17. Охарактеризуйте генетичні докази життя.

Сучасною генетикою доведено, що основою життя на Землі є складні високомолекулярні сполуки типу білків та нуклеїнових кислот. Носіями кодів спадкової інформації в усіх форм життя є молекули ДНК (в окремих груп вірусів — РНК). Результати генетичних досліджень дають змогу з високим ступенем досто­вірності розкрити механізми, основні напрями і тенденції ево­люційних перетворень в природних популяціях організмів, в процесах гібридизації рослин і тварин, з’ясувати причини спад­кових захворювань людини і свійських тварин.

Молекулярна генетика пролила світло на важливі атрибути живого, спільні для клітинних організмів і вірусів, тобто для всього органічного світу. Спадкова інформація, яка закодована в структурі молекул нуклеїнових кислот і реалізується білками в ознаках організмів, є універсальною, що підтверджує ідею спільності походження прокаріот і еукаріот.

У відкритому М. Вавіловим законі гомологічних рядів спад кової мінливості (1920) наголошується на тому, що генетично спорідненим видам рослин притаманна настільки схожа мін­ливість, що, знаючи ряд форм у межах одного виду, можна передбачити наявність паралельних форм в інших видів і родів.

' І и м ближче розміщені в спільній системі роди і види, тим біль­шії їх схожість в рядах мінливості.

Детальні цитогенетичні дослідження проливають світло на походження та еволюцію сільськогосподарських рослин, наприклад історія виникнення найважливіших в сільському господарстві видів пшениці — твердої (Triticum durum) і м’якої СІ’, aestivum). Встановлено, що родоначальником цих сортів була пшениця-однозернянка (Т. monococcum). Вона диплоїдна (.In = 14), а тверда пшениця, яку вирощують нині — алотетра- млоїдна (2п — 28). Вона утворилась у результаті подвоєння хро­мосом у гібрида внаслідок схрещування однозернянки з диким илаком із роду егілопс (Aegilops sqeltoides, 2п =14). М’яка пше­ниця, яку нині культивують в усьому світі, є алогексаплоїдом (2/1 = 42), утвореним у результаті схрещування алотетраплоїдної Пшениці з іншим видом егілопса (Aegilops sguarrosa, 2п = 14).

Сучасна генетика не тільки розкриває причини та механізми гпадкових захворювань рослин, тварин і людини, виробітку в них природного і набутого імунітету, а й є основою для каріоси- стематики, мікросистематики, геногеографії, генної інженерії тощо. Вона дає багатий матеріал для доказу еволюції організмів і розв’язання її актуальних проблем.

18. Яке значення мають дані біохімії та молекулярної біології для доказу об’єктивності процесу еволюції живих організмів?

Результати аналізу хімічного складу хлорофілу в рослин, гемоціаніну в безхребетних і гемоглобіну в хребетних, а також схожість в усіх живих організмів основних біологічних процесів (окислення, гліколізу, розпаду жирних кислот, ферментації) підтверджують ідею І. Вернадського про біохімічну універсаль­ність життя на Землі, що є одним із доказів спільності його похо­дження. Про ступінь спорідненості різних груп живих організ­мів та основні тенденції їх еволюційного розвитку свідчать дані молекулярної біології та біохімії.

На молекулярному рівні процес еволюції тісно пов’язаний зі змінами складу нуклеотидів (в ДНК та РНК) та амінокислот (у оілках). Нині, користуючись даними молекулярної біології, можна аналізувати кількість відмінностей в послідовностях еле­ментів нуклеїнової кислоти або білка різних видів і на підставі цього робити висновки про ступінь їх схожості. Оскільки кожна чіміна амінокислоти в білку може бути пов’язана зі зміною ОДНОГО, двох чи трьох нуклеотидів в молекулі ДНК, можна підрахувати максимальне число нуклеотидних замін, необхідних

для заміщення амінокислот у білку. Маючи дані про склад амі­нокислот та нуклеотидів, можна порівняти організми і встано­вити ступінь відмінностей між ними.

Дані молекулярної біології дають змогу порівнювати навіть віддалені організми — рослини, гриби, тварини та мікроорганіз­ми — і робити висновки про їх філогенетичну спорідненість.

Важливим методом вивчення еволюційних перетворень на молекулярному рівні є оцінювання еволюційних змін за ступе­нем схожості первинної структури нуклеїнових кислот у різних груп організмів шляхом гібридизації ДНК. Хоча приблизно 90% ДНК не кодують білків, вивчення ДНК допомагає оцінюва­ти філогенію генів. Нуклеотидні послідовності дають можли­вість сформулювати уявлення про еволюцію генів точніше, ніж інші методи молекулярної біології. Розділена на окремі нитки ДНК одного організму «гібридизується» з молекулами ДНК іншого виду, і залежно від того, наскільки відмінні послідовно­сті нуклеотидів, гібридизація охоплює більші чи менші ділянки ниток ДНК. Отже, можна зробити кількісне оцінювання еволю­ційних змін, які відбуваються між видами, що порівнюються.

На підставі подібних досліджень встановлено, що ДНК люди­ни є гомологічною ДНК макаки на 66%, бика — на 28%, пацю­ка — 17%, лосося — на 8% , бактерії кишкова паличка — на 2% .

Спеціальними методами досліджень, які дають змогу з вели­кою точністю встановити родинні відносини різних груп, воло­діє біохімія.

При порівнянні білків крові використовується здатність орга­нізмів виробляти (у відповідь на введення в кров чужих білків) антитіла, які потім можна виділити із сировини крові і встанови­ти, при якому розчиненні ця сироватка буде реагувати з іншою, з якою порівнюється (реакція преципітації). Подібний аналіз засвідчив, що найбільш споріднені з людиною вищі людиноподіб­ні мавпи, а найвіддаленішими серед приматів є лемури. Виявлено схожість крові хижих ссавців з ластоногими, спорідненість птахів із крокодилами та черепахами, схожість між хордовими та гол­кошкірими, відмінності між хвостатими та безхвостими амфібія­ми тощо. Подібні методи можна застосовувати і в галузі ботаніки.

В останні десятиріччя для встановлення рівня генетичної мінливості в популяціях, а також ступеня схожості чи відмінно­стей між ними широко використовується метод дослідження варіацій білка за допомогою електрофорезу. Цей метод дає змогу порівнювати перебіг біохімічних процесів у сучасних груп орга­нізмів, зокрема у рослин і тварин на різних стадіях онтогенезу, і судити про їх еволюційний вік.