вариант №2.
1. Появление какого признака у человека относят к атавизмам
а) аппендикса
б) шестипалой конечности
в) многососковости
г) дифференциация зубов

2. Гомологичными считают органы

а) сходные по происхождению
б) утратившие свои функции
в) приспособленные к движению
г) различные по происхождению

3. Органы, утратившие свою первоначальную функцию, называются:
а) рудименты; б) атавизмы; в) гомологичные органы.
4. К рудиментарным органам человека относят
а) трахею
б) копчик
в) лопатку
г) ушные раковины

 5. Какой из указанных примеров иллюстрирует доказательства эволюции?

а) наличие переходных форм в развитии органического мира

б) акклиматизация растений и животных

в) сезонные изменения в жизни растений

г) приспособленность рыб к жизни на разных глубинах

6. Рудиментарные органы — пример доказательств эволюции 
а) эмбриологических
б) палеонтологических
в) сравнительно-анатомических
г) биогеографических

 7. Какую группу доказательств эволюции составляют гомологичные органы
а) эмбриологических                              б) палеонтологических
в) сравнительно-анатомических            г) генетических

8. Аналогичными органами являются:

а) рука человека и крыло летучей мыши         б) ласт моржа и ласт тюленя

в) крыло мухи и крыло птицы                           г) крыло бабочки и крыло жука

9. Усики гороха и колючки кактуса – это пример:

а) рудиментов   б) атавизмов   в) гомологов   г) аналогов

10. Органы, имеющие одинаковое происхождение, но выполняющие разные функции, называются:

а) рудиментарные   б) атавистические   в) гомологичные   г) аналогичные.

 11. Жабры раков и легкие позвоночных – это органы
а) гомологичные
б) рудиментарные
в) атавизмы
г) аналогичные

12. Установите соответствие между признаком доказательства эволюции и его видом.

ПРИЗНАК                                                                                                            ВИД

А) останки динозавров                                                                       1) палеонтологические

Б) наличие копчика в скелете человека                                           2) сравнительно-анатомические

В) перо птицы и чешуи ящерицы

Г) отпечатки археоптерикса

Д) многососковость у человека

 

АДМИНИСТРАТИВНЫЙ ТЕСТ ПО БИОЛОГИИ ЗА 1 ПОЛУГОДИЕ 11 КЛАСС | Тест по биологии (11 класс) на тему:

Административный тест  по биологии за 1 полугодие 11 класс

По теме « Основные учения об эволюции»

к учебнику А.А.Каменский ,Е.К.Криксунов,В.В.Пасечник

Вариант 1

Часть 1

К каждому заданию А1-А15 даны 4 варианта ответа, из которых только один правильный.

А1. Кто из ученых считал движущей силой эволюции стремление к совершенству и утверждал наследование благоприобретенных признаков?

1. Карл Линей
2. Жан-Батист Ламарк
3. Чарльз Дарвин
4. А.Н. Четвериков

А2. Совокупность свободно скрещивающихся особей одного вида, которая длительно существует в определенной части ареала относительно обособленно от других совокупностей того же вида, называется:

1. Вид  
2. Популяция
3. Сорт
4. Колония

А3. К какому критерию вида относят особенности внешнего и внутреннего строения полевой мыши?

1. Морфологическому
2. Генетическому
3. Экологическому
4. Географическому  

А4. К какому критерию вида относят совокупность факторов внешней среды, к которым приспособлен белый медведь?

1. Морфологическому
2. Генетическому
3. Экологическому
4. Географическому

А5. К статистическим показателям популяции относят:

1. Смертность
2. Численность
3. Рождаемость
4. Скорость роста

А6. Как называется случайное ненаправленное изменение частот аллелей и генотипов в популяциях?

1. Мутационная изменчивость
2. Популяционные волны
3. Дрейф генов
4. Изоляция

А7. Как называются периодические и непериодические колебания численности  популяции в сторону увеличения или в сторону уменьшения численности особей?

1. Волны жизни
2. Дрейф генов
3. Изоляция
4. Естественный отбор

А8. Примером внутривидовой борьбы за существование являются отношения:

1. Черных тараканов между собой
2. Черных и рыжих тараканов
3. Черных тараканов с ядохимикатами
4. Черных тараканов и черных крыс

А9. Какая форма борьбы за существование является наиболее напряженной?

1. Конкуренция
2. Паразитизм
3. Нахлебничество
4. Хищничество

А10.  Какая форма естественного отбора действует при постепенно изменяющихся  условиях окружающей среды?

1. Стабилизирующий естественный отбор
2. Движущий естественный отбор
3. Разрывающий естественный отбор
4. Дизруптивный естественный отбор

А11. Биологическая изоляция обусловлена:

1. Небольшой численностью видов
2. Невозможностью спаривания и оплодотворения
3. Географическими преградами
4. Комбинативной изменчивостью

А12. К какой группе доказательств эволюции органического мира относится сходство зародышей пресмыкающихся и птиц?

1. Сравнительно-анатомическим
2. Эмбриологическим
3. Палеонтологическим
4. Биогеографическим

А13. Укажите правильную схему  классификации животных:

1. Вид          род            семейство        отряд        класс         тип
2. Вид          род          семейство        порядок         класс         тип
3. Вид          род         семейство          порядок        класс         отдел
4. Вид        род          отряд         семейство        класс           тип

А14. Какие органы возникают в результате конвергенции?

1. Гомологичные
2. Аналогичные
3. Атавистические
4. Рудиментарные

А15. Какое из перечисленных приспособлений не является ароморфозом?

1. Возникновение позвоночника у хордовых
2. Возникновение  хобота у слона
3. Образование 2-х кругов кровообращения
4. Образование 3-х камерного сердца у земноводных

 

 Часть 2

При выполнение заданий В1-В2 выберите три верных ответа из шести.

При выполнение заданий В3-В4 установите соответствие между содержанием первого и второго столбца. Впишите в таблицу цифры выбранных ответов.

В1. Какие эволюционные изменения можно отнести к ароморфозам?

1. Появление цветка
2. Образование органов и тканей у растений
3. Появление термофильных бактерий
4. Атрофия корней и листьев у повилики
5. Специализация некоторых растений к определенным опылителям
6. Постоянная температура тела            

В2. К эволюционным факторам относят:

1. Дивергенция
2. Наследственная изменчивость
3. Конвергенция
4. Борьба за существование
5. Параллелизм
6. Естественный отбор

В3. Установите соответствие между гибелью растений и формой борьбы за существование.

Причина гибели растений	Форма борьбы за существование
А) плоды вместе с сеном попадают в желудок травоядных животных Б) растения гибнут от сильных морозов и засухи В) семена погибают в пустынях и Антарктиде Г) растения вытесняют друг друга Д) плоды поедают птицы Е) растения гибнут от бактерий и вирусов	1) внутривидовая 2) межвидовая 3) борьба с неблагоприятными условиями

В4. Установите соответствие между признаком животного и направлением эволюции, которому он соответствует

Признак животного	Направление эволюции
А) возникновение полового размножения Б) образование у китообразных ластов В) возникновение 4-х камерного сердца Г) возникновение автотрофного способа питания Д) превращение листьев в колючки у растений пустынь Е) утрата листьев, корней и хлорофилла у повилики	1) ароморфоз (арогенез) 2) идиоадаптация (аллогенез) 3) общая дегенерация (катагенез)

С1. Какой тип естественного отбора представлен на рисунке? В каких условиях среды он наблюдается? Какие мутации сохраняет?

Административный тест  по биологии за 1 полугодие 11 класс

По теме « Основные учения об эволюции»

к учебнику А.А.Каменский ,Е.К.Криксунов,В.В.Пасечник

Вариант 2

Часть 1

К каждому заданию А1-А15 даны 4 варианта ответа, из которых только один правильный.

А1. Кто является автором первого эволюционного учения?

1. Карл Линей
2. Жан-Батист Ламарк
3. Чарльз Дарвин
4. А.Н. Четвериков

А2. Структурной единицей вида является…

1. Особь
2. Популяция
3. Колония
4. Стая

А3. К какому критерию вида относят характерный для Человека разумного набор хромосом: их число, размеры, форму?

1. Морфологическому
2. Генетическому
3. Экологическому
4. Географическому

А4. К какому критерию вида относят произрастание Рябчика крупноцветного в лесах на скалистых местах?

1. Географическому
2. Морфологическому
3. Экологическому
4. Этологическому

А5. К динамическим показателям популяции относят:

1. Смертность
2. Численность
3. Плотность
4. Структуру

А6. Причиной популяционных волн не является:

1. Сезонные колебания температуры
2. Природные катастрофы
3. Агрессивность хищников
4. Мутационная изменчивость

А7. Что препятствует обмену генетической информацией между популяциями?

1. Мутационная изменчивость
2. Популяционные волны
3. Дрейф генов
4. Изоляция

А8. Как называется комплекс разнообразных отношений между организмами и факторами неживой и живой природы:

1. Естественный отбор
2. Борьба за существование
3. Приспособленность
4. Изменчивость

А9. Какой формой борьбы за существование является поедание речным окунем своих мальков?

1. Межвидовой
2. Внутривидовой
3. С неблагоприятными условиями среды
4. Внутривидовой взаимопомощи

А10. Какая форма естественного отбора направлена на сохранение мутаций, ведущих к меньшей изменчивости средней величины признака?

1. Движущий естественный отбор
2. Разрывающий естественный отбор
3. Стабилизирующий естественный отбор
4. Дизруптивный естественный отбор

А11. Какой фактор эволюции способствует возникновению преград к свободному скрещиванию особей?

1. Волны жизни
2. Естественный отбор
3. Модификации
4. Изоляция

А12. К какой группе доказательств  эволюции органического мира относятся филогенетический ряды?

1. Сравнительно-анатомическим
2. Эмбриологическим
3. Палеонтологическим
4. Биогеографическим

А13. Укажите правильную схему  классификации растений:

1. Вид          род            семейство        отряд        класс         тип
2. Вид          род          семейство        порядок         класс         тип
3. Вид          род         семейство          порядок        класс         отдел
4. Вид        род          отряд         семейство        класс           тип

А14. Какие органы возникают в результате дивергенции?

1. Гомологичные
2. Аналогичные
3. Атавистические
4. Рудиментарные

А15. Какое из перечисленных приспособлений относят к идиоадаптациям?

1. Возникновение хорды
2. Возникновение ползучего стебля у клубники
3. Образование 2-х кругов кровообращения
4. Утрата органов кровообращения у бычьего цепня

Часть 2.

При выполнение заданий В1-В2 выберите три верных ответа из шести.

При выполнение заданий В3-В4 установите соответствие между содержанием первого и второго столбца. Впишите в таблицу цифры выбранных ответов.

В1. Какие признаки характеризуют биологический прогресс?

1. Сокращение численности видов
2. Расширение ареала вида
3. Возникновение новых популяций, видов
4. Сужение ареала вида
5. Упрощение организации и переход к  сидячему образу жизни
6. Увеличение численности видов

В2. Какие особенности иллюстрируют стабилизирующую форму естественного отбора?

1. Действует в изменяющихся условиях среды
2. Действует в постоянных условиях среды
3. Сохраняет норму реакции признака
4. Изменяет среднее значение признака либо в сторону уменьшения его значения, либо в сторону увеличения
5. Контролирует функционирующие органы
6. Приводит к смене нормы реакции

В3. Установите соответствие между гибелью растений и формой борьбы за существование.

Причина гибели растений	Форма борьбы за существование
А) растения одного вида вытесняют друг друга Б) растения гибнут от вирусов, грибов, бактерий В) семена погибают от сильных заморозков и засухи Г) растения погибают от недостатка влаги при прорастании Д) люди, машины вытаптывают молодые растения Е) плодами растений питаются птицы и млекопитающие	1) межвидовая 2) внутривидовая 3) борьба с неблагоприятными условиями

В4. Установите соответствие между признаком животного и направлением эволюции, которому он соответствует

Признак животного	Направление эволюции
А) редукция органов зрения у крота Б) наличие присосок у печеночного сосальщика В) возникновение теплокровности Г) возникновение 4-х камерного сердца Д) утрата нервной и пищеварительной системы у свиного цепня Е) уплощенное тело камбалы	1) ароморфоз (арогенез) 2) идиоадаптация (аллогенез) 3) общая дегенерация (катагенез)

С1. Какой тип естественного отбора представлен на рисунке? В каких условиях среды он наблюдается? Какие мутации сохраняет?

        

ИНСТРУКЦИЯ ПО ПРОВЕДЕНИЮ

Административного теста  ПО БИОЛОГИИ В 11 КЛАССЕ

(I полугодие 2013-2014 учебного года)

Цель проведения:        выявить уровень освоения учащимися учебного материала курса «Общая биология» по итогам 1 полугодия.

         Тест составлен по теме: «Основные учения об эволюции» к  учебнику А.А.Каменский ,Е.К.Криксунов,В.В.Пасечник.

Ориентировочное время выполнения административного  теста -40 минут.

Тема «Основы учения об эволюции» изучается в 11 классе в курсе «Общая биология» и является обширной и довольно сложной темой.

В ходе изучения этого раздела обучающиеся знакомятся с историей эволюционных идей, с работами К.Линнея, учением Ж.Б.Ламарка, эволюционной теорией Ч.Дарвина, изучается роль эволюционной теории в формировании современной естественнонаучной картины мира. Учащиеся знакомятся с синтетической теорией эволюции. Изучают популяцию как структурную единицу вида, единицу эволюции; движущие силы эволюции, их влияние на генофонд популяции.

Для надёжного определения уровня усвоения теоретического материала каждым учеником целесообразно применение тестового контроля. В проверку включены умения не только воспроизводить знания, но и применять их для формулирования мировоззренческих выводов и обобщений. Кроме того, тестирование является качественным и объективным способом оценивания знаний обучающихся, оно ставит всех ребят в равные условия, исключая субъективизм учителя.

Задачи тестирования: проверить знания истории эволюционных идей, научных заслуг К.Линнея и Ж.Б.Ламарка, Ч.Дарвина; систематизировать знания о виде, популяции, движущих силах эволюции и её результатах; проверить понимание учащимися макроэволюции и видообразования, главных направлений эволюции органического мира.

 Критерии оценивания теста.

Все задания разделены по уровням сложности.

      Задания базового уровня соответствуют минимуму содержания биологического образования и требованиям к уровню подготовки выпускников. Они составлены в соответствии со стандартом среднего биологического образования. К каждому заданию приводятся варианты ответов, из которых только один верный. За верное выполнение каждого такого задания выставляется по 1 баллу.

     Задания повышенного уровня направлены на проверку освоения учащимися более сложного содержания. Они содержат задания с выбором нескольких ответов из приведенных, на установление соответствия, на определение последовательности биологических явлений, на указание истинности или ложности утверждений. За верное выполнение каждого такого задания выставляется по 2 балла.

   Задание части С включает задание со свободным ответом. За верное выполнение задания выставляется 3 балла.

Структура работы:

            1) По содержанию работа включает следующие блоки:

• Развитие эволюционного учения Ч.Дарвина
• Вид и его критерии
• Популяции
• Генетический состав и изменение генофонда популяций
• Борьба за существование ее формы
• Естественный отбор и его формы
• Изолирующие механизмы. Видообразование
• Макроэволюция и ее доказательства
• Система растений и животных – отображение эволюции
• Главные направления эволюции органического мира

2) По уровням заданий работа позволяет выявить усвоение материала на базовом, повышенном и высоком уровнях.

3) По формам тестовых заданий работа состоит из тестов с выбором одного верного варианта ответа, открытого типа с кратким ответом, открытого типа с полным развернутым ответом.

Распределение заданий работы по содержанию:

Блоки	Номера тестовых заданий	Число заданий	Процент заданий на данный блок
Развитие эволюционного учения Ч.Дарвина	А1	1	6,7%
Вид е его критерии	А2, А3, А4	3	20%
Популяции	А5	1	6,7%
Генетический состав и изменение генофонда популяций	А6,  А7	2	13,3%
Борьба за существование ее формы	А8, А9	2	13,3%
Естественный отбор и его формы	А10	1	6,7%
Изолирующие механизмы. Видообразование	А11	1	6,7%
Макроэволюция и ее доказательства	А12	1	6,7%
Система растений и животных – отображение эволюции	А13	1	6,7%
Главные направления эволюции органического мира	А14, А15	2	13,3%
ИТОГО-10	15	15	100%

Распределение заданий работы по частям.

№	Части работы	Число заданий	Максимальный первичный балл	Тип задания
1	Часть 1 (А)	15	15	С выбором ответа
2	Часть 2 (В)	4	8	С кратким ответом
3	Часть 3 (С)	1	3	С развернутым ответом
	Итого	20	26

Распределение заданий работы по уровню сложности:

Уровень сложности заданий	Номера тестовых заданий	Число заданий	Процент заданий на данный уровень сложности
Базовый	А1-А15	15	57,7%
Повышенный	В1-В4	4	15,5%
Высокий	С1	1	3,8%

Ответы на задания административного теста:

Вариант 1	Вариант 2
А1 – 2 А2 – 2 А3 – 1 А4 – 3 А5 – 2 А6 – 3 А7 – 1 А8 – 1 А9 – 1 А10 – 2 А11 – 2 А12 –2 А13 – 1 А14 – 2 А15 – 2	А1 – 2 А2 – 2 А3 – 2 А4 – 3 А5 – 1 А6 – 4 А7 – 4 А8 – 2 А9 – 2 А10 – 3 А11 – 4 А12 – 3 А13 – 3 А14 – 1 А15 – 2
В1 – 1, 2, 6 В2 – 2, 4, 6 В3 – В4 —	В1 – 2, 3, 6 В2 – 2, 3, 5 В3 – В4 —
С1 : Стабилизирующий отбор Наблюдается в относительно постоянных условиях  окружающей среды Сохраняет мутации, ведущие к меньшей изменчивости средней величины признака	С1 : 1)        Движущий отбор 2)        Наблюдается в однонаправленном изменении условий  окружающей среды 3)        Сохраняет мутации, ведущие к другим крайним проявлениям величины признака (или в сторону усиления или в сторону ослабления)

Система оценивания выполненной тестовой работы (шкала перевода в оценку):

Максимальное количество баллов за работу — 26

Оценка «2» ставится, если учащийся набрал менее 33% от общего числа баллов

Оценка «3» — если набрано от 33% до 48% баллов

Оценка  «4» — если ученик набрал от 49% до 81% баллов

Оценка «5» — если ученик набрал свыше 82% баллов

Оценка  «2»	Оценка «3»	Оценка «4»	Оценка «5»
Менее 8 баллов	От 8 до 12 баллов	От 13 до 21 балла	От 22 до 26 баллов

СХЕМА АНАЛИЗА

административного теста по биологии в 11 классе

Школа ___________________        Класс _____  «_____»

Ф.И.О. учителя ____________________________________________________________________

Количество обучающихся, выполнявших работу ______________

Справились с контрольной работой на         «5» ________ чел. ________%

«4» ________ чел. ________%

«3» ________ чел. ________%

Не справились с работой              ________ чел.  ________%

Выполнение заданий	Кол-во человек	%
Полностью верно выполнили задания	Часть А.
	Часть В.
	Часть С.

Типичные ошибки обучающихся (указать в порядке убывания):

1. _______________________________________________________________________________
2. _______________________________________________________________________________
3. _______________________________________________________________________________
4. _______________________________________________________________________________
5. _______________________________________________________________________________

Пожелания, замечания к содержанию теста _______________________________

__________________________________________________________________________________

__________________________________________________________________________________

---

Таблица учета индивидуальных результатов выполнения

административного теста по биологии в 11 классе

(I полугодие 2013-2014 учебного года)

№	ФИ ученика	Полностью выполнили задания	Итого	Отметка
		часть А	часть В	часть С
Итого:

Дата проведения: «_____» _____________________ 2013 года

ФИО учителя ________________________________________

Основы учения об эволюции – тест с ответами (11 класс)

Сложность: знаток.Последний раз тест пройден 17 часов назад.

1. Вопрос 1 из 10

   Признаки, формирующиеся у особей в процессе естественного отбора, полезны

   • Правильный ответ
   • Неправильный ответ
   • Вы и еще 69% ответили правильно
   • 69% ответили правильно на этот вопрос

   В вопросе ошибка?

   Следующий вопросПодсказка 50/50Ответить

2. Вопрос 2 из 10

   Основная заслуга Ч. Дарвина в развитии биологии заключается в

   • Правильный ответ
   • Неправильный ответ
   • Вы ответили лучше 74% участников
   • 26% ответили правильно на этот вопрос

   В вопросе ошибка?

   Подсказка 50/50Ответить

3. Вопрос 3 из 10

   Пример внутривидовой борьбы за существование

   • Правильный ответ
   • Неправильный ответ
   • Вы и еще 72% ответили правильно
   • 72% ответили правильно на этот вопрос

   В вопросе ошибка?

   Подсказка 50/50Ответить

4. Вопрос 4 из 10

   Движущие силы эволюции по Дарвину

   • Правильный ответ
   • Неправильный ответ
   • Вы ответили лучше 80% участников
   • 20% ответили правильно на этот вопрос

   В вопросе ошибка?

   Подсказка 50/50Ответить

5. Вопрос 5 из 10

   Что служит материалом для естественного отбора, предпосылкой эволюционных изменений органического мира?

   • Правильный ответ
   • Неправильный ответ
   • Вы и еще 55% ответили правильно
   • 55% ответили правильно на этот вопрос

   В вопросе ошибка?

   Подсказка 50/50Ответить

6. Вопрос 6 из 10

   Возникновение у организмов приспособлений к условиям окружающей среды происходит вследствие

   • Правильный ответ
   • Неправильный ответ
   • Вы и еще 50% ответили правильно
   • 50% ответили правильно на этот вопрос

   В вопросе ошибка?

   Подсказка 50/50Ответить

7. Вопрос 7 из 10

   Интенсивность размножения и ограниченность ресурсов для жизни организмов являются предпосылкой

   • Правильный ответ
   • Неправильный ответ
   • Вы и еще 71% ответили правильно
   • 71% ответили правильно на этот вопрос

   В вопросе ошибка?

   Подсказка 50/50Ответить

8. Вопрос 8 из 10

   В результате взаимодействия движущих сил эволюции происходит

   • Правильный ответ
   • Неправильный ответ
   • Вы и еще 61% ответили правильно
   • 61% ответили правильно на этот вопрос

   В вопросе ошибка?

   Подсказка 50/50Ответить

9. Вопрос 9 из 10

   Главная движущая сила эволюции, по Ч. Дарвину

   • Правильный ответ
   • Неправильный ответ
   • Вы и еще 71% ответили правильно
   • 71% ответили правильно на этот вопрос

   В вопросе ошибка?

   Подсказка 50/50Ответить

10. Вопрос 10 из 10

    К результатам эволюции относят

    • Правильный ответ
    • Неправильный ответ
    • Вы ответили лучше 56% участников
    • 44% ответили правильно на этот вопрос

    В вопросе ошибка?

    Подсказка 50/50Ответить

Доска почёта

Чтобы попасть сюда — пройдите тест.

ТОП-4 тестакоторые проходят вместе с этим

Тест «Основы учения об эволюции» с ответами поможет выявить «слабые места» в знании раздела и качественно подготовиться к занятию. Вопросы охватывают основные законы и процессы эволюции разных организмов, проверяют знание теории Ч. Дарвина. Если нужно быстро оценить и пополнить свои знания, тесты – идеальный способ. Правильные ответы к вопросам уже даны, поэтому не придется тратить время на их поиск. Предлагаемые задания соответствуют формату ЕГЭ и действующей программе по общей биологии.

Тест по теме «Основные учения об эволюции» (11 класс) обеспечат продуктивную подготовку к занятию или государственному экзамену.

Рейтинг теста

Средняя оценка: 3.2. Всего получено оценок: 783.

А какую оценку получите вы? Чтобы узнать — пройдите тест.

Глава 5: Часто задаваемые вопросы об эволюции и природе науки | Учение об эволюции и природе науки

и наблюдение, в котором делаются выводы, и проверяются гипотезы, созданные на основе этих выводов.

Например, физики элементарных частиц не могут напрямую наблюдать субатомные частицы, потому что частицы слишком малы. Они должны делать выводы о весе, скорости и других свойствах частиц на основе других наблюдений.Логическая гипотеза может быть примерно такой: если вес этой частицы равен Y , когда я буду бомбардировать ее, произойдет X . Если X не происходит, то гипотеза опровергается. Таким образом, мы можем узнать о мире природы, даже если мы не можем напрямую наблюдать явление — и это верно и в отношении прошлого.

В исторических науках, таких как астрономия, геология, эволюционная биология и археология, делаются логические выводы, которые затем проверяются на данных.Иногда тест не может быть проведен до тех пор, пока не будут доступны новые данные, но многое было сделано, чтобы помочь нам понять прошлое. Например, скорпионы ( Mecoptera, ) и настоящие мухи ( Diptera ) имеют достаточно сходства, и энтомологи считают их близкими родственниками. У скорпионов четыре крыла примерно одинакового размера, а у настоящих мух есть большая передняя пара крыльев, но задняя пара заменена небольшими структурами в форме булавы. Если Diptera произошли от Mecoptera , как предполагает сравнительная анатомия, ученые предсказали, что может быть найдена ископаемая муха с четырьмя крыльями — и в 1976 году это было именно то, что было обнаружено.Более того, генетики обнаружили, что количество крыльев у мух может быть изменено путем мутации в одном гене.

Evolution — это хорошо обоснованная теория, основанная на различных источниках данных, включая наблюдения о летописи окаменелостей, генетической информации, распределении растений и животных, а также сходстве между видами анатомии и развития. Ученые пришли к выводу, что происхождение с модификацией предлагает лучшее научное объяснение этим наблюдениям.

Эволюция — это факт или теория?

Теория эволюции объясняет, как изменилась жизнь на Земле. С научной точки зрения, «теория» не означает «догадки» или «догадки», как в повседневном использовании. Научные теории — это объяснения природных явлений, логически построенные на основе проверяемых наблюдений и гипотез. Биологическая эволюция — лучшее научное объяснение, которое у нас есть за огромный диапазон наблюдений за живым миром.

Ученые чаще всего используют слово «факт» для описания наблюдения.Но ученые также могут использовать факт для обозначения чего-то, что проверялось или наблюдалось столько раз, что больше нет веских причин для продолжения тестирования или поиска примеров. Возникновение эволюции в этом смысле — факт. Ученые больше не сомневаются в том, произошло ли происхождение с модификацией, потому что доказательства, подтверждающие эту идею, очень сильны.

Почему эволюция не называется законом?

Законы — это обобщения, которые описывают явлений, тогда как теории объясняют явлений.Например, законы термодинамики описывают, что произойдет при определенных обстоятельствах; Теории термодинамики объясняют, почему происходят эти события.

Законы, как и факты и теории, могут измениться с более точными данными. Но теории не превращаются в законы по мере накопления доказательств. Скорее теории — это цель науки.

Не многие известные ученые отвергают эволюцию?

Нет. Научный консенсус в отношении эволюции является подавляющим.Противники учения об эволюции иногда используют цитаты выдающихся ученых вне контекста, чтобы утверждать, что ученые не поддерживают эволюцию. Однако изучение цитат показывает, что на самом деле ученые оспаривают некоторые аспекты , как происходит эволюция , а не , происходила ли эволюция . Например, биолог Стивен Джей Гулд однажды написал, что «крайняя редкость переходных форм в летописи окаменелостей остается коммерческим секретом палеонтологии.»Но Гулд, опытный палеонтолог и красноречивый преподаватель эволюции, спорил о , как происходит эволюция . Он обсуждал, является ли скорость изменения видов постоянной и постепенной или же она происходит всплесками после длительных периодов, когда мало изменений — идея, известная как прерывистое равновесие. Как пишет Гулд в ответ: «Эта цитата, хотя и точна как частичная цитата, является нечестной, поскольку не включает следующий пояснительный материал, показывающий мою истинную цель — обсуждать темпы эволюционных изменений, а не отрицать сам факт эволюции.«

Quiz Evolution

1. Изображение показывает, какие эволюционные концепция?
эмбриологическое сходство
различия между видами
рудиментарные структуры
гомологические структуры

2. Что из перечисленного НЕТ компонент теории эволюции путем естественного отбора?
конкурс на еду и космос
различия между видами
наследование приобретенных характеристик
выживание и воспроизводство

3.Структура, которая, кажется, служит не назначается цель в организме:
гомологичный
рудиментарный
дихотомический
окаменелые

4. В науке теории:
обоснованное предположение
известный факт
абсолютный и неизменный
лучшее объяснение набора данных или наблюдений

5. Группа мышей отделяется образованием реки. Со временем северные мыши стали меньше и белее, а южные — крупнее и коричневее.Это пример из:
расхождение
гомология
гигантификация
промышленный меланизм

6. Лармарке является «Наследием» приобретенных характеристик », как Дарвин _____
расхождение родственных видов
гомологические структуры
эволюция путем естественного отбора
видообразование по общему происхождению

7. Любые варианты, которые могут помочь организм, выживающий в окружающей среде, называется a (n):
адаптация
характеристика
конкуренция
рудиментарная структура

8.Самое веское свидетельство перемен за долгое время происходит от:
ДНК
окаменелости
исследования эмбрионов
прямое наблюдение за живыми видами

9. Породы собак, которые у нас есть сегодня были разработаны через:
естественный отбор
искусственный отбор (селекция)
половой отбор
приобрел выбор

10. Зяблики на Галапагосских островах. Острова были похожи по форме, за исключением вариаций клювов. Дарвин заметил что эти варианты были полезны для:
привлечение помощника
защищая территорию
строительство гнезд
сбор еды

Оценка =
Правильных ответов:

Microbial Experimental Evolution — испытательная площадка для эволюционной теории и инструмент для открытий

Abstract

Микробная экспериментальная эволюция использует контролируемые лабораторные популяции для изучения механизмов эволюции.Молекулярный анализ эволюционировавших популяций позволяет проводить эмпирические тесты, которые могут подтвердить предсказания эволюционной теории, но также могут привести к неожиданным открытиям. Как и в других областях наук о жизни, экспериментальная эволюция микробов стала инструментом, используемым как часть набора методов, доступных молекулярным биологам. Здесь я делаю обзор общих результатов экспериментальной эволюции микробов, особенно тех, которые имеют отношение к молекулярным микробиологам, которые плохо знакомы с этой областью.Я также связываю эти результаты с соображениями разработки эволюционного эксперимента и предлагаю будущие направления для тех, кто работает на стыке экспериментальной эволюции и молекулярной биологии.

Ключевые слова: адаптация, направленная эволюция, экспериментальная эволюция, эволюция микробиома, отбор

Категории субъектов: Эволюция, микробиология, вирусология и взаимодействие патогенов-хозяев

Введение

Экспериментальные исследования эволюционирующих популяций в настоящее время составляют одну из основ теории эволюции 1.В частности, исследования микробных популяций в лаборатории придают большую мощность и точность экспериментальным исследованиям эволюции, предоставляя средства для проведения сложных проверок теории и изучения новых идей в эволюционной биологии 2. Типичный эксперимент по эволюции микробов начинается с культуры, просто как и любой другой в микробиологической лаборатории. Клетки инокулируют в среду и оставляют расти, пока культура не достигнет высокой плотности популяции. Вместо того, чтобы выбросить или использовать всю образовавшуюся популяцию, экспериментальный эволюционист переносит или разбавляет культуру, чтобы обеспечить непрерывный рост и деление.Этот цикл может продолжаться бесконечно, и по мере накопления поколений естественный отбор заставит популяцию адаптироваться к лабораторной среде. Этот простой процесс может быть осуществлен в лаборатории с использованием ряда экспериментальных систем, представленных на рис.

Механизмы распространения для экспериментальной эволюции

(A) Для периодического культивирования требуется регулярное разбавление культуры свежей средой. Эти эксперименты относительно легко провести, поскольку для периодического культивирования можно использовать ряд сосудов, обычно используемых в микробиологической лаборатории.Эти эксперименты можно масштабировать до большого количества повторов, например, при использовании 96-луночных планшетов. (B) Системы культивирования Chemostat включают механизмы для постоянной подачи свежей среды. Это обеспечивает непрерывное культивирование популяций и постоянный рост без больших колебаний в размере популяции или фазе роста. (C) Microfluidics обеспечивает наиболее точный контроль над подачей сред и добавок для клеточных культур. Может потребоваться индивидуальный дизайн микрофлюидики, а количество повторов будет ограничено.(D) Эмульсионные культуры используют небольшие везикулы, содержащие клетки, которые образуются при смешивании масла, поверхностно-активного вещества и клеток. Количество клеток в каждой везикуле определяется соотношением клеток, поверхностно-активного вещества и масла. Клетки можно снова смешать в одну популяцию путем встряхивания и центрифугирования раствора. Одним из преимуществ эволюции клеток в большом количестве небольших популяций является то, что они могут выбирать по выходу на везикулу, а не по быстрому росту 144. (E) Накопление мутаций вводит регулярное узкое место из одной клетки в каждую реплицируемую популяцию.Это достигается путем нанесения штрихов на чашку Петри с последующим выбором одной колонии (основанной на одной клетке) для нанесения штрихов на следующую чашку. (F) Микробные культуры могут быть введены в модельный организм, часто в растение или мышь, и оставлены для размножения в течение нескольких поколений, прежде чем они будут извлечены из организма. Восстановленные клетки можно анализировать или подвергать дальнейшему размножению в организме. Этот способ экспериментальной эволюции позволяет тестировать непредвиденные специфические для организма особенности окружающей среды, которые трудно воспроизвести в лаборатории.

Долгосрочные и краткосрочные экспериментальные подходы к изучению эволюции

Возможно, наиболее ярким преимуществом экспериментов с микробами является доступ к длительным эволюционным временным масштабам. Короткое время генерации микробов позволяет ежедневно проходить до десятков поколений эволюции. Теоретически эволюционный эксперимент ограничен только тем, как долго экспериментатор может поддерживать регулярные трансферы. Популяция микробов легко хранится в морозильной камере в течение неопределенного периода времени, поэтому популяции можно сохранить в виде замороженного снимка эволюции или использовать для перезапуска эксперимента, когда случаются неизбежные аварии.Самый продолжительный и, вероятно, самый известный эксперимент по эволюции микробов — это эксперимент долгосрочной эволюции (LTEE). Этот эксперимент состоит из 12 повторных популяций E. coli , начатых в 1987 г. 3 и все еще проходящих ежедневно более 68 000 поколений позже (см. Здесь недавний обзор этого эксперимента 4).

Чему можно научиться, проводя эволюционный эксперимент так долго? Двадцать лет назад эволюционный биолог мог бы предсказать, что эти популяции E.coli достигла бы оптимальной пригодности через несколько тысяч поколений. Однако теперь мы знаем, что каждая популяция продолжает адаптироваться после 61 500 поколений 5, 6. Ключевым открытием стала эволюция использования цитрата (фенотип cit +), источника углерода, используемого в качестве буфера в питательной среде. Эволюция этого фенотипа особенно важна, потому что определяющей видовой характеристикой E. coli является то, что цитрат не может быть использован в окислительных условиях 7.Эффект мутаций, которые явно вызывают фенотип cit +, зависит от других «потенцирующих» мутаций, которые, по-видимому, напрямую не влияют на утилизацию цитрата, и произошли в течение первых 20 000 поколений эксперимента 8. Другими словами, этот конкретный признак вряд ли будет иметь эволюционировал в краткосрочном эксперименте.

Однако есть более быстрые пути для изучения многих поколений эволюции. Альтернативой долгосрочному размножению нескольких экспериментальных реплик является развитие множества репликационных популяций в течение более короткого периода времени.Пока отбор силен, популяции могут быстро адаптироваться. Приспособив E. coli к высоким температурам, Tenaillon et al. размножили 115 экспериментальных популяций на 2000 поколений 9. Увеличивая количество повторений на другую величину, Lang et al развили 1000 реплик популяций Saccharomyces cerevisiae для 1000 поколений. 10, 11. Массовое тиражирование этих исследований дает статистические возможности для обнаружения эволюционных изменений, которые может быть труднее обнаружить после сотен поколений эволюции.Открытие фенотипа cit + показывает, что есть некоторые вопросы, которые не могут разрешить эти многократно повторяющиеся краткосрочные исследования; однако появляются тенденции, которые совпадают как в долгосрочных, так и в краткосрочных экспериментах 12, 13, рассмотренных ниже.

Повторяемость, убывающая отдача и быстрая диверсификация: предсказуемые тенденции экспериментальной эволюции

Параллельная эволюция — это эволюция одних и тех же фенотипов, а иногда и одних и тех же генетических мутаций в независимо развивающихся популяциях 14.Параллелизм часто обусловлен естественным отбором и наблюдался как в краткосрочных, так и в долгосрочных экспериментах с рядом видов 11, 15, 16, 17, 18, 19 (рис. A). Повторяемость эволюционных экспериментов интересна, потому что предполагает, что фенотипические результаты эволюции можно предсказать. Предвидеть эволюционный ответ на изменения окружающей среды — основная цель эволюционной биологии 20, и была бы желательна способность делать точные предсказания результатов эволюции.Однако неясно, могут ли предсказания об эволюции когда-либо быть достаточно точными, чтобы быть полезными, и это является предметом текущих исследований с использованием микробных моделей 21, 22.

Три последовательных результата эволюционных экспериментов

(A) Генетический параллелизм. Признак естественного отбора — повторяющаяся эволюция мутаций в одних и тех же генах в независимых популяциях. Ожидаемое количество генов с множественными совпадениями, мутировавших в шести повторяющихся популяциях в гипотетическом эксперименте с 1000 поколениями без естественного отбора (заштриховано серым) и пример количества генов с множественными совпадениями в популяции с отбором (оранжевая линия) 6.(B) Эпистаз убывающей отдачи. Эффект приспособленности полезной мутации отрицательно коррелирует с приспособленностью генетического фона, в котором она возникает (рисунок адаптирован из 25). (C) Стабильный полиморфизм может развиваться, в результате чего в популяции сосуществуют несколько экотипов, каждый из которых адаптирован к своей нише в микромире. Рисунок адаптирован из 27. Один из возможных результатов экспериментальной эволюции состоит в том, что популяции будут адаптироваться за счет последовательного распространения полезных мутаций, иногда затрудняемых клональным вмешательством (D).

В начале эволюционного эксперимента адаптация имеет тенденцию быть быстрой, а затем со временем замедляется 5, 23. В LTEE E. coli скорость повышения приспособленности следует степенному закону, что предполагает отсутствие оптимальная приспособленность, которая может быть достигнута развивающейся популяцией 5. Замедленная скорость адаптации с течением времени может быть объяснена эпистатическими взаимодействиями, которые приводят к снижению эффектов приспособленности полезных мутаций в более адаптированной популяции 24. Эксперименты показывают, что полезные мутации были созданы в генетический фон с низкой приспособленностью имеет больший эффект, чем если бы он был спроектирован на фоне высокой приспособленности (рис. B).Этот эпистаз «убывающей отдачи» наблюдался с использованием полезных мутаций в результате экспериментальной эволюции M. extorquens и S. cerevisiae . 25, а также из E. coli LTEE 26. Хотя уменьшение обратного эпистаза не делает прогнозов относительно конкретных фенотипических результатов эволюции, оно позволяет делать надежные прогнозы относительно текущей скорости адаптации в популяции, хотя это может быть неверным для популяций, находящихся в изменчивой или сложной окружающей среде.

В большинстве эволюционных экспериментов используются одноклеточные организмы, адаптирующиеся к определенной питательной среде. Одним из наиболее удивительных открытий в эволюционных экспериментах стала способность этих простых экспериментальных систем развивать разнообразные сосуществующие субпопуляции, адаптированные к разным нишам, что очевидно как в краткосрочных, так и в долгосрочных исследованиях эволюции 6, 27, 28 (рис. C). Разнообразные субпопуляции могут развиваться в ответ на неоднородность окружающей среды, введенную экспериментатором, или в результате процесса, называемого экоэволюционной обратной связью 29.По мере эволюции микробных популяций изменение производства отходов или скорости потребления может вызвать изменения в окружающей среде. Это изменение в экологии изменяет давление отбора, испытываемое людьми, и может стимулировать дальнейшую эволюцию 30. Наблюдение за экоэволюционной обратной связью в эволюционных экспериментах подчеркивает ее важность в реальных микробных сообществах и предлагает один механизм, который может управлять непрерывной эволюцией, наблюдаемой в долгосрочной перспективе. эволюционные эксперименты.

Эксперименты с микробами облегчают точный контроль над фундаментальными параметрами эволюции: окружающей средой, размером популяции и мутациями

Понимание и управление эволюцией естественных популяций затруднено из-за большого количества факторов, которые могут влиять на результаты эволюции. Основным преимуществом работы с лабораторными популяциями микробов является контроль, который может осуществляться над ключевыми параметрами эволюции: окружающей средой, размером популяции, частотой мутаций и основополагающим генотипом 2.Окружающая среда определяет давление отбора, испытываемое развивающейся популяцией, и, следовательно, определяет генетические и фенотипические результаты эволюции. Способность поддерживать множество контролируемых экспериментальных копий при одновременном манипулировании одной переменной делает возможным наблюдение потенциально тонких эффектов. Фундаментальная важность среды для интерпретации и постановки эволюционных экспериментов обсуждается ниже.

Размер популяции ( N ) определяет силу селективных сил, с которыми сталкивается популяция.Минимальный размер эффекта мутации, который может быть обнаружен естественным отбором, выраженный в виде коэффициента (ов) отбора, составляет 1/ N , где « N » — размер популяции, так что отбор неэффективен, когда N s <1 31. Небольшая популяция с большей вероятностью будет испытывать колебания частоты аллелей из-за генетического дрейфа, случайной выборки частот аллелей между поколениями. Это может привести к случайной фиксации вредных мутаций или потере полезных мутаций.Как следствие генетического дрейфа, небольшие популяции могут ожидать более медленных темпов адаптации и, в крайних случаях, вымирания популяций 32. Некоторые эксперименты предназначены для изучения последствий вариации в размере популяции 33, 34, 35, 36 и могут преднамеренно блокировать популяция до 1–10 особей (рис.). Если цель эксперимента - избежать генетического дрейфа, рекомендуется коэффициент разбавления, который не ограничивает популяцию до <10 ³ –10 ⁴ особей.

Вариация скорости мутаций позволяет экспериментатору варьировать, насколько генетическая изменчивость, «топливо» эволюции, поступает в популяцию 37. Скорость эволюции пропорциональна количеству генетической изменчивости в популяции 38. Хотя некоторые эволюционные эксперименты начинаются с большого количества стоячих вариаций 39, 40, 41, многие эксперименты основаны на генетическом клоне 3, 28, 42, и поэтому адаптивная эволюция должна подпитываться de novo мутациями. В некоторых экспериментах 43, 44 повышенная частота мутаций искусственно индуцируется добавлением питательной среды мутагеном или удалением генов, необходимых для репарации ошибочного спаривания.

Экспериментальная эволюция устойчивости к противомикробным препаратам

Эволюция устойчивости к антибиотикам — это глобальная проблема здравоохранения, которая, как и экспериментальная эволюция, находится на пересечении дисциплин эволюционной биологии, микробиологии, молекулярной биологии и геномики 20. Эволюционные эксперименты можно использовать для измерить затраты на приспособляемость мутаций, лежащих в основе устойчивости к антибиотикам 45, 46, 47, 48, 49, а также скорость и вероятность развития устойчивости 49. Мутации, вызывающие устойчивость к антибиотикам, часто возникают в генах, отвечающих за важные биологические функции, и поэтому ожидаются вызвать снижение скорости роста или жизнеспособности 50.Анализы пригодности (см. Вставку 1: Как измерить приспособленность) показали, что эффекты мутаций, которые придают устойчивость к антибиотикам, на самом деле очень вариабельны 47, 51, 52, 53 и не всегда обходятся дорого. Когда мутации устойчивости являются дорогостоящими, устойчивый микроб может адаптироваться с помощью вторичных мутаций, которые компенсируют эффекты мутаций первичной устойчивости 54.

Вставка 1: Как измерить приспособленность

Пригодность — это количественная мера способности организма к адаптации. внести потомство в следующее поколение.Анализы приспособленности проводятся для определения степени адаптации популяции после экспериментальной эволюции и для проверки влияния конкретных мутаций на приспособленность. Пригодность может быть экспериментально определена с помощью широкого спектра анализов. Скорость роста 145, общая пропускная способность, биомасса 105 и скорость расширения границ колонии 141 — все это использовалось в качестве мер приспособленности в эволюционных экспериментах.

Золотым стандартом измерения пригодности в лаборатории являются конкурентные тесты пригодности.Отправной точкой для анализа пригодности является получение или конструирование отмеченного эталонного штамма. Обычно это предок эволюционного эксперимента, модифицированный, чтобы его можно было легко отличить от эволюционировавшего штамма. Природа генетического маркера может влиять на точность эксперимента. Например, если флуоресцентный маркер используется для дифференциации предка от развитого штамма, пропорции каждого генотипа могут быть измерены с помощью проточной цитометрии. 10 и десятки тысяч клеток могут быть подсчитаны для измерения соотношений.В качестве альтернативы смесь может быть нанесена на чашки с агаром, содержащие добавки, которые обеспечивают различение генотипов 146, и это позволяет подсчитывать сотни клеток. Первоначально каждый измеряемый штамм следует смешать с отмеченным эталонным штаммом в соотношении 1: 1. Даже если были приняты меры для смешивания участников в соотношении 1: 1, очень важно измерить начальную стартовую частоту, поскольку небольшая разница в этом соотношении может иметь большое влияние на расчеты пригодности.

После того, как часть смеси была отложена для измерения начального соотношения, смесь конкурирующих клеток разбавляется и инкубируется в течение установленного периода времени, позволяя двум генотипам конкурировать. После этого периода конкуренции пропорции генотипов снова измеряются. Коэффициент отбора можно рассчитать по этим двум измерениям, подсчитав количество эволюционировавших особей и разделив их на количество референтных особей. Это делается для начальной и конечной точек времени.Конечное отношение делится на исходное, и натуральный логарифм (LN) этого отношения дает меру характеристик развившейся деформации по сравнению с эталонной деформацией. Это значение делится на количество поколений, прошедших между конечной и начальной временными точками, что дает коэффициент (ы) выбора для каждого поколения. Период конкуренции между этими измерениями следует выбирать тщательно. Если оставить его слишком долго, то один генотип приведет к исчезновению другого, что снизит точность вычисления s.Если конкуренция будет слишком короткой, то частота генотипов не изменится настолько, чтобы позволить выявить различия между генотипами.

Поскольку устойчивость к антибиотикам является следствием эволюционных процессов, стратегии улучшения устойчивости к антибиотикам, особенно устойчивости к нескольким лекарственным средствам, должны учитывать эволюцию 55. Одно многообещающее направление исследований состоит в том, чтобы охарактеризовать эффекты приспособляемости и чувствительность к антибиотикам нескольких лекарственных препаратов. устойчивые штаммы.Чтобы достичь устойчивости к нескольким лекарствам, штаммы с множественной лекарственной устойчивостью, вероятно, будут иметь несколько мутаций первичной устойчивости, а также несколько компенсаторных мутаций 54. Возможно, что некоторые штаммы с множественной лекарственной устойчивостью будут менее способны развить устойчивость к дополнительному антибиотику. 55. Знание о восприимчивости, которая развивается с множественной лекарственной устойчивостью, может облегчить целевое использование комбинаций лекарственных препаратов на основе генотипа клинических патогенных штаммов.

Экспериментальная эволюция бактериофагов

Бактериофаги являются еще одним источником противомикробной терапии 56, а эксперименты с бактериофагами предоставили некоторые из первых сведений о генетике адаптации в развивающихся лабораторных популяциях 57.Геномы бактериофагов невелики, и полногеномное секвенирование экспериментальных популяций фагов было возможно до появления технологий секвенирования следующего поколения 58. Это преимущество было использовано для выявления мутаций, возникших в экспериментах по эволюции фагов, и для измерения эффектов приспособленности и эпистатичности взаимодействия этих мутаций 19, 59, 60. Относительная легкость размножения бактериофагов и бактерий в совместной культуре также привела к пониманию коэволюционной динамики. Напр., Бактерии, которые размножаются с помощью инфицирующего фага, испытывают более быструю молекулярную эволюцию, чем бактерии, развивающиеся изолированно 61,62.Если бактерии размножаются с помощью различных бактериофагов, скорость эволюции увеличивается с увеличением количества типов фагов, присутствующих в культуре 63.

Бактериофаги обычно связываются с мембранным белком, чтобы проникнуть в клетку. Экспериментальная эволюция облегчила подробный молекулярный анализ механизма, с помощью которого фаг λ может эволюционировать для связывания нового сайта на мембране E. coli 64, 65. И наоборот, устойчивость бактерий к бактериофагу может развиваться путем модификации или удаления гена, который кодирует этот белок.Поскольку устойчивость к антибиотикам иногда обеспечивается насосами оттока нескольких лекарственных препаратов, была выдвинута гипотеза, что фаг, нацеленный на такую ​​помпу, может быть введен в тандеме с антибиотиком и, таким образом, представляет собой «эволюционно доказанную» стратегию лечения 56. Этот принцип был продемонстрирован с фагом. селекционный эксперимент, который привел к селективной потере оттокного насоса MEX, тем самым восстановив чувствительность к антибиотикам к штамму с множественной лекарственной устойчивостью P. aeruginosa 66.

Экспериментальная эволюция как инструмент

Эксперименты по эволюции микробов часто разрабатываются с целью дать представление об эволюционной теории или эволюции определенного признака.Однако экспериментальная эволюция — это также инструмент, который можно использовать для развития организмов для конкретных целей. Внедрение генетических модификаций, предназначенных для придания полезных свойств, часто приводит к замедлению роста или другому снижению производительности 67. В дрожжах сконструированные штаммы можно скрещивать со штаммами «дикого типа», а затем пассировать для получения рекомбинантов, которые также обладают сконструированными характеристиками как продуктивность быстрорастущих сортов 68. Непрерывное пассирование широко использовалось для восстановления темпов роста у S.cerevisiae , сконструированный для производства этанола и потребления ксилозы 69, 70, 71. В недавнем примере сконструированный штамм E. coli C321 был модифицирован для замены всех кодонов UAG на UAA. Этот штамм обеспечивает идеальный генетический фон для ряда биотехнологических приложений, таких как включение кодонов нестандартных аминокислот в генетический код. Однако создание этого штамма привело к медленному росту. Эксперимент по эволюции 1000-го поколения по распространению этого штамма в лаборатории привел к восстановлению высоких темпов роста.Более того, повторное секвенирование всего генома эволюционировавших популяций выявило мутационные мишени отбора и, следовательно, причины снижения скорости роста в штамме-основателе 72.

Экспериментальная эволюция может использоваться для адаптации микробов к новым хозяевам, а также к новым хозяевам. лабораторные условия. Некоторые виды бактерий Wolbachia быстро распространяются среди своих хозяев, предоставляя инфицированным самкам репродуктивное преимущество. Кроме того, некоторые штаммы Wolbachia способны вызывать устойчивость к патогенам насекомых.Была разработана стратегия распространения устойчивости к вирусу денге среди комаров с использованием штамма Wolbachia , первоначально обнаруженного у D. melanogaster . Однако этот штамм не подходил для быстрого роста и распространения среди популяций комаров. Чтобы адаптировать этот штамм Wolbachia для роста во внутриклеточной среде комаров A. aegypti , его пассировали в линии клеток комаров в течение 2 лет. По прошествии этого периода недавно созданный штамм Wolbachia смог установить стабильную инфекцию у комаров 73 и впоследствии облегчить возможное распространение устойчивых к денге комаров в Австралии 74.

Затем я представлю важные соображения по планированию эволюционных экспериментов, описав некоторые ключевые результаты экспериментальной эволюции. Этот обзор не дает полного исторического описания экспериментальной эволюции. Я рекомендую эти книги 1, 2 и эти обзоры 75, 76, 77 для исчерпывающего изучения более ранних периодов и немикробной экспериментальной эволюции, и эти обзоры 78, 79, 80, 81 для различных аспектов экспериментальной эволюции.

Вы получаете то, что выбираете: окружающая среда и результаты экспериментальной эволюции

Одним из наиболее важных вариантов при запуске лабораторного эволюционного эксперимента является окружающая среда.Создание условий, выходящих за рамки того, что обычно испытывает организм, будет стимулировать адаптацию. Описана адаптация к ряду условий, включая повышенные температуры 9, 82, градиенты антибиотиков 55 и даже высокие уровни ионизирующего излучения 83. Параметры окружающей среды, которые можно использовать для выбора, ограничены только воображением. Пока выбранный параметр окружающей среды обеспечивает давление отбора, которое определяет дифференциальную выживаемость особей в популяции, адаптация будет происходить.В то время как экспериментальные популяции могут адаптироваться независимо от давления отбора, типы адаптаций, которые развиваются, может быть трудно предсказать. Wildenberg и др. 84 использовали активированный флуоресценцией сортировщик клеток для отбора наиболее ярких флуоресцентных клеток S. cerevisiae каждые 24 часа. Одним из ожидаемых результатов было то, что отбор будет управлять эволюцией экспрессии генов, чтобы модулировать флуоресценцию. Вместо этого популяция эволюционировала, чтобы периодически формировать многоклеточные кластеры, которые увеличивали яркость и тем самым давали избирательное преимущество.Этот непредсказуемый результат не умалил элегантности эксперимента. Однако он служит для демонстрации того, как непредсказуемость может помешать экспериментам, рассчитанным на конкретные результаты.

В целом, чем сложнее режим отбора или неуловимая сила отбора, тем более непредсказуемы результаты эволюции. Следует отметить, что сложный, но хорошо спланированный эксперимент все же может вызвать ожидаемую реакцию на выбор. Один эксперимент был направлен на развитие многоклеточных признаков путем отбора за или против зародышевых клеток-предшественников в кооперативных матах бактерий P.флуоресценция . Хотя генетические механизмы эволюции были неожиданными, эксперимент успешно применил давление отбора, которое привело к эволюции многоклеточных признаков 85.

Простая среда может стимулировать эволюцию потери функции

Природная среда подвергает микроорганизмы воздействию ряда питательных веществ и стрессов которые различаются в пространственных и временных масштабах. Сложность природной среды отражается в большом количестве генов, которые организмы эволюционировали, чтобы использовать различные питательные вещества и реагировать на стресс.Лабораторные экспериментальные популяции испытывают среду, которая, как правило, гораздо менее сложна 86, и адаптируются с помощью мутаций, которые инактивируют гены, которые стали излишними в условиях эксперимента 12, 87.

Многие эксперименты по эволюции проводятся в питательных средах, содержащих один источник углерода, обычно глюкоза. В LTEE глюкоза поставляется как единственный источник углерода в концентрации, которая ограничивает рост популяции 3. В эволюционном эксперименте регулярная подача глюкозы каждые 24 часа может привести к эволюции сокращения «времени задержки», т.е. время, необходимое для того, чтобы популяция вступила в фазу роста журнала.В LTEE это достигается за счет мутаций в pykF, , которые стали фиксированными в каждой популяции в течение первых 2000 поколений эксперимента 6, 88. Адаптация к специализации на одном источнике углерода может происходить за счет роста на другом углероде. источники. Исследования LTEE после 2000 поколений эволюции показали, что оперон rbs , который кодирует белки, необходимые для использования рибозы 89, был нарушен или удален во всех 12 реплицированных популяциях.Измерения селективного преимущества потери руб. с использованием конкурентных анализов приспособленности определили, что прирост приспособленности составил ~ 1% 90. С тех пор полногеномное секвенирование выявило нарушение других генов, включая гены использования источников углерода, таких как как мальтоза, это может быть излишним в минимальной медиа-среде.

В других экспериментах по эволюции дрожжи S. cerevisiae размножались в средах, содержащих высокие концентрации глюкозы, в различных условиях культивирования.Было показано, что гены, которые развивают полезные мутации во множестве реплицированных популяций во время адаптации к высоким концентрациям глюкозы в периодической культуре, являются мишенями для отбора в различных экспериментах 11, 25, 91. Полное геномное секвенирование эволюционирующих популяций показало, что более половины репликаций популяции адаптируются с помощью мутаций, которые нарушают гены, которые кодируют негативные регуляторы пути RAS / PKA 11, 91. Эти мутации увеличивают активность пути RAS / PKA и приводят к быстрому использованию глюкозы даже в экспериментальных культурах, проводимых в диапазоне концентраций глюкозы. 86.Мутации в генах пути RAS / PKA также были обнаружены в экспериментах с хемостатом с ограничивающими глюкозу концентрациями 87. Интересно, что в этих экспериментах наиболее часто восстанавливаемые мутации увеличивают количество транспорта глюкозы. Поскольку глюкоза является ограничивающим питательным веществом в этих экспериментах, увеличение транспорта глюкозы в клетку может быть быстрым путем к адаптации. Однако частое восстановление мутаций в генах, которые увеличивают активность пути RAS / PKA в экспериментах с высоким и низким уровнем глюкозы, а также в периодическом культивировании и культивировании в хемостате, предполагает, что глюкоза может быть селективной силой, приводящей к повторяющейся эволюции этих мутаций.

Эволюционные эксперименты показали, что гены, необходимые для функций, выходящих за рамки метаболизма, также являются мишенями для мутаций с потерей функции. После 1500 поколений в реплицируемых популяциях M. extorquens были обнаружены большие делеции до 10% их генома, охватывающие широкий спектр функций 92. В экспериментах по эволюции S. cerevisiae часто используются штаммы, которые были генетически изменены, чтобы снизить вероятность спаривания. Размножение без полового размножения может вызывать отбор мутаций, которые прерывают гены, кодирующие компоненты пути спаривания 11.Тщательные измерения показали улучшение приспособленности за счет устранения экспрессии ненужного гена. Было определено, что точная стоимость экспрессии одного гена в пути спаривания составляет примерно 1% 90, демонстрируя, что экспрессия ненужных генов является дорогостоящим признаком, на который можно нацелить селекцию в эволюционных экспериментах.

Избирательное преимущество мутаций с потерей функции приводит к их фиксации 93. Однако размер генетической мишени для этого класса мутаций является еще одним фактором, повышающим вероятность того, что эти гены будут способствовать адаптации.Любой сдвиг рамки считывания или изменение ключевой аминокислоты может привести к нефункциональному белку. Мутации с усилением функции требуют модификации определенных аминокислот, которые увеличивают активность или функцию этого белка 17. Следовательно, любая мутация, возникающая в гене, с большей вероятностью приведет к потере, чем к увеличению функции. Эта тенденция эволюции за счет потери функции была подтверждена в исследованиях бактериальной эволюции 12, 17, 89 и в исследованиях гаплоида S. cerevisiae . 11, 87, 91. Однако немногочисленные исследования, изучающие эволюцию гаплоидов и диплоидов S.cerevisiae в аналогичной среде обнаружили разные молекулярные паттерны адаптации. Это может быть связано с тем, что инактивация одной из двух копий гена в диплоиде с меньшей вероятностью вызовет фенотипические изменения 94. Следует отметить, что относительно мало мутаций, которые происходят в эволюционных экспериментах, охарактеризовано, и что мутации, которые происходят в нескольких экспериментах, являются с большей вероятностью будут изучены. Поразительная разница между молекулярной адаптацией у диплоида и гаплоида S.cerevisiae предполагает, что небольшие различия в экспериментальных условиях могут привести к большим различиям в результатах эволюции и что уроки, извлеченные в одном эксперименте, следует применять к другим экспериментальным системам лишь в предварительном порядке.

Пространственная структура выбирает для разнообразия

Многие микробиологические протоколы указывают, что культуры должны хорошо встряхиваться и аэрироваться. В экспериментальных популяциях это создает однородное распределение питательных веществ и кислорода и способствует равномерному давлению отбора в микромире.Когда культуры инкубируются статически, без встряхивания, новые экологические ниши становятся доступными на поверхностях и в разных градиентах питательных веществ, и результаты эволюции могут быть совершенно разными. Было обнаружено, что из 1000 экспериментальных популяций S. cerevisiae в 10% реплик развились стабильные сосуществующие субпопуляции, одна из которых может прикрепляться к стенке камеры роста, а другая растет на дне 10. Целые‐ секвенирование генома и генетические реконструкции показали, что эта адаптация прикрепления к стенке неоднократно вызывалась мутациями, которые нарушали биосинтез эргостерола 27.

Наиболее полное исследование эволюции статических микрокосмов было проведено с использованием P. fluorescens 17, 28, 95. В адаптивном излучении, которое надежно разворачивается в течение 7 дней, планктонный предок диверсифицируется на генетически отличные клоны. Наиболее изученным из них является «распределитель морщин», который адаптируется, образуя мат из слипшихся клеток, которые плавают на поверхности бульона и прикрепляются к стеклянным стенкам микрокосма. Эта адаптивная стратегия обеспечивает доступ к кислороду, ограничивающему питательному веществу в бульоне без взбалтывания, и питательным веществам в жидкой фазе.Мутации, которые вызывают фенотип распространения морщин, модифицируют экспрессию вторичной молекулы-мессенджера, c-di-GMP 96, вызывая конститутивную экспрессию целлюлозы. Несмотря на то, что в геноме P. fluorescens содержится более 25 ферментов, продуцирующих c-di-GMP, только три из них когда-либо мутируют в процессе эволюции морщинистого распределителя 17. Если все три оперона, кодирующие эти ферменты, будут удалены из генома. , то этот мутант с тройной делецией может развить фенотип морщинистого распределителя посредством мутаций в некоторых др. генах, которые кодируют белки c-di-GMP 17,97.Параллельная эволюция обычно наблюдается в естественных и экспериментальных популяциях, и долгое время предполагалось, что это связано с организацией и содержанием генома, а также естественным отбором 14, 98. Молекулярно-генетический анализ признака в сочетании с удалением и удалением. Стратегия -evolve предоставила раннюю демонстрацию генетических ограничений на эволюционные результаты.

Метод статической инкубации в присутствии поверхности был использован для изучения адаптации к поверхностному прикреплению у других видов, таких как патогены B.cenocepacia 18, P. aeruginosa 99, S. typhimurium 100 и V. cholerae 101. Умное исследование прикрепления и эволюции биопленки было проведено лабораторией Купера 18, 102. Пластиковый шарик, покрытый биопленкой B. cenocepacia , инкубировали в среде, содержащей еще один шарик. После 24 часов инкубации этот второй шарик был удален и использован для создания новой культуры. Это продолжалось в течение 143 дней (~ 1500 поколений) 102 и стимулировало эволюцию быстрой и устойчивой колонизации биопленкой второй гранулы инокулирующей гранулой.Авторы обнаружили, что три типа будут надежно развиваться, образуя сообщество биопленок с повышенной производительностью по сравнению с биопленками, образованными любым одним типом. Интересно, что варианты, которые развились в этом эксперименте, также несли причинные мутации в ферментах, регулирующих c-di-GMP, аналогично генетическим причинам адаптации в экспериментах P. fluorescens «разглаживание морщин», описанных выше. Этот эксперимент подчеркивает потенциал экспериментальной эволюции для улучшения понимания прикрепления бактерий и образования биопленок, которые связаны с патогенезом и устойчивостью к антибиотикам у ряда видов 103.

Microfluidics обеспечивает систему для роста и непрерывного размножения экспериментальных популяций 104. Поскольку скорость потока среды можно тщательно контролировать, клетки могут прикрепляться к поверхностям, обеспечивая при этом некоторый круговорот популяции и постоянное снабжение питательными веществами. Микрожидкостные системы были использованы для демонстрации повышенной продуктивности простого инженерного сообщества P. putida и Acinetobacter sp. 105. Несмотря на межвидовые взаимодействия, часто происходящие в естественных микробных сообществах, создание стабильного, долгосрочного совместного культивирования может быть затруднено в периодических экспериментальных системах или системах хемостата.Способность конструировать и контролировать пространство, в котором взаимодействуют микробы, может облегчить эксперименты по совместному культивированию и использовалась для систематического скрининга потенциала множественных штаммов P. aeruginosa для совместного создания биопленок 106.

Микрожидкостные устройства используются недостаточно. экспериментальная эволюция. Одна из причин может заключаться в восприятии того, что для проектирования и создания микрофлюидных систем и для параллельного размножения множества репликационных популяций требуются специальные знания.В настоящее время дизайн масштабируемых экспериментальных систем делает микрофлюидику более доступной 107. Прикрепление также может происходить на биологических поверхностях. Системы «кишечник на чипе», разработанные для культивирования клеток млекопитающих, могут поддерживать размножение бактериофага 108. Подобные системы можно использовать для изучения эволюции микробной колонизации на биологических поверхностях.

Высокопроизводительные методы выявления и отслеживания полезных мутаций в развивающихся популяциях

Полногеномное повторное секвенирование реплицированных эволюционирующих популяций теперь является рутинной частью экспериментальной эволюции 109.Золотым стандартом для сбора и анализа коротких данных по всему геному в экспериментах по эволюции микробов является breseq, набор инструментов, разработанный в Barrick Lab 110. Важным моментом перед проведением эксперимента по секвенированию генома является метод выборки из популяции. Один из подходов — секвенировать отдельные клоны, взятые из эволюционирующих популяций. В экспериментах, в которых было секвенировано несколько клонов из одной популяции, было обнаружено, что, помимо мутаций, зафиксированных в популяции, клон будет содержать мутации, уникальные для этого клона, также называемые частными мутациями.Выводы, которые можно сделать из секвенирования одного клона из эволюционировавшей популяции, весьма ограничены, поскольку невозможно определить, какие мутации являются редкими, а какие — высокочастотными, которые с большей вероятностью способствовали адаптации.

Одним из способов получения подробной информации о частоте каждой мутации в популяции является выполнение секвенирования всей популяции 11. Нижняя граница частот аллелей, которые могут быть обнаружены с помощью секвенирования всей популяции, определяется средней глубиной секвенирования или покрытие.Теоретическая минимальная частота, которая может быть обнаружена, является обратной величиной покрытия ( C ) генома. Например, эксперимент, который обеспечивает 100-кратный охват полногеномом всей популяции, не сможет обнаружить мутации с частотой <1%. В действительности, из-за различий в охвате и риска ложных срабатываний, консервативный подход в этом случае будет заключаться в отклонении как ложных мутаций, частота которых не превышает 10% в данных последовательности 6, 111. Полногеномное целое Подход с секвенированием популяции имеет несколько недостатков.Первый - это невозможность определить, какие мутации физически связаны в хромосомах (гаплотипах). Эту проблему можно решить, дополнив секвенирование всей популяции секвенированием клонов. Также может быть трудно обнаружить структурные перестройки, большие отступы и изменения плоидности, хотя вариации глубины чтения могут предоставить некоторую информацию для данных с высоким охватом. Единственный способ однозначно разрешить эти типы мутаций - это включить данные длинного считывания секвенирования в сборку генома 112.В настоящее время доступны инструменты для объединения длинных и коротких данных для сборки закрытых геномов 113.

Идентификация и проверка полезных мутаций

До секвенирования следующего поколения было трудно обнаружить мутационные изменения в экспериментально развитых популяциях. Теперь задача состоит в том, чтобы определить, какие из многих мутаций, выявленных с помощью секвенирования, на самом деле являются причиной адаптации, проблема, которая также возникла при секвенировании геномов опухолей 114. Если были секвенированы несколько популяций, повторное наблюдение мутаций в один и тот же ген (параллельная эволюция) в независимых реплицирующихся популяциях может указывать на действие естественного отбора 6, 9, 11, 17, 19.Статистические тесты, сравнивающие наблюдаемое количество параллельных мутаций с нулевой моделью, могут использоваться для определения консервативного отсечения. Эта нулевая модель должна учитывать размер гена, поскольку большие гены с большей вероятностью будут мутированы во время эксперимента 72. Следует отметить, что отсутствие параллельной эволюции не свидетельствует об отсутствии естественного отбора. Эти стратегии могут идентифицировать возможные полезные мутации; однако для валидации требуется, чтобы мутация была либо встроена в предковый геном, либо заменена предковой последовательностью в эволюционировавшем штамме.

В то время как технологии на основе CRISPR ‐ cas9 делают генетическую реконструкцию реалистичной для растущего числа экспериментальных моделей, сложно спроектировать и измерить более 10 отдельных мутаций в одном эксперименте. Экспериментальные системы, такие как S. cerevisiae , которые допускают спаривание или рекомбинацию, могут преодолеть это ограничение 111, 115. Развитые гаплоидные клоны, несущие несколько мутаций, могут быть скрещены с гаплоидным штаммом предка противоположного типа спаривания.Полученный диплоид может быть спорулирован, давая миллионы потомков рекомбинантных гаплоидов с каждой различной комбинацией мутаций. Этот пул мутантов очищают от одного типа спаривания 115, чтобы предотвратить спаривание рекомбинантов, а затем размножают в течение 100 поколений. Затем популяция секвенируется в нескольких временных точках. Этот метод зависит от способности к рекомбинации, и поэтому может быть адаптирован только к другим половым эукариотам или потенциально естественно компетентным бактериальным системам.

Клональная интерференция и рекомбинация влияют на эволюционные результаты

Секвенирование всей популяции (метагенома) в разные моменты времени эволюционного эксперимента позволяет отслеживать динамику отдельных мутаций, которые возникают и разделяются в развивающейся популяции 6, 11, 16, 111, 116, 117. Исследования, в которых используется этот метод, дают прямое представление о траекториях мутаций и о том, как они взаимодействуют во время адаптации. Феномен, который был объяснен этими исследованиями, — это клональная интерференция.Клональные субпопуляции возникают и конкурируют в экспериментальных популяциях, содержащих множество полезных мутаций. Если полезные мутации возникают на разных генетических основах, и рекомбинация не может свести их вместе, эти полезные мутации будут конкурировать. Так как результатом клональной интерференции является то, что одна полезная линия превосходит другую, некоторые полезные мутации исчезают в популяции 6, 11. Клональное вмешательство, таким образом, замедляет адаптацию популяции.

Отслеживание мутаций во времени дает возможность изучить пол и рекомбинацию.Сексуальная рекомбинация или горизонтальный обмен генами обычны в естественных популяциях микробов 118. Однако прямое наблюдение рекомбинации мутаций во время адаптации в лабораторных популяциях микробов затруднено. Одна из основных причин этого заключается в том, что многие модельные лабораторные организмы, такие как E. coli , S. cerevisiae или Pseudomonas , не подвергаются рекомбинации или ГПГ в обычно используемых экспериментальных условиях. Эти проблемы можно преодолеть с помощью инженерных деформаций S.cerevisiae 44, 111, 119, 120, 121 и E. coli 122, 123, 124, которые способны к повторным приступам секса или конъюгативному обмену генами в условиях экспериментальной эволюции.

Секс может ускорить адаптацию в лабораторных экспериментальных популяциях

Saccharomyces cerevisiae , с двумя типами спаривания и способностью воспроизводить как половым, так и бесполым путем, представляет собой идеальную экспериментальную систему для изучения половой рекомбинации. Это давно признано, и влияние рекомбинации на скорость адаптации исследовано довольно глубоко 44, 120, 121.Недавнее исследование дополнило это, предоставив подробную информацию о генетике адаптации в рекомбинирующих популяциях S. cerevisiae . 111. В контрольных популяциях, которые не подверглись рекомбинации, значительно вредные мутации смогли исправить 111. Это возможно, потому что, пока кумулятивный эффект мутаций в любом данном генетическом фоне имеет общий положительный эффект, сильно полезная мутация может маскируют эффект вредной мутации 125. В популяциях, которые были способны рекомбинировать геномы индивидуумов, эти вредные мутации были отделены от полезных мутаций и удалены из популяции 111.Другим потенциальным преимуществом рекомбинации является устранение клональной интерференции 38, 126. В популяциях, не имеющих рекомбинации, разные полезные мутации не могли быть объединены на одном и том же генетическом фоне. Однако половое население смогло исправить все полезные мутации, которые были измерены 111.

Экспериментальную эволюцию ГПГ у бактерий изучать труднее; однако рекомбинация была включена в эксперименты E. coli с использованием систем конъюгации 123,127.Одно из этих исследований подтвердило результаты для S. cerevisiae о том, что включение рекомбинации в экспериментальную систему ускорит адаптацию 123. Преимущества рекомбинации зависят от присутствия множественных мутаций, одновременно сегрегированных в популяции. Интересно, что эксперимент показал, что сочетание высокой частоты мутаций с рекомбинацией может еще больше повысить скорость адаптации 124.

Секвенирование ампликона облегчает отслеживание множества клонов

Последовательность всей популяции обеспечивает обнаружение любых мутаций, которые произошли в разных группах. геном; однако это происходит за счет глубины секвенирования.Если популяция секвенирована до 100-кратного охвата, теоретически могут быть обнаружены только мутации, которые присутствуют по крайней мере у 1% людей (рис.). На практике проекты по секвенированию всей популяции могут надежно отслеживать мутации, частота которых превышает 5–10% в разные моменты времени. Это означает, что в популяции из 10 ⁷ особей мутации, которые достигают размера субпопуляции <100000 особей, не будут обнаружены.

Отслеживание динамики мутаций, лежащих в основе адаптации, с помощью секвенирования ДНК

Каждая линия показывает траекторию мутации, возникающей в процессе эволюции.(A) Секвенирование всего метагенома может отслеживать все мутации в геноме, но ограничивается отслеживанием мутаций, которые достигают высокой частоты, обычно> 1–10%. (B) Секвенирование ампликона может отследить изменение частоты до 500 000 различных генетических линий, но не передает идентичность полезных мутаций, вызывающих адаптацию.

Один из способов обойти этот предел — секвенировать гораздо меньшую часть генома, которая была изменена, чтобы быть сильно изменчивой (штрих-кодом).Посредством секвенирования только этой части генома на сверхвысокую глубину (охват 10 ⁵ –10 ⁶ ) можно отследить многие клоны. Эксперимент, впервые использующий этот подход, был проведен на S. cerevisiae . Секвенирование ампликонов в нескольких временных точках в больших популяциях в периодической культуре облегчило отслеживание 500 000 отдельных линий для 160 поколений эволюции 91, 128. Оценка эффектов приспособленности мутаций, которые определяли каждую из этих линий, выявила большое количество полезных генетических вариаций, которые скрыты в больших популяциях и обеспечивают наиболее полную картину распределения эффектов приспособленности новых мутаций 128 и их динамики 129.Одним из ограничений этого метода является то, что мутации можно отслеживать только в краткосрочной перспективе. Как только одна мутация фиксируется в популяции, исправляется и одна версия штрих-кода, вытесняя все другие варианты штрих-кода.

Транспозонный мутагенез — это классический метод в бактериальной генетике для функциональной характеристики генома 130. Отслеживание происхождения путем секвенирования ампликона может использоваться в сочетании с транспозонным мутагенезом для обнаружения новых функций генов 131. Селекция применяется к библиотеке путем непрерывного пассажа население в определенных условиях роста.Посредством секвенирования в разные моменты времени можно сравнить пропорции всех мутаций до и после отбора и рассчитать точные коэффициенты приспособленности. В качестве альтернативы, если отбор применяется в течение более длительного срока, присутствие и отсутствие определенных мутантов после отбора можно регистрировать. Этот метод эффективно использовался для систематической идентификации генов, важных для устойчивости к антибиотикам у ряда бактерий 132, 133.

Перспективы на будущее

Экспериментальная эволюция модельных микробиомов

Экспериментальная эволюция микробов дала подробную картину молекулярных деталей адаптации.Наиболее полное понимание пришло из простейших моделей эволюции, обычно гаплоидных популяций нерекомбинирующих микробов, развивающихся изолированно от других видов. С другой стороны, характеристика микробиомов на основе последовательностей без культивирования показала, что естественные и клинические популяции с большей вероятностью будут развиваться как часть сложного сообщества микробов и участвовать в горизонтальном переносе генов. Новой задачей экспериментальных исследований является понимание того, как эволюция происходит в этих сообществах и верны ли в этих системах «правила» эволюции, открытые до сих пор.До сих пор экспериментальная коэволюция в основном изучалась с использованием бактерий и фагов в качестве моделей взаимодействий хищник-жертва 62, 134, 135 или с использованием естественно взаимодействующих наборов не охарактеризованных бактерий 136. Есть потенциал для проведения экспериментов по коэволюции с хорошо охарактеризованными прокариотических и эукариотических микробов для изучения генетической основы более широкого диапазона коэволюционных взаимодействий (см. Вставку 2: Нужны ответы).

Вставка 2: Нужны ответы

1. Исследования показывают, что антагонистическая коэволюция ведет к быстрой эволюции.С другой стороны, сообщества могут иметь стабилизирующий эффект, уменьшая воздействие изменения окружающей среды и тем самым замедляя эволюцию. Как меняется скорость адаптации микробных сообществ?
   На этот вопрос можно ответить с помощью экспериментов по совместному культивированию модельных микробных прокариотических и эукариотических видов с хорошо охарактеризованными геномами и способностью к генетическим манипуляциям.

2. Сравнительная геномика показывает, что ГПГ очень важен для эволюции микробов, однако экспериментальные тесты было трудно провести.Как HGT преобразует адаптацию?
   Для решения этого вопроса необходимы новые модельные системы, которые легче обмениваются ДНК в лабораторных культурах.

3. Рекомбинация и перетасовка генома могут ускорить адаптацию. Можем ли мы создать системы, в которых адаптирующиеся организмы, представляющие интерес, могут регулярно обмениваться ДНК в ходе направленной эволюции?
   Этого можно достичь, используя естественно компетентные модели или разрабатывая технологии, позволяющие сделать модельные организмы компетентными.

4. Поскольку большинство видов микробов существует в сообществах, какая доля всех генов необходима для взаимодействия с другими видами? Могут ли они объяснить большое количество генов с неизвестной функцией?
   Коллекции систематических делеций генов (с фокусом на гены с неизвестной функцией) могут совместно размножаться в микробном сообществе, чтобы определить, имеют ли какие-либо гены функцию, связанную с взаимодействиями с другими видами.

Недавние исследования показали, что рекомбинация может увеличить силу естественного отбора 111.Это понимание было применено в области направленной эволюции, в которой рекомбинация используется для создания различных комбинаций белковых доменов 137. Включение рекомбинации в развивающиеся популяции также может улучшить направленную эволюцию целых организмов и геномов, а не только отдельных белков. В настоящее время микробные экспериментальные системы ограничены неспособностью легко обмениваться ДНК без циклов генетических манипуляций и индуцированной трансформации. Однако есть модельные системы, например H.pylori , где рекомбинация и генетический обмен постоянны в эволюционирующей популяции 138. Такие модельные системы могут ускорить адаптацию в экспериментах по направленной эволюции.

Экспериментальная эволюция как генетический скрининг функциональной аннотации гипотетических генов

Несмотря на интенсивные исследования на протяжении большей части прошлого столетия, E. coli и S. cerevisiae все еще имеют много генов, которым присвоены только гипотетические функции 139 , 140. Делеционные коллекции для E.coli , S. cerevisiae , а теперь и другие виды выявили эпистатические взаимодействия многих из этих генов и предоставляют ресурсы для связи функции гена с условиями окружающей среды 141. Например, систематическое высевание каждого жизнеспособного мутанта гена на среду содержащий лекарство, быстро показывает, какие гены необходимы для детоксикации или токсичности лекарства. Однако некоторые открытия требуют смены нескольких эволюционных поколений. Один относительно неисследованный путь к пониманию важности этих генов может лежать в размножении этих мутантов или библиотек мутантов в сложных условиях.Природные популяции микробов редко находятся в постоянной среде, однако по умолчанию для любого эксперимента с микробами используются монокультуры, растущие в постоянных экспериментальных условиях 76. Более того, в естественных системах почти ни один вид не развивается изолированно от других видов 142. Последние 10 лет метагеномики микробиома показал, что естественные микробные экосистемы сложны 143. Может ли быть, что гены неизвестной функции участвуют в межвидовых взаимодействиях? Одним из способов решения этой проблемы являются эксперименты с библиотеками делеционных мутантов в совместном культивировании с другими видами.Контролируемые эксперименты, сравнивающие эффективность делеционных мутантов в совместной культуре и монокультуре, могут выявить новые функции генов.

Микробы, микробиомы, лекарства и молекулы, которые они производят, возникли в результате эволюционных процессов. Предыдущий прогресс в молекулярной биологии основывался на преобразовании таких открытий, как рестрикционные ферменты, транспозоны и ДНК-полимеразы, в инструменты для генерации новых идей. Творческое применение экспериментальной эволюции к проблемам молекулярной биологии может дать новое поколение открытий в фундаментальной и прикладной биологии.

15 ответов на креационистскую чепуху

Когда Чарльз Дарвин представил теорию эволюции посредством естественного отбора 158 лет назад, ученые того времени яростно спорили по этому поводу, но многочисленные свидетельства из палеонтологии, генетики, зоологии, молекулярной биологии и других областей постепенно установил истину эволюции вне разумных сомнений. Сегодня эта битва выиграна повсюду, за исключением воображения публики. Как ни странно, в 21 веке в самой развитой в научном отношении стране, которую когда-либо знал мир, креационисты все еще могут убеждать политиков, судей и простых граждан в том, что эволюция — ошибочная, плохо обоснованная фантазия.Они лоббируют идеи креационистов, такие как «разумный замысел», в качестве альтернативы эволюции в научных классах. Когда эта статья впервые попала в печать в 2002 году, Совет по образованию штата Огайо обсуждал, следует ли санкционировать такое изменение. Выдающиеся антиэволюционисты того времени, такие как Филип Э. Джонсон, профессор права Калифорнийского университета в Беркли и автор книги Дарвин по делу , признали, что они намеревались использовать теорию разумного замысла в качестве «клина» для открытие естественных классов для дискуссий о Боге.

Хорошая новость заключается в том, что в 2005 году историческое судебное дело Китцмиллер против Дувра в Харрисбурге, штат Пенсильвания, установило обязательный прецедент, согласно которому преподавание разумного замысла в государственных школах США является неконституционным, поскольку эта идея является в основе своей религиозной, а не научной. Плохая новость заключается в том, что в ответ креационисты заново изобрели свое движение и продолжили свое движение. Когда они потеряли способность утверждать, что креационистские идеи являются достоверной наукой, они переключились на утверждение, что они только поддерживают «академическую свободу».Хуже того, чтобы еще больше скрыть религиозные корни своего сопротивления, они теперь настаивают на «критическом анализе» изменения климата, исследованиях клонирования и других научных начинаниях, которые они называют культурно репрессивными.

Следовательно, осажденные учителя и другие люди по-прежнему могут оказаться на месте, защищая эволюцию и опровергая креационизм под каким бы то ни было именем. Аргументы креационистов, как правило, обманчивы и основаны на непонимании эволюции (или откровенной лжи о ней). Тем не менее, даже если их возражения неубедительны, количество и разнообразие возражений могут поставить в невыгодное положение даже хорошо информированных людей.Следующий список резюмирует и опровергает некоторые из наиболее распространенных «научных» аргументов, выдвигаемых против эволюции. Он также направляет читателей к дополнительным источникам информации и объясняет, почему науке о сотворении нет места в классе. Эти ответы сами по себе, вероятно, не изменят мнения тех, кто настроен против эволюции. Но они могут помочь информировать тех, кто искренне открыт для аргументов, и они могут помочь любому, кто хочет конструктивно участвовать в этой важной борьбе за научную целостность нашей цивилизации.

1. Эволюция — это только теория. Это не факт или научный закон.

Многие люди узнали в начальной школе, что теория находится в середине иерархии достоверности — выше простой гипотезы, но ниже закона. Однако ученые не используют эти термины таким образом. Согласно Национальной академии наук (НАН), научная теория — это «хорошо обоснованное объяснение некоторых аспектов природного мира, которое может включать в себя факты, законы, выводы и проверенные гипотезы.«Никакое количество подтверждений не превращает теорию в закон, который является описательным обобщением о природе. Поэтому, когда ученые говорят о теории эволюции — или атомной теории, или теории относительности, если на то пошло, — они не выражают сомнений в ее истинности.

В дополнение к теории эволюции, имея в виду идею происхождения с модификацией, можно также говорить о факте эволюции. НАН определяет факт как «наблюдение, которое неоднократно подтверждалось и для всех практических целей принимается как« истинное ».«Летопись окаменелостей и множество других свидетельств свидетельствуют о том, что организмы эволюционировали с течением времени. Хотя никто не наблюдал этих преобразований, косвенные доказательства ясны, недвусмысленны и убедительны.

Все науки часто полагаются на косвенные свидетельства. Например, физики не могут видеть субатомные частицы напрямую, поэтому они проверяют их существование, наблюдая за контрольными следами, которые частицы оставляют в камерах облака. Отсутствие прямого наблюдения не делает выводы физиков менее определенными.

2. Естественный отбор основан на круговой аргументации: наиболее приспособленными считаются те, кто выживает, а те, кто выживают, считаются наиболее приспособленными.

«Выживание наиболее приспособленных» — это разговорный способ описания естественного отбора, но более техническое описание говорит о различных уровнях выживаемости и воспроизводства. То есть, вместо того, чтобы называть виды более или менее подходящими, можно описать, сколько потомства они могут оставить при данных обстоятельствах. Бросьте быстро размножающуюся пару зябликов с маленьким клювом и пару медленно размножающихся зябликов с большим клювом на остров, полный пищевых семян.В течение нескольких поколений заводчики быстрого размножения могут контролировать больше пищевых ресурсов. Тем не менее, если большие клювы легче раздавливают семена, преимущество может оказаться у медлительных селекционеров. Питер Грант и Розмари Грант из Принстонского университета, проводя новаторские исследования зябликов на Гальпагосских островах, наблюдали подобные изменения популяции в дикой природе.

Ключевым моментом является то, что адаптивная приспособленность может быть определена без привязки к выживанию: большие клювы лучше приспособлены для измельчения семян, независимо от того, имеет ли этот признак ценность для выживания в данных обстоятельствах.

3. Эволюция ненаучна, потому что ее нельзя проверить или опровергнуть. Он заявляет о событиях, которые не наблюдались и которые никогда не могут быть воссозданы.

Это полное игнорирование эволюции игнорирует важные различия, которые делят эту область, по крайней мере, на две широкие области: микроэволюцию и макроэволюцию. Микроэволюция рассматривает изменения внутри видов с течением времени — изменения, которые могут быть прелюдией к видообразованию, происхождению новых видов. Макроэволюция изучает, как меняются таксономические группы выше уровня видов.Его доказательства часто основываются на летописи окаменелостей и сравнениях ДНК, чтобы реконструировать, как различные организмы могут быть связаны между собой.

В наши дни даже большинство креационистов признают, что микроэволюция была подтверждена тестами в лаборатории (например, исследования клеток, растений и плодовых мух) и в полевых условиях (как в исследованиях Грантов по эволюции формы клюва у гальпагосских зябликов). Естественный отбор и другие механизмы, такие как хромосомные изменения, симбиоз и гибридизация, могут с течением времени вызывать глубокие изменения в популяциях.

Историческая природа макроэволюционного исследования предполагает вывод на основе окаменелостей и ДНК, а не прямое наблюдение. Тем не менее, в исторических науках (которые включают астрономию, геологию и археологию, а также эволюционную биологию) гипотезы все еще можно проверять, проверяя, соответствуют ли они физическим свидетельствам и приводят ли они к проверяемым предсказаниям о будущих открытиях. Например, эволюция подразумевает, что между самыми ранними известными предками людей (возрастом примерно пять миллионов лет) и появлением анатомически современных людей (около 200000 лет назад) следует найти череду существ-гомининов с чертами все менее обезьяньими и более современными. , что действительно показывает летопись окаменелостей.Но не следует — и не следует — находить современные человеческие окаменелости в пластах юрского периода (65 миллионов лет назад). Эволюционная биология обычно делает прогнозы намного более точными и точными, чем эти, и исследователи постоянно их проверяют.

Evolution можно было бы опровергнуть и другими способами. Если бы мы могли задокументировать спонтанное зарождение только одной сложной формы жизни из неодушевленной материи, то по крайней мере несколько существ, замеченных в летописи окаменелостей, могли бы возникнуть таким образом.Если появятся сверхразумные инопланетяне и возьмут на себя ответственность за создание жизни на Земле (или даже отдельных видов), чисто эволюционное объяснение будет поставлено под сомнение. Но таких доказательств пока никто не представил.

Следует отметить, что идея фальсифицируемости как определяющей характеристики науки возникла у философа Карла Поппера в 1930-х годах. Более поздние разработки его мышления расширили самое узкое толкование его принципа именно потому, что оно устранило бы слишком много областей чисто научных усилий.

4. Ученые все чаще сомневаются в истинности эволюции.

Нет свидетельств того, что эволюция теряет приверженцев. Возьмите любой выпуск рецензируемого биологического журнала, и вы найдете статьи, которые поддерживают и расширяют эволюционные исследования или рассматривают эволюцию как фундаментальную концепцию.

И наоборот, серьезных научных публикаций, оспаривающих эволюцию, практически не существует. В середине 1990-х Джордж У. Гилкрист, тогда работавший в Вашингтонском университете, просмотрел тысячи журналов в основной литературе в поисках статей по разумному замыслу или науке о сотворении.Среди этих сотен тысяч научных отчетов он не нашел ни одного. Обследования, проведенные независимо Барбарой Форрест из Университета Юго-Восточной Луизианы и Лоуренсом М. Крауссом из Университета штата Аризона, также оказались безрезультатными.

Креационисты возражают, что ограниченное научное сообщество отвергает их доказательства. Тем не менее, по словам редакторов Nature , Science и других ведущих журналов, даже представлено мало антиэволюционных рукописей. Некоторые авторы антиэволюции опубликовали статьи в серьезных журналах.Эти статьи, однако, редко прямо атакуют эволюцию или выдвигают аргументы креационистов; в лучшем случае они идентифицируют определенные эволюционные проблемы как нерешенные и трудные (с чем никто не спорит). Короче говоря, креационисты не дают научному миру веских оснований воспринимать их всерьез.

5. Разногласия даже между биологами-эволюционистами показывают, насколько мало основательная наука поддерживает эволюцию.

Биологи-эволюционисты страстно обсуждают различные темы: как происходит видообразование, темпы эволюционных изменений, родственные связи птиц и динозавров, были ли неандертальцы отдельным видом от современных людей и многое другое.Эти споры похожи на споры во всех других областях науки. Принятие эволюции как фактического явления и руководящего принципа, тем не менее, универсально в биологии.

К сожалению, нечестные креационисты продемонстрировали готовность вырывать комментарии ученых из контекста, чтобы преувеличить и исказить разногласия. Любой, кто знаком с работами палеонтолога Стивена Джея Гулда из Гарвардского университета, знает, что Гулд был не только соавтором модели прерывистого равновесия, но и одним из самых красноречивых защитников и разработчиков теории эволюции.(Прерывистое равновесие объясняет закономерности в летописи окаменелостей, предполагая, что большинство эволюционных изменений происходит в пределах геологически коротких интервалов, которые, тем не менее, могут составлять сотни поколений.) Тем не менее креационисты с удовольствием выделяют фразы из объемной прозы Гулда, чтобы он звучал так, как будто он сомневались в эволюции, и они представляют прерывистое равновесие, как если бы оно позволяло новым видам материализоваться в одночасье или птицам рождаться из яиц рептилий.

Столкнувшись с цитатой из научного авторитета, которая, кажется, ставит под сомнение эволюцию, настаивайте на рассмотрении этого утверждения в контексте.Почти всегда нападки на эволюцию оказываются иллюзорными.

6. Если люди произошли от обезьян, почему обезьяны все еще существуют?

Этот удивительно распространенный аргумент отражает несколько уровней незнания эволюции. Первая ошибка состоит в том, что эволюция не учит, что люди произошли от обезьян; в нем говорится, что у обоих есть общий предок.

Более глубокая ошибка состоит в том, что это возражение равносильно вопросу: «Если дети произошли от взрослых, почему есть еще взрослые?» Новые виды эволюционируют путем отделения от уже существующих, когда популяции организмов изолируются от основной ветви своего семейства и приобретают достаточные различия, чтобы навсегда остаться отличными.Родительский вид может после этого выживать бесконечно долго или может вымереть.

7. Эволюция не может объяснить, как жизнь впервые появилась на Земле.

Происхождение жизни остается загадкой, но биохимики узнали о том, как примитивные нуклеиновые кислоты, аминокислоты и другие строительные блоки жизни могли сформироваться и организовать себя в самовоспроизводящиеся, самоподдерживающиеся единицы, заложив основу для клеточного развития. биохимия. Астрохимический анализ намекает, что определенные количества этих соединений могли образоваться в космосе и упасть на Землю вместе с кометами, сценарий, который может решить проблему того, как эти составляющие возникли в условиях, которые преобладали, когда наша планета была молодой.

Креационисты иногда пытаются опровергнуть всю эволюцию, указывая на текущую неспособность науки объяснить происхождение жизни. Но даже если окажется, что жизнь на Земле имеет неэволюционное происхождение (например, если инопланетяне представили первые клетки миллиарды лет назад), эволюция с тех пор будет надежно подтверждена бесчисленными микроэволюционными и макроэволюционными исследованиями.

8. С математической точки зрения немыслимо, чтобы что-то столь же сложное, как белок, не говоря уже о живой клетке или человеке, могло возникнуть случайно.

Случайность играет роль в эволюции (например, в случайных мутациях, которые могут привести к появлению новых черт), но эволюция не зависит от возможности создать организмы, белки или другие сущности. Напротив: естественный отбор, главный известный механизм эволюции, использует неслучайные изменения, сохраняя «желательные» (адаптивные) свойства и устраняя «нежелательные» (неадаптивные). Пока силы отбора остаются постоянными, естественный отбор может подтолкнуть эволюцию в одном направлении и создать сложные структуры в удивительно короткие сроки.

В качестве аналогии рассмотрим 13-буквенную последовательность «TOBEORNOTTOBE». Миллиону гипотетических обезьян, каждая из которых печатает на клавиатуре одну фразу в секунду, может потребоваться до 78 800 лет, чтобы найти ее среди 2613 последовательностей такой длины. Но в 1980-х Ричард Хардисон, тогда учившийся в Глендейлском колледже, написал компьютерную программу, которая произвольно генерировала фразы, сохраняя при этом позиции отдельных букв, которые оказались правильно размещенными (по сути, выбирая фразы, более похожие на Гамлетовские).В среднем программа воссоздала фразу всего за 336 итераций, менее чем за 90 секунд. Что еще более удивительно, он мог реконструировать всю пьесу Шекспира всего за четыре с половиной дня.

9. Второй закон термодинамики гласит, что системы со временем должны становиться более беспорядочными. Таким образом, живые клетки не могли развиться из неодушевленных химикатов, а многоклеточная жизнь не могла развиться из простейших.

Этот аргумент основан на неправильном понимании Второго закона.Если бы это было правдой, минеральные кристаллы и снежинки также были бы невозможны, потому что они тоже представляют собой сложные структуры, которые спонтанно образуются из неупорядоченных частей.

Второй закон на самом деле гласит, что полная энтропия замкнутой системы (та, в которую ни энергия, ни материя не уходит и не входит) не может уменьшаться. Энтропия — это физическое понятие, которое часто называют беспорядком, но оно значительно отличается от разговорного использования этого слова.

Более важно, однако, что Второй закон позволяет частям системы уменьшать энтропию, пока другие части испытывают компенсирующее увеличение.Таким образом, наша планета в целом может стать более сложной, потому что Солнце излучает на нее тепло и свет, а большая энтропия, связанная с ядерным синтезом Солнца, более чем уравновешивает масштабы. Простые организмы могут подпитывать свое усложнение, потребляя другие формы жизни и неживые материалы.

10. Мутации необходимы для теории эволюции, но мутации могут только устранить признаки. Они не могут создавать новые функции.

Напротив, биология каталогизировала многие черты, вызванные точечными мутациями (изменения в точных положениях в ДНК организма) — например, устойчивость бактерий к антибиотикам.

Мутации, возникающие в семействе гомеобоксов ( Hox ) генов, регулирующих развитие у животных, также могут иметь сложные эффекты. Гены Hox определяют, где должны расти ноги, крылья, усики и сегменты тела. У плодовых мушек, например, мутация Antennapedia заставляет ноги прорастать там, где должны расти усики. Эти аномальные конечности не функционируют, но их существование демонстрирует, что генетические ошибки могут создавать сложные структуры, которые естественный отбор может затем проверить на предмет возможного использования.

Более того, молекулярная биология обнаружила механизмы генетических изменений, выходящие за рамки точечных мутаций, и они расширяют возможности появления новых признаков. Функциональные модули в генах можно объединять новыми способами. Целые гены могут быть случайно продублированы в ДНК организма, и эти дубликаты могут свободно мутировать в гены для получения новых сложных функций. Сравнение ДНК самых разных организмов показывает, что именно так эволюционировало глобиновое семейство белков крови на протяжении миллионов лет.

11. Естественный отбор может объяснить микроэволюцию, но не может объяснить происхождение новых видов и высших порядков жизни.

Биологи-эволюционисты много писали о том, как естественный отбор может породить новые виды. Например, в модели под названием аллопатрия, разработанной Эрнстом Майром из Гарвардского университета, если популяция организмов была изолирована от остальных ее видов географическими границами, она могла бы подвергаться различным воздействиям отбора.Изменения будут накапливаться в изолированном населении. Если эти изменения станут настолько значительными, что отколовшаяся группа не сможет или обычно не будет размножаться с исходным поголовьем, тогда отколовшаяся группа будет репродуктивно изолированной и будет на пути к превращению в новый вид.

Естественный отбор является наиболее изученным из эволюционных механизмов, но биологи открыты и для других возможностей. Биологи постоянно оценивают потенциал необычных генетических механизмов, вызывающих видообразование или создание сложных свойств у организмов.Линн Маргулис из Массачусетского университета в Амхерсте и другие убедительно утверждали, что некоторые клеточные органеллы, такие как митохондрии, генерирующие энергию, эволюционировали в результате симбиотического слияния древних организмов. Таким образом, наука приветствует возможность эволюции в результате сил, выходящих за рамки естественного отбора. Однако эти силы должны быть естественными; их нельзя отнести к действиям таинственных творческих разумов, существование которых с научной точки зрения не доказано.

12.Никто никогда не видел, чтобы эволюционировал новый вид.

Видообразование, вероятно, довольно редко и во многих случаях может длиться столетия. Более того, распознать новый вид на стадии формирования может быть сложно, потому что биологи иногда расходятся во мнениях относительно того, как лучше всего определить вид. Наиболее широко используемое определение, концепция биологических видов Майра, признает вид как отдельное сообщество репродуктивно изолированных популяций — совокупностей организмов, которые обычно не размножаются или не могут размножаться вне своего сообщества.На практике этот стандарт может быть трудно применить к организмам, изолированным на расстоянии или местности, или к растениям (и, конечно же, окаменелости не размножаются). Поэтому биологи обычно используют физические и поведенческие черты организмов как ключи к их видовой принадлежности.

Тем не менее, научная литература действительно содержит сообщения о явных явлениях видообразования у растений, насекомых и червей. В большинстве этих экспериментов исследователи подвергали организмы различным типам отбора — на предмет анатомических различий, брачного поведения, предпочтений среды обитания и других черт — и обнаружили, что они создали популяции организмов, которые не размножались с чужаками.Например, Уильям Р. Райс из Университета Нью-Мексико и Джордж У. Солт из Калифорнийского университета в Дэвисе продемонстрировали, что если они отсортировали группу плодовых мух по их предпочтениям в определенных условиях окружающей среды и разводили этих мух по отдельности, более 35 поколений , полученные мухи откажутся размножаться с мухами из совершенно другой среды.

13. Эволюционисты не могут указать на какие-либо переходные окаменелости — например, существ, наполовину рептилий и наполовину птиц.

На самом деле палеонтологи знают много подробных примеров окаменелостей, промежуточных по форме между различными таксономическими группами. Одна из самых известных окаменелостей всех времен — это Archeopteryx , в котором перья и скелетные структуры, характерные для птиц, сочетаются с чертами динозавров. Также была обнаружена стая других ископаемых видов пернатых, некоторые из которых больше птичьи, а некоторые меньше. Последовательность окаменелостей охватывает эволюцию современных лошадей от крошечных Eohippus .Удивительное ископаемое существо, появившееся 375 миллионов лет назад, по имени Tiktaalik олицетворяет предсказанный и долгожданный переход некоторых рыб к жизни на суше. У китов были четвероногие предки, которые ходили по суше, и существа, известные как Ambulocetus и Rodhocetus , помогли осуществить этот переход. Ископаемые морские ракушки прослеживают эволюцию различных моллюсков на протяжении миллионов лет. Возможно, 20 или более гомининов (не все из них наши предки) заполняют пробел между австралопитеками Люси и современными людьми.

Креационисты, однако, отвергают эти исследования окаменелостей. Они утверждают, что Archeopteryx не является недостающим звеном между рептилиями и птицами — это просто вымершая птица с рептильными чертами. Они хотят, чтобы эволюционисты создали странного химерного монстра, которого нельзя отнести к какой-либо известной группе. Даже если креационист действительно считает окаменелость промежуточным звеном между двумя видами, он или она может настаивать на том, чтобы увидеть другие окаменелости, промежуточные между ним и первыми двумя.Эти разочаровывающие запросы могут продолжаться до бесконечности и ложатся неоправданным бременем на всегда неполную летопись окаменелостей.

Тем не менее, эволюционисты могут привести дополнительные подтверждающие данные из молекулярной биологии. Все организмы имеют большую часть одних и тех же генов, но, как предсказывает эволюция, структуры этих генов и их продуктов различаются между видами в соответствии с их эволюционными отношениями. Генетики говорят о «молекулярных часах», которые фиксируют течение времени. Эти молекулярные данные также показывают, насколько разные организмы являются переходными в эволюции.

14. Живые существа обладают фантастически замысловатыми особенностями — на анатомическом, клеточном и молекулярном уровнях, — которые не могли бы функционировать, будь они менее сложными или изощренными. Единственный разумный вывод состоит в том, что они являются продуктом разумного замысла, а не эволюции.

Этот «аргумент от замысла» лежит в основе самых последних атак на эволюцию, но он также является одним из самых старых. В 1802 году теолог Уильям Пейли писал, что если кто-то находит карманные часы в поле, наиболее разумным выводом будет то, что их кто-то уронил, а не силы природы создали их там.По аналогии, утверждал Пейли, сложные структуры живых существ должны быть результатом прямого божественного изобретения. Дарвин написал О происхождении видов как ответ Пэли: он объяснил, как естественные силы отбора, действуя на унаследованные черты, могут постепенно формировать эволюцию декоративных органических структур.

Поколения креационистов пытались противостоять Дарвину, приводя пример глаза как структуры, которая не могла развиться. Эти критики утверждают, что способность глаза обеспечивать зрение зависит от идеального расположения его частей.Таким образом, естественный отбор никогда не может благоприятствовать переходным формам, необходимым в процессе эволюции глаза — что хорошего в половине глаза? Предвидя эту критику, Дарвин предположил, что даже «неполные» глаза могут принести пользу (например, помочь существам сориентироваться на свет) и, таким образом, выжить для дальнейшего эволюционного совершенствования. Биология подтвердила Дарвина: исследователи определили примитивные глаза и светочувствительные органы во всем животном мире и даже проследили эволюционную историю глаз с помощью сравнительной генетики.(Теперь выясняется, что у разных семейств организмов глаза развивались независимо.)

Сегодняшние сторонники разумного замысла более искушены, чем их предшественники, но их аргументы и цели принципиально не отличаются. Они критикуют эволюцию, пытаясь продемонстрировать, что она не может объяснить жизнь в том виде, в каком мы ее знаем, а затем настаивают на том, что единственной разумной альтернативой является то, что жизнь была создана неопознанным разумом.

15. Недавние открытия доказывают, что даже на микроскопическом уровне жизнь обладает такой сложностью, которая не могла возникнуть в результате эволюции.

«Неприводимая сложность» — это боевой клич Майкла Дж. Бихи из Университета Лихай, автора книги Черный ящик Дарвина: биохимический вызов эволюции . В качестве домашнего примера неснижаемой сложности Бихи выбирает мышеловку — машину, которая не могла бы работать, если бы какая-либо из ее частей отсутствовала, и части которой не имеют никакой ценности, кроме как части целого. По его словам, то, что верно для мышеловки, еще более верно для бактериального жгутика, хлыстоподобной клеточной органеллы, используемой для приведения в движение, которая действует как подвесной мотор.Белки, составляющие жгутик, необычным образом организованы в моторные компоненты, универсальный шарнир и другие структуры, подобные тем, которые могут быть определены инженером-человеком. Вероятность того, что этот сложный массив мог возникнуть в результате эволюционной модификации, практически равна нулю, утверждает Бихи, и это свидетельствует о разумном замысле. Он делает аналогичные выводы относительно механизма свертывания крови и других молекулярных систем.

И все же у эволюционных биологов есть ответы на эти возражения.Во-первых, существуют жгутики с формами более простыми, чем та, которую цитирует Бехе, поэтому для работы жгутика необязательно наличие всех этих компонентов. Все сложные компоненты этого жгутика имеют прецеденты в других местах в природе, как описано Кеннетом Р. Миллером из Университета Брауна и другими. Фактически, вся сборка жгутика очень похожа на органеллу, которую Yersinia pestis , бактерия бубонной чумы, использует для введения токсинов в клетки.

Ключ в том, что составные структуры жгутика, которые, по мнению Бихи, не имеют никакой ценности, кроме их роли в движении, могут выполнять несколько функций, которые помогли бы способствовать их эволюции.Окончательная эволюция жгутика могла тогда включать только новую рекомбинацию сложных частей, которые изначально развивались для других целей. Аналогичным образом, согласно исследованиям Рассела Ф. Дулитла из Калифорнийского университета в Сан-Диего, система свертывания крови, по-видимому, включает модификацию и переработку белков, которые изначально использовались для пищеварения. Так что некоторая сложность, которую Бихи называет доказательством разумного замысла, вовсе не является неснижаемой.

Сложность иного рода — «заданная сложность» — краеугольный камень аргументов автора Уильяма А.Дембски в своих книгах The Design Inference и No Free Lunch . По сути, его аргумент состоит в том, что живые существа сложны таким образом, что ненаправленные, случайные процессы никогда не могут произвести. Единственный логический вывод, как утверждает Дембски, отголосок Пейли 200 лет назад, заключается в том, что некий сверхчеловеческий разум создал и сформировал жизнь.

В аргументе Дембски есть несколько пробелов. Неверно предполагать, что область объяснений состоит только из случайных процессов или конструирования разума.Исследователи нелинейных систем и клеточных автоматов в Институте Санта-Фе и других местах продемонстрировали, что простые ненаправленные процессы могут давать чрезвычайно сложные модели. Поэтому некоторая сложность организмов может возникать из-за природных явлений, которые мы пока еще почти не понимаем. Но это далеко не означает, что сложность не могла возникнуть естественным образом.

---

Вводящая в заблуждение семантика креационизма

Только методологический натурализм может определить, как возникла вся жизнь

«Наука о сотворении мира» — это противоречие в терминах.Центральным принципом современной науки является методологический натурализм — он стремится объяснить Вселенную исключительно с точки зрения наблюдаемых или проверяемых естественных механизмов. Таким образом, физика описывает атомное ядро ​​с помощью определенных концепций, определяющих материю и энергию, и проверяет эти описания экспериментально. Физики вводят новые частицы, такие как кварки, для конкретизации своих теорий только тогда, когда данные показывают, что предыдущие описания не могут адекватно объяснить наблюдаемые явления. Более того, новые частицы не обладают произвольными свойствами — их определения жестко ограничены, потому что новые частицы должны соответствовать существующим рамкам физики.

Напротив, теоретики разумного замысла обращаются к темным сущностям, которые удобно обладают всеми неограниченными способностями, необходимыми для решения загадки. Такие ответы не расширяют научный поиск, а закрывают его. (Как опровергнуть существование всемогущего разума?)

Интеллектуальный дизайн предлагает несколько ответов. Например, когда и как конструкторский интеллект вмешался в историю жизни? Создав первую ДНК? Первая ячейка? Первый человек? Были созданы все виды или всего несколько ранних? Сторонники теории разумного замысла часто отказываются останавливаться на достигнутом.Они даже не делают реальных попыток примирить свои разрозненные идеи о разумном замысле. Вместо этого они преследуют аргумент путем исключения — то есть они принижают эволюционные объяснения как надуманные или неполные, а затем подразумевают, что остаются только альтернативы, основанные на замысле.

Логично, что это заблуждение: даже если одно натуралистическое объяснение ошибочно, это не означает, что ошибочны все. Более того, это не делает одну теорию разумного замысла более разумной, чем другую. По сути, слушатели должны сами заполнить пробелы, и некоторые, несомненно, сделают это, заменив научные идеи своими религиозными убеждениями.

Наука снова и снова показывала, что методологический натурализм может отбросить невежество, находя все более подробные и информативные ответы на загадки, которые когда-то казались непостижимыми: природа света, причины болезней, принцип работы мозга. Эволюция делает то же самое с загадкой о том, как сложился живой мир. Креационизм, как бы то ни было, не добавляет ничего интеллектуального в эти усилия. — J.R.

---

Другие ресурсы для защиты эволюции

Как вести споры с креационистами: 25 аргументов креационистов и 25 ответов эволюционистов. Майкл Шермер. Общество скептиков, 1997. Это хорошо исследованное опровержение утверждений креационистов более подробно рассматривает многие из тех же научных аргументов, которые здесь приводятся, а также другие философские проблемы.

Журнал Skeptic регулярно освещает дискуссии о создании / эволюции и является надежным и содержательным источником по этой теме: www.skeptic.com

Защита эволюции в классе: справочник по противоречию между сотворением и эволюцией. Брайан Дж. Альтерс и Сандра М.Переделывает. Jones and Bartlett Publishers, 2001. В этом современном обзоре противоречий между сотворением и эволюцией ясно и понятно исследуются проблемы с полным пониманием культурных и религиозных влияний, которые создают сопротивление преподаванию эволюции. В нем также используется формат вопросов и ответов, который должен быть особенно ценным для учителей.

Наука и креационизм: взгляд из Национальной академии наук. Издание второе. Национальная академия прессы, 1999.Этот краткий буклет подготовлен высшими научными авторитетами страны. Хотя ее цель — сделать ясное, краткое изложение, обязательно ограничивает детали, с которыми она может приводить свои аргументы, публикация служит удобным доказательством того, что научный истеблишмент непоколебимо поддерживает эволюцию. Его также можно найти на сайте www.nap.edu/catalog

.

Триумф эволюции и крах креационизма. Найлз Элдридж. W.H. Freeman and Company, 2000. Автор, ведущий участник теории эволюции и куратор Американского музея естественной истории в Нью-Йорке, предлагает резкую критику противников эволюции.

Креационизм разумного замысла и его критики. Отредактировал Роберт Т. Пеннок. Bradford Books / MIT Press, 2001. Для всех, кто желает подробно разобраться в споре о «разумном замысле», эта книга представляет собой потрясающее однотомное резюме научных, философских и богословских вопросов. Филип Э. Джонсон, Майкл Дж. Бихи и Уильям А. Дембски в своих главах приводят доводы в пользу разумного замысла, и их опровергают эволюционисты, в том числе Пеннок, Стивен Джей Гулд и Ричард Докинз.

Обсуждение . Архив происхождения (www.talkorigins.org). Этот удивительно подробный онлайн-ресурс объединяет полезные эссе и комментарии, которые появлялись в дискуссиях Usenet о креационизме и эволюции. Он предлагает подробные обсуждения (некоторые из которых могут быть слишком сложными для случайного читателя) и библиографии, относящиеся практически к любому возражению против эволюции, которое могут выдвинуть креационисты.

Веб-сайт Национального центра естественнонаучного образования (www.ncseweb.org). Центр — единственная национальная организация, специализирующаяся на защите учения об эволюции от атак креационистов. Предлагая ресурсы для борьбы с дезинформацией и мониторинга антиэволюционного законодательства, он идеально подходит для того, чтобы быть в курсе текущих общественных дебатов.

Веб-сайт PBS для эволюции (www.pbs.org/wgbh/evolution). Созданный как дополнение к семисерийному телесериалу Evolution , этот сайт представляет собой интересное руководство по эволюционной науке.В нем есть мультимедийные инструменты для обучения эволюции. Сопроводительная книга Карла Циммера « Evolution » (HarperCollins, 2001) также полезна для объяснения эволюции сомневающимся.

Что такое эволюционная медицина: ответы на десять вопросов

1. Что такое эволюционная медицина?
Как я с нетерпением жду того дня, когда ни у кого не будет нужды спрашивать! Эволюционная медицина, которую иногда называют дарвиновской медициной, представляет собой область пересечения эволюции и медицины. Evolution AND Medicine — лучший дескриптор, но он не прижился. Эта область использует фундаментальную науку эволюционной биологии, чтобы найти способы предотвращения и лечения болезней, и использует исследования болезней для продвижения фундаментальной эволюционной биологии (2).

2. Что не является эволюционной медициной?
Эволюционная медицина не является радикальной или альтернативной. Это не особый вид медицинской практики. Он не призывает к какой-либо диете, упражнениям или лечению.Он не дает прямых клинических рекомендаций, основанных только на теории (3). Если ваш врач утверждает, что занимается эволюционной медициной, убедитесь, что рекомендации по лечению основаны на контролируемых научных исследованиях; если они исходят непосредственно из теории, найдите врача получше. Эволюционная медицина — это стандартная медицинская наука, с осторожностью делающая клинические рекомендации.

3. Как эволюционная медицина меняет наше понимание болезней?
Эволюционная медицина ставит принципиально новый вопрос о болезнях.Вместо того, чтобы спрашивать, как работают тела и почему некоторые люди болеют, эволюционная медицина также спрашивает, почему естественный отбор оставил у всех нас черты, которые делают нас уязвимыми для болезней (1). Почему у нас есть зубы мудрости, узкие коронарные артерии, узкие родовые пути и пищевой проход, пересекающий трахею? Эволюция объясняет, почему у нас есть черты, которые делают нас уязвимыми для болезней, а также почему так хорошо работают многие другие аспекты тела. Например, обычный вопрос о боли в спине — почему она беспокоит некоторых людей.Эволюционная медицина также спрашивает, почему проблемы со спиной были проблемой для всех видов гоминидов с тех пор, как они впервые передвигались на двух ногах.

4. В основном ли эволюционная медицина занимается болезнями, вызванными нашей современной средой?
Большинство хронических заболеваний возникает из-за того, что наш организм плохо подготовлен к тому, чтобы оставаться здоровым в современных условиях (4), но это только одно из нескольких эволюционных объяснений того, почему мы болеем (5). Уязвимость к инфекциям сохраняется, потому что патогены развиваются очень быстро.Не все вредные мутации можно устранить, потому что есть ограничения на то, что может сделать естественный отбор. Другие уязвимости возникают в результате неизбежных компромиссов, в том числе большого, заключающегося в максимальном воспроизводстве, даже когда это вредит здоровью. Кроме того, отбор сформировал многие защитные механизмы, такие как воспаление, полезность которого достигается за счет значительных затрат на повреждение тканей и страдания. Это не альтернатива стандартным медицинским объяснениям, это дополнительные более глубокие объяснения.

5.Неужели эволюционная медицина занимается только уязвимостями?
Нет, вопросы об уязвимости — это только одна часть эволюционной медицины. Некоторые ученые используют данные ДНК, чтобы проследить эволюционную историю человека и патогенов. Некоторые используют эволюцию, чтобы открыть новые способы предотвращения устойчивости к антибиотикам и химиотерапевтическим препаратам против рака. Другие изучают, почему отбор не может удалить некоторые генетические вариации, вызывающие болезнь. Эволюционная медицина включает в себя все аспекты эволюционной биологии, применяемые ко всем проблемам медицины и общественного здравоохранения.

6. Эволюционная медицина показывает, чем полезны болезни, верно?
Неправильно. Болезни — это не адаптации, сформированные отбором. Нет ничего полезного в пневмонии, шизофрении, эпилепсии или раке. Попытка понять болезни, как будто они являются адаптацией, является ошибкой, которая, к сожалению, настолько же распространена, насколько и серьезна (6). Однако многие симптомы болезни, такие как боль, жар, рвота, кашель и усталость, являются адаптацией. Системы, регулирующие такую ​​защиту, по веским причинам эволюции склонны к сбоям, вызывающим хроническую боль, тревожные расстройства и многие другие заболевания.

7. Полезна ли эволюционная медицина?
Это точно! Некоторые приложения являются относительно прямыми — врачи, которые понимают, как механизмы регулирования, формирующие селекцию, могут принимать более обоснованные решения о том, когда безопасно использовать лекарства для купирования лихорадки и кашля (2,3). Однако, как и генетика и микробиология, эволюция — это фундаментальная наука, которая в основном дает новое понимание, ведущее к новым методам лечения (1,7,8). Эволюционные модели, которые анализируют эволюционную конкуренцию между клетками при злокачественных новообразованиях, привели к новым стратегиям химиотерапии, которые значительно продлевают жизнь мышей с раком (9).Модели устойчивости к антибиотикам показывают, что «принимать каждую таблетку в бутылке» может быть плохим советом (10). Мы должны выяснить, что в нашей современной среде вызывает новую эпидемию аутоиммунных заболеваний, таких как диабет, рассеянный склероз и болезнь Крона (11).

8. Разве большинство врачей не знают все об эволюции?
Нет, большинство врачей, скорее всего, не пройдут промежуточный экзамен на вводном курсе эволюции (13,14). Даже медицинские руководители часто имеют серьезные заблуждения.Известный генетик однажды предположил на большом собрании в Дарвине, что отбор поддерживает мутации на благо всего вида. Эта идея была признана ошибкой в ​​течение 50 лет. Вера в то, что длительная связь с хозяином делает вирусы более мягкими, остается распространенной среди врачей спустя десятилетия после того, как Пол Эвальд и другие указали, что отбор максимизирует передачу патогенов, даже если он убивает хозяина. Инженеры изучают принципы термодинамики, чтобы не совершать ошибок, подобных попыткам создания вечных двигателей.Врачи никогда не изучают принципы эволюционной биологии, поэтому в медицине сохраняются серьезные заблуждения (15).

9. Почему медицинские школы не преподают эволюцию так же, как другие науки?
В большинстве медицинских школ нет преподавателей-биологов-эволюционистов, мало врачей, которые много знают об эволюции, а некоторые считают тела продуктом разумного замысла. Даже основная идея о том, что эволюционные объяснения необходимы для дополнения описаний механизмов, незнакома большинству врачей.Некоторые демонстрируют свою наивность в методах проверки эволюционных гипотез, произнося фразу «просто рассказы», ​​как если бы это была разрушительная критика. Некоторые на самом деле преподают «просто такие сказки». Постыдно, что эволюция медицинской программы сохранилась в XIX веке.

Рисунок Hdaka et al. 2015 BMC Medical Education

10. Сколько времени потребуется медицине и общественному здравоохранению, чтобы в полной мере использовать эволюционную биологию?

Прогресс стремительный (16).Международное общество эволюции, медицины и общественного здравоохранения создало сеть эволюционно продвинутых исследователей, преподавателей и клиницистов, а также новые образовательные ресурсы, включая EvMedEd.org. Доступно несколько новых учебников (8,17,18), а также новый журнал Evolution, Medicine, & Public Health и The Evolution and Medicine Review . Вопросы эволюции, недавно добавленные к вступительным экзаменам в медицинские вузы, стимулируют зачисление на курсы эволюции.Студенты, прошедшие бакалавриат по курсу эволюционной медицины, прибывают в медицинскую школу, полные новых вопросов. Они вырастут и станут деканами медицинских школ. Когда они это сделают, эволюционная биология, наконец, получит широкое признание как важнейшая фундаментальная наука для медицины.

Цитированная литература

1. Nesse RM, Williams GC. Почему мы болеем: новая наука дарвиновская медицина. 1-е Винтажные Книги. Нью-Йорк: старинные книги; 1996. xi, 290 с.

2.Нессе Р.М., Стернс СК. Великолепная возможность: эволюционное применение в медицине и общественном здравоохранении. Evol Appl. 2008. 1 (1): 28–48.

3. Nesse RM. Десять вопросов для эволюционных исследований уязвимости к болезням. Evol Appl [Интернет]. 2011; 4 (2): 264–77. Доступно по адресу: http://dx.doi.org/10.1111/j.1752-4571.2010.00181.x

4. Глюкман П.Д., Хэнсон М. Несоответствие: почему наш мир больше не соответствует нашему телу. Нью-Йорк: Oxford University Press, США; 2006.

5. Nesse RM. Неадаптация и естественный отбор.Q Rev Biol [Интернет]. Март 2005 г .; 80 (1): 62–70. Доступно по адресу: http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed/15884737

6. Nesse RM. Десять вопросов для эволюционных исследований уязвимости к болезням. Evol Appl [Интернет]. 2011; 4 (2): 264–77. Доступно по адресу: http://dx.doi.org/10.1111/j.1752-4571.2010.00181.x

7. Stearns SC. Эволюционная медицина: масштабы, интерес и потенциал. Proc Biol Sci [Интернет]. 2012 7 ноября; 279 (1746): 4305–21. Доступно по адресу: http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed/22933370

8.Stearns SC, Меджитов Р. Эволюционная медицина. Сандерленд, Массачусетс: Sinauer Associates, Inc., Издатели; 2016.

9. Гейтенби Р.А., Сильва А.С., Гиллис Р.Дж., Фриден Б.Р. Адаптивная терапия. Cancer Res [Интернет]. 2009 [цитируется 3 июня 2016 г.]; 69 (11): 4894–903. Доступно по адресу: http://cancerres.aacrjournals.org/content/69/11/4894.short

10. Прочтите AF, Day T, Huijben S. Эволюция лекарственной устойчивости и любопытная ортодоксальность агрессивной химиотерапии. Proc Natl Acad Sci. 2011; 108 (Приложение 2): 10871–7.

11. Blaser MJ. Отсутствующие микробы: как чрезмерное использование антибиотиков подпитывает наши современные эпидемии [Интернет]. Макмиллан; 2014 г. [цитируется 3 июня 2016 г.]. Доступно по адресу: https: //books.google.com/books? Hl = en & lr = lang_en & id = iB5OAwAAQBAJ & oi = fnd & p …

12. Nesse RM. Естественный отбор и регулирование защиты: анализ обнаружения сигнала принципа дымового извещателя. Evol Hum Behav. 2005. 26: 88–105.

13. Nesse RM, Schiffman JD. Эволюционная биология в учебной программе медицинской школы.Биология. 2003. 53 (6): 585–7.

14. Hidaka BH, Asghar A, Aktipis CA, Nesse RM, Wolpaw TM, Skursky NK, et al. Состояние образования по эволюционной медицине в медицинских школах Северной Америки. BMC Med Educ [Интернет]. 2015 [цитируется 1 февраля 2016 года]; 15 (1): 1. Доступно по адресу: http://bmcmededuc.biomedcentral.com/articles/10.1186/s12909-015-0322-5

15. Antolin MF, Jenkins KP, Bergstrom CT, Crespi BJ, De S, Hancock A, et al. Эволюция и медицина в бакалавриате: рецепт для всех студентов-биологов.Эволюция [Интернет]. 2012 июн; 66 (6): 1991–2006. Доступно по адресу: http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed/22671563

16. Nesse RM, Bergstrom CT, Ellison PT, Flier JS, Gluckman P, Govindaraju DR, et al. Превращение эволюционной биологии в фундаментальную медицину. Proc Natl Acad Sci USA [Интернет]. 26 января 2010 г .; 107 Прил. 1: 1800–7. Доступно по адресу: www.pnas.org/cgi/doi/10.1073/pnas.04106

17. Перлман Р.Л. Эволюция и медицина. Первое издание. Оксфорд, Соединенное Королевство: Издательство Оксфордского университета; 2013.162 с.

18. Глюкман П., Бидл А., Хэнсон М. Принципы эволюционной медицины. Оксфорд, Великобритания: Издательство Оксфордского университета; 2009.

19. Kruger DJ, Nesse RM. Эволюционная концепция истории жизни для понимания половых различий в уровне человеческой смертности. Hum Nat. 2006. 17 (1): 74–97.

20. Nesse RM. Четыре организованных вопроса Тинбергена: ответ Бейтсону и Лаланду. Тенденции Ecol Evol [Интернет]. 2013 декабрь; 28 (12): 681–2. Доступно по адресу: http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed/24216179

Как варианты генов участвуют в эволюции ?: MedlinePlus Genetics

Эволюция — это процесс, с помощью которого популяции организмов меняются от поколения к поколению.В основе этих изменений лежат генетические вариации. Генетические вариации могут возникать из-за вариантов генов (часто называемых мутациями) или из нормального процесса, в котором генетический материал перестраивается по мере того, как клетка готовится к делению (так называемая генетическая рекомбинация). Генетические вариации, которые изменяют активность генов или функцию белков, могут привносить в организм различные черты. Если признак является полезным и помогает индивиду выживать и воспроизводиться, генетическая изменчивость с большей вероятностью будет передана следующему поколению (процесс, известный как естественный отбор).Со временем, по мере того как поколения людей с этим признаком продолжают воспроизводиться, полезный признак становится все более распространенным в популяции, делая популяцию отличной от предковой. Иногда популяция становится настолько разной, что считается новым видом.

Не все варианты влияют на эволюцию. Только наследственные варианты, которые встречаются в яйцеклетках или сперматозоидах, могут передаваться будущим поколениям и потенциально способствовать эволюции. Некоторые варианты возникают в течение жизни человека только в некоторых клетках тела и не передаются по наследству, поэтому естественный отбор не играет роли.Кроме того, многие генетические изменения не влияют на функцию гена или белка, не приносят пользы или вреда. Кроме того, среда, в которой живет популяция организмов, является неотъемлемой частью выбора признаков. Некоторые различия, вносимые вариантами, могут помочь организму выжить в одних условиях, но не в других — например, устойчивость к определенным бактериям выгодна только в том случае, если эти бактерии обнаружены в определенном месте и причиняют вред тем, кто там живет.

Так почему же некоторые вредные черты, такие как генетические заболевания, сохраняются в популяциях, а не удаляются естественным отбором? Есть несколько возможных объяснений, но во многих случаях ответ не ясен.Для некоторых состояний, таких как неврологическое состояние, болезнь Хантингтона, признаки и симптомы появляются в более позднем возрасте, обычно после того, как у человека появляются дети, поэтому вариант гена может передаваться, несмотря на то, что он вреден. Что касается других вредных признаков, явление, называемое пониженной пенетрантностью, при котором некоторые люди с вариантом, связанным с заболеванием, не проявляют признаков и симптомов этого состояния, также может позволить передать вредные генетические вариации будущим поколениям. При некоторых условиях наличие одной измененной копии гена в каждой клетке является преимуществом, в то время как наличие двух измененных копий вызывает заболевание.Наиболее изученным примером этого явления является серповидно-клеточная анемия: наличие двух измененных копий гена HBB в каждой клетке приводит к заболеванию, но наличие только одной копии обеспечивает некоторую устойчивость к малярии. Эта устойчивость к болезням помогает объяснить, почему варианты, вызывающие серповидно-клеточную анемию, все еще встречаются во многих группах населения, особенно в районах, где распространена малярия.

Свидетельства эволюции | Биология для майоров I

Опишите, как теория эволюции путем естественного отбора подтверждается доказательствами

Доказательства эволюции убедительны и обширны.Глядя на каждый уровень организации живых систем, биологи видят следы прошлой и настоящей эволюции. Дарвин посвятил большую часть своей книги О Происхождении видов выявлению закономерностей в природе, согласующихся с эволюцией, и после Дарвина наше понимание стало более ясным и широким.

Цели обучения

• Обрисуйте физические доказательства, подтверждающие теорию эволюции
• Изложите биологические доказательства, подтверждающие теорию эволюции
• Опровергнуть распространенные заблуждения об эволюции

Вещественные доказательства

Ископаемые

Окаменелости являются твердым доказательством того, что организмы прошлого не такие, как те, что были обнаружены сегодня, а окаменелости показывают прогрессию эволюции.Ученые определяют возраст окаменелостей и классифицируют их по всему миру, чтобы определить, когда организмы жили относительно друг друга. Полученная в результате летопись окаменелостей рассказывает историю прошлого и показывает эволюцию формы на протяжении миллионов лет (рис. 1а). Например, ученые восстановили очень подробные записи, показывающие эволюцию людей и лошадей (рис. 1b).

Рис. 1. На этом (а) дисплее ископаемые гоминиды расположены от самых старых (внизу) к самым новым (вверху).По мере развития гоминидов форма черепа менялась. Художественное изображение (б) вымерших видов рода Equus показывает, что эти древние виды напоминали современных лошадей (Equus ferus), но различались по размеру.

Анатомия и эмбриология

Рис. 2. Подобное строение этих придатков указывает на то, что эти организмы имеют общего предка.

Другой тип свидетельств эволюции — наличие структур в организмах, которые имеют одну и ту же основную форму.Например, кости в придатках человека, собаки, птицы и кита имеют одну и ту же общую конструкцию (рис. 2), являющуюся результатом их происхождения от придатков общего предка. Со временем эволюция привела к изменениям формы и размера этих костей у разных видов, но они сохранили общую структуру. Ученые называют эти синонимичные части гомологичными структурами.

Некоторые структуры существуют в организмах, которые вообще не выполняют видимых функций и являются остаточными частями от общего предка в прошлом.Эти неиспользуемые структуры без функции называются рудиментарными структурами. Некоторые примеры рудиментарных структур — это крылья нелетающих птиц, листья некоторых кактусов и кости задних ног китов.

Посетите этот интерактивный сайт, чтобы угадать, какие структуры костей гомологичны, а какие аналогичны, и посмотрите примеры эволюционной адаптации, чтобы проиллюстрировать эти концепции.

Еще одно свидетельство эволюции — конвергенция форм в организмах, которые имеют сходную среду обитания. Например, виды неродственных животных, таких как песец и белая куропатка, живущие в арктическом регионе, были отобраны по сезонному белому фенотипу зимой, чтобы смешаться со снегом и льдом (рис. 3).Эти сходства возникают не из-за общего происхождения, а из-за схожего давления отбора — преимуществ того, что хищники не заметят их.

Рис. 3. Белая зимняя шерсть (а) песца и оперение (б) белой куропатки — это приспособления к окружающей среде. (кредит А: модификация работы Кейта Морхауса)

Эмбриология, изучение развития анатомии организма до его взрослой формы, также предоставляет доказательства родства между широко расходящимися в настоящее время группами организмов.Мутационные изменения в эмбрионе могут иметь такие серьезные последствия для взрослого человека, что формирование эмбриона имеет тенденцию сохраняться. В результате структуры, которые отсутствуют в некоторых группах, часто появляются в их эмбриональных формах и исчезают к тому времени, когда достигается взрослая или ювенильная форма. Например, у эмбрионов всех позвоночных, включая человека, в какой-то момент раннего развития появляются жаберные щели и хвосты. Они исчезают у взрослых особей наземных групп, но сохраняются у взрослых форм водных групп, таких как рыбы и некоторые земноводные.Эмбрионы обезьян, в том числе человека, в процессе развития имеют структуру хвоста, которая утрачивается к моменту рождения.

Биологические доказательства

Биогеография

Географическое распределение организмов на планете следует закономерностям, которые лучше всего объясняются эволюцией в сочетании с движением тектонических плит в течение геологического времени. Широкие группы, которые возникли до распада суперконтинента Пангея (около 200 миллионов лет назад), распространены по всему миру.Группы, которые возникли после распада, уникально проявляются в регионах планеты, таких как уникальная флора и фауна северных континентов, которые образовались из суперконтинента Лавразия, и южных континентов, которые образовались из суперконтинента Гондвана. Присутствие представителей семейства Proteaceae в Австралии, Южной Африке и Южной Америке лучше всего связано с их появлением до распада южного суперконтинента Гондвана.

Большое разнообразие сумчатых в Австралии и отсутствие других млекопитающих отражают длительную изоляцию Австралии.Австралия богата эндемичными видами — видами, которые больше нигде не встречаются, — что типично для островов, изоляция которых водными просторами предотвращает миграцию видов. Со временем эти виды эволюционно расходятся в новые виды, которые сильно отличаются от своих предков, которые могли существовать на материке. Сумчатые животные Австралии, зяблики на Галапагосских островах и многие виды на Гавайских островах — все они уникальны в своем единственном месте происхождения, однако они демонстрируют отдаленные отношения с предковыми видами на материке.

Молекулярная биология

Подобно анатомическим структурам, структуры молекул жизни отражают происхождение с модификацией. Доказательства общего предка для всей жизни отражаются в универсальности ДНК как генетического материала и почти универсальности генетического кода и механизма репликации и экспрессии ДНК. Фундаментальные разделения в жизни между тремя доменами отражаются в основных структурных различиях в других консервативных структурах, таких как компоненты рибосом и структуры мембран.В общем, родство групп организмов отражается в сходстве их последовательностей ДНК — в точности такая же закономерность, какой можно было бы ожидать от происхождения и разнообразия от общего предка.

последовательности ДНК также пролили свет на некоторые механизмы эволюции. Например, очевидно, что эволюция новых функций белков обычно происходит после событий дублирования генов, которые позволяют свободную модификацию одной копии путем мутации, отбора или дрейфа (изменения генофонда популяции в результате случайности), в то время как другая копия продолжает производить функциональный белок.

Эволюция — это вещь

В этом видео дается определение эволюции и обсуждается несколько разновидностей свидетельств, подтверждающих теорию эволюции:

Заблуждения об эволюции

Хотя теория эволюции вызвала некоторое противоречие, когда она была впервые предложена, она была почти повсеместно принята биологами, особенно молодыми биологами, в течение 20 лет после публикации О Происхождении видов .Тем не менее теория эволюции — сложная концепция, и существует множество неправильных представлений о том, как она работает.

На этом сайте рассматриваются некоторые из основных заблуждений, связанных с теорией эволюции.

Эволюция — это просто теория

Критики теории эволюции отвергают ее важность, целенаправленно смешивая повседневное использование слова «теория» с тем, как ученые используют это слово. В науке под «теорией» понимается совокупность тщательно проверенных и проверенных объяснений ряда наблюдений за миром природы.У ученых есть теория атома, теория гравитации и теория относительности, каждая из которых описывает понятные факты о мире. Таким же образом теория эволюции описывает факты о живом мире. Таким образом, научная теория пережила значительные попытки ученых дискредитировать ее. Напротив, «теория» в просторечии — это слово, означающее предположение или предлагаемое объяснение; это значение больше похоже на научное понятие «гипотеза». Когда критики эволюции говорят, что эволюция — это «просто теория», они подразумевают, что существует мало доказательств, подтверждающих ее, и что она все еще находится в процессе тщательной проверки.Это неправильная характеристика.

Люди развиваются

Эволюция — это изменение генетического состава популяции с течением времени, особенно на протяжении поколений, в результате дифференциального воспроизводства особей с определенными аллелями. Разумеется, люди меняются в течение своей жизни, но это называется развитием и включает в себя изменения, запрограммированные набором генов, которые человек приобрел при рождении в координации с окружающей его средой. Размышляя об эволюции характеристики, вероятно, лучше всего подумать об изменении среднего значения характеристики в популяции с течением времени.Например, когда естественный отбор приводит к изменению размера клюва зябликов среднего размера на Галапагосских островах, это не означает, что отдельные клювы зябликов меняются. Если измерить средний размер клюва среди всех людей в популяции за один раз, а затем измерить средний размер клюва в популяции через несколько лет, это среднее значение будет другим в результате эволюции. Хотя некоторые люди могут выжить с первого раза до второго, у них все равно будет тот же размер клюва; однако будет много новых людей, которые внесут свой вклад в изменение среднего размера чека.

Организмы развиваются целенаправленно

Такие утверждения, как «организмы развиваются в ответ на изменение окружающей среды», довольно распространены, но такие утверждения могут привести к двум типам недопонимания. Во-первых, это утверждение не следует понимать как означающее, что отдельные организмы развиваются. Утверждение является сокращением для «популяция развивается в ответ на изменение окружающей среды». Однако второе недоразумение может возникнуть при интерпретации утверждения как означающего, что эволюция каким-то образом была преднамеренной.Изменившаяся среда приводит к тому, что некоторые особи в популяции, обладающие определенными фенотипами, получают выгоду и, следовательно, производят пропорционально больше потомства, чем другие фенотипы. Это приводит к изменению популяции, если характеристики определены генетически.

Также важно понимать, что вариация, над которой работает естественный отбор, уже присутствует в популяции и не возникает в ответ на изменение окружающей среды. Например, применение антибиотиков к популяции бактерий со временем приведет к отбору популяции бактерий, устойчивых к антибиотикам.Устойчивость, вызванная геном, не возникла в результате мутации из-за применения антибиотика. Ген устойчивости уже присутствовал в генофонде бактерий, вероятно, с низкой частотой. Антибиотик, который убивает бактериальные клетки без гена устойчивости, строго отбирает устойчивых индивидуумов, поскольку они будут единственными, кто выжил и разделился. Эксперименты показали, что мутации устойчивости к антибиотикам не возникают в результате приема антибиотиков.

В более широком смысле эволюция не является целенаправленной. Со временем виды не становятся «лучше»; они просто отслеживают изменяющуюся среду с помощью адаптаций, которые максимизируют их воспроизводство в определенной среде в определенное время. У эволюции нет цели сделать виды более быстрыми, крупными, сложными или даже умными, несмотря на то, что этот язык широко используется в популярном дискурсе. Какие характеристики развиваются у вида, являются функцией существующей вариации и окружающей среды, которые постоянно меняются ненаправленным образом.Какая черта подходит для одной среды в одно время, вполне может оказаться фатальной в какой-то момент в будущем. Это одинаково верно как для вида насекомых, так и для человека.

Эволюция объясняет происхождение жизни

Это распространенное заблуждение, что эволюция включает объяснение происхождения жизни. И наоборот, некоторые критики теории считают, что она не может объяснить происхождение жизни. Теория не пытается объяснить происхождение жизни. Теория эволюции объясняет, как популяции меняются с течением времени и как жизнь меняет происхождение видов.Он не проливает свет на зарождение жизни, включая происхождение первых клеток, как определяется жизнь. Механизмы возникновения жизни на Земле представляют собой особенно сложную проблему, потому что это произошло очень давно, и, по-видимому, произошло только однажды. Важно отметить, что биологи считают, что присутствие жизни на Земле исключает возможность повторения событий, которые привели к появлению жизни на Земле, потому что промежуточные стадии немедленно станут пищей для существующих живых существ.

Однако, как только появится механизм наследования в форме молекулы, подобной ДНК, внутри клетки или предклетки, эти сущности будут подчиняться принципу естественного отбора. Частота более эффективных репродукторов увеличится за счет неэффективных репродукторов. Итак, хотя эволюция не объясняет происхождение жизни, она может что-то сказать о некоторых процессах, происходящих после того, как доживые существа приобрели определенные свойства.

Вкратце: свидетельства эволюции

С тех пор, как Дарвин развил свои идеи происхождения с модификациями и давлением естественного отбора, было собрано множество свидетельств, подтверждающих теорию эволюции.Ископаемые остатки показывают изменения в родословной за миллионы лет, например, у гоминидов и лошадей. Изучение анатомии позволяет ученым идентифицировать гомологичные структуры у различных групп родственных организмов, таких как кости ног. Рудиментарные структуры также дают ключ к разгадке общих предков. Используя эмбриологию, ученые могут идентифицировать общих предков по структурам, присутствующим только во время развития, а не во взрослой форме.

Биогеография предлагает дополнительные сведения об эволюционных отношениях.Присутствие родственных организмов на разных континентах указывает на то, когда эти организмы могли развиться. Например, некоторая флора и фауна северных континентов похожи на этих массивах суши, но отличаются от таковых на южных континентах. На таких островах, как Австралия и Галапагосская цепь, часто встречаются уникальные виды, которые эволюционировали после того, как эти массивы суши отделились от материка. Наконец, молекулярная биология предоставляет данные, подтверждающие теорию эволюции. В частности, универсальность ДНК и почти универсальность генетического кода белков показывает, что все живое когда-то имело общего предка.ДНК также дает ключ к разгадке того, как могла происходить эволюция. Дупликации генов позволяют одной копии претерпевать мутационные процессы, не причиняя вреда организму, поскольку одна копия продолжает производить функциональный белок.

Существует много неправильных представлений о теории эволюции, в том числе некоторые из них закреплены критиками теории. Во-первых, эволюция как научная теория означает, что у нее есть годы наблюдений и накопленные данные, подтверждающие ее. Это не «просто теория», как человек может сказать на просторечии.

Другое заблуждение состоит в том, что особи эволюционируют, хотя на самом деле со временем эволюционируют популяции. Люди просто несут мутации. Более того, эти мутации не возникают ни намеренно, ни в ответ на давление окружающей среды. Вместо этого мутации в ДНК происходят спонтанно и уже присутствуют у людей в популяции, когда возникает давление отбора. Как только окружающая среда начинает благоприятствовать определенному признаку, тогда люди, уже несущие эту мутацию, будут иметь избирательное преимущество и, вероятно, будут лучше выживать и производить больше других без адаптации.