Наследственность и среда

| Категория реферата: Рефераты по биологии
| Теги реферата: оформление титульного листа реферата, реферат почему
| Добавил(а) на сайт: Хабенский.

В результате соревнование идет в пользу вредителей. Они успевают приобретать противоядие даже к самым сильнодействующим ядам. Где-то на окраине поля вредитель получил меньшую дозу яда и выжил, но с уже запущенным механизмом приспособления. На его потомство уже не будет действовать и более сильная доза. Так человек и проиграл химическую войну с букашками.

Из этого следует сделать вывод, что живые организмы на любое химическое действие способны вырабатывать биологическую защиту. Например, вещество метотрексат оказывает сильное действие на быстро-делящиеся клетки за счет подавления работы фермента.

Если в культуру клеток вводить концентрацию метотрексата, которая рассчитана на гибель 99 процентов клеток, то выжившие клетки через несколько поколений начнут выдерживать повышенную дозу. Таким образом, можно получать линии клеток, которые нормально себя чувствуют и размножаются в таких высоких концентрациях метотрексата, при которых клетки исходного клана погибают быстро и все без исключения.

Обнаружен и механизм такой устойчивости. Оказывается, клон выживших клеток синтезирует в сотни и тысячи раз больше фермента, на который действует метотрексат. Механизм такого резкого усиления синтеза известен и ведет он к возникновению функционально-структурных модификаций, которые повышают устойчивость организма к самым сильнодействующим факторам среды.

Это происходит при одном условии. Если этот фактор дает организму время для перестроения метаболизма своих клеток, то клетки, а соответственно и организм, приобретают устойчивость к нему. Например, на действие кохицина (препарата, получаемого из некоторых растений, который в клетках разрушает основы клеточного скелета - микротрубочки, необходимые при клеточном делении) клетки становятся устойчивыми к нему благодаря тому, что кохицин в них почти не проникает. Эти клетки способны выдерживать дозу в 500-800 раз выше той, что блокирует деление обычных клеток.

Все клетки имеют постоянно усиливающийся механизм защиты от проникновения ненужных веществ из окружающей среды. В клетках эту функцию выполняет клеточная мембрана. Оказывается, она свою функцию может увеличить в сотни раз за счет синтеза особого белка, которого в сотни раз становится больше, чем в обычных клетках.

Но всякое изменение синтеза сопряжено с изменением в геноме. А это происходит только тогда, когда действующий фактор среды "требует" усиления ответной реакции, то есть функции. Подтверждением данной схемы существующего в природе механизма изменчивости служит клонально- селекционная теория. Потребовалось около 100 лет, чтобы выработать такую теорию, которая объясняет образование антител, защищающих организм от вторжения чужеродных частиц.

Мы опускаем весь ход исследований по этому вопросу, об этом можно прочитать в журнале "В мире науки" № 10, 1987 г., а используем лишь конечный результат данных исследований, которые легли в основу клонально- селекционной теории. Суть их заключается в том, что антиген, связывающий участок антитела, является продуктом не менее, чем пяти генов, в каждом из которых имеются вариабельные участки.

В ходе дифференцировки лимфоцитов эти гены рекомбинируют и для каждой клетки создается их уникальное сочетание. Это сочетание и определяет специфичность антител, производимых данной клеткой. Происходит она под влиянием стимуляции антигеном и усиленным размножением клона клеток, специфичных к данному чужеродному агенту. В результате в кровь выбрасываются антитела, способные вступить с ним в борьбу. Если организм функционально способен обеспечить достаточный выброс специфических антител, то он справляется с инфекцией и выживает, а если нет, то гибнет.

Подобные явления происходят и с растительными организмами. Судьба растения, пораженного инфекцией, зависит от того, насколько быстро оно сумеет обнаружить присутствие в своих тканях болезнетворных микроорганизмов и включить защитные системы. Но что заставляет растение бить тревогу? Ведь не может же оно "знать в лицо" всех своих многочисленных врагов.
Оказывается, в этом нет нужды.

Растения возбуждаются, соприкасаясь с особыми веществами, получившими название элиситоры, которые принадлежат микроорганизму, находятся на его поверхности и первыми вступают в контакт с растениями, вызывая реакцию сверхчувствительности. Спустя несколько часов растения образуют фитоалексины. Выяснилось также, что если удается на некоторое время задержать гибель поверхностных клеток растения, то на это же время переносится и начало синтеза фитоалексинов. И наоборот, если гибель клеток ускорить, ускоряется и выработка антибиотических веществ. Значит, сами элиситоры вызывают лишь реакцию сверхчувствительности, а уже погибающие клетки передают сигнал, приводящий растение в состояние боевой готовности.

Было и открыто вещество, выделяемое умирающими клетками, которое и является носителем сигнала. И чем больше послано сигналов с призывом о помощи, тем больше будет выработано фитоалексинов. Растение, вырабатывая антибиотики, становится способным во всеоружии встретить проникновение в свои ткани возможных агрессоров.

Если искусственно обработать растение слабым раствором элиситора, то происходит при этом перестройка растительных клеток и растение значительно быстрее реагирует на агрессию. Вот какими возможностями обладает живая материя, и возникают эти возможности не случайно, а закономерно. Организмы раскручивают свой потенциал во времени и в постоянно меняющихся условиях среды.

Все это приобретено в процессе развития жизни на Земле, в процессе ее эволюции. Поэтому неудивительно, что жизнь достигла таких высот в своем совершенствовании. Но этот процесс не закончился. Он идет, и будет продолжаться до тех пор, пока будут условия для развития жизни на Земле. В этой связи, человек, как высшее творение природы, должен поставить перед собой задачу не только раскрыть секреты развития природы, но и использовать их в своей практической деятельности. Главное здесь - не ждать "слепого случая"; а вдруг что-то произойдет, и нам крупно повезет. Это утопия.
Утопистами можно называть и тех, кто отстаивает и проповедует эту точку зрения.

Случайное и бесцельное, то есть без всякого на то основания, появление мутаций, появление их неопределенного множества и без определенного значения ведет к тому, что роль среды сводится только к отбору тех из них, которые необходимы в данных условиях. Без условий среды, как видим, и здесь не обходится, но роль ее совершенно иная. Среда здесь не "мастер", а
"палач". Природа не "мастерская", а "похоронное бюро". Строить на этих концепциях эволюционную теорию - абсурд. Доказательством этого вывода являются и недавно полученные экспериментальные данные в школе здравоохранения Гарвардского университета

Наконец-то получены данные, которые поставили под сомнение фундаментальный принцип современной биологии - представление о случайности возникновения мутаций.

Д. Кейрнс и его коллеги заявили, что методика классических экспериментов С. Лурия и М. Дельбрюка не позволяла обнаружить дополнительные мутации, возникающие в ответ на новую потребность.

Кейрнс с сотрудниками повторил опыты Лурия и Дельбрюка. Помимо ожидаемых предшествующих мутантов, они обнаружили и такие, которые образовались в ответ на новый внешний фактор. В их опытах - это присутствие лактозы.

С традиционной точки зрения появление подобных экстрамутаций не объясняется. Это и позволило Кейрнсу сделать очень важное заявление.
"Поразительно, сколь малообоснованным было общепринятое мнение".

Подобные результаты получены и другими экспериментаторами. Например,
Б. Холл из Коннектикутского университета обнаружил, что частота одной полезной мутации в условиях 'жесткой селекции повышается в 50 раз. По мнению Холла, такие факты свидетельствуют, что клетки каким-то образом могут распознавать, какая мутация была бы выигрышной и увеличивать вероятность ее возникновения.

Механизм возникновения функционально-структурных модификаций Холлу и
Кейрнсу не известен, поэтому они делают вывод, что природа этой поразительной способности на сегодняшний день совершенно неизвестна.

В этих условиях мы уже сейчас должны осмыслить свою теоретическую и практическую деятельность с новых позиций, чтобы не допускать ошибок и в своей социальной деятельности. Для этого необходимо сопоставить все то, что человечеству уже удалось сделать и, прежде всего, в сравнении с существующими теориями эволюции доказать значение функционально-структурных модификаций в эволюционном процессе.

2. Роль генетики и окружающей среды в изменчивости признаков.

Большую роль в формировании признаков организмов играет среда его обитания. Каждый организм развивается и обитает в определенной среде, испытывая на себе действие ее факторов, способных изменять морфологические и физиологические свойства организмов, т.е. их фенотип. Изменчивость организмов, возникающая под влиянием факторов внешней среды и не затрагивающая генотипа, называется модификационной.

• Модификационная изменчивость называется фенотипической, так как под влияние внешней среды происходит изменение фенотипа, генотип остается неизменным. Классическим примером изменчивости признаков под действием факторов внешней среды является разнолистность у стрелолиста: погруженные в воду листья имеют лентовидную форму, листья, плавающие на поверхности воды,
- округлую, а находящиеся в воздушной среде, - стреловидные. Если же все растение оказывается полностью погруженным в воду, его листья только лентовидные. Под действием ультрафиолетовых лучей у людей (если они не альбиносы) воз-никает загар в результате накопления в коже меланина, причем у разных людей интенсивность окраски ко-жи различна. Если же человек лишен действия ультрафиолетовых лучей, изменение окраски кожи у него не происходит.