какую роль играют мутации и естественный отбор в эволюции устойчивости насекомых к инсектицидам
Устойчивость к инсектицидам возникла в результате единственной мутации
Новый фермент позволяет выживать хлопковой совке после обработки пиретроидами
Устойчивость вредителей к инсектицидам является серьезной мировой проблемой. Ученые из института Химической экологии им. Макса Планка (Йена, Германия) раскрыли секрет устойчивости австралийской популяции хлопковой совки (Helicoverpa armigera) к инсектициду фенвалерат. У личинки насекомого появился новый фермент, разлагающий фенвалерат в ходе единственной химической реакции. Ген, кодирующий новый фермент, является химерой, и образовался в результате объединения участков хромосом, несущих два совершенно разных гена.
Хлопковая совка, устойчивая к пиретроиду фенвалерат, была обнаружена в Австралии еще в 1983 г. Первым, в 1998 г., обнаружил ген, ответственный за устойчивость насекомого к этому действующему веществу Девид Хеклер из Института химической экологии им. Макса Планка. Данный ген находится в участке хромосомы, ответственном за синтез цитохрома P450. Этот ген хорошо известен медикам, так как он участвует в детоксикации ряда фармакологических препаратов, снижая их эффективность. Николя Жуен, ученый, работающий в том же институте, обнаружил P450 монооксигеназу у личинок устойчивых к инсектициду насекомых.
Так как поля, где появилось устойчивые представители вида, и дальше обрабатывались фенвалератом, количество особей с новым признаком быстро возросло. Данное явление привело к тому, что в Австралии периодически объявляются периоды полного отказа от использования пиретроидов и борьбы с вредителями с помощью инсектицидов иной химической природы.
Прочитайте онлайн 101 ключевая идея: Эволюция | УСТОЙЧИВОСТЬ К ИНСЕКТИЦИДАМ
УСТОЙЧИВОСТЬ К ИНСЕКТИЦИДАМ
В 1939 году швейцарский химик Пауль Мюллер впервые использовал ДДТ в качестве инсектицида. Это химическое вещество, дихлордифенилтрихлорэтан, получили и описали еще в 1874 году, но в то время его способность эффективно поражать насекомых не была известна. Когда же поняли, что ДДТ можно успешно применять в борьбе с насекомыми — вредителями, оно распространилось во всем мире. По сути, многие регионы в настоящий момент избавлены от малярии и других заболеваний, переносимых насекомыми, именно благодаря ДДТ. В 1940 годах предполагалось, что с течением времени все вредные насекомые будут уничтожены. Однако громадные популяции насекомых обладают обширным генофондом, который позволяет легко приспособиться к любым условиям под воздействием давления отбора, и некоторые мутанты вскоре передали гены устойчивости всем своим потомкам. Они выжили и передали гены следующим поколениям. Популяции насекомых, устойчивых к инсектицидам, увеличивались и эволюционировали: через несколько лет ДДТ стал гораздо менее эффективен в борьбе, например с комнатной мухой. Некоторые случаи устойчивости были отмечены уже в 1947 году. Сегодня любой вид насекомых, который прежде можно было уничтожать при помощи ДДТ, имеет устойчивые разновидности. При всех технологических разработках, какие удалось создать людям, мы так и не уничтожили ни один вид нежелательных насекомых.
Широкое распространение инсектицидов привело к таким обширным изменениям некоторых экосистем, в которых обитали насекомые, что у них произошли основательные адаптивные изменения, настолько повысившие уровень сопротивляемости, что некоторые средства уже через несколько лет оказались абсолютно бесполезными. К концу 1960 годов официально было зарегистрировано более 255 видов, устойчивых к инсектицидам. Большое их количество устойчиво к циклодиеновой группе химикатов (диелдрин, алдрин, линдан и т. д.); второй группе ДДТ (ДДТ, ДДД, метоксихлор) и третьей группе органофосфатов (малатион, фентион). 20 видов устойчиво к другим химическим веществам, не входящим в эти группы. Многие виды выработали устойчивость к инсектицидам, принадлежащим к разным группам. Возможно, самый поразительный пример — это комнатная муха, устойчивая в некоторых частях света почти ко всем инсектицидам, которые можно использовать без вреда для здоровья человека.
Внимание! Текст предназначен только для предварительного ознакомительного чтения.
Эта книга способствует профессиональному росту читателей и является рекламой бумажных изданий.
Все права на исходные материалы принадлежат соответствующим организациям и частным лицам.
Какую роль играют мутации и естественный отбор в эволюции устойчивости насекомых к инсектицидам?
Какую роль играют мутации и естественный отбор в эволюции устойчивости насекомых к инсектицидам?
Мутации и спирали эволюции
Частота ошибок при последовательной репликации.
Значение процесса конкуренции и отбора для процессов эволюции.
Механизм мутации, свойства воспроизведения, случайное производство альтернативных возможностей.
Роль случайности в процессе мутации и эволюции.
Какова роль естественного отбора в эволюции?
Какова роль естественного отбора в эволюции?
Почему в ходе естественного отбора не выбраковываются все вредные генные мутации?
Почему в ходе естественного отбора не выбраковываются все вредные генные мутации.
Эссе о значении теории эволюции используя следующие понятия : естественный отбор, искусственный отбор, накопление мутаций, борьба за существование.
Какую роль в эволюции растений и животных играет искусственный отбор?
Какую роль в эволюции растений и животных играет искусственный отбор?
Перечислите виды мутаций Укажите факторы эволюции по Дарвину?
Перечислите виды мутаций Укажите факторы эволюции по Дарвину.
Перечислите виды естественного отбора.
«раскройте смысл тезиса : «естественный отбор в эволюции организмов играет творческую роль»»?
«раскройте смысл тезиса : «естественный отбор в эволюции организмов играет творческую роль»».
Какие факторы эволюции поставляют материал для естественного отбора?
Какие факторы эволюции поставляют материал для естественного отбора.
Насекомые вредители приобретают со временем устойчивость к ядохимикатам в результате 1)полового размножения 2)модификационной изменчивости 3) сохранения мутаций естественным отбором 4)исскуственного о?
Насекомые вредители приобретают со временем устойчивость к ядохимикатам в результате 1)полового размножения 2)модификационной изменчивости 3) сохранения мутаций естественным отбором 4)исскуственного отбора.
Основной движущей силой эволюции является : А) изоляция ; В) естественный отбор ; Б) мутации ; Г) приспособленность?
Основной движущей силой эволюции является : А) изоляция ; В) естественный отбор ; Б) мутации ; Г) приспособленность.
Помогите, пожалуйста?
Когда и как естественный отбор действовал в эволюции человека?
У мужчин не имеется половых губ, они присутствуют только в женском организме.
Можете прислать таблицу? Не понятно задание.
Самый простой и надёжный способ опыления — самоопыление, когда пыльца с тычинок опыляет пестик того же цветка. Но недостаток самоопыления в том, что семян при этом получается мало и «потомство» из них, как правило, вырастает хилое. Хотя у большинст..
На сколько мне известно, то слоны приветствуются своими хоботами. Они переплетают их).
Хобатами что то делают.
Есть голова. Свидетельствует о жизни. Клет ка, молекула.
УСТОЙЧИВОСТЬ К ИНСЕКТИЦИДАМ
УСТОЙЧИВОСТЬ К ИНСЕКТИЦИДАМ
В 1939 году швейцарский химик Пауль Мюллер впервые использовал ДДТ в качестве инсектицида. Это химическое вещество, дихлордифенилтрихлорэтан, получили и описали еще в 1874 году, но в то время его способность эффективно поражать насекомых не была известна. Когда же поняли, что ДДТ можно успешно применять в борьбе с насекомыми — вредителями, оно распространилось во всем мире. По сути, многие регионы в настоящий момент избавлены от малярии и других заболеваний, переносимых насекомыми, именно благодаря ДДТ. В 1940 годах предполагалось, что с течением времени все вредные насекомые будут уничтожены. Однако громадные популяции насекомых обладают обширным генофондом, который позволяет легко приспособиться к любым условиям под воздействием давления отбора, и некоторые мутанты вскоре передали гены устойчивости всем своим потомкам. Они выжили и передали гены следующим поколениям. Популяции насекомых, устойчивых к инсектицидам, увеличивались и эволюционировали: через несколько лет ДДТ стал гораздо менее эффективен в борьбе, например с комнатной мухой. Некоторые случаи устойчивости были отмечены уже в 1947 году. Сегодня любой вид насекомых, который прежде можно было уничтожать при помощи ДДТ, имеет устойчивые разновидности. При всех технологических разработках, какие удалось создать людям, мы так и не уничтожили ни один вид нежелательных насекомых.
Широкое распространение инсектицидов привело к таким обширным изменениям некоторых экосистем, в которых обитали насекомые, что у них произошли основательные адаптивные изменения, настолько повысившие уровень сопротивляемости, что некоторые средства уже через несколько лет оказались абсолютно бесполезными. К концу 1960 годов официально было зарегистрировано более 255 видов, устойчивых к инсектицидам. Большое их количество устойчиво к циклодиеновой группе химикатов (диелдрин, алдрин, линдан и т. д.); второй группе ДДТ (ДДТ, ДДД, метоксихлор) и третьей группе органофосфатов (малатион, фентион). 20 видов устойчиво к другим химическим веществам, не входящим в эти группы. Многие виды выработали устойчивость к инсектицидам, принадлежащим к разным группам. Возможно, самый поразительный пример — это комнатная муха, устойчивая в некоторых частях света почти ко всем инсектицидам, которые можно использовать без вреда для здоровья человека.
Читайте также
Устойчивость к вирусам и вироидам
Устойчивость к вирусам и вироидам Одним из первых достижений в защите растений методами генетической инженерии явилось создание трансгенных растений, устойчивых к вирусам, путем встройки в геном хозяина генов белков вирусной оболочки.Устойчивость обычно ограничена
Активизация защитных систем организма и устойчивость к абиотическим факторам
Активизация защитных систем организма и устойчивость к абиотическим факторам Наряду с селекцией на устойчивость к болезням и вредителям, в странах Западной Европы и США ведется работа по повышению потенциальной урожайности видов растений, обладающих генетически
Глава 4. Устойчивость растений к фитотоксикантам
Глава 4. Устойчивость растений к фитотоксикантам Естественная устойчивостьНекоторые растения слабо повреждаются в результате действия вредных примесей атмосферы. Такие растения представляют большой интерес по крайней мере в двух отношениях. Во-первых, эти растения
УСТОЙЧИВОСТЬ К АНТИБИОТИКАМ
УСТОЙЧИВОСТЬ К АНТИБИОТИКАМ Устойчивость некоторых болезнетворных бактерий к антибиотикам может представлять серьезную проблему для лечения заболеваний, особенно в тех странах, где антибиотики широко распространены и их можно приобрести в любой аптеке. Грозным
УСТОЙЧИВОСТЬ К ЗООКУМАРИНУ
УСТОЙЧИВОСТЬ К ЗООКУМАРИНУ Зоокумарин — это химическое вещество, антикоагулянт, которое широко используется для борьбы с крысами и мышами. Впервые его применили в 1950 году, и с тех пор он стал распространенным ядом благодаря своей низкой токсичности и безвредности для
УСТОЙЧИВОСТЬ К ТЯЖЕЛЫМ МЕТАЛЛАМ
УСТОЙЧИВОСТЬ К ТЯЖЕЛЫМ МЕТАЛЛАМ Развитие устойчивости к тяжелым металлам в некоторых растениях — пример того, как давление отбора окружающей среды приводит к эволюции популяции. Определенные виды трав демонстрируют генетическую приспособленность к повышенной
Устойчивость к стрессорным ситуациям – это скорость угасания стрессорной реакции
Устойчивость к стрессорным ситуациям – это скорость угасания стрессорной реакции Устойчивость любой системы, причем не только системы стресса и не только биологической, но и любой другой, природной или искусственной, – это скорость возвращения в исходное
Какую роль играют мутации и естественный отбор в эволюции устойчивости насекомых к инсектицидам
Подробное решение параграф 1.4.2 по биологии для учащихся 11 класса, авторов Захаров В.Б., Мамонтов С.Г., Сонин Н.И., Захарова Е.Т. Углубленный уровень 2018
Вопросы и задания для повторения.
1. Какие популяционно-генетические закономерности выявил русский биолог С. С. Четвериков?
Большой вклад в популяционную генетику внёс русский учёный С. С. Четвериков. Он обратил внимание на насыщенность природных популяций рецессивными мутациями, а также на колебания частоты генов в популяциях в зависимости от действия факторов внешней среды и обосновал положение о том, что эти два явления – ключ к пониманию процессов эволюции.
2. Какова частота мутирования одного определенного гена в естественных условиях существования особей?
Действительно, мутационный процесс – постоянно действующий источник наследственной изменчивости. Гены мутируют с определённой частотой. Подсчитано, что в среднем одна из 100 тыс. – 1 млн гамет несёт вновь возникшую мутацию в определённом локусе. Поскольку одновременно мутируют многие гены, то 10—15% гамет несут те или иные мутантные аллели. Поэтому природные популяции насыщены самыми разнообразными мутациями. Благодаря комбинативной изменчивости мутации могут широко распространяться в популяциях. Большинство организмов гетерозиготно по многим генам.
3. Как можно объяснить появление в ходе эволюции множества новых генов у более высокоорганизованных групп организмов по сравнению с менее организованными?
Одним из ведущих механизмов, приводящих к появлению новых генов, является удвоение ДНК. В зависимости от размеров удваивающихся участков молекулярные генетики выделяют внутригенные дупликации, удвоение целых генов, участков хромосом и некоторые другие.
Значение таких дупликаций для эволюционных преобразований впервые было отмечено в начале 30-х гг. XX в. известным английским биохимиком Дж. Холдейном (см. 10 класс, гл. 2). Учёный и его коллеги предположили, что после удвоения гена его копии могут по-разному накапливать мутации. Впоследствии оказалось, что дупликации целых генов – не единственный способ возникновения новых генов. К аналогичным результатам приводит и удвоение части гена, удлиняющее исходный вариант и, следовательно, вызывающее появление другого гена и соответствующего ему признака. Примером новообразования генов таким способом может служить так называемое семейство генов гормона роста. Так, в результате дупликаций и мутаций из одного исходного гена возникли гены гормона роста, пролактина, плацентарного лактогена и др.
Анализ геномов организмов, стоящих на различных ступенях эволюционной лестницы, показывает, что количество структурных генов у них отличается лишь в разы. Например, у «модного» в генетических исследованиях объекта – круглого червя С. еlеgаns около 20 тыс. генов, а у человека – 30 тыс.
4. Что является причиной многократного превышения числа признаков организма над количеством его генов?
В то же время число признаков, определяемых этими генами у человека, на несколько порядков выше. По весьма приблизительным подсчётам, 30 тыс. генов представителя нашего вида вызывают развитие более 300 тыс. признаков.
В чём же причина такого многообразия фенотипических проявлений столь небольшого количества генов?
По мнению учёных, таких причин как минимум две.
Во-первых, это изменения регуляторных генов, приводящих к изменению времени и места включения в работу (экспрессии) генов. Активация гена на более ранних этапах онтогенеза вызывает и усиливает плейотропный эффект гена и, следовательно, большее число его проявлений (см. 10 класс, гл. 9) в виде нескольких признаков и свойств.
Во-вторых, у более высокоорганизованных групп живых организмов в большей степени изменяется сам процесс реализации наследственной информации. Вспомните, в 10 классе, говоря о транскрипции, мы рассматривали процесс альтернативного сплайсинга. В результате различного соединения экзонов он даёт разные по последовательности нуклеотидов иРНК, синтезированные на одном и том же гене. Такие иРНК транслируются в неодинаковые белки – разные признаки. При изучении процессов реализации наследственной информации оказалось, что у червя С. elegans альтернативный сплайсинг характерен лишь для 20% генов, в то время как у человека более 80% генома реализуется с участием этого процесса.