Методичні вказівки для організації самостійної роботи студентів на тему: " генетична небезпека забруднення середовища. Поняття про антимутагени та комутагени"



Сторінка10/13
Дата конвертації15.04.2016
Розмір1.26 Mb.
1   ...   5   6   7   8   9   10   11   12   13

МІНІСТЕРСТВО ОХОРОНИ ЗДОРОВЯ УКРАЇНИ


БУКОВИНСЬКИЙ ДЕРЖАВНИЙ МЕДИЧНИЙ УНІВЕРСИТЕТ

“Затверджено”


на методичній нараді кафедри

медичної біології, генетики та гістології

“__”_________ 200_ р. (протокол № __)

Завідувач кафедри, чл.-кор. АПН України

професор В.П. Пішак

“__”_________ 200_ р




МЕТОДИЧНІ ВКАЗІВКИ

для організації самостійної роботи студентів на тему:


Походження людини. Співвідношення біологічних і соціальних факторів у становленні людини на різних етапах антропогенезу”

Модуль 3 «Популяційно-видовий, біогеоценотичний і біосферний рівні організації життя»

Змістовий модуль 8 «Взаємозв’язок індивідуального та історичного розвитку. Біосфера та людина»
Навчальна дисципліна –

медична біологія

Курс І

Факультет – медичний



Спеціальність – лікувальна справа, педіатрія

Кількість годин – 1 год.

Методичні вказівки склала,

доцент Черновська Н.В.



Чернівці, 2008

Тема: Походження людини. Співвідношення біологічних і соціальних факторів у становленні людини на різних етапах антропогенезу
1. Актуальність теми:

Походження людини є цікавою і невирішеною проблемою. Щодо антропогенезу існує багато теорій і гіпотез. Знання цих теорій і критична оцінка їх розширює світогляд і дозволяє краще зрозуміти навколишній світ, його сучасне і майбутнє. Наведені в літературі порівняльно-анатомічні, фізіологічні, генетичні і палеонтологічні докази тваринного походження людини пояснюють механізм виникнення різних аномалій і каліцтв, які були нормою на певних етапах філогенезу.


2. Навчальні цілі.

Знати:


• докази походження людини від тварин (анатомічні, фізіологічні, ембріональні, палеонтологічні);

• напрями еволюції людини;

• рушійні сили еволюції;

• співвідношення біологічних і соціальних факторів у становленні людини на різних етапах антропогенезу.

Вміти:

• зробити критичний аналіз теорій антропогенезу.


3. Матеріали доаудиторної самостійної роботи.

3.1. Міждисциплінарна інтеграція.




Дисципліна

Знати

Людина та її здоров'я

Анатомічні і фізіологічні особливості людини в зв'язку з прямоходінням.

Зоологія

Анатомо-фізіологічні особливості хребетних і, особливо, ссавців.

Загальна біологія

Еволюційне вчення Дарвіна.

Теорії і гіпотези походження людини.



3.2. Зміст теми:

1. Історія вивчення проблеми походження людини.

2. Докази тваринного походження людини.

3. Місце людини у системі класифікації тваринного світу.

4. Морфофізіологічні відмінності людини і приматів.

5. Основні етапи еволюції людини.

6. Співвідношення біологічних і соціальних факторів у становленні людини на різних етапах антропогенезу.

7. Еволюція сучасної людини.

Проблема походження людини цікавила людство у всі часи. Всі теорії, гіпотези, погляди з цієї проблеми об'єднуються у два напрямки: походження людини надприродним і природним шляхом. Ці теорії відомі з шкільного курсу загальної біології. Студентам рекомендується проаналізувати їх і навести відомі вже докази тваринного походження людини: порівняльно-анатомічні, фізіологічні, ембріональні і палеонтологічні. Зупинившись на відмінностях людини від приматів, необхідно визначити місце людини в тваринному світі.

Царство тварин

Тип Хордові

Підтип Хребетні

Клас Ссавці

Ряд Примати

Підряд Людиноподібні

Секція Вузьконосі

Родина Гомініди

Рід Людина

Вид Homo sapiens..

Основні етапи еволюції людини.

Виділяють три етапи еволюції людини:

1. Давні стадії гомінізації — походження роду Homo.

2. Еволюція роду Homo до виникнення сучасної людини.

3. Еволюція сучасної людини.

Методичні підходи до вивчення різних етапів антропогенезу різні. Перший етап вивчається методами палеонтології й порівняльної анатомії. У зв'язку з появою елементів матеріальної культури другий етап вивчають також методами археології. На третьому етапі еволюційні явища відбуваються в основному на молекулярно-генетичному і проявляються на рівні популяції. Тому основними методами вивчення еволюції сучасної людини є біохімічний, цитогенетичний і популяційно-статистичний. Вивчення перших двох етапів еволюції людини стикається з необхідністю датування палеонтологічного матеріалу й елементів матеріальної культури. Щоб визначити абсолютний вік викопних решток людини і його предків, широко використовують фізичні методи, зокрема радіо­метричні. З допомогою масс-спектрометрів визначають ізотопний склад об'єкта, що вивчається, і за співвідношенням елементів з урахуванням періоду піврозпаду ізотопів, що входять до складу його, визначають вік зразка. Викопний кістковий матеріал містить мінеральні компоненти і білок колаген, що руйнується надзвичайно повільно. На цій властивості його базується колагеновий метод абсолютного датування викопних решток: чим менше колагену міститься в зразку, тим він давніший. Останнім часом в антропології все ширше застосовуються методи імунології, молекулярної біології і цитогенетики. У зв'язку з тим що ці методи дуже важливі, розглянемо їх детальніше.



Імунологічний метод, заснований на вивченні імунологічних реакцій антиген-антитіло, використовують для визначення : прямого споріднення організмів одного з одним. Цей метод особливо цікавий тому, що можна використовувати під час вивчення ступеня споріднення не лише сучасної людини з людиноподібними мавпами, а й форм, що живуть тепер, з викопними. Для цього із слідів білка, що добувають з кісток викопних форм, одержують антитіла, які і застосовуються в імунних реакціях з білками сучасних видів. Із сучасних людиноподібних мавп до людини імунологічно найбільш подібний шимпанзе, а орангутанг віддалений від людини найбільш далеко. Імунологічним методом було виявлено, що білки рамапітека (абсолютний вік 13 млн років) більш подібні до білків орангутанга, ніж людини і шимпанзе. Ці дані разом з ре­зультатами морфологічних і палеонтологічних порівнянь примусили відмовитися від уявлень про те, що рамапітек—прямий предок людини, і пов'язати його з еволюційною лінією орангутанга. З цього можна зробити висновок, що роз'єднання лінії еволюції людини з африканськими людиноподібними мавпами відбулося значно пізніше ніж 13 млн років назад.

В останні роки антропогенез ефективно вивчається також бі­молекулярними методами. В основі біомолекулярних методів вивчення еволюції лежить припущення, що міра подібності двох таксонів відповідає і мірі споріднення їх. Тому організми, що мали загального предка у недалекому минулому, більш подібні одне до одного, ніж ті, що мали його давно. Суть біомолекулярних методів у використанні даних, одержаних під час зіставлення білків і нуклеїнових кислот організмів різних видів з метою визначення спо­ріднення їх і давності відповідних філогенетичних гілок. При цьому вважають, що ступінь відмінностей у амінокислотному складі білків і в нуклеотидних послідовностях ДНК дає змогу говорити про час розходження видів, що порівнюються, від предкової форми.

Природно, що оцінювати ступінь споріднення і давність розходження філогенетичних гілок можна за нагромадженням нейтральних мутацій у геноми, бо шкідливі мутації швидко елімінуються з генофондів. Однак молекулярні дані -лише один з методів визначення еволюційних відстаней, який діє лише поряд з класичними методами палеонтології й антропології, причому в результатах при цьому можливі серйозні розходження. Так, під час вивчення скелета людини, виявленого на території Еквадора, за даними радіовуглецевого й амінокислотного аналізів, було виявлено давність його в 28 тис. років. Завдяки колагеновому аналізу вік того самого скелета виявився датованим не більш ніж 2,5 тис. років.

У молекулярній антропології застосовують кілька методів оцінки ступеня диференціації таксонів, що доповнюють один одного:

гібридизація ДНК, визначення амінокислотних послідовностей білків, вивчення генів гістосумісності тощо. Найбільш вірогідні дані «одержані шляхом гібридизації ДНК, бо швидкість еволюції ДНК у цілому більш стала, ніж зміни білків. Гібридизація ДНК довела, що час дивергенції еволюційних гілок людини і шимпанзе відповідає 6,5—7,5 млн років тому назад. Однак між еволюцією структури геному у вигляді накопичення генних мутацій і морфофізіологічною еволюцією часто немає прямої залежності. Це може бути пов'язано з тим, що у формуванні практично всіх складних фенотипових ознак беруть участь різні генні системи. Таким чином, швидкість еволюції білків у двох різних споріднених видів може бути однакова, а швидкість еволюції в цілому, оцінена за комплексом фенотипових ознак, при цьому виявляється різною; по­рівнюючи амінокислотні послідовності білків шимпанзе і людини, можна зробити висновок, що близько 99 % їхніх білків абсолютно ідентичні. Отже, структурні гени людини і шимпанзе теж дуже подібні. З чим же пов'язані такі значні морфофізіологічні відмінності обох видів? Можна припустити, що вони пов'язані з відмінностями розподілу білків у клітинах організму в процесі розвитку, що, в свою чергу, визначається відмінностями програми зчитування подібної спадкової інформації в часі і просторі. Іншими словами, це може бути зумовлено значними еволюційними перетвореннями не структурних, а регуляторних генів.

Оскільки вивчення хромосомного матеріалу можливе лише в організмів, що живуть тепер, застосування цього генетичного методу обмежується сучасною людиною й людиноподібними мавпами. Завдяки диференціальному забарвленню хромосом можна не лише зіставляти хромосоми різних видів приматів і людини та вивчати хромосомний поліморфізм сучасної людини, а й вирішувати деякі питання еволюції.

З'ясовано, що каріотип людиноподібних мавп відрізняється за кількістю хромосом від каріотипу людини на одну пару (23 пари хромосом людини і 24 пари шимпанзе). 13 пар хромосом людини і шимпанзе ідентичні. Хромосома 2-ї пари людини точно відповідає двом з'єднаним хромосомам шимпанзе, а решта хромосом відрізняються одна від одної незначно. Так, хромосома 5-ї пари шим­панзе відповідає такій самій хромосомі людини, але незначна перицентрична ділянка її інвертована на 180° порівняно з хромосомою людини. Інверсії такого роду виявлені в каріотипі людини і шимпанзе ще у восьми хромосомах. Ці дані разом зі вказівками на подібність білків людини і шимпанзе свідчать про значну еволюційну схожість їх.

Довгий час палеонтологи найбільш давніми представниками гомінід вважали південноафриканських двоногих примат Australopithecus africanus. Вік більшої частини південноафриканських знахідок австралопітеків визначають в інтервалі 3-1 млн років. У 1960—1970 pp. в результаті розкопок у Ефіопії і пізніше в Танзанії і Кенії було виявлено великі групи гомінід, давність яких виз­начають у 4—2,8 млн років. За цими матеріалами у 1978 р. було описано новий вид австралопітеків A. afarensis, більш примітивний, ніж A. africanus, але теж двоногий і з рисами «проміжності» щодо сучасних людиноподібних мавп і людини. Об'єм порожнини мозку черепа виявився в межах 380—450 см3, тобто практично не відрізнявся від об'єму мозку .сучасного шимпанзе, коефіцієнт церебралізації — близько 1 проти 0,9 у шимпанзе і 1,2—1,5 — у більш пізніх австралопітеків. Розглядаючи матеріали з морфології афарського австралопітека, було доведено, що саме двоногість, а не більший об'єм мозку була ключовою адаптацією ранніх гомінід.

У 1964 р. за знахідками, зробленими в Танзанії, було виділено вид Н. habilis, що має абсолютний вік 2—1,7 млн років. Характерні ознаки його — двоногість. У цілому прогресивна будова кисті, зубної системи, об'єм ендокрану від 540 до 700 см3, що приблизно у півтора раза перебільшує об'єм мозку австралопітеків. Коефіцієнт церебралізації у цього виду досягає 1,8—2,1. На ендокрані виявляються прогресивні нейроморфологічні ознаки, які визначають за відбитками головного мозку, і виражена асиметрія півкуль, розвиток обох мовних центрів як умова для виникнення членороздільної мови. Перелічені ознаки, основними з яких є прогресивний розвиток мозку, характеризують уже організм з іншою морфо-функціональною організацією порівняно з австралопітеками. Ці ознаки специфічні для роду Homo. Зіставляючи морфологію африканського і афарського австралопітеків з Н. habilis (із сучасною людиною), можна припустити таку схему філогенетичних взаємозв'язків ранніх гомінід. Африканський австралопітек, якого раніше вважали предком як роду Homo, так і інших австралопітекових, у цій схемі є представником бічної гілки еволюції, що призвела до вузької спеціалізації й утворення потужних форм типу A. robustus, що вимерли близько 1 млн років тому.

Протягом 1—1,5 млн років представники двох подібних родів і, можливо, кількох видів співіснували, причому не лише в часі, а і на територіях, що перекриваються. Визнаючи це, можна припустити високу ймовірність .симпатричного видоутворення на перших етапах гомінізації. В основі дивергенції різних ліній різних гомінід і австралопітекових могли бути різного роду механізми ізоляції, насамперед хромосомні перебудови.

Наступним ступенем гомінізації після появи Н. habilis вважають виникнення архантропів, представником яких є збірний вид Н. erectus, матеріальна культура якого і яскраво виражена соціальність дали змогу йому швидко й ефективно розселитися по всій території Африки і Євразії, освоївши обширний ареал, різноманітний у кліматичному відношенні. Довгий час давніми архантропами вважали азіатських представників з Індонезії і Південного Китаю. Однак знахідки останніх років на території Ізраїлю(1982) і в Кенії (1984), що датуються відповідно 2 і 1,6 млн років і мають елементи матеріальної культури і ознаки використання вогню, свідчать про те, що арогенна еволюція гомінід відбувалася на Африканському континенті й на Ближньому Сході і дала змогу пов'язати походження Н. erectus зі Східно-Африканськими формами Н. habilis. Наявність же великої кількості знахідок архантропів давністю 1,5—0,1 млн років у віддалених від Африки регіонах - у Південно-Східній і Східній Азії і навіть на островах Великобританії—свідчить про активні адаптації їх до різноманітних умов існування. Роль Н. erectus як етапу антропогенезу ніколи не підлягала сумніву. Що стосується неандертальської людини, то роль її у походженні сучасної людини тепер заперечується. Це пов'язано з виявленням великої кількості викопних решток людини з проміжними рисами між Н. erectus і людиною сучасного фізичного типу. Крім того, завдяки палеонтологічним знахідкам останніх років можна говорити про недооцінку інтелектуальних можливостей неандертальців. Так, рештки кісток неандертальця з Сен-Сезер (Франція) було знайдено разом із знаряддям праці, характерними для верхньопалеолітичної людини, що свідчить про відсутність різкої інтелектуальної межі між неандертальцями і сучасною людиною. Є дані про ритуальні походження неандертальців на території Близького Сходу. Ці та деякі інші знахідки дали змогу в кінці 60-х років виділити палеонтропів в окремий підвид Н. sapiens neanderthalensis на відміну від Н. sapiens sapiens, який, таким чином, теж дістав ранг підвиду. Найбільш давні викопні рештки його віком 100 тис. років виявлено на території Північно-Східної Африки. Численні знахідки палеонтропів і неоантропів, що датуються 37—25 тис. років, на території Європи свідчать про існування обох підвидів протягом кількох тисячоліть. У цей період неоантропи населяли вже не лише Європу й Африку, а й окремі райони Азії (о. Тайвань, о. Окінава) і навіть Америку. Ці дані свідчать про незвичайно швидкий процес розселення сучасної людини, що може бути доказом «вибухового» стрибкоподібного характеру антропогенезу у цей період як у біологічному, так і в соціальному змісті. Н. S. neanderthalensis у вигляді викопних решток не виявляється пізніше рубежу в 25 тис. років. Швидке зникнення палеонтропів може бути пов'язане або з витісненням їх людьми з більш сучасною технікою виготовлення знарядь праці, або з метисацією з ними.

Перший етап антропогенезу – чисто біологічна еволюція. На другому етані до елементарних факторів біологічної еволюції підключаєтся дія соціального фактора, який на третьому етапі є домінуючими. Соціальне у людині є суттю. Воно прогнозує сучасний стан його й прогнозує майбутнє. Біологічне при цьому стає спадком людини, тому еволюція його на сучасному етапі відбувається не за біологічними законами, а за законами розвитку суспільства. Тому зникає й основний результат біологічної еволюції видоутворення, однак у популяціях людини продовжує формуватися явище генетичного поліморфізму, який саме у виду Homo sapiens виражений особливо чітко.

Процес еволюції людини в умовах його біосоціальності відбувається у діалектично знятому вигляді. Це означає, що основний результат біологічної еволюції — видоутворення в суспільстві людей — не реалізується, а дія еволюційних факторів на людину спричинює в основному виникненню чітко вираженого генетичного різноманіття, що проявляється на внутрішньовидовому, міжпопуляційному рівні, тобто у вигляді мікроеволюційннх процесів.

Генетична різноманітність людини проявляється на всіх рівнях організації спадкового матеріалу. На молекулярному рівні це існування двох і більше алельних варіантів того самого виду. Здатність існування гена в різних алельних формах характерна для людини більше, ніж для ЗО % локусів, і забезпечує в популяціях людини високий ступінь гетерозиготності. У реальних популяціях людини ступінь гетерозиготності досягає 6,7 %, що відповідає се­редньому ступеню гетерозиготності популяцій хребетних. Якщо виходити з того, що кількість локусів у геномі людини відповідає 100000, то організм, гетерозиготний по 6,7 % генів, утворює 26700 або 102017 типів генів. Багато генів при цьому представлені множинними алелями, зокрема, гени деяких ферментів існують у вигляді десятків алельних варіантів. Завдяки цьому в багато разів збільшується потенціал генетичної різноманітності людини.

Внаслідок мутаційного процесу створюються нові алелі, але діє він не спрямовано. Тому на фоні малої плодючості і тенденцій до панміксій, характерних для людини, багато мутацій виявляються в популяціях у дуже невеликій кількості.

Прикладом таких мутацій може бути виявлена у 1981 р. мутація гена а-ланцюга гемоглобіну у вигляді заміни амінокислоти лізину на глютамін у положенні 60 (Hb Daqhestan). Носії її виявлені лише в 12 чоловік у двох родинах Табасаранського району в Дагестані. Ця мутація в гетерозиготному стані не знижує життєздатності носіїв. Гомозиготи по ній невідомі, її раніше ніде і ніколи не виявляли. Інші мутантні алелі в популяціях трапляються з частотою більш ніж

1 %. Пояснити це лише дією мутаційного процесу не можна. Механізми підтримання високого ступеня генетичної різноманітності в популяціях на фоні високої частоти зустрічності різних апелів того самого гена - дія природного добору, а для малих популяцій — також і дрейфа генів.

Такий стан популяцій, коли в ній протягом багатьох поколінь зберігається

2 і більше різних алельних форм того самого гена з частотою зустрічності рідкісного апеля не менше 1%, називають генетичним поліморфізмом.

Обидві форми генетичного поліморфізму — екологічний (адаптаційний) і балансований (гетерозиготний) характерні і для популяцій людини. Екологічний генетичний поліморфізм в основі має відбір особин з різними генотипами, що генетичне краще адаптовані до різноманітних умов середовища, що змінюються.

Явище балансованого поліморфізму сприяє збереженню у популяціях рецесивних апелів за рахунок ефекту наддомінування тобто селективної переваги гетерозиготних особин. Класичними прикладами балансованого поліморфізму є різні гемоглобінопатії, поширені з великою частотою в регіонах з високим ступенем імовірності зараження тропічною формою малярії.

Ефективний відбір гетерозиготних особин показаний і стосовно алелів полігенних груп, що контролюють кількісні ознаки. Аналіз кількості спонтанних абортів у пологових будинках Москви залежно від антропометричних характеристик батьків показав, що у сім'ях де батьки характеризуються найбільш середніми антропометричними показниками, вагітність переривається рідко. Практично всі антропометричні ознаки наслідуються полігенно, тому люди із середніми показниками гетерозиготні за більшістю таких локусів. Більш високий репродуктивний коофіцієнт гетерозиготних особин, порівняно з гомозиготними, зумовлює збереження в популяціях максимальної різноманітності полігенів і забезпечує широкі межі експресивності відповідних ознак. Збереження значної кількості рецесивних алелів у генофондах популяцій людини як резутьтат дії природного добору, спрямованого на створення генетичного поліморфізму, могло мати б перспективне значення в плані дальшої еволюції людини як біологічного виду. Однак еволюція людини не пов'язана з особливостями її генетичної інформації, а визнається її соціальною суттю.

Медичне значення генетичного поліморфізму величезно тому, що він забезпечує генетичну унікальність кожної людини і окремих популяцій людини. Тому працю лікаря треба індивідуалізувати як стосовно окремих популяцій, так і під час аналізу стану здоров'я великих популяцій людей.

Хромосомний поліморфізм людини на відміну від різноманітності генів не має такого самого регулярного характеру. Насправді, чіткий поліморфізм хромосом міг би призвести до первинної генетичної ізоляції за рахунок порушення коньюгації й кросинговеру. Тому різноманітність будови хромосом можлива лише за рахунок гетерохроматину з послідовностями, що часто повторюються.


3.4. Орієнтовна карта для самостійної роботи з літературою:

Основні завдання

Вказівки

Відповіді

Вивчити:

1. Докази тваринного походжен-ня людини.

2. Морфофізіологічні відмінності людини і приматів.

3. Основні етапи еволюції людини.

4. Співвідношення біологічних і соціальних факторів у станов-лешгі людини.

5. Еволюція сучасної людини.



Навести анатомічні, ембріологічні і палеон-тологічні докази; назвати атавізми і рудименти у людини.

Назвати особливості людини в зв'язку з прямоходінням і з соціальним характером.

Згідно палеонтологічних даних охарактеризувати людину на різних етапах антропогенезу:

• архантропи

• палеантропи

• неоантропи

Звернути увагу на зростання ролі соціаль-них факторів у станов­ленні людини.

Навести докази дії на людину стабілізуючого природного добору, який не приводить до утво-рення нового виду.






3.3. Рекомендована література:

• основна:

1. Слюсарев А.О., Жукова С.В. Біологія. -К.: Вища шк., 1992. - С. 249-276.

2. Слюсарев А.А., Жукова С.В. Биология. - К.: Вища шк., 1987. - С. 259-289.

3. Лекції з медичної біології: Навч. Посібник /за ред. В.О. Корольова, В.М. Яригіна. - К. Вища шк., 1993. - С. 142-151.

• додаткова: І.Бунак В.В. Род Homo, его возникновения и последующая еволюция. - М.: Наука, 1980. - 328с.

2.Рогинский Я.Я. Проблеми антропогенеза. -М.: Вьісш. Шк.; 1977. З.Яблоков А.В., Юнуфов А.Г. Зволюционное учение. - М.: Вьісшая шк., 1989.
3.4. Питання для самоконтролю

1. Історія вирішення проблеми походження людини.

2. В який період історії Землі виникла людина?

3. Докази тваринного походження людини.

4. Місце виду Homo sapiens в системі класифікації тваринного світу.

5. Характеристика ряду приматів.

6. Подібність людини і приматів.

7. Морфофізіологічні відмінності людини і тварин.

8. Палеонтологічні дані про походження приматів і людини.

9. Чому відповідно до відкриттів останніх років африканського австралопітека не можна вважати предковою формою людини?

10.Час виникнення на Землі найдавніших людей. Морфофізіологічна характеристика архантропів, спосіб їх життя.

11.Коли виникли на Землі неандертальці? Зовнішній вигляд і спосіб життя

палеоантропів (давніх людей).

12.Коли з'явилися на Землі люди сучасного типу? Зовнішній вигляд і спосіб

життя неоантропів.

13.3 чим пов'язаний біологічний прогрес гомінід і людини на різних етапах

антропогенезу?

14.Як можна пояснити, що на деяких етапах антропогенезу виявляються

стрибкоподібні зміни морфології предкових форм?

15.У чому виявляється еволюція людини на сучасному етапі?


3.6. Теми рефератів:

1. Людина: минуле, сучасне, майбутнє.

2. Співвідношення соціального і біологічного у становленні людини.

3. Історія вивчення проблеми походження людини.

4. Специфіка дії природного добору на Homo sapiens.

1   ...   5   6   7   8   9   10   11   12   13


База даних захищена авторським правом ©shag.com.ua 2016
звернутися до адміністрації

    Головна сторінка