Сборник текстов на казахском, русском, английском



жүктеу 6.69 Mb.

бет62/70
Дата08.01.2017
өлшемі6.69 Mb.
1   ...   58   59   60   61   62   63   64   65   ...   70

Selection 

 

Selection  generally  refers  to  the  pressures  on  crops  and  organisms  to  evolve. 



These  pressures  include  natural  selection,  and,  in  eukaryotic  cells  that  reproduce 

sexually,  sexual  selection.  Certain  phenotypic  traits  (characteristics  of  an 

organism)—or,  on  a  genetic  level,  alleles  of  genes—segregate  within  a  population, 

where  individuals  with  aadaptive  advantages  or  traits  tend  to  succeeded  more  than 

their peers when they reproduce, and so contribute more ooffspring to the succeeding 

generation.  When  these  traits  have  a  genetic  basis,  selection  can  increase  the 

prevalence  of  those  traits,  because  offspring  inherit  them  from  their  parents.  When 

selection is intense and persistent, adaptive traits become universal to the population 

or species, which may then be said to have evolved. 

Whether  or  not  selection  takes  place  depends  on  the  conditions  in  which  the 

individuals of a species find themselves. Adults, juveniles, embryos, and gamete eggs 

and sperm all undergo selection. Factors fostering selection include sexual selection, 

primarily caused by mate choice in the mating phase of sexual reproduction, limits on 

resources (nourishment, habitat space, mates) and the existence of threats (predators, 

disease,  adverse  weather).  Biologists  often  refer  to  such  factors  as  selective  or 

evolutionary pressures. 

Natural  selection  has,  since  the  1930s,  included  sexual  selection  because 

biologists at the time did not think it was of great importance though it has become to 

be  seen  as  more  important  in  the  21st  Century.Other  subcategories  of  natural 

selection  include  ecological  selection,  stabilizing  selection,  disruptive  selection  and 

selection.  Selective  can  be  seen  in  the  breeding  of  dogs,  and  the  domestication  of 


544 

farm animals and crops, now commonly known as selective breeding. 

 

Selection is hierarchically classified into natural and artificial selection. Natural 



selection is further sub classified into ecological and sexual selection 

Selection occurs only when the individuals of a population are diverse in their 

characteristics—or more specifically when the traits of individuals differ with respect 

to how well they equip them to survive or exploit a particular pressure. In the absence 

of individual variation, or when variations are selectively neutral, selection does not 

occur. 


Meanwhile,  selection  does  not  guarantee  that  advantageous  traits  or  alleles 

become prevalent within a population. Another process of gene frequency alteration 

in  a  population  is  called  genetic  drift,  which  acts  over  genes  that  are  not  under 

selection.  But,  this  drift  can't  overcome  natural  selection  itself,  as  it  is  a  'random 

sampling' process and Natural Selection is actually an evaluative force. In the face of 

selection, even a so-called deleterious allele may become universal to the members of 

a species. This is a risk primarily in the case of "weak" selection (e.g., an infectious 

disease with only a low mortality rate) or small populations. 

Though  deleterious  alleles  may  sometimes  become  established,  selection  may 

act  "negatively"  as  well  as  positively.  Negative  selection  or  purifying  selection 

decreases  the  prevalence  of  traits  that  diminish  individuals'  capacity  to  succeed 

reproductively (i.e., their fitness), while positive selection increases the prevalence of 

adaptive traits. 

 

Evolutionary Development 



 

Charles  Darwin's  theory  of  evolution  builds  on  three  principles:  natural 

selection,  heredity,  and  variation.  At  the  time  that  Darwin  wrote,  the  principles 

underlying  heredity  and  variation  were  poorly  understood.  In  the  1940s,  however, 

biologists  incorporated  Gregor  Mendel's  principles  of  genetics  to  explain  both, 

resulting  in  the  modern  synthesis.  It  was  not  until  the  1980s  and  1990s,  however, 

when  more  comparative  molecular  sequence  data  between  different  kinds  of 

organisms was amassed and detailed, that an understanding of the molecular basis of 

the developmental mechanisms began to form. 

Currently,  it  is  well  understood  how  genetic  mutation  occurs.  However, 

developmental mechanisms are not understood sufficiently to explain which kinds of 

phenotypic variation can arise in each generation from variation at the genetic level. 

Evolutionary  developmental  biology  studies  how  the  dynamics  of  development 

determine the phenotypic variation arising from genetic variation and how that affects 



545 

phenotypic  evolution  (especially  its  direction).  At  the  same  time  evolutionary 

developmental biology also studies how development itself evolves. 

Thus  the  origins  of  evolutionary  developmental  biology  come  both  from  an 

improvement  in  molecular  biology  techniques  as  applied  to  development,  and  from 

the  full  appreciation  of  the  limitations  of  classic  neo-Darwinism  as  applied  to 

phenotypic  evolution.  Some  evo-devo  researchers  see  themselves  as  extending  and 

enhancing the  modern synthesis by incorporating the findings of molecular genetics 

and developmental biology into an extended evolutionary synthesis.  

Evolutionary  developmental  biology  can  be  distinguished  from  earlier 

approaches to evolutionary theory by its focus on a few crucial ideas. One of these is 

modularity: as has been long recognized, plants and animal bodies are modular: they 

are organized into developmentally and anatomically distinct parts. Often these parts 

are  repeated,  such  as  fingers,  ribs,  and  body  segments.  Evo-devo  seeks  the  genetic 

and  evolutionary  basis  for the  division  of  the embryo  into  distinct  modules,  and  for 

the partly independent development of such modules.  

The  statistician  Ronald  Fisher  (1890  –  1962)  helped  to  form  the  modern 

evolutionary synthesis of Mendelian genetics and natural selection. 

J. B. S. Haldane (1892 – 1964) helped to create the field of population genetics. 

Microbiology  has  recently  developed  into  an  evolutionary  discipline.  It  was 

originally ignored due to the paucity of morphological traits and the lack of a species 

concept  in  microbiology.  Now,  evolutionary  researchers  are  taking  advantage  of  a 

more  extensive  understanding  of  microbial  physiology,  the  ease  of  microbial 

genomics,  and  the  quick  generation  time  of  some  microbes  to  answer  evolutionary 

questions.  Similar  features  have  led  to  progress  in  viral  evolution,  particularly  for 

bacteriophages. 

Many  biologists  have  contributed  to  our  current  understanding  of  evolution. 

Although  the  term  had  been  used  sporadically  starting  at  the  turn  of  the  century, 

evolutionary biology in a disciplinary sense gained currency during the period of "the 

evolutionary synthesis" (Smocovitis, 1996). Theodosius Dobzhansky and E. B. Ford 

were  important  in  the  establishment  of  an  empirical  research  programmer  for 

evolutionary  biology  as  were  theorists  Ronald  Fisher,  Sewall  Wright  and  J.  S. 

Haldane.  Ernst  Mayr,  George  Gaylord  Simpson  and  G.  Ledyard  Stebbins  were  also 

important  discipline-builders  during  the  modern  synthesis,  in  the  fields  of 

systematics,  palaeontology  and  botany,  respectively.  Through  training  many  future 

evolutionary  biologists,  James  Crow,

[1]

  Richard  Lewontin,  Dan  Hartl,  Marcus 



Feldman,  and  Brian  Charlesworth

[6]


  have  also  made  large  contributions  to  building 

the discipline of evolutionary biology. 

 

Organismes and environment 

State of ecosystems, habitats and species 

 

The  expansion  of  humans  activities  into  the  natural  environment,  manifested 



by  urbanization,  recreation,  industrialization,  and  agriculture,  results  in  increasing 

uniformity  in  landscapes  and  consequential  reduction,  disappearance,  fragmentation 

or isolation of habitats and landscapes.  


546 

It  is  evident  that  the  increasing  exploitation  of  land  for  human  use  greatly 

reduces the area of each wildlife habitat as well as the total area surface throughout 

Europe. The consequences are: 

A  decreased  species  diversity,  due  to  reduced  habitable  surface  area  which 

corresponds to a reduced "species carrying capacity". 

The  reduction  of  the  size  of  habitats  also  reduces  the  genetic  diversity  of  the 

species living there. Smaller habitats can only accommodate smaller populations, this 

results in an impoverished gene pool. 

The  reduction  of  genetic  resources  of  a  species  diminishes  its  flexibility  and 

evolutionary adaptability to changing situations. This has significant negative impacts 

on its survival. 

The conditions under which the reduction of habitats often occur prevent living 

organisms  making  use  of  their  normal  ways  to  flee  their  threatened  habitat.  Those 

escape  routes  include  migration  to  other  habitats,  adaption  to  the  changing 

environment,  or  genetic  interchange  with  populations  in  nearby  habitats.  Particular 

concern is: 

The  abrupt  nature  of  human  intervention;  human  projects  are  planned  and 

implemented on a much shorter time scale than natural processes; 

Furthermore  human  intervention,  such  as  the  construction  of  buildings, 

motorways or railways results in the fragmentation of habitats, which strongly limits 

the possibility for contact or migration among them; 

In  extreme  cases,  even  the  smallest,  narrowest  connections  between  habitats 

are broken off. Such isolation is catastrophic for life in the habitat fragments. 



Loss of Species of Fauna and Flora 

Although  relatively  few  species  of  Europe's  fauna  and  flora  have  actually 

become  extinct  during  this  century,  the  continent's  biodiversity  is  affected  by 

decreasing species numbers and the loss of habitats in many regions. Approximately 

30 % of the vertebrates and 20 % of the higher plants are classified as "threatened". 

Threats are directly linked to the loss of habitats due to destruction, modification and 

fragmentation  of  ecosystems  as  well  as  from  overuse  of  pesticides  and  herbicides, 

intensive  farming  methods,  hunting  and  general  human  disturbance.  The  overall 

deterioration of Europe's air and water quality add to the detrimental influence. 

Agriculture 

Europe's  natural  environment  is  inextricably  linked  with  agriculture  and 

forestry.  Since  agriculture  traditionally  depends  on  sound  environmental  conditions, 

farmers  have  a  special  interest  in  the  maintenance  of  natural  resources  and  for 

centuries maintained a mosaic of landscapes which protected and enriched the natural 

environment. 

As  a  result  of  needs  for  food  production  since  the  1940s,  policies  have 

encouraged increased  pro- diction  through  a  variety  of  mechanisms,  including  price 

support,  other  subsidies  and  support  for  research  and  development.  The  success 

achieved  in  agricultural  production  has  however  entailed  increased  impact  on  the 

environment. 

Modern  agriculture  is  responsible  for  the  loss  of  much  wildlife  and  their 

habitats  in  Europe,  through  reduction  and  fragmentation  of  habitats  and  wildlife 



547 

populations. The drainage of wetlands, the destruction of hedgerows and the intensive 

use  of  fertilizers  and  pesticides  can  all  pose  a  threat  to  wildlife.  Highly  specialized 

monoculture  are  causing significant loss in species abundance and diversity.  On  the 

other  hand,  increased  production  per  hectare  in  intensive  areas,  raising  of  livestock 

volume,  and  lower  prices  for  agricultural  products  also  caused  marginalization  of 

agricultural land, changing the diversity of European landscapes into the direction of 

two main types: Intensive Agriculture and Abandoned land. 

Energy 

Abandonment  can  be  positive  for  nature,  but  this  is  not  necessarily  so.  Land 



abandonment increases the risk of fire in the Mediterranean Region, causes a decline 

of small-scale landscape diversity and can cause decrease in species diversity. 

All energy types have potential impacts on the natural environment to varying 

degrees  at  all  stages  of  use,  from  extraction  through  processing  to  end  use. 

Generating energy from any source involves making the choices between impacts and 

how far those impacts can be tolerated at the local and global scale. This is especially 

of  importance  for  nuclear  power,  where  there  are  significant  risks  of  radioactive 

pollution such as at Chernobyl. 

Shell  Oil  Company  and  IUCN  have  jointly  drafted  environmental  regulations 

for oil-exploitation in Arctic areas of Siberia. Other oil companies are aware of this 

and use these environmental regulations voluntarily for developing oil fields. 

Into the future, the sustainability of the natural environment will be improved 

as  trends  away  from  damaging  energy  uses,  extractive  methods  reduce,  and  whilst 

real cost market forces and the polluter pays principle take effect.  

Fisheries 

The  principle  of  the  fisheries  sector  is  towards  sustainable  catches  of  wild 

aquatic fauna. The principle environmental impact associated with fisheries activities 

is the unsustainable har- vesting of fish stocks and shellfish and has consequences for 

the ecological balance of the aquatic environment. The sector is in a state of "crisis", 

with  over  capacity  of  the  fleet,  overexploitation  of  stocks,  debt,  and  marketing 

problems.  

Growing aquaculture industry may increase water pollution in Western Europe, 

and is appearing to be a rising trend in the Mediterranean and Central/East Europe. 

Fishing  activities  have  an  impact on  cetaceans  and there  is  concern that large 

numbers of dolphins, and even the globally endangered Monk seal, are being killed. 

Forestry 

Compared  to  other  land  uses,  forest  management  has  the  longest  tradition  in 

following  sustainable  principles  due  to  which  over  30%  of  Europe  is  still  covered 

with  trees.  Without  such  an  organized  approach,  forests  are  likely  to  have  already 

disappeared  from  Europe's  lowlands.  However,  as  an  economic  sector,  forestry  has 

also impacted severely on the naturalness of Europe's forests: soils have been drained, 

pesticides  and  fertilizers  applied,  and  exotic  species  planted.  In  many  areas 

monocultures  have  replaced  the  original  diverse  forest  composition.  Monocultures 

are  extremely  sensitive  to  insect  infestations,  fires  or  wind,  and  so  can  lead  to 

financial  losses  as  well  as  biological  decline.  The  inadequate  afforestation  practices 

characterize new trends in impacting on the sustainability of the natural environment.  



548 

Industry 

Almost all forms of industry have an impact on the natural environment and its 

sustainability.  The  impact  varies  at  different  stages  in  the  life  cycle  of  a  product, 

depending upon the raw materials used through to the final end use of the product for 

waste residue, re-use or recycling. Industrial accidents and war damage to industrial 

plants can also endanger the natural environment. 

Transport and Infrastructure 

Transport  is  perhaps  the  major  contributor  to  pollution  in  the  world  today, 

particularly  global  envy-  ronmental  issues  such  as  the  greenhouse  effect.  The  key 

impacts of transportation include frag- mentation of habitats and species and genetic 

populations,  disruption  of  migration  and  traffic  mortalities  to  wildlife.  Since  the 

1970s  transport  has  become  a  major  consumer  of  non-renewable  resources,  80%  of 

oil consumption coming from road transport. 

 

Human Impact On The Natural Environment 

Agriculture 



Main article: Environmental impact of agriculture 

The  environmental  impact  of  agriculture  varies  based  on  the  wide  variety  of 

agricultural  practices  employed  around  the  world.  Ultimately,  the  environmental 

impact  depends  on  the  production  practices  of  the  system  used  by  farmers.  The 

connection  between  emissions  into  the  environment  and  the  farming  system  is 

indirect,  as  it  also  depends  on  other  climate  variables  such  as  rainfall  and 

temperature. 

There  are  two  types  of  indicators  of  environmental  impact:  "means-based", 

which is based on the farmer's production methods, and "effect-based", which is the 

impact  that  farming  methods  have  on  the  farming  system  or  on  emissions  to  the 

environment.  An  example  of  a  means-based  indicator  would  be  the  quality  of 

groundwater,  that  is  effected  by  the  amount  of  nitrogen  applied  to  the  soil.  An 

indicator reflecting the loss of nitrate to groundwater would be effect-based.

[11]


 

The environmental impact of agriculture involves a variety of factors from the 

soil,  to  water, the  air,  animal  and soil  diversity,  plants, and the  food itself.  Some  of 

the  environmental  issues  that  are  related  to  agriculture  are  climate  change, 

deforestation,  genetic  engineering,  irrigation  problems,  pollutants,  soil  degradation, 

and waste. 

Natural environment is of crucial importance for social and economic life. We 

use the living world as 

a resource for food supply 

an energy source 

a source for recreation 

a major source of medicines 

natural resources for industrial products 

In  this  respect  the  diversity  of  nature  not  only  offers  man  a  vast  power  of 

choice for his current needs and desires. It also enhances the role of nature as a source 

of solutions for the future needs and challenges of mankind. 

 


549 

Applied integrated sciences 

Biochemistry and molecular biology (mcdb) 

 

What is the difference between biochemistry, molecular biology, and genetics? 

Genetics  is  the  most  distinct  of  the  three.  It  studies  genes,  genomics,  and 

heredity. This can include molecular genetics, which deals directly with the DNA and 

it  includes  population  genetics,  which  has  more  to  do  with  how  different  alleles 

spread in a population. 

I  have  yet  to see  a definition  of  molecular  biology  that does not overlap  with 

biochemistry.  The  two  are  nearly  identical  sciences.  The  closest  I  have  found  to  a 

meaningful distinction is that molecular biologists are biologists and biochemists are 

chemists. Molecular biologists concern themselves with the biological processes; the 

cells,  the  tissues,  the  organisms.  Biochemists  are  more  about  the  chemicals,  which 

just  happen  to  be  in  a  living  thing;  reaction  mechanisms,  thermodynamics,  bond 

angles and the like. Not that what I am saying here is universally agreed upon. 

At  the  end  of  the  day,  the  amount  of  overlap  is  massive  and  we  are  splitting 

hairs by saying somebody is absolutely one and not the other. One can have a degree 

in  molecular  biology,  be  a  member  of  a  genetics  department,  and  look  at  the 

structural biochemistry of how a protein binds to DNA. 

Biochemistry has to do with chemical properties and interactions of biological 

molecules. So for example we can take an isolated enzyme add substrate and measure 

the  kinetics  of  a  reaction  in  a  test  tube.  The  experiments  try  to  isolate  specific 

chemical properties, not necessarily  mimicking  cellular environment  (which  is  most 

often the case). 

Molecular biology has to do with biological effects of specific molecules - we 

add X to cell culture - do the cells die? Do they become cancerous? 

Genetics looks at heritability of traits and tries to find what are the molecules 

that have to do with that trait. How much of susceptibility to X can be attributed to 

genetics? What is the gene that makes eyes blue? 

In  current  research  these  disciplines  closely  intertwine,  and  it  is  almost 

impossible  to  publish  a  good  paper  in  only  one  of  them,  without  having  some 

evidence from others. So genetics identifies the players, biochemistry says how they 

likely  function,  and  molecular  biology  asks  how  this  function  influences  biological 

properties of an organism. 

Biochemistry  focuses  on  the  protein  part  of  life  functions.  It  studies  the 

components independent of the organism.  

Genetics focuses on the gene part. Usually mutants are used. So, it is organism 

without the component. 

Molecular Biology integrates those two, as can be quite well ascertained from 

the "central dogma" i.e., genes-> proteins.  

So,  for  e.g.,  if  one  is  interested  in  studying  what  imparts  red  color  to  a  fruit 

fly’s eyes, this is probably how the three would work: 

A  biochemist  would  make  a  puree  of  the  fruit  fly,  isolate  the  component 

responsible for the eye color and characterize it. 

A  geneticist  would  look  for  flies  that  have  different  eye  colors,  and  compare 


550 

each  of  them,  breed  them  in  various  combinations,  observe  how  the  traits  are 

inherited. So essentially, one can be blissfully unaware of the chemical nature of the 

said component (gene/ protein) but still figure out how the trait is passed on/ affect a 

population. 

A molecular biologist would isolate the gene, study it, and arrive at the protein 

therefrom.  

Biochemistry  is  the  study  of  chemical  processes  within  and  relating  to  living 

organisms.  By  controlling  information  flow  through  biochemical  signaling  and  the 

flow of chemical energy through metabolism, biochemical processes give rise to the 

complexity  of  life.  Molecular  biology  is  a  branch  of  science  concerning  biological 

activity at the molecular level. The field of molecular biology overlaps with biology 

and chemistry and in particular, genetics and biochemistry. and, Genetics is the study 

of  genes,  heredity,  and  genetic  variation  in  living  organisms.  It  is  generally 

considered  a  field  of  biology,  but  it  intersects  frequently  with  many  of  the  life 

sciences and is strongly linked with the study of information systems. 

 



1   ...   58   59   60   61   62   63   64   65   ...   70


©emirb.org 2017
әкімшілігінің қараңыз

войти | регистрация
    Басты бет


загрузить материал