Табиғи сұрыпталу, оның түрлері (М) Адаптацияны табиғи іріктеудің нәтижесі ретінде зерттеу (көбелек). Биология, 9 сынып, дидактикалық материал.

Тақырыбы: Табиғи сұрыптау- эволюцияның қозғаушы және бағыттаушы факторлары

Мақсаты:Табиғи сұрыптау, формалары, тіршілік үшін күрес ұғымы туралы мәлімет беру.

Лекцияның жоспары және қысқаша мазмұны:

 1. Табиғи сұрыптау ұғымы. Табиғи сұрыптаудың негізгі формлары: тұрақтандырушы, қозғаушы, ажыратушы, жыныстық, теңестіруші, жекелік және топтық.

 2. Тіршілік үшін күрес. Тіршілік үшін күрестің және элиминацияның формалары. Табиғи сұрытаудың сандық сипттамасы: сұрыптаудың коэфициентті, тиімділігі, жылдамдығы. Сұрытау әдістерінің мысалдары. Сұрыптау әдістерінің статистикалық сиптаттамасы

 Бұған дейін, организмдерде қалыптасқан генетикалық қасиеттер негізінде болатын тұқым қуалайтын өзгерістердің пайда болуын қарап өттік. Органикалық табиғаттың біртіндеп ілгері қарай дамуында, алдыңғы ұрпақтарында болмаған, генотиптердің өздерінің ерекше маңызы бар екендігінде дау жоқ.

 Тұқым қуалайтын жаңа қасиетті организмдердің пайда болуындағы себепші негіздердің бірі гендердің комбинациялануы мен олардың өз ара әрекеттесу нәтижесінде туатын комбинациялық өзгергіштік. Гендердің мұндай комбинациялары екі процесс негізінде орындалады. Оның бірі – клетканың редукциялы бөлінуінде хромосомдардың бір – біріне байланыссыз ажырасып кетуі, бұл одан кейін ұрпақта белгілердің ажырауына себеп болатын хромосомдардың айқасуы, яғни буданда гаметалар түзілуі кезінде гендердің қайта топталуы. Қайта комбинациялануұрпақта белгілердің жаңа үйлесімді шумақтарының пайда болуына соқтырады.

 Комбинациялық өзгергіштік түр көлеміндегі әр қилы индивидуумдарда тұқым қуалайтын қасиеттердің әр түрлі үйлесімді шумақтарын туғызады, сөйтіп, бұл сұрыптауға қажет бастапқы материалды молайтады. Сонымен қатар, бұл өзгергіштік ұрпақта ата –анасында жоқ жаңа қасиеттер пайда болуына себепкер болуы мүмкін. Бұған жоғарыда айтылып кеткен бұршақ тәрәзді және роза тәрізді айдарлы тауықтар тұқымдарын будандастырудың нәтижесі мысал болады. Мұнда аллельді емес доминаттық екі геннің өз ара әрекеттесуінен будандық ұрпақта жаңа белгі – жаңғақ тәрізді айдар пайда болады.

 Комбинациялық өзгергіштікте гендердің құрылымына ешқандай өзгеріс енбейді; хромосом саны да өзгермейді. Мұнда, тұқым қуалайтын өзгерістердің басқа жолдарымен- мутациялық процеспен және полиплоидиямен салыстырғанда генотип өзгерістері едәуір кем болады.

 Ч.Дарвин табиғатта жаңа түрлердің қалай пайда болатынына ерекше көңіл бөлді. Ол организмдердің табиғи жағдайда қалай көбейетіндігіне де назар аударды. Барлық организмдер артына ұрпақ қалдыру үшін өте қарқынды көбейетіндігіне көптеген мысалдар келтіріп, өсімдіктер мен жануарлардың кез келген түрлері табиғатта геометриялық прогрессиямен көбеюге қабілеттілігін дәлелдеді. Әрбір организм өте көп ұрпақ бергенімен, олардың жыныстық жетілуге дейін өмір сүретіндері аз болатындығын байқады. Дегенмен көбею кезіндегі ұрпақтардың басым көпшілігі әр түрлі әсерлерден (қоректің жетіспеуі, қоршаған орта жағдайларының қолайсыздығы, т.б.) көптеп қырылады. Табиғатта ұдайы тіршілік үшін күрес жүретіндігін айта келе, Дарвин бір даралардың көбейіп артына ұрпақ қалдырып, екінші даралардың жойылып отыратындығы табиғи сұрыпталудың әсерінен болатынын дәлелдеді.

 Табиғи сүрыпталудың нәтижесінде, тіршілік еткен орта жағдайына пайдалы тұқым қуалайтын өзгергіштігі бар дараларды сақтап, ондай өзгергіштігі жоқ дараларды жойып отырады деген кортындыға келеді.  Ч.Дарвин органикалық дүниенің тарихи дамуы эволюцияның 3 факторына байланысты екендігін анықтады, олар:

• өзгергіштік
• тұқымқуалаушылық
• табиғисұрыпталу

 Табиғи сұрыптау жолымен эволюция теориясы 1858 жылы Лондондағы Линней қоғамының мәжiлiсiнде Чарлз дарвин мен Альфред Рассел Уоллес бiрлесе  отырып жасаған баяндамасында ұсынылды. Жоғарыда айтып кеткендей, Дарвин мен Уоллес эволюция туралы айлар айтқан алғашқылар емес. Олардың есiмдерi эволюция идеясымен байланысы – табиғи сұрыпталу теориясын эволюция жүргiзетiн механизмдердiң бiрi екенiн ұсынуда болып табылады. Тек постулаттаудан гөрi жүру жолы белгiлi процесс бiзге сенiмдi болады.

 Дарвин бұл жағдайда «сұрыптауды» сөзбе – сөз мағынада түсіну және оған тәңірлік бастама түріне ұғым беру дұрыс болмайтынын ескертеді. Бұл физикадағы «әлемдік тартылу» немесе химиядағы «талғамды қосылыс» сияқты метофоралық ұғым. Дарвин табиғат деген сөзді көптеген табиғи заңдардың әрекетінің жиынтығы және продуктысы есебінде қараймын, ал заңдар деген сөзді құбылыстардың дәйектілігінің дәлелділігі деп түсінді.

 Егер, қолда өсіру процесінде жануарлар мен өсімдіктерде адамға пайдалыкөптеген өзгерістер пайда болатын болса, табиғиат жағдайларында организмдердіңөздері үшін пайдалы басқаша өзгерістер пайда болып орыратындығына күмәндануға болмайды. Егер ондай згерістер пайда бола қалса, онша елеулі болмаса да ,басқаларына қарағанда артықшылығы бар особьтардың сақталып қалу және өсіп – ну мүмкіншілігі мол болады. Екінші жағынан азды – кпті зиянды згерістердің қандайы болса да особьтардың құрып кетуіне себеп болатындығына да күмән келтіуге болмайды. Пайдалы жеке ерекшеліктердің не өзгерістердің сақталып зияндыларының жойылып отыруын Дарвин табиғи сұрыптау немесе те бейімдіректердің тіршілік етіп қалуы деп аталады.

 Табиғи сұрыптауда – көрінген көрінбеген белгілеріне байланыссыз, өмірге қажет белгілердің бәр түрі сақталады. Табиғи сұрыптаумен жасалған белгілер организмге де, түрге де пайдалы. Адам органикалық түрлерді бір ортадан екінші ортаға көшіріп организмдерді зорлап қатты өзгеріске түсіреді. Табиғат орта жағдайларында ондай кенет өзгеріс болмайды. Табиғи сұрыптау процесіндегіден гөрі адам жаңа органикалық формаларды тез жасап ала алады.

 Табиғи сүрыпталудың нәтижесінде, тіршілік еткен орта жағдайына пайдалы тұқым қуалайтын өзгергіштігі бар дараларды сақтап, ондай өзгергіштігі жоқ дараларды жойып Ч.Дарвин органикалық дүниенің тарихи отырады деген кортындыға келеді.

 Дарвиннің органикалық мақсатқа сәйкестілікке табиғи сұрыптау тұрғысынан тұңғыш рет материалистік түсінік берді. Табиғатта тіршілік жағдайларына мүлдем абсолютті бейімделген формалар жоқ. Табиғаттағы әрбір түрлі зейін қойып зерттегенде бұған оңай – ақ көзді жеткізуге болады. Организмдердің дағдысы құрылысына сәйкес келмейтін жағдайда, бұл ерекше көзге түседі. Қаздар мен үйректердің жарғақ табанды болуы жүзуге бейімділік; демек бұл мақсатқа үйлесімділік екеніне күмән келтіруге болмайды. Солай бола тұра, жарғақ табанды тау қаздары суда сирек болады.

 Фрегат деген құс мұхиттардың үстінде қонбай қалықтап ұшып жүреді. Солай тіршілік ете тұрса да оның барлық төрт саусағының арасын жалғастырып жатқан жарғағы болады. Тау қазы мен фрегаттың аяқтарындағы жарғақ бұл құстарға пайдалы деп айтуға болмас, бірақ біз олардың бұл белгілерін тұқым қуалаушылыққа байланысты деп қараймыз. Тау қазының немесе фрегеттың арғы аталарында жарғақты табан, қазіргі су құстарындай пайдалы болған. Олардың ұрпақтарында жүзу органдары сақтала тұрса да, олар жаңа жағдайларға бейімделу процесінде бұрынғы жүзу дағдысын жойған.

 Бейімділіктің салыстырмалы сипатта екендігіне көптеген жануарлардағы рудименттер, яғни дамымаған, көбінесе пайдасыз органдардың болуы дәлел. Жоғарғы сатылы организмдердің бәрінде дерлік кейбір органдары рудимент түрінде болады. Мысалы жыландардың өкпесінің бір жақ бөлімі рудиментті; кейбір құстардың барлық қанаты рудимент түрінде, ұшу қызметін атқара алмайды.

 Редиментті органдарын зерттеу, организмдегі әрбір белгі,тек нақтылы бір жағдайда ғана үйлесімді болатындығын көрсетті. Сол белгілерді қалыптастырған жағдайлар өзгеріп кетсе, бұрын пайдалы болып келген белгілер енді зиянды болып шығады. Бұған органикалық дүниедегі бейімділік салыстырмалы түрде деген қазіргі ұғым туады. Мақсатқа сәйкестік бұл организмдегі барлық органдардың бір – біріне үйлесімділігі мен функцияларының белгілі орта жағдайларында өмір сүруіне бейімділігі. Мақсатқа сәйкестілік табиғи сұрыптау нәтижесінде пайда болып сондықтан да эволюциялық процесс әрқашан да бейімдеу сипатында болады. Табиғатта мақсатқа сәйкес бейімділіктердің салыстырмалы түрде болатындығын төменгі жағдайлардан жақсы түсінуге болады.

  Орта жағдайларына байланысты табиғи сұрыптаудың әсері әр түрлі болады. Айталық, бір қолайлы жағдайда пайда болған тұқым қуалайтын өзгеріс тиімді болса, онда сұрыптау белгілі бір бағытта жүреді. Бұл фенотиптің бірте-бірте өзгеруіне және өзгергіштіктің реакция нормасының бір бағытқа қарай ауысуына апарып соғады. Сұрыптаудың мұндай түрін қозғаушы сұрыптау дейді. Мысалы, ірі өндіріс орталықтарында түтін мен ыс көп болғандықтан, сол маңда өсетін ақ қайыңның діңгегі қоңырқай-күңгірт болып өзгереді. Соған байланысты қайыңда тіршілік ететін ақшыл көбелектердің арасында кейде күңгірт  түсті мутанттар пайда болады. Егер мұндай құбылыс ауасы таза ауыл жағдайында болса, сұрыптау арқылы жойылып кетер еді. Себебі, ақшыл қайыңдағы күңгірт түсті көбелектер тез көзге түседі. Сондықтан оларды құстар жеп құртады. Ал түтінмен ысталған қайыңдағы көбелектер көзге көп түспейді, яғни табиғи сұрыптау оларды сақтап қалады. Сонда мұндай сұрыптауды жүзеге асыратын фактор — көбелектерді жейтін құстар. Егер сұрыптау өте жылдам қарқынмен жүрсе, тез арада күңгірт түсті популяция пайда болады. Мысалы, Манчестер қаласының маңындағы қайың көбелегінің күңгірт түсті түрлері ақшыл көбелектерді 20 жылдың ішінде ығыстырып шығарған. Қозғаушы сұрыптау эволюцияда басты рөл атқарады. Бұған жылқының эволюциясы барысында оның аяғының саусақтылықтан тақ тұяқтылыққа дейінгі өзгерісі де дәлел бола алады.

 Қозғаушы сұрыптаумен қатар, табиғатта тұрақтандырушы сұрыптау да кеңінен таралған. Біршама тұрақты орта жағдайларында тіршілік ететін түрлерде болатын өзгерістер жағымсыз болуы мүмкін. Мұндай жағдайда аз өзгерістерді тудыратын мутациялар сақталып, керісінше көп өзгеріс тудыратын мутациялар жойылып отырады.

 Тұрақтандырушы сұрыптауда, мысалы, жәндіктер арқылы тозаңданатын өсімдіктер гүлінің бір шағын бөлігі ғана өзгереді. Бұл сол жәндіктің мөлшеріне ғана шақ келеді, ал олай болмаған жағдайда тозаңдануға жағымсыз әсер еткен болар еді.

 Мезозой дәуірінде пайда болған саусақ  қанатты балықтарға жататын латимерия осы күнге дейін өзгеріссіз тіршілік етіп келеді.

 Сол сияқты Қазақстанда кең тараған ақбөкен Кайнозой дәуірінен бері қарай орта жағдайларының түрлі өзгерістеріне қарамастан сақталып келеді. Бұларды тұрақтандырушы сұрыптаудың нәтижесі деп білеміз.

 Қозғаушы сұрыптау мен тұрақтандырушы сұрыптау бір-бірімен тығыз байланысты. Қозғаушы сұрыптау қоршаған ортаның ауыспалы жағдайында түрлердің өзгеруіне ықпал етеді. Ал тұрақтандырушы сұрыптау біршама тұрақты орта жағдайларында тиімді өзгерістерді сақтап, тұрақтандырып отырады.

 Сонымен, популяциядағы генетикалық тұрғыдан талдау жасау микроэволюция мен түр пайда болуының негізгі факторы — табиғи сұрыптаудың механизмдерін түсінуге мүмкіндік береді.

 Барлық тірі организмдерде белгілі дәрижеде жеке өзгерістер болып отырады. Қазір бұл фактыға таласатын натуралист бола қоймас. Алайда табиғатта жаңа түрлер қалайша пайда боады, организмнің органдары бір – біріне соншалықты үйлесімді немесе организм сыртқы тіршілік ортасына неге ұйлесімді болады деген мәселелерді аталған жеке өзгергіштік болуымен және бірнеше түршелердің пайда болуымен түсіндіре алмаймыз. Қысқаша айтқанда, организмдердегі мақсатқа сәйкес бейімділіктерді қалай түсінуге болады? - деген сурақ туады.

 Бұл көрсетілген сұрақтарға жауап бере отырып Дарвин бір жағдайға зейін аударды. Ол тірі организмдердің геометриялық прогрессия бойынша көбейіп отыру тенденциясы еді. Бұл заңдылық бойынша әрбір түрде особьтар санын шексіз кбейту мүмкінігі бар. Линней қандай да бір жылдық өсімдік жылына екі ғана тұқым беріп отыратын болса, жиырма жылдың ішінде оның ұрпағы миллионға жеткен болар еді деген болатын. Дарвиннің айтуы бойынша ең баяу ұрпақ беретін жануар пілдер, олардың бір пары 740 – 750 жыл ішінде өсіп – қнсе, особьтарының саны тоғыз миллионға жетер еді.

 Бірақ, еш уақытта табиғатта геометриялық прогресті көбею болмайды. Шынында әрқашан да организмдер шексіз көп ұрпақ береді, ал олардың тірі қалатыны аз болады. Бұлардың шексіз көбеюлеріне «тіршілік үшін күрес» бөгеу болады. Бұл терминді Дарвин кең, метафоралы түрде қолданады: тіршілік үшін күрес – ол дамып келе жатқан организмдердің сыртқы ортаның физикалық факторына және басқа тірі организмдерге тәуелділігі, сондай – ақ особьтардың «өзіне ұрпақ қалдырып» отыру қабілеті. Осы жайында шөлді жерде өсетін өсімдіктердің қуаншылықпен күреседі деп айтуымызға болар еді, «бұған гөрі олар ылғалдыққа тәуелді деген дұрысырақ». Бұл тәуелдәләктер өте күрделі бірі – бірімен тығыз байланысып, шырмалып жатыр. Олардың бірі организмге қолайлы, оның дұрыс тіршілік етуіне себеп болады, екіншілері, керісінше түрдің дамып келе жатқан особьтарына теріс әсер етеді, олардың санының көбіне бөгет болады.

 Түрлер санының реттелуі жөнінде маңызды роль атқарады, сірә өте төмен температуралы кезеңдер немесе қуаншылық өсіп – өнуге өте зор бөгеу болса керек. 1854 -1855 жылдардың қысында дарвин өз имениесіндегі құстарпдың 4/5 қырылып қалғандығын айтады. Егер адамда кездесетін індет аурудан 10% қазаны көп деп танысақ, аталған қырғын шын мәнінде төтенше екенін түсіну қиын емес. Климаттың қолайсыз жағдайлары осы жөнінде аталған қатты суықтар, организмге тікелей әсер етіп қана қоймай оның азық қорын азайту арқылы жанама да әсерін тигізеді

 Дарвин бірге мекендеуші организмдердің арасындағы қарым – қатынастың күрделілігі жайында көптеген мысалдар келтіреді. Өсімдіктердің өскіндерін әр түрлі жануарлар көптеп құртып отырады. Дарвиннің есебінше 0,5м² көлеміндегі жерде пайда болған 357 өскіннің 295 – ін моллюскалар мен насекомдар жойып жіберген.

 Көптеген жағдайларда, органикалық баспалдақтарда бір – бірінен алшақ жатқан өсімдіктер мен жануарлар бір – біроімен өз ара тығыз жейелі байланысқан қарым – қатынаста болады. Бұған ара тозаңданатын, қызыл жоңышқа мысал бола алады. Аралардың саны,олардың ұяларын және балауызын талқандап балын жеп кететін дала тышқандар санына бірсыпыра байланысты. Дамып келе жатқан организмдердің қоршаған ортасымен қарым – қфеынасын талдай келгенде әрбір түрге, оның тіршілігінің әр кезеңде әсер етуші алуан түрлі кедергілердің ықпалы тиелі деген жалпы қорытынды шығады. Ақырында түрдің орташа саны немесе тіпті түрдің өмір сүріп қалуы аталған әсерлердің біртұтас әрекеттеріне байланысты болады. Тіршілік үшін күрес, яғни организмдердің орта жағдайларына тәуелділігі органикалық формалардың өгергіштігіне ықпал етеді.

 Табиғи сұрыптау жайындағы ілім – органикалық дүниенің тарихи дамуының обьективтік заңы ретінде Ч. Дарвин теориясының негізгі бөлімі болып саналады. Қазіргі кезде биология да Дарвиннің негізгі жағдайларының дұрыстығын дәлелдеуші көп және жан – жақты материалдар қорланды. Дарвин теориясында табиғи сұрыптау табиғатта жүріп жатқан процесс мағынасында түсініледі, бұл процесте орта жағдайларының дамып келе жатқан организмдерге тигізген әсерлерінің нәтижесінде өмір сүруі және дамуы үшін пайдалы белгілерге ие болған индивидумдар сақталып қалып отырады.

 Бұл процесс организмдермен оны қоршап тұрған орта жағдайларының өз ара қарым – қатынасының нәтижесі. Табиғи сұрыптауға қажетті материал организмдердің өзгергіштігі болып табылады. Құбылмалы сыртқы орта жағдайлары организмдерде өзгеріс тудырып отырады. Пайда болған өзгерістердің кейбіреулері озгерістерге пайдалы, екіншілері зиянды болады. Пайдалы белгісі бар организмдердің тірі қалуы және ұрпақ қалдырып өркендеу мүмкіндігі мол болады. Бұған керісінше, қандай да болса организмге зиянды өзгеріс, оның тіршілігіне теріс ықпал етеді, ондай өзгерісті особьтар ең алдымен құрып кетеді (элиминация) немесе өсіп – өне алмайды.

 Элиминация ортаның әр түрлі факторларына байланысты. Табиғатта мұндай процесс болатынына бақылау фактылары дәлел болады. Осы кезде құстарда болатын элиминация себептері біршама толық анықталады.

 Бұл жөнінде бір қатар қызғылықты мынадай бақылаулар бар: топ құсқа жыртқыштар шабуыл жасағанда, ең алдымен олардың ішінен қандай да бір кемістігі бар құстар қолға түсіп жем болады. Швециядағы бақылаулар бойынша қырғи 50 шамалы бір топ торғайлардың ішінен бір көзі соқыр торғайды соқыр жағынан келіп ұстап алған. Екінші бір жағдайда осы түрге жататын жыртқыш құс 20 көкшіл торғайдан жарақаттанған біреуін, 100 шымшықтан әлсіздеу біреуін ұстаған. Осы сияқты талғамдылық көптеген басқа жыртқыштарда да байқалады. Бұл аталып өткен фактылар, құстардағы элиминация түр үшін бағасы кем особьтарда болатындығына дәлел. Бір жағынан өзгергіштіктің сипаты, ал екінші жағынан элиминация сипаты өз ара тығыз байланысты екенін түсіну қиын емес. Осыған орай табиғи сұрыптауға қандай жағдайлар қолайлы екендігін айтуымызға болады. Ең алдымен түрдің пайда болатынын особьтарыныңсаны мен олардың мекендейтін ортасының жағдайы әр түрлі болуының үлкен мәні бар. Особьтар саны көп болып, олардың мекендейтін ортасының жағдайлары алуан түрлі болса, өзгеру варианттары да көп болады, демек табиғи селексия үшін бастапқы материал да – мол болады. Организмге пайдалы өзгерістің қандайы болса да, ол ұрпаққа берілетін болса ғана сұрыптау үшін мәні болады. Ең соңында табиғи сұрыптау процесі бір бағытта қанша ұзақ уақыт жүріп отырса, соншалықты нәтижелі болып шығады.

 Табиғи сұрыптаудың алғашқы сандық сипаттамасыпопуляцияда гендердің жиелігінің өзгеруі, жаңа мутациянын пайда болуы, доминантты және рецессивті гендердің элиминадция жиілігімен сипатталды.

 Сұрыптаудың коэффиценті. Элиминация жиілігін анықтау үшін

m- бастапқы дарақтар саны;n- келесі ұрпаққа дейін тірі қалған дарақтар саны.

А вариантында бастапқы дарақтар саныm-нан n - тірі қалған дарақтар, ал В вриантында В-n+nS дарақ. Сұрыптаудың коэффицентіS. Енді бұны қарапайым математикалық тұрғыдан есептеп көрейік. Мысалы: әр вариантта 1000 дарақ бар, А вариантында 50 дарақ тірі қалса, В вариантында 75 дарақ. В вариантында тірі қалғандар саны 50+50S75. Бұдан

шығады. Сұрыптаудың коэффицентісұрыпталу құндылығы екі варианттада бірдей болса өзгеру мүмкіндігі 0; ал бір вариант еіншісін толығымен ығыстырса 1ге дейін барады.

 Сұрыптаудың тиімділігі. А және Варианттарының бейімделудегі қатынасы әр варианттың тірі қалған дарақтардың санына қатынасымен анықталады. Мына формула бойынша:

Жоғарыда келтірілген мысалға байланысты сұрыптаудың тиімділігі былай анықталады:

сонымен А вариантына қарағанда В варианты 1,5 есе жақсырақ бейімделген.

 Сұрыптаудың жылдамдығы. Бір уақыт аралығында алынған варианттын өсу ауқымымен анықталатын сұрыптау.

бұнда – тандалған варианттын концентрациясы; - элимирацияланған варианттын концентрациясы. Ереже бойынша

Қорыта отырып, мынаны айтуға болады:

1.     Кез келген популяцияда әр ұрпақтың дараларында өзгергiштiк байқалады.

2.     Бұл өзгерiстердiң кейбiреуiнде генетикалық негiз бар.

3.     Жынысты жетiлу мен көбеюге дейiн тiрi қалатындармен салыстырғанда, көп даралар туылады.

4.     Кейбiр гендерi бар дараларда басқа генi бар дараларға қарағанда, тiрi қалып, ұрпақ беру мүмкiншiлiгi жоғары.

 Қорытынды: айтылғандарды қорыта отырып, тiрi қалу және көбею мүмкiншiлiгiн арттыратын генетикалық белгiлер популяция iшiнде ұрпақтан ұрпаққа жиi кездесе бастайды.

 1845 жылы Дарвин “Биглдегi саяхат” жұмысын Путешествие на “Бигле”, жарыққа шығарды, онда топографиялық сунаға түсiру және коллекция жинаумен шұғылданған, британдық әскери немедегi 5 жылдық жүзудегi өзiнiң алған әсерiн өте қызықты жазды. Бұл кiтапта оның сол кезде-ақ эволюция мен сұрыптау қалай жүретiнiн түсiнгенi көрiнедi. Галаногосс аралдарында ғана кездесетiн кептерлердiң (вьюрок) көптеген түрлерi туралы былай жазды: “құстар жабының тығыз байланысқан бiр туыс iшiндегi құрылыстың әртүрлiлiгi мен бiртiндеуiн байқай отырып, бұл архипелагта құстың 1 түрi алынып, әртүрлi мақсатта өзгеруiн көзге елестетуге болады”.

 Сол кiтапта ол табиғи сұрыптау туралы:”iрiктеушi фактор табиғи күйдегi санның өте тез артуына үнемi кедергi жасайды. Саны орташа шамамен тұрақты болып қалады; бiрақ әр жануарда санның өсуiне тенденциясы геометриялық прогрессияда болады” деп айтады.

Дарвин кейiнiрек “табиғи сұрыптау” деп атаған “белгiсiз күш” организмдер санының потенциалды жарылысына үнемi кедергi жасайды. Бұл ой оған Томас Роберт Мальтус жазған халық туралы очеркiн оқығаннан кейiн түзiлдi. (Thomas Malthus). Дарвиннiң арқасында мальтустiң “тiршiлiк үшiн күрес” деген бейнем сөзi кең тарады. Бұл түсiнiктi екеуi де популяцияның тез өсуi мен қоректiн ресурстар арасындағы сәйкессiздiк нәтижесi деп есептедi.

 Дарвин өзiнiң теориясын соңғы түрде “табиғи сұрыптау жолымен түрлердiң пайда болуы” кiтабында жазып шығарды, ол 1859 жылы жарыққа шығып, кең таралды.

Бұл кiтапта Дарвин тiрi және тiршiлiгiн жойған организмдерге жасаған өзiнiң және көзқарасын дәлелдейтiн басқа да зерттеушiлердiң материалдарын келтiрдi. Кейбiреулер Дарвин теориясын жақсы ықыласпен қарсы алды; олар оның организмдер мен әрқайсысының өзiне тән белгiлерi арасындағы көптеген ерекшелiктерiн түсiндiре алатынын ұқты. Басқалар, бұрынғы көзқарасты сақтады, тек ХХ ғасырда көптеген биологтар эволюцияның болатынын және табиғи сұрыпталуды оның негiзгi механизмi екенiн толығымен мойындады.

 Табиғи сұрыпталу теориясына қарсы кең тараған және негiзгi келiспеушiлiк негiзiнде тұқымқуалау факторларының әсерi туралы қате түсiнiктер жатты: ата-аналардың тұқымқуалау факторлары олардың ұрпағына қосылады деп есептелдi. Бұл түсiнiктер бойынша популяциядағы тұқымқуалайтын өзгергiштiк ұрпақтан ұрпаққа өткенде азаяды, соңында популяцияның барлық мүшелерi бiрдей болады, сөйтiп табиғи сұрыптау әсер етпей қалады. Ендi бiз гендер қосылмайтындығы жөнiнде бiлемiз, бiрақ Дарвин мен ХIХ ғасырдың көптеген биологтары , гендер қосылады деп есептедi. Бiрақ Грегор Мендель (Gregar Mendel) 1866 жылы өзiнiң нәтижелерiн жарыққа шығарды, оның жұмыстары 1900 жылға дейiн, бұл заңдар қайтадан ашылып, дәлелденбейiнше белгiсiз болып қалды, бұл заңдар, яғни гендер бiр-бiрiне тәуелсiз тұқымқуалайды және ұрпақтарда олар қосылмайды. Сонымен, өзгергiштiк әр ұрпақта сақталатынын дәлелдеi. Табиғи сұрыптау теориясын қабылдауға тағы бiр кедергi, Дарвин сұрыптауды мәдени өсiмдiктер мен үй жануарлары селекциясының саласынан алынған мысалдарды келтiрдi. Мол шаруашылығы мамандары iрi қара мысалы, малды сүттiлiлiгн көбейту (гомитин породасы) сүтiнiң майлылығын арттыру (жерсей породасы) ет мөлшерi бойынша сұрыптау жүргiздi. Мұндай жасанды сұрыптау бiрнеше ұрпақ сонында күрт өзгерiстер туғызады және эволюцияның нақты дәлелi болып табылады. Бiрақ, бұл эволюция белгiлi нәтижелер алуға ұмтылатын, селекционерлер жағынан арнайы жұмыстар нәтижесiнде жүредi. Дарвин табиғатта сұрыптаудың жүретiндiгi жөнiнде нақты бiрде-бiр дәлелдемелер айтпады. Оның қарсыластары табиғатта не сана, не ұмтылыс, не мақсат жоқ деп айтты. Табиғатта алатын орындарына ғана арнайы жасалған организмдер кездейсоқ жағдайлар нәтижесiнде қалай түзiледi? Келесi бөлiмде жазылған, табиғи популяциядағы сұрыптау мысалы бiрнеше жылдан соң ғана ашылды.

Тақырыбы: Адаптациялардың пайда болуы табиғи сұрыптау әсерінің нәтижесі

Мақсаты: Адаптациялардың туындауы, эволюциялық теория мен адаптациялардың зерттемелері туралы мәлімет беру.

Лекцияның жоспары және қысқаша мазмұны:

• Адаптациялардың туындауы- сұрыпталу әрекетінің нәтижесі. Адаптациялардың молекулалық, клеткалқ, организмдік және басқа деңгейлердегі мысалдары. Экожүелердегі коадаптациялардың мысалдары. Адаптациялардың жүйелері., олардың туындауылардың тетіктері. Адаптациялардың салыстырымды сипаты.
• Эволюциялық теориямен адаптациялардың туындауының зерттелімді мәселелерін шешудің методологиялық маңызы. Органикалық мақсаттылықтың зерттелімді мәселелері төңірегіндегі идеологиялық талас-тартыс.

 Адаптация деп ағзалардың ( популяция мен түрдің) нақтылы орта жағдайларында тіршілік етіп ұрпақ қалдыруын қамтамассыз ететін арнайы қасиеттердің пайда болуын айтады. Адаптация организмдердің өмірсүргіштігімен, бәсекелестігімен, фертильнистігімен сипатталады.

 Өмірсүргіштік . Мысалы:бұл организмнің өзіне қолайсыз ортада да жаксы көбейе алуы.

 Бәсекелестік-организмдердің әртүрлі ортада өзінің тіршілігін сақтап қалу қабілеті.

Фертильность-особтардың көбейе алуы және түрлердің сақталу қабілеті.Осы үш компанет те адаптацияның тарихи реакциялық нормасының,яғни эволюцияның нәтижесі болып табылады. Сонымен кез-келген адаптация-ол эволюция нәтижесі болып табылады.

Адаптацияның қалыптасуы тұқым қуалайтын өзгергіштік пен сұрыптауға тікелей байланысты.Өйткені,тұқым қуалайтын өзгергіштік адаптацияға элементарлық эволюциялық материал болса,сұрыпталу -эволюциялық жағдай болып табылады.

Кез келген популяциядағы немесе биогеценоздағы қандай да бір жағымды фенотиптік өзгерісті адаптация деп қарауға болмайды. Популяция дараларында сол ортаға сәйкес арнайы белгі қалыптасқанда ғана адаптация жөнінде айтуға болады. Құстардың ұшуға ,балықтардың жүзуге ыңғайлы келуі,ал топырақ астында тіршілік ететін жануарлардың сезім мүшелерінің нашар жетілуі,күрек тістерінің және алдыңғы аяқтарының қуатты болуы-адаптациның мысалдары.

 Өсімдіктердің қуаңшылыққа немесе ылғалы мол жерлерге бейімделуі , сол сияқты айқас тозаңданатын өсімдіктердің жел немесе бунақденелер арқылы тозаңдануға бейімделуі.Ағзалардың көбею қарқындылығының түрліше болуы сол түрдің немесе популяцияның өзін-өзі сақтап қалуға бейімділігі деп түсіну қажет.Оны мына мысалдан байқаймыз.Көбейіп ,даму барысында ұрпақтарының қырылып қалу мүмкіндігі жоғары даралар уылдырығы мен жұмыртқаларын,тұқымдарға көп салады.Адам ішегінде паразиттік тіршілік ететін цепендердің жетілген әр бөлігінде 175 мың жұмыртқа болса,ал аскариданың аналығы үшкірқұрт тәулігіне 240 мың жұмыртқа салады,ал треска балығы 4 млн-ға жуық уылдырық шашып,бір көкнәр өсімдігін 32мыңдай тұқым түзіледі.Керісінше,ұрпағына қамқорлық жасайтын түйсікті сезімі бар омыртқалы жануарларда тұқым саны айтарлықтай аз болады.Кейбір құстар аз жұмыртқа салып,оны аталығы мен аналығы кезек-кезек басып шығарады.Сүтқоректілердің барлығы баласына қамқорлық жасайды.

Адаптация түрлері.

Морфологиялық адаптация. Көпшілік бұл адаптация

түрлері,организмнің үстіңгі бетінде жатады.Соның әсерінен организмдердегі адаптацияны зерттеу басталды.

Бүркеніш рең. Адаптацияның бұл түрі ашық жерлерде тіршілік ететін ағзалардың жауынан қорғану белгісі.Көптеген көбелектер мен басқа да бунақденелердің қанаттарының,денесінің түрлі-түсті болуына сәйкес өсімдіктер арасынан ажырату қиын.Кейбір қоңыздар,шегіртке және жұлдызқұрттар жасыл ренді болады.Ұясын ашық жерлерге салатын құр,шіл сияқты құстардың ұясында отырған аналығын бірден аңғару мүмкін емес. Орманды, далалы жерлерде тіршілік ететін жануарлар әртүрлі жолақта ,теңбілді белгілерімен ерекшеленеді.Мысалы, зебр, жираф, жолбарыс ,жыланның түстері мекне ортасындағы жарық пен көлеңке дақтарының тез алмасып отыруына сәйкес келеді. Мұндай бүркеніш реңнің қалыптасуы-эволюциялық элементарлық жағдайлар әрекетінің нәтижесі деп қарау керек.

 Жасырушы рең - жануарлардың дене пішіні мен реңі тұрғысынан айналадағы заттарға сәйкес келуі. Мысалы, тропиктік орманда тіршілік ететін жыландрды ондағы лианалардан ажырату мүмкін емес.Судағы қалың балдырлар арасынан теңіз атбасы мен инебалықты ажырату да оңайға соқпайды. Ағаш діңінде кездесетін қоңыздар , өрмекшілер, көбелектер қыналырға өте ұқсас болғандықтан байқалмайды.

Мүр көбелегінің жұлдызқұртты бұтаққа ұқсайды.Бразилияда тіршілік ететін жапырақ-балық-өлі жапыраққа ұқсас ,тек айырмасы ол реңін өзгерте алады. Каллима туысына жататын көбелектің қанаттарының пішіні мен жүйкеленуі жапыраққа өте ұқсас болады.

Сақтандырушы рең-көбінесе улы және шағатын жәндіктерге тән белгі.Улы жылан,сона мен аралар әр түрлі жолақта ашық реңіне байланысты бірден ерекшеленіп көзге түседі.Бұлардың қанында улы немесе жағымсыз иісті зат болғандықтан ,жаулары жемейді. Мысалы, бұзаубастың үстіңгі қанаты жасырушы реңді ,астыңғы қанаттары сақтандырушы реңді болады.Қауіп төнген кезде алдыңғы қанаттарын көтеріп жіберіп, оның астындағы ашық түсті сақтандырушы реңі бар қанаттарын жайып ,жауын үркітіп жібереді.

 Морфологиялық адаптацияның ең маңызды типі ол қорғаныш рең (мимикария)-қауіпсіз ,жәндіктердің пішіні,реңі ,мінез-қылығы тұрғысынан улы,шағатын қауіпті жіндіктерге ұқсастығы. Мысалы,улы жыландарға ұқсауы. Бейімділітің бұл түрі қорғана алмайтын ір түрге жататын дараларда біркелкі мутациялар олардың тірі қалуына мүмкіндік беретін белгі деп түсіндіріледі.Өсімдіктердің де дәл осындай алуан түрлі бейімдеушілік белгілерін атауға болады.

 Физиологиялық адаптация. Бұл адаптация екі топқа бөлінеді:Статистикалық және Динамикалық .

 Статистикалық адаптацияға физиологиялық белгілер жатады.Мысалы: дене температурасының тұрақты сақталуы ,қандағы тұздың ,қанттың концетрациясы, т.б.

Динамикалық адаптация-ол организм өміріндегі тұздардың, температураның тұрақталуы.

Статистикалық адаптацияның қызметі -физиологиялық константың сақталуы,ал Динамикалық адаптацияның қызметі заттардың өзгеру процессі,яғни зиянды факторлердің әсерін азайту болып табылады.Мысалы : организмдегі тұздар концентрациясының артуы-клеткадағы және тканьдердегі процестерді нашарлатады.

Биохимиялық адаптация. Ол көп түрлі. Барлық биохимиялық процестерді қамтиды. Бұған клеткадағы белоктардың синтезделуі,тағамдағы ферменттердің әсерінен белоктардың ыдырауы,тыныс алу мен фотосинтез процесі кезіндегі глюкозаның синтезделуі т.б жатады.

 Биохимиялық адаптация көбінесе ішкі факторларға байланысты.Мысалы: көптеген топырақтағы омыртқазыздардың,рептилиалардың және сүтқоректілерде аммиак организмнен несеп қышқылы түрінде шығарылады.

Бейімдеушіліктің салыстырмалы сипаты.

Табиғатта тіршілік жағдайларына абсолютті бейімделген формалар жоқ.Ағзаның тірі қалуына кез келген бейімделу тек арнайы орта жағдайларына ғана жәрдемдесе алады. Бірақ соның өзінде де ол салыстырмалы сипатта болады.

Егер тіршілік жағдайлары өзгерсе,бейімділік белгілері пайдасыз болып қалады. Мысалы: Тасбақаның сауыты оны жауларынан жақсы қорғай алады.Бірақ жыртқыш құстар тасбақаны өте биікке көтеріп, жерге тастап жібереді де, быт-шыт болып сынған сауыт ішінен босаған денені алып жейді.

 Ақ құр қыстың ашық күндері қар бетіне түскен өз көлеңкесімен көрініп қалады. Жыртқыш балықтардың қашып ,су бетіне шоршып шыққан ұшқыш балықты ауада альбатрос қағып алып жеп қояды.

Кірпінің инелері оны жауларынан жақсы қорғағанымен,үкі кірпі денесін бірнешеге бөліп,әр бөлікті инесімен қоса жеп қояды.

 Бейімділіктің салыстырмалы сипатта болуына,жануарлардағы көптеген рудименттер мен атавизм белгілері дәлел бола алады. Мысалы: кейбір құстардың қанаты рудимент түрінде сақталып,ұшу қызметін атқармайды, жылқының қоламса сүйегінің болуы, құрлыққа бейімделген тау қазының саусақтарының арасында жарғақтың болуы, маймылдар мен адамда үшінші қабақтың сақталуы, т.б. Адаптацияның салыстырмалы сипатын, органикалық дүниенің жойылып біткен формалары да айқын дәлелдейді.

 Этологиялық адаптация.

 Этология түсінігі әртүрлі мінез-құлық жиынтықтан тұрады.Көбінесе тіршілігін сақтап қалу ірекетіне бағытталған.Адаптациялық мінез-құлығы онтогенезде байқалады.Мысалы: қоректі жинау,табиғаттың қолайсыз жағдайларынан қорғаныста болу,жыртқыштардан қашу,өзіне жұп табу ,ұрпағына қамқорлық және т.б.

Түрлік адаптация.

Адаптацияға конгруэнция,мутация,полиморфизм сияқты түрлері жатады.

Конгруэнция-бұл морфо-физиканың үлкен тобы.Особтардың қызметін көбеюін ,тіршілігін жалпы сипаттайды.Конгруэнцияның басым көпшілігі көбеюмен байланысты.Мысалы:аналық пен аталықтың бір-біріне сәйкес келуі,яғни бір-біріне белгі жіберуі.Олар белгілер бірнеше түрде болады.Мысалы:сезгіштік,дыбыстық,бақылағыштық.

Бақылығыштық тітіркенгіштігі құстарда,өрмекшілерде байқалады.Олар денелерінің түсіне қарп өздерінің жұптарын,мінез-құлығын ,қозғалысын,бір-бірін табу үшін бір-бірін ажырату үшін өте қажет.Көбінесе шағылысу кезінде.Мысалы:тюленнің аталығында шағылысар алдында мұрнының үстінде мөшек тәрізді қап пайда болады.Ол оның шағылысуға дайын екндігін білдіретін белгі.

Дыбыстық тітіркендіргіш жануарларда өте маңызды орын алады.Мысалы:өарапайым сверчоктың аналығы өзінің аталығына жақындау үшін дыбыс шығарады.

Сезгіштік тітіркендіргіші көбінесе иіс шығару арқылы болады.Мысалы:қарапайым көбелекті алсақ ,көбелектің аналығы арнайы иіс шығарып,өзіне аталық түрлердің көңілін аудартады.Сондықтан ол өте маңызды.

Репродуктивті кооперация.

Репродуктивті кооперация организмнің сәтті ,нәтижелі дамып көбеюіне ықпал ететін тип болып табылады.Көбінесе особтардың жұпталып,жиналып өздеріне жұп табуы.Топтасып жүріп оларға ұрпақтарын сақтаудың ең тиімді жолы болып табылады.

Трофикалық кооперация-бұл организмдердің топтасып жүріп өзінің қорегін табу жолының тиімділігін көрсетеді.Бұл тип жоғары сатыдағы жануарларда жақсы дамыған.Мысалы:жыртқыштардың бірігіп тамақ табуы.

Конституциялық кооперация-организмдердің қолайсыз климаттық жағдайларындада өмір сүре алуы.Мысалы:пингвиндардың ең суық кездерде топтасып жүруі.

Түрішілік полиморфизм -өздерінің қоршаған ортасына қолайлы жағдай жпсай отырып өмір сүруі.Полиморфизм құрамы генетикалық ерекшелік,модификациялық өзгергіштік ерекшеліктері болуы мүмкін.Бірақ екеуінің де нәтижесінде сұрыпталып жақсысы түрлі ортаға бейәмделген түрлері қалады.Түрішілік полиморфизм морфологиялық,физиологиялық,биохимиялық болып бөлінеді.

 Морфологиялық полиморфизм айқын көрінеді.Мысалы:көптеген балықтардың қарапайым аталықтарының арасында ергежейлі атлықтардың кездесуі.

 Физикалық полиморфизм-морфологиялықпен тығыз байланысты.Мысалы :Европада кездесетін ұлудың бақалшығында полиморфизм көрінеді.Ол жауларынан қорғану қызметін атқарады.

Биохимиялық полиморфизм көбінесе өсімдіктерде байқалады.Мысалы кукуруз,бидай,т.б.Ал адамда белоктардың полиморфизмі инфекциялық аурулардан қорғаудың басты қоры болып есептеледі.