تغییر در اطلاعات وراثتی؛ تغییر در گونهها؛ زیستشناسی

آزمون شامل ۲۵ پرسش است.
سلام و درود
«تکرار مادر مهارتهاست»
در راستای افزایش مهارت شما آزمونهای متنوع و زیادی برای شما آماده شده است. آزمونهای گفتار از خط به خط آن طراحی شدهاند و هر یک دارای ده پرسش دو گزینهای است؛ اما آزمونهای فصل، چهار گزینهای هستند و هر یک از آنها دارای بیست پرسش است.
برای تثبیت مطلب در حافظه و یادگیری هر چه بیشتر مطلب، در آزمونهای آنلاین «آیندهنگاران مغز» شرکت کنید.
برای شرکت در این آزمونها بر لینک مربوطه کلیک کنید:
کتاب الکترونیکی پرسشهای دو گزینهای
پرسشهای دو گزینهای و خط به خط گفتارهای زیستشناسی چیست و گسترهٔ حیات؛ برای دانلود اینجا کلیک کنید.
برای مشاهده «کتاب الکترونیکی» کلیک کنید.
کتاب الکترونیکی تعمیق و تثبیت یادگیری زیستشناسی
پرسشهای جاهای خالی و خط به خط گفتار نوکلئیک اسیدها؛ برای دانلود اینجا کلیک کنید.
برای مشاهده «کتاب الکترونیکی» کلیک کنید.
ویرایش شده بر اساس کتاب چاپ ۱۴۰۲
گفتار ۳. تغییر در گونهها
گونههای بسیاری روی کره زمین زندگی میکنند. آیا این گونهها در گذشتههای دور هم وجود داشتهاند؟ یا اینکه در طول زمان پدید آمدهاند؟
شواهد تغییر گونهها
شواهدی وجود دارند که نشان میدهند گونهها در طول زمان تغییر کردهاند. در ادامه به این شواهد میپردازیم.
الف) سنگوارهها: در سالهای قبل، با انواع سنگوارهها و نحوه تشکیل آنها آشنا شدهاید. به یاد دارید که سنگواره عبارت بود از بقایای یک جاندار یا آثاری از جانداری که در گذشته دور زندگی میکرده است. سنگواره معمولاً حاوی قسمتهای سخت بدن جانداران (مثل استخوانها یا اسکلت خارجی) است. گاهی ممکن است کل یک جاندار سنگواره شده باشد مثل ماموتهای منجمد شدهای که همه قسمتهای بدن آنها، حتی پوست و مو، حفظ شدهاند یا حشراتی که در رزینهای گیاهان به دام افتادهاند.
سنگوارهها اطلاعات فراوانی به ما میدهند. دیرینهشناسان، که به مطالعه سنگوارهها میپردازند، دریافتهاند که در گذشته جاندارانی زندگی میکردهاند که امروز دیگر نیستند، مثل دایناسورها. در مقابل، جاندارانی هم هستند که امروز زندگی میکنند، اما در گذشته زندگی نمیکردهاند مثل گل لاله یا گربه. در این میان، گونههایی هم هستند که از گذشتههای دور تا زمان حال زندگی کردهاند مثل درخت گیسو. شواهد سنگوارهای نشان میدهند که این درخت در ۱۷۰ میلیون سال پیش هم وجود داشته است (شکل ۱۰).
شکل ۱۰- برگ درخت گیسو و سنگوارهٔ آن
دیرینه شناسان قادرند عمر یک سنگواره را تعیین کنند. آنان اکنون میدانند که در هر زمان، چه جاندارانی وجود داشتهاند. در مجموع، سنگوارهها نشان میدهند که در زمانهای مختلف، زندگی به شکلهای مختلفی جریان داشته است.
ب) تشریح مقایسهای: در تشریح مقایسهای اجزای پیکر جانداران گونههای مختلف با یکدیگر مقایسه میشود. این مقایسه نشان میدهد که ساختار بدنی بعضی گونهها از طرح مشابهی برخوردار است. مقایسه اندام حرکتی جلویی در مهرهداران مختلف، از طرح ساختاری یکسان حکایت دارد. اندامهایی را که طرح ساختاری آنها یکسان است، حتی اگر کار متفاوتی انجام دهند، «اندامها یا ساختارهای همتا» مینامند. دست انسان، بال پرنده، باله دلفین و دست گربه مثالهایی از اندامهای همتا هستند.
علت وجود ساختارهای همتا در گونههای متفاوت چیست؟ زیست شناسان بر این باورند که این گونهها، نیای مشترکی دارند یعنی اینکه در گذشته از گونه مشترکی مشتق شدهاند (شکل ۱۱)، به همین علت این شباهتها میان آنها دیده میشود. گونههایی را که نیای مشترکی دارند گونههای خویشاوند میگویند.
بیشتر بدانید
ساختارهای همتا طرح ساختاری یکسان در اندام حرکتی جلویی بعضی از مهره داران
شکل ۱۱- نیای مشترک و گونههای خویشاوند. از خویشاوندی موجودات زنده در ردهبندی هم استفاده میشود. دلفین با شیر کوهی خویشاوندی نزدیکتری دارد تا با کوسه. بنابراین دلفین و شیر کوهی در یک گروه قرار میگیرند.
زیست شناسان از ساختارهای همتا برای ردهبندی جانداران استفاده میکنند و جانداران خویشاوند را در یک گروه قرار میدهند.
ساختارهایی را که کار یکسان اما طرح ساختاری متفاوت دارند، ساختارهای آنالوگ مینامند. بال کبوتر و بال پروانه آنالوگاند چون هر دو برای پرواز کردناند (کار یکسان) گرچه ساختارهای متفاوتی دارند. این ساختارها نشان میدهند که برای پاسخ به یک نیاز، جانداران به روشهای مختلفی سازش پیدا کردهاند.
تشریح مقایسهای علاوه بر آشکار کردن خویشاوندی گونهها، اطلاعات دیگری را نیز فراهم میکند. وقتی گونههای مختلف را مقایسه میکنیم، گاهی به ساختارهایی برمی خوریم که در یک عده بسیار کارآمد هستند اما در عده دیگر، کوچک یا ساده شده و حتی ممکن است فاقد کار خاصی باشند. این ساختارهای کوچک، ساده یا ضعیف شده را ساختارهای وستیجیال (به معنی ردپا) مینامیم. مار پیتون با اینکه پا ندارد اما بقایای پا در لگن آن به صورت وستیجیال موجود است و این حاکی از وجود رابطهای میان آن و دیگر مهره داران است (شکل ۱۲).
در واقع ساختارهای وستیجیال ردپای «تغییر گونهها» هستند. شواهد متعددی در دست است که نشان میدهد مارها از تغییر یافتن سوسمارها پدید آمدهاند.
شکل ۱۲- بقایای پا در مار پیتون
پ) مطالعات مولکولی: مقایسه گونهها را میتوان در تراز ژنگان هم انجام داد. از این مقایسه، اطلاعات ارزشمندی به دست میآید. مثلاً اینکه کدام ژنها در بین گونهها مشترکاند و کدام ژنها ویژگیهای خاص یک گونه را باعث میشوند. همچنین، زیست شناسان از مقایسه بین دنای جانداران مختلف برای تشخیص خویشاوندی آنها استفاده میکنند. هرچه بین دنای دو جاندار شباهت بیشتری وجود داشته باشد، خویشاوندی نزدیکتری دارند. همچنین میتوان به تاریخچه تغییر آنها پی برد.
توالیهایی از دنا را که در بین گونههای مختلف دیده میشوند توالیهای حفظ شده مینامند.
بیشتر بدانید
توالیهای حفظ شده در ژن یکی از پروتئینهای باکتریایی در بخشهای قرمز، توالیها کاملاً حفظ شدهاند اما در بخشهای زرد، کمتر حفظ شدهاند. زیست شناسان در برخورد با ساختار یا توالیهای حفظ شده از خود میپرسند این ساختار یا توالی چه اهمیت ویژهای داشته است که همچنان حفظ شده و تغییر نکرده است؟ مثلاً چرا همه غشاهای یاختهای از دو لایه فسفولیپید تشکیل شدهاند؟ به این ترتیب، زیستشناسان امروزی فقط به توصیف دنیای زنده بسنده نمیکنند بلکه با نگرشی چراجویانه به تجزیه و تحلیل آن نیز میپردازند.
گونهزایی
تعاریف مختلفی برای گونه وجود دارد که هر کدام در محدوده مشخصی کارآمدند. یکی از تعاریف رایج برای گونه، تعریفی است که ارنست مایر ارائه کرده است و برای جاندارانی کاربرد دارد که تولیدمثل جنسی دارند: «گونه در زیست شناسی به جاندارانی گفته میشود که میتوانند در طبیعت با هم آمیزش کنند و زادههای زیستا و زایا به وجود آورند ولی نمیتوانند با جانداران دیگر آمیزش موفقیت آمیز داشته باشند».
زیستا در تعریف بالا، به جانداری گفته میشود که زنده میماند و زندگی طبیعی خود را ادامه میدهد. همچنین، منظور از آمیزش موفقیت آمیز، آمیزشی است که به تولید زادههای زیستا و زایا منجر شود.
اگر میان افراد یک گونه جدایی تولیدمثلی رخ دهد، آنگاه خزانه ژنی آنها از یکدیگر جدا و احتمال تشکیل گونه جدید فراهم میشود. منظور از جدایی تولیدمثلی، عواملی است که مانع آمیزش بعضی از افراد یک گونه با بعضی دیگر از افراد همان گونه میشوند.
به طور کلی سازوکارهایی را که باعث ایجاد گونهای جدید میشوند، به دو گروه تقسیم میکنند: گونهزایی دگر میهنی که در آن جدایی جغرافیایی رخ میدهد و گونهزایی هم میهنی که در آن جدایی جغرافیایی رخ نمیدهد. در شکل ۱۳ این دو نوع گونه زایی با هم مقایسه شدهاند.
شکل ۱۳- الف) گونهزایی دگرمیهنی و ب) هم میهنی
گونهزایی دگرمیهنی: گاهی بر اثر وقوع رخدادهای زمینشناختی و سدهای جغرافیایی، یک جمعیت، به دو قسمت جداگانه تقسیم میشود. مثلاً در نتیجه پدیده کوهزایی، ممکن است در یک منطقه مثلاً کوه، دره و یا دریاچه ایجاد شود و یک جمعیت را به دو قسمت تقسیم کند.
این سدهای جغرافیایی، ارتباط دو قسمت را که قبلاً به یک جمعیت تعلق داشتند قطع میکنند و بین آنها دیگر شارش ژن صورت نمیگیرد. بر اثر وقوع پدیدههایی همچون جهش، نوترکیبی و انتخاب طبیعی، به تدریج دو جمعیت یاد شده با یکدیگر متفاوت میشوند. از آنجا که شارش ژن میان آنها وجود ندارد، این تفاوت بیشتر و بیشتر میشود تا جایی که حتی اگر این دو جمعیت کنار هم باشند، آمیزشی بین آنها رخ نخواهد داد (مثلاً زمان تولیدمثل آنها فرق کند)؛ بنابراین میتوان آنها را دوگونه مجزا به شمار آورد.
اگر جمعیتی که از جمعیت اصلی جدا شده است کوچک باشد، آن وقت اثر رانش ژن را نیز باید در نظر گرفت که خود بر میزان تفاوت بین دو جمعیت میافزاید.
گونهزایی هم میهنی: گاهی بین جمعیتهایی که در یک زیستگاه زندگی میکنند، جدایی تولیدمثلی اتفاق می افتد و در نتیجه، گونه جدیدی حاصل میشود. این نوع گونهزایی را گونهزایی هممیهنی مینامند. در گونهزایی هم میهنی، برخلاف گونهزایی دگرمیهنی، جدایی جغرافیایی رخ نمیدهد.
پیدایش گیاهان چندلادی (پلیپلوییدی)، مثال خوبی از گونهزایی هم میهنی است. چندلادی به تولید گیاهانی منجر میشود که زیستا و زایا هستند اما نمیتوانند در نتیجه آمیزش با افراد گونه نیایی خود، زادههای زیستا و زایا پدید آورند و بنابراین گونهای جدید به شمار میروند.
گیاهان چندلادی بر اثر خطای کاستمانی ایجاد میشوند. میدانیم که جدانشدن فامتنها در کاستمان به تشکیل گامتهایی با عدد فامتنی غیرطبیعی منجر میشود و اگر این گامتها با گامت طبیعی لقاح کنند تخم طبیعی تشکیل نخواهد شد (شکل ۱۴).
شکل ۱۴- نتیجه آمیزش گامتهای حاصل از خطای کاستمانی با گامت سالم
در اوایل دهه ۱۹۰۰ دانشمندی به نام هوگو دووری که با گیاهان گل مغربی (۱۴=۲n) کار میکرد، متوجه شد که یکی از گلهای مغربی ظاهری متفاوت با بقیه دارد. وی با بررسی فامتنهای آن دریافت که این گیاه به جای ۱۴ فامتن، ۲۸ فامتن دارد و بنابراین چارلاد (تتراپلوئید) (4n) است. گامتهایی که گیاه چارلاد ایجاد میکند، دولاد (2n )اند نه تک لاد (n).
اگر گامتهای این گیاه با گامتهای گیاهان طبیعی، که تک لادند، آمیزش کنند تخمهای حاصل سهلاد (تریپلوئید) (3n) خواهند شد. گیاه سهلاد حاصل از نمو این تخم، نازاست.
اما اگر گیاه چارلاد بتواند خودلقاحی انجام دهد، یا در نزدیکی آن گیاه چارلاد مشابه دیگری وجود داشته باشد، یاخته تخم ۴n خواهد بود و گیاهی که از آن ایجاد میشود، قادر به کاستمان بوده، بنابراین زایاست. این گیاه، با جمعیت نیایی خود (که ۲n بودند) نمیتواند آمیزش کند و بنابراین به گونه جدیدی تعلق دارد که افراد آن 4n هستند. شکل ۱۵ این ساز و کار را برای گیاهی با ۶ فامتن نشان میدهد.
شکل ۱۵- چگونگی تشکیل گیاه چارلاد از گیاه دولاد
بیشتر بدانید
مالاریا و گویچههای داسی شکل
با اینکه مقاومت افراد ناخالص (HbAHbS) نسبت به مالاریا در دهه ۱۹۵۰ مشخص شد، اما چگونگی آن همچنان در حال بررسی است. دانشمندان در دهه ۱۹۷۰ دریافتند که سرعت داسی شکل شدن گویچههای قرمز، پس از ورود انگل مالاریا به آنها بین ۲ تا ۸ برابر افزایش مییابد. بر این اساس با مرتبط دانستن مقاومت افراد ناخالص با شکل داسی گویچههای قرمز، این فرضیه مطرح شد که «داسی شدن» به افزایش بیگانه خواری و در نتیجه از بین رفتن انگل میانجامد.
در سالهای بعد نیز فرضیههای دیگری با تأکید بر شکل «داسی» این یاختهها ارائه شد. مانند این فرضیه که میگوید با داسی شدن گویچهها، منافذی در غشا ایجاد میشود که نتیجه آن خروج مواد مغذی از یاخته و روبه رو شدن انگل با کمبود غذا است. بدین ترتیب رشد انگل کُند یا متوقف میشود.
در شرایطی که تصور میشد توضیحات قابل قبولی برای علت مقاومت به مالاریا وجود دارد، بررسیهای بیشتر نشان داد که کندی رشد انگل مالاریا، در همه گویچههای قرمز در افراد ناخالص رخ میدهد و منحصر به گویچههای داسی شکل نیست.
در دهه ۲۰۱۰، فرضیهای مبنی بر رناهای کوچک مکمل (فصل ۲) ارائه شد که بر مبنای آن، گویچه قرمز در افراد ناخالص رناهای کوچکی میسازد که به رنای انگل متصل و مانع از ترجمه آن میشوند و در نتیجه در فرایند رشد انگل اختلال به وجود میآید.
در همین دهه با نگاهی متفاوت، فرضیهای براساس سازوکار بیماری زایی مالاریا در افراد HbAHbA ارائه شد. در این افراد، که گویچههای قرمز طبیعی دارند، مالاریا باعث چسبیدن گویچهها به همدیگر و یا به دیواره رگها میشود که از نتایج آن آسیب بافتی و التهاب گسترده در رگها است. اما علت چسبندگی آنها چیست؟ انگل مالاریا در گویچه قرمز، پروتئینی میسازد که در غشای گویچه قرار میگیرد و باعث چسبندگی آنها میشود. در افراد ناخالص از واکنش اکسیژن با هموگلوبین جهش یافته، مادهای تولید میشود که تلاش انگل را در فرستادن این پروتئین به سطح یاخته، بیثمر میسازد. در نتیجه گویچههای قرمز، چسبنده نمیشوند و بیمار جان سالم به در میبرد.
ارائه فرضیههای جدید همچنان ادامه دارد. شواهد جدید ممکن است فرضیههای قبل را تضعیف یا تقویت کند. باید منتظر بود تا قطعات بیشتری از این جورچین کشف شود. این ماهیت علم و نشانی از پویا بودن آن است. با بیشتر شدن دانش، پرسشهای ما نیز بیشتر میشوند. پرسشهای بیشتر، زمینههای اکتشاف بیشتری فراهم میکند. شاید کشف بعدی را «شما» انجام دهید.
» فایل word «گفتار تغییر در گونهها»
» فایل pdf «گفتار تغییر در گونهها»
کتاب زیستشناسی ۳
فصل ۱- مولکولهای اطلاعاتی
نوکلئیک اسیدها
همانندسازی دِنا
پروتئینها
فصل ۲- جریان اطلاعات در یاخته
رونویسی
به سوی پروتئین
تنظیم بیان ژن
فصل ۳ -انتقال اطلاعات در نسلها
مفاهیم پایه
انواع صفات
فصل ۴- تغییر در اطلاعات وراثتی
تغییر در مادۀ وراثتی جانداران
تغییر در جمعیتها
تغییر در گونهها
فصل ۵- از ماده به انرژی
تأمین انرژی
اکسایش بیشتر
زیستن مستقل از اکسیژن
فصل ۶- از انرژی به ماده
فتوسنتز: تبدیل انرژی نور به انرژی شیمیایی
واکنشهای فتوسنتزی
فتوسنتز در شرایط دشوار
فصل ۷- فناوریهای نوین زیستی
زیست فناوری و مهندسی ژنتیک
فناوری مهندسی پروتئین و بافت
کاربردهای زیست فناوری
فصل ۸- رفتارهای جانوران
اساس رفتار
انتخاب طبیعی و رفتار
ارتباط و زندگی گروهی
در ادامه خود را بیازمایید:
آزمونهای آنلاین زیستشناسی
فصل ۱- مولکولهای اطلاعاتی
نوکلئیک اسیدها
همانندسازی دِنا
پروتئینها
فصل ۲- جریان اطلاعات در یاخته
رونویسی
به سوی پروتئین
تنظیم بیان ژن
فصل ۳- انتقال اطلاعات در نسلها
مفاهیم پایه
انواع صفات
فصل ۴- تغییر در اطلاعات وراثتی
تغییر در مادۀ وراثتی جانداران
تغییر در جمعیتها
تغییر در گونهها
فصل ۵- از ماده به انرژی
تأمین انرژی
اکسایش بیشتر
زیستن مستقل از اکسیژن
فصل ۶- از انرژی به ماده
فتوسنتز: تبدیل انرژی نور به انرژی شیمیایی
واکنشهای فتوسنتزی
فتوسنتز در شرایط دشوار
فصل ۷- فناوریهای نوین زیستی
زیست فناوری و مهندسی ژنتیک
فناوری مهندسی پروتئین و بافت
کاربردهای زیست فناوری
فصل ۸- رفتارهای جانوران
اساس رفتار
انتخاب طبیعی و رفتار
ارتباط و زندگی گروهی