Молекулярная эволюция презентация

Содержание

«Верите ли Вы в Дарвинову теорию эволюции?» «вера» – не иррациональная, а согласие с доводами

Слайд 1Молекулярная эволюция
Михаил Гельфанд




Курилка Гуттенберга, Минск, 13 V 2017


Слайд 2

Слайд 5«Верите ли Вы в Дарвинову теорию эволюции?»
«вера» – не иррациональная, а

согласие с доводами

Слайд 6«Верите ли Вы в Дарвинову теорию эволюции?»
«вера» – не иррациональная, а

согласие с доводами
«теория эволюции» ? эволюционная биология (ср. «теория относительности»)

Слайд 7«Верите ли Вы в Дарвинову теорию эволюции?»
«вера» – не иррациональная, а

согласие с доводами
«теория эволюции» ? эволюционная биология (ср. «теория относительности»)
«дарвинизм»: Дарвин – великий ученый и понял очень много, но сейчас мы знаем существенно больше
кстати, дарвинизм – не единственная и не первая эволюционная теория. Основной вклад Дарвина – естественный отбор как движущий фактор эволюции

Слайд 8Чарльз Дарвин и Грегор Мендель
1822-1884. В 1856-1863 посадил 28 тысяч растений

гороха. Три закона генетики (“Эксперименты по гибридизации растений”) доложены Обществу естественной истории в Богемии в 1865 и опубликованы в трудах Общества в 1866

1809-1882. В 1831-1836 – кругосветное путешествие на «Бигле». В 1858 доложил на заседании Линнеевского общества в Лондоне (одновременно с Альфредом Уоллесом), а в 1859 опубликовал «Происхождение видов»

Слайд 9ХХ век
Переоткрытие генетики
ДНК – носитель генетической информации
Синтетическая теория эволюции
Структура ДНК, генетический

код
Молекулярная биология
Молекулярная филогенетика
Определение последовательностей ДНК
Evo-Devo
Геномы

Слайд 10Что увидели в геноме
~1 отличие на 1000 нуклеотидов между людьми
~1 отличие

на 100 нуклеотидов между человеком и шимпанзе
~50% белков человека и шимпанзе идентичны
~80% общих генов (белков) у человека и мыши
~30% общих генов (белков) человека и бактерии. Что такое «общий белок»?
совпадение последовательности лучше, чем случайное
одинаковая пространственная структура
одинаковая (похожая) функция
происхождение от общего предкового гена
Доказательства эволюции

Слайд 11Приспособленность – не доказательство эволюции
Гексагональные соты пчел и ос
А.С.Кондрашов
Оптимальная форма тела

акулы, ихтиозавра и кита-касатки

Слайд 12Эволюция проявляется в неоптимальности, отражающей предысторию
Бесполезные остаточные глаза слепой пещерной рыбы

Astyanax mexicanus

А.С.Кондрашов

Слайд 13GAGAAGAAGCAGGTGACCATGGAGGCTGGCATCCTCCTGGCCAACCTGCACCCACAGCTGGATGAGCATGGCCTGGCCCTGTCCA
|||||||||||||||||| ||||||| ||||||||||| || |||||||||| |||||||| |||| |||||||| ||||||
GAGAAGAAGCAGGTGACCGTGGAGGCCGGCATCCTCCTAGCTGACCTGCACCCCCAGCTGGACAAGCACGGCCTGGCTTTGTCCA

GAAGAAATCTGAGGACTTCTGCTTCCTCTGGTTCCCACACAGCGAGAATGTCAGTGCCATCCACCAGGACCACACCAGCAAGGC
||||||||| || |||||

|||| ||||||||||||||||||||||||||||||| ||| ||||||||||||||| |||| |
GAAGAAATCCGAATACTTCCGCTTTCTCTGGTTCCCACACAGCGAGAATGTCAGTGTAATCTACCAGGACCACACCAACAAGCC

TGCAGTGCCTTGTGGGCTGGATCAATGGCTTTTTGTTTCTGACTCCTGTT---TGCCTGCCAGGAGAACAGCAACCTCAGCCCCAAGATCTTCACCCACG
||| |||||||||||||||||||| ||||||| ||||| |||||||| || |||| ||| |||||||||||| ||||||||||||| |||
TGCCAGGCCTTGTGGGCTGGATCAATCGCTTTTT-CTTCTGGCTCCTGTTCAATGGGAAGAAGGAAAACTGCAACCTCAGCCACAAGATCTTCACCTACG

TGTGCCACTTCAAGCAGCATGTCCAGCACTGGGCCATCCC
||||| ||||||||||||||||||| |||||||||||||
AGTGCCGCTTCAAGCAGCATGTCCAGGACTGGGCCATCCC

CAGAAAGAAGACCACGGAGGCCCTGCTGGAGCTGAAGGCCGTGCTGGAGGCCCACCCTGAGGTGGTGTCCCACTACCTGGTGGGGGTACGCTTCACCTG-
|||| ||||||||| |||||||||||||||||||||||| |||||||||| |||| |||| ||| ||||||||| |||| |||||||||||| |
CAGAGAGAAGACCAAAGAGGCCCTGCTGGAGCTGAAGGCCATGCTGGAGGCGAACCCCAAGGTAGTGGCCCACTACCCCGTGGAGGTACGCTTCACTCGC

GAGGATGACATCCTACTGAGCCCCTGCTTCCAGTGGGACAGCCGCTACCTGAACATCAACCTGTACAGG
| ||| |||||||| |||||||||||||||||| | |||||| ||||| ||||||||| | ||||||||
GGGGACGACATCCTGCTGAGCCCCTGCTTCCAGCGCGACAGCTGCTACATGAACATCATCATGTACAGG

Выравнивание L-гулоно-гамма-лактон оксидазы коровы и остатков этого гена в геноме человека. Только приматы (и морские свинки) страдают от цинги

Потеря способности синтезировать витамин С

А.С.Кондрашов

Слайд 14Неоптимальный дизайн
Amphistium
Pleuronectes platessa 
M Friedman Nature 454, 209-212 (2008)

Слайд 15Протяженный повтор в гене фактора VIII.
Инверсия по этому повтору – причина

~половины случаев наследственной гемофилии А

Blood 99, 168-174, 2002. А.С.Кондрашов

Слайд 16Сходство структуры при различной функции
крыло летучей мыши = кисть

Слайд 17MATEGDKLLGGRFVGSTDPIMEILSSSISTEQRLTEVDIQASMAYAKALEKASILTKTEL
MA+EGDKL GGRF GSTDPIME+L+SSI+ +QRL+EVDIQ SMAYAKALEKA ILTKTEL
MASEGDKLWGGRFSGSTDPIMEMLNSSIACDQRLSEVDIQGSMAYAKALEKAGILTKTEL

EKILSGLEKISEESSKGVLVMTQSDEDIQTAIERRLKELIGDIAGKLQTGRSRNEQVLTD
EKILSGLEKISEE SKGV V+ QSDEDI TA ERRLKELIGDIAGKL

TGRSRN+QV+TD
EKILSGLEKISEEWSKGVFVVKQSDEDIHTANERRLKELIGDIAGKLHTGRSRNDQVVTD

LKLLLKSSTSVISTHLLQLIKTLVERAAIEIDIIMPGYTHLQKALPIRWSQFLLSHAVAL
LKLLLKSS SVISTHLLQLIKTLVERAA EID+IMPGYTHLQKALPIRWSQFLLSHAVAL
LKLLLKSSISVISTHLLQLIKTLVERAATEIDVIMPGYTHLQKALPIRWSQFLLSHAVAL

TRDSERLGEVKKRITVLPLGSGALAGNPLEIDRELLRSELDMTSITLNSIDAISERDFVV
RDSERLGEVKKR++VLPLGSGALAGNPLEIDRELLRSELD SI+LNS+DAISERDFVV
IRDSERLGEVKKRMSVLPLGSGALAGNPLEIDRELLRSELDFASISLNSMDAISERDFVV

ELISVATLLMIHLSKLAEDLIIFSTTEFGFVTLFDAYSTGSSLLPQKKNPDSLELIRSKA
EL+SVATLLMIHLSKLAEDLIIFSTTEFGFVTL DAYSTGSSLLPQKKNPDSLELIRSKA
ELLSVATLLMIHLSKLAEDLIIFSTTEFGFVTLSDAYSTGSSLLPQKKNPDSLELIRSKA

GRVFGRLAAILMVLKGIPSTFSKDLQEDKEAVLDVVDTLTAVLQAATEVISTLQVNKENM
GRVFGRLAA+LMVLKG+PST++KDLQEDKEAV DVVDTLTAVLQ AT VISTLQVNKENM
GRVFGRLAAVLMVLKGLPSTYNKDLQEDKEAVFDVVDTLTAVLQVATGVISTLQVNKENM

EKALTPELLSTDLALYLVRKGMPIRQAQTASGKAVHLAETKGITINNLTLEDLKSISPLF
EKALTPELLSTDLALYLVRKGMP RQA ASGKAVHLAETKGI IN LTLEDLKSISPLF
EKALTPELLSTDLALYLVRKGMPFRQAHVASGKAVHLAETKGIAINKLTLEDLKSISPLF

ASDVSQVFSVVNSVEQYTAVGGTAKAA
ASDVSQVF++VNSVEQYTAVGGTAK++
ASDVSQVFNIVNSVEQYTAVGGTAKSS

Дельта-кристаллин курицы: прозрачный структурный белок, потерявший ферментативную активность,
и
аргининосукцинат лиаза: исходный фермент

Сходство белков, имеющих совсем разные функции

А.С.Кондрашов

Слайд 18H.s. cagctcaccatggatgatgatatcaccgcgctcgtcattgacaacggctc
|||||||||||||||||||||||||||||||||||||| |||||||||||
P.t. cagctcaccatggatgatgatatcaccgcgctcgtcatcgacaacggctc

H.s. cggcatgtgcaaggccagcttcacgggcgacaatgccgcccgggcagtct
||||||||||||||||

|||||||||||||| ||||| ||||||||||||
P.t. cggcatgtgcaaggccggcttcacgggcgacgatgccacccgggcagtct

H.s. tcccctccatcgttgggcaccccaggcaccagggcgtgatggtgggcatg
|||||||||| |||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
P.t. tcccctccattgttgggcaccccaggcaccagggcgtgatggtgggcatg

H.s. ggtcagaaggattcctatgtgggcgacgaggcccagagcaagagaggcat
||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
P.t. ggtcagaaggattcctatgtgggcgacgaggcccagagcaagagaggcat

Неработающие актиновые псевдогены человека и шимпанзе. Идентичность 98.8%, совпадающее геномное окружение.

Невынужденное сходство

А.С.Кондрашов

Слайд 19Деревья Дарвина
Не просто удобный способ представления классификации, но отражение эволюции

Слайд 20«Человек произошел от обезьяны» – что это значит?

Слайд 21Предсказательная сила: промежуточные формы
1850

Слайд 22Предсказательная сила: промежуточные формы
1900
1850

Слайд 23Предсказательная сила: промежуточные формы
1900
1850
1950

Слайд 24Предсказательная сила: промежуточные формы
1900
1850
1950
2000
Антропогенез.ру

Слайд 25antropogenez.ru

Слайд 26antropogenez.ru
«Если кто хочет считать, что он произошел от обезьяны, – пусть

так считает, но не навязывает это другим».

Алексий II,
15-е Рождественские образовательные чтения, 29.01.2007

Слайд 28Феодосий Григорьевич Добржанский
(1900-1975)
«Ничто в биологии не имеет смысла, кроме как в

свете эволюции»

The American Biology Teacher 1973

Jordan Hall of Science
University of Notre Dame

Слайд 30«К моему удивлению я узнал, что до сих пор в школах

детям преподают теорию Дарвина. Я лично читал в научной литературе, что выдающимися учеными давно доказано, что одинаковых клеток у обезьяны и человека нет. Почему мы продолжаем обманывать детей? Я бы не хотел, чтобы мои дети думали о том, что все мы произошли от обезьяны, а не от воли Всевышнего...»

(Городская конференция работников образования, 21 августа 2014)

Ильсур Раисович Метшин,
мэр Казани

Слайд 31«Я бы спросил у Чарльза Дарвина, с какого перепоя у него

родилась идея о его теории эволюции»

Николай Валуев,
боксер, ныне 1-й зам. председателя комитета по экологии Госдумы (Единая Россия)

Слайд 32Владимир Евгеньевич Фортов,
(экс)-(вице)-президент РАН



«Факты, которые накопили в последнее время разные

научные дисциплины, ставят под сомнение, казалось бы, незыблемые теории прошлого, такие как дарвинизм, теория самозарождения жизни на Земле, общепринятое исчисление геологических эпох … последние данные палеонтологии и антропологии обнаруживают поразительно много общего с основными положениями Библии» 

(Всемирный русский народный собор, 1998)

Слайд 33http://evolbiol.ru/evidence.htm

Слайд 34http://antropogenez.ru
Научный редактор – Станислав Дробышевский
Редактор портала – Александр Соколов

Слайд 35http://elementy.ru

Слайд 36Докинз: Эгоистичный ген, Слепой часовщик, Самое грандиозное шоу на Земле

Слайд 37Полезные сайты: генераторы эволюции
Фразы (обезьяны и пишущие машинки) www.ramcdougal.com/weasel.html
Машинки для езды

на разных планетах rednuht.org/genetic_cars_2/
Двигающиеся люди rednuht.org/genetic_walkers/
«Слепой часовщик» www.emergentmind.com/biomorphs
PHYLO: выравнивания phylo.cs.mcgill.ca

Слайд 38Что такое «остановка эволюции»?
Мечехвосты – известны с Ордовика (485-443 млн лет

назад)

Слайд 39Coelacanthus granulatus
(Пермь, 299-252) – 145 млн лет назад
Latimeria chalumnae
с 1930

Слайд 40Молекулярная эволюция не останавливается
Белок-кодирующие гены – медленнее, другие участки генома -

нет

Слайд 41Аллопатрическое видообразование. Креветки и Панамский перешеек
Панамский перешеек: 3 млн. лет.
Парные виды

в Атлантическом и Тихом океанах

Knowlton & Weigt, 1998

Слайд 42Симпатрическое видообразование. Цихлиды в африканских озерах
Озеро Малави. ~1 млн. лет. ~1000 видов. Прозрачная

вода => сине-фиолетовые цвета.

Озеро Виктория. ~12 тыс.лет. >500 видов. Мутноватая вода => красно-желтые цвета.

Антропогенез.ру

Слайд 43Конвергентная эволюция. Цихлиды в африканских озерах
Антропогенез.ру

Слайд 44Видообразование in statu nascendi. Яблонная пестрокрылка и ее наездник
Спаривание Rhagoletis pomonella


на боярышнике. Предком яблоневой расы мух была боярышниковая. На яблоках впервые найдены в 1864 г. Яблони завезли колонисты в 1647 г.

Элементы.ру

Самец Diachasma alloeum
на яблоке, зараженном личинками мух.
Предком яблоневой расы наездников была черничная (с небольшой гибридизацией с боярышниковой).

Слайд 45ZD Blount et al. Nature (2012)
Ричард Ленский. Эволюция в пробирке: 61

тысяча поколений E. coli

Слайд 46Phylogenetic trees for LTEE populations
O Tenaillon et al. Nature 1–6 (2016)

doi:10.1038/nature18959

Слайд 47Fig 2. A Cit−clone can reinvade the Ara–3 population after the

extinction event.

Turner CB, Blount ZD, Lenski RE (2015) Replaying Evolution to Test the Cause of Extinction of One Ecotype in an Experimentally Evolved Population. PLoS ONE 10(11): e0142050. doi:10.1371/journal.pone.0142050
http://journals.plos.org/plosone/article?id=info:doi/10.1371/journal.pone.0142050

Слайд 48Устойчивость бактерий к антибиотикам
1929 – открытие пенициллина
1940-е – начало применения
начало 1950-х

– появление лекарственной устойчивости

резистентность в непатогенных (почвенных) бактериях
горизонтальный перенос генов
пациенты переносят между больницами

Слайд 49Лекарственная устойчивость
Угрозы устойчивости к антибиотикам в США, ЦКБ, 2013
ANTIBIOTIC RESISTANCE THREATS

in the United States, CDC, 2013


пенициллин 

тетрациклин











эритромицин

метициллин

гентамицин

ванкомицин 

имипенем

цефтазидим

левофлоксацин 

линезолид 

даптомицин 

цефалоспорин 









v










мульти-резистентность 

Ф.Кондрашов

Слайд 50Распространение устойчивости
Ф.Кондрашов
Золотистый стафилококк:
% случаев, вызванных резистентной формой

Слайд 51Доля случаев заболевания
мульти-резистентным туберкулёзом
WHO: ANTIMICROBIAL RESISTANCE report April 2014
ВОЗ: РЕЗИСТЕНЦИЯ

К АНТИМИКРОБНЫМ ЛЕКАРСТВАМ отчет апрель 2014

Ф.Кондрашов

Слайд 52В Самарской области 48% случаев туберкулёза вызваны мультирезистентным штаммом (рифампицин и

изониазид не эффективны) и 16% – супер-мультирезистентным штаммом (дополнительные лекарства неэффективны). В мире в среднем эти доли составляют суммарно 9% (против 64% в России).

«Эволюция и передача лекарственно-устойчивого туберкулеза в России»

Ф.Кондрашов

Слайд 53Новые классы антибиотиков, 1929-1987
ВОЗ, апрель 2014
Ф.Кондрашов

Слайд 54Новые антибиотики 1983-2007
Г.А.Базыкин

Слайд 55«Камень-ножницы-бумага», или цена устойчивости
S – чувствительный (sensitive), дикий тип
C – продуцент колицина

(colicin)
R – устойчивый (resistant) к колицину

Kerr B, Riley MA, Feldman MW, Bohannan BJ. Nature. 2002
Kirkup BC, Riley MA. Nature. 2004

Слайд 56 5 мутаций в гене бета-лактамазы, устойчивость к цефотаксиму (цефалоспорин 3-го поколения)

Слайд 57Эволюция на чашке Петри
Kishony Lab., Science 09.09.2016

Слайд 58Г.А.Базыкин

Слайд 59Европа: запрет с января 2016
США: запрет с сентября 2017

Слайд 60Европа: запрет с 2006.
США: 80% тоннажа антибиотиков – в животноводстве. 60%

из них – соединения, используемые и в медицине; их применение запрещено с 1.1.2017.

Слайд 61Иммунная система как модель эволюции
http://www.madsci.org/

Слайд 62Раковые заболевания и теория эволюции
Раковые заболевания как экологический и эволюционный процесс
2006

Раковые

заболевания - эволюция клональных клеток в теле. Это понимание имеет значительное последствия для клинической картины рака, в том числе, для понимания роста раковых опухолей, их предотвращения и лечения. Идея, что рак это эволюционная задача не нова, но пока применению эволюционной биологии для понимания и контроля раковых опухолей уделялось немного внимания. Сейчас эта ситуация начинает меняется.

Ф.А.Кондрашов

Слайд 63Эволюционная теория описывает рост раковых опухолей
Эволюция в половых и бесполых популяциях

Americal

Naturalist 1965

Раковые заболевания как экологический и эволюционный процесс

2006

Ф.А.Кондрашов

Слайд 64Большинство зафиксировавшихся мутаций – нейтральны
Полезных мутаций совсем мало, и их эффект

незначителен
Отбор – слабая сила, работает на больших временах (трудно заметить)
Можно увидеть изменения частот вариантов
Впрочем, есть и относительно недавние морфологические изменения
Предсказывать имеет смысл, исходя из изменения условий / направления и силы отбора

Что надо иметь в виду, чтобы обсуждать эволюцию (человека)?

Слайд 65Непереносимость лактозы

Северная Европа: C?T (–13010)

Ближний Восток: G?A (–22018)

T?G (–13915)

Центральная Африка: G?C (–14010)
T?G (–13915)
C?G (13907)

Слайд 66Серповидноклеточная анемия
Бета-глобин
А?T => E6V
(глутамат ? валин)

Слайд 67Малярия

Слайд 68Частота мутантного аллеля Hbb
Историческая заболеваемость малярией

Слайд 69Болезнь Тая-Сакса
Ранняя детская амавротическая идиотия
Аутосомно-рецессивная
Мутация в гене гексоаминидазы А (HEXA)
Распространена у

евреев-ашкеназов (3% носителей), у марокканских и иракских евреев повышена, но существенно ниже
Защищает от туберкулеза

Слайд 70Дофаминовый рецептор DRD4
4 повтора: 16–96%
7 повторов:
48% в Америке
2% в Китае
2 повтора:
3%

в Америке
2% в Африке
18% в Китае

Слайд 71Индейцы Pima и ожирение

Слайд 72Эволюция продолжается
МНС (иммунитет)
Лактаза

Голубые глаза
Светлые волосы
Высокий рост

Слайд 73Врачи и ученые в журнале Science: Медицина нуждается в эволюции

При подготовке

врачей недостаточно внимания уделяется теории эволюции. Это отрицательно влияет на развитие современной медицины.

Ф.А.Кондрашов

Слайд 74http://evolutionfund.ru/

Похожие презентации

Красная книга Донецка 464
Дивні майстри маскування 322
Генная инженерия бактерий, высших растений и области ее применения 405
Хлорелла в Космосе 572
What Is Global Warming? 1010
Бесполое и половое размножение 350

Обратная связь

Если не удалось найти и скачать презентацию, Вы можете заказать его на нашем сайте. Мы постараемся найти нужный Вам материал и отправим по электронной почте. Не стесняйтесь обращаться к нам, если у вас возникли вопросы или пожелания:

Email: Нажмите что бы посмотреть 

Что такое ThePresentation.ru?

Это сайт презентаций, докладов, проектов, шаблонов в формате PowerPoint. Мы помогаем школьникам, студентам, учителям, преподавателям хранить и обмениваться учебными материалами с другими пользователями.

Для правообладателей

Яндекс.Метрика