Презентация по докладу на декабрьской встречи Ложи "Доказательства теории эволюции", от Алексея Болдырева.

1. Еволюція життя на Землі:
про неї всі знають, але не завжди те
Олексій Болдирєв
Інститут фізіології ім. О. О. Богомольця НАН України
Київський академічний університет
«Моя наука»
Київський клуб «Еволюція»

2. Київ та еволюція
Володимир
Вернадський
панспермія,
еволюція
геосфери і
біосфери
Олексій
Сєверцов
співвідношення
онтогенезу й
філогенезу,
філембріогенез
Іван
Шмальгаузен
стабілізуючий
добір, роль
онтогенезу в
эволюції
Олександр
Ковалевський
порівняльна
ембріологія
Феодосій
Добжанський
популяційна
генетика,
синтетична теорія
еволюції

3. Київський клуб «Еволюція»
3
Since 2012

4. Засідання Клубу «Еволюція»
4
https://my.science.ua/category/evolution-
club/
youtube: https://bit.ly/3oS0CaY
Олексій
Болдирєв
Редагування
РНК
Лілія
Попова
Вимирання
коралів
Олександр
Вайсерман
Епігенет ика і
еволюція
Павло Гольдін
Як працюют ь
палеонт ологи
Віктор
Досенко
Мут ації
т а
варіації
Сергій Мосякін
Еволюція і
сист емат ика
Дмитро
Шабанов
Епігенет ична
теорія
еволюції

5. Теми
• 1. Як спостерігають еволюцію
• 2. Трохи про міфи
• 3. Еволюція і гени
• 4. Еволюція від бактерій до тварин
• 5. Еволюція людини: що там з мозком
• 6. Еволюція і віруси
• 7. Еволюція біосфери тут і зараз

6. Що таке біологічна еволюція
• Біологічна еволюція — це процес зміни
живих організмів, їхніх груп, видів, вищих
систематичних категорій, генів, органів,
ознак, екосистем і біосфери в ході
історичного розвитку Землі
6
• Біологічна еволюція – це процес походження зі змінами
http://evolution.berkeley.edu/evolibrary/article/0_0_0/evo_02

7. 1. Як спостерігають еволюцію

8. Звідки взялося біорізноманіття?
8

9. Катастрофи Кюв’є проти
трансмутації Ламарка і Жоффруа
9Джерело: http://wellcomeimages.org/indexplus/image/V0001419.html Ліцензія СС-BY 2.0

10. Скільки треба катастроф?
10

11. Зміни організмів у геологічних шарах
11

12. Зміни організмів у геологічних шарах

13. До речі. Де ж ті «перехідні форми»?
13https://my.science.ua/po-slidah-ukrayinskyh-kytiv/
Павло Гольдін
палеоцетолог, Інститут зоології
НАН України

14. Скільки років породі?
• Радіофізика
• Геологічна стратіграфія
• Палінологія
• Дендрохронологія
14

15. Фізики рахують.
15

16. Результати вимірів
16

17. Палеоботаніка та палінологія
17http://www.sunstar-solutions.com/AOP/cornet/Why02/why.htm (с)
Джерела: https://commons.wikimedia.org/wiki/File:Shrubby_Whitevein_(Sanchezia_speciosa)_2.jpg Ліцензія CC-BY-NA 3.0
Sanchezia decora
Cornetipollis
Multimarginites

18. Пилок в минулому
http://www.sunstar-solutions.com/AOP/cornet/Why02/why.htm

19. Біогеографія та мандри континентів
19

20. Подібність, що віддаляється

21. 21
Генетичні докази еволюції

22. Молекулярний годинник
22

23. Отже
• Палеонтологія визначила, що в різний час
жили різні організми
• Різні групи організмів розташовані по Землі
так, що пов’язані з рухом геологічних плит
• Організми мають подібність, що
віддаляється, у зовнішніх ознаках і на
генетичному рівні

24. Теорія еволюції
• Теорія в науці – система
перевірених знань про природне
явище, які отримані науковим
методом; система таких знань
передбачає властивості явища,
які ще не спостерігалися
• Теорії еволюції – системи знань,
що пояснюють явище еволюції
24
• «Теорія еволюції» = «еволюційна біологія»

25. Скільки є теорій еволюції?
25
• Телеогенез та фіналізм – еволюція йде до наперед визначеної
мети
• Фізіогенез та кінетогенез – еволюція визначена зміною
середовища
• Мутаціонізм – випадкові зміни спадковості є причиною
еволюції
• Селекціонізм – еволюція шляхом добору малих варіацій
спадковості
• Градуалізм – поступова еволюція
• Сальтаціонізм – стрибкоподібна еволюція
• Автогенез – первинні внутрішні причини еволюції
• Ектогенез – первинні зовнішні причини еволюції
А також
• Ортогенез та еволюційний структуралізм – еволюція не має
мети, але спрямована фізичними законами
• Нейтралізм – еволюція внаслідок нейтральних змін
• Екосистемні теорії – еволюціонують не гени чи популяції, а
екосистеми
Ігор Дзеверін
д.б.н., завідувач відділу еволюційної
морфології Інституту зоології
ім. І. І. Шмальгаузена НАН України

26. Синтетична теорія еволюції і
ламаркізм

27. Мутаціонізм і ортогенез

29. Чому ж люди заперечують
еволюцію?
• Нелюбов до мавп
• Страх смерті
• Неосвіченість
29

30. Біологи теж не завжди
розбираються...
http://my.science.ua/blog/biology/chervi-virusy-nasledovanie-priobretennyh-priznakov-lamark-snova-prav.html

31. Ігор Загороднюк
зоолог,
Національний
природничий музей
НАН України

32. 2. Трохи про міфи

33. Що таке наука?
Знання про світ
Об’єктивність
Верифіковуваність
Спростовуваність
Несуперечливість
Те знання, яке не відповідає критеріям
науковості
Що не є науковим?

34. Чи все, що не є наукою, погано?
Філософія Релігія Мистецтво
Ненаукові світогляди роблять життя людини
багатшим і різноманітнішим

35. Суб’єктивні причини змішування
наукового і ненаукового
• Слабка наукова підготовка
• Ідеологічні упередження
• Пошук психологічного комфорту
• Конспіративний тип мислення

36. Що таке псевдонаука?
Псевдонаука – діяльність чи система ідей,
які не є науковими, але які їх прибічники
вважають і називають науковими

37. Конспірологія як супутник
псевдонауки
• Вузьке коло змовників
• Усесильність і виконуваність усіх планів
• Імунітет до критики

38. Антиеволюціонізм

39. • Біологи підроблюють результати
• Противники еволюції підлягають репресіям
• За всім цим стоїть вища змова (від атеїстів до
сатани)
Конспірологія антиеволюціоністів

40. Протистояння конспіративному
мисленню
• Популяризація науки
• Діалог науки і соціуму
• Пропаганда інтелектуалізму
• Використання конспіративних ідей
для розвінчання міфів, пропаганди
дивовижних наукових відкриттів

41. Ембріони та еволюція
• Закон Бера (1840-і): ембріони одного типу на ранніх стадіях
подібні; чим пізніша стадія, тим більше відмінностей, які
відповідають ознакам, що відрізняють роди, види та насамкінець
індивідумів
• Закон Мюллера-Геккеля (1860-і): онтогенез повторює
(рекапітулює) філогенез
https://mindthegraph.com/profile/fabriciopamplona1/human-embryo-and-fetal-development1#/

42. Ембріони Геккеля
З Richards, Biol Philos (2009) 24:147–154, DOI 10.1007/s10539-008-9140-z

43. Улюблена цитата: Дарвін і око
To suppose that the eye, with all its inimitable contrivances for adjusting the focus to
different distances, for admitting different amounts of light, and for the correction of
spherical and chromatic aberration, could have been formed by natural selection,
seems, I freely confess, absurd in the highest possible degree.
Уявити, що око, з усіма своїми
неперевершеними пристосуваннями… , могло
створитися під дією природного добору,
видається – я щиро зізнаюся – у найбільшому
ступені абсурдним.
Втім, логіка підказує мені, що якщо можна показати численні переходи від
ідеального і складного ока до примітивного, кожна стадія якого корисна для його
власника, якщо більше того, будова ока варіює навіть трохи, а варіації
успадковуються, що очевидно так, і якщо кожна модифікація органу є корисною для
тварини в змінних умовах середовища, тоді складність в поясненні того, що таке
складне око могло утворитися шляхом природного добору, хоча й здається
непереборною в нашій уяві, навряд чи може всерйоз братися до уваги.
Darwin, C. 1872. The Origin of Species, 6th ed. London: Senate, chpt. 6 Difficulties of the
Theory, pp. 146-147

44. Зір: від клітини до фотоапарату

45. Око павука стрибуна
З дозволу http://www.findaspider.org.au/info/spiderns.htm
https://commons.wikimedia.org/wiki/File:Jumping_Spider_Eyes.jpg Ліцензія:CC-BY-NA 3.0

46. Сітківка… навиворіт

47. Формування сітківки в ембріогенезі

48. Палички, колбочки та…

49. Müller cell shape, refractive properties, and light-guiding capability.
Kristian Franze et al. PNAS 2007;104:8287-8292
©2007 by National Academy of Sciences
Сергій Скачков, Центрально-Карибський університет, Пуерто Ріко

50. Demonstration of light guidance by individual Müller cells measured in a modified dual-beam
laser trap.
Kristian Franze et al. PNAS 2007;104:8287-8292
©2007 by National Academy of Sciences

51. 3. Еволюція і гени

52. Що таке ген?
Сергій Гершензон

53. Гени
Руслана Радчук
генетик, фізіолог рослин
Progenes.dreamwidth.org

54. Алелі, мутації, поліморфізми

55. Центральна догма молекулярної
біології

56. Етапи синтезу білка

57. Етапи синтезу білка

58. Етапи синтезу білка

59. Етапи синтезу білка

60. Етапи синтезу білка

61. Ухили розвитку як механізм
макроеволюції
• Гетеротопія
• Гетерохронія
• Гетерометрія
• Гетеротипія
Олексій
Сєверцов
Іван
Шмальгаузен
З Developmental Biology, Gilbert, 2015 http://11e.devbio.com/wt2603.html

62. Подібні гени керують розвитком
http://www.zo.utexas.edu/courses/thoc/convergence.html

63. Hox-гени
http://www.mun.ca/biology/desmid/brian/BIOL3530/DEVO_15/devo_15.html

64. Гени еволюціонують повільніше,
аніж форми
https://amapress.gen.cam.ac.uk/?p=2054
Korzh, V. and Grunwald, D. (2001) Nadine Dobrovolskia-Zavadskaia and the dawn of developmental genetics. Bioessays 23, 365-371.
Надія Добровольска-Завадська й Т-ген (Brachyury)
https://bit.ly/34dudUi

65. Морфогенез визначається змінами
експресії тих самих генів
DOI: 10.1111/dgd.12580

66. Зміни експресії Hox-генів у еволюції
http://www.mun.ca/biology/desmid/brian/BIOL3530/DEVO_15/devo_15.html

67. Горизонтальне перенесення генів
67
Генетичний елемент
SPIN «заразив» різні
організми в
неспоріднених групах

68. Геном

69. Мінімальний геном
Koonin, 2003 doi:10.1038/nrmicro751

70. Крейг Вентер

71. Створити нову бактерію (2009)
•Ми не розуміємо біологічної ролі усіх генів у жодній з клітинних
систем
•Чи хромосоми містять весь генетичний репертуар навіть у
найпростіших бактеріальних клітинах?
•Якщо так, то чи може повна генетична система відтворена шляхом
хімічного синтезу, починаючи з послідовності нуклеотидів ДНК,
записаної в комп’ютері?

72. Мінімальний геном мікоплазми (2016)
• 473 гени
• 149 з невідомими функціями
DOI: 10.1126/science.aad6253
Curr Opin Syst Biol. 2020 Dec; 24: 1–8. doi: 10.1016/j.coisb.2020.09.003

73. 4. Еволюція від бактерій до тварин

74. Бактерії, археї, ядерні
Автор Maulucioni (Власна робота) [CC BY-SA 3.0 (https://creativecommons.org/licenses/by-sa/3.0)], через Вікісховище
Автор Don Hamerman [CC BY 3.0 (http://creativecommons.org/licenses/by/3.0) або GFDL (http://www.gnu.org/copyleft/fdl.html)], через Вікісховище
Карл Воуз

75. Що робить ядро?

76. Великий геном, велика клітина

77. Джгутики
Автор Mgaetani (Власна робота) [CC BY-SA 4.0 (https://creativecommons.org/licenses/by-sa/4.0)], через Вікісховище

78. Замість трьох доменів – два
http://www.ettemalab.org/new-paper-about-the-asgard-archaea-and-eukaryogenesis-is-out-now/

79. Симбіогенез

80. Моделі походження евкаріот
• Schematic representation of how a eukaryotic cell evolves by way of
the endosymbiosis of proteobacteria and cyanobacteria. © Margaret,
Macquarie University, Australia https://www.gesundheitsindustrie-
bw.de/en/article/news/endosymbiosis-and-horizontal-gene-transfer
• Baum, D.A., Baum, B. An inside-out origin for the eukaryotic cell. BMC
Biol 12, 76 (2014). https://doi.org/10.1186/s12915-014-0076-2

81. Prometheoarchaeum syntrophicum
Imachi, H., Nobu, M.K., Nakahara, N. et al. Isolation of an archaeon at the prokaryote–eukaryote
interface. Nature 577, 519–525 (2020). https://doi.org/10.1038/s41586-019-1916-6

82. Свіжий погляд на симбіогенез
Imachi, H., Nobu, M.K., Nakahara, N. et al. Isolation of an archaeon at the prokaryote–eukaryote
interface. Nature 577, 519–525 (2020). https://doi.org/10.1038/s41586-019-1916-6

83. Екологічні фактори едіакарію
• Ріст континентів: більше
90% континентальної кори
сформувалося між 2,7-1,6
млрд років тому.
• «Киснева катастрофа»
близько 2,3 млрд років
тому
• Кріоген: 5 похолодань між
850 та 550 млн років тому
MIKHAIL A. FEDONKIN The origin of the Metazoa in the light of the Proterozoic fossil record.
Paleontological Research, vol. 7, no. 1, pp. 9-41, March 31, 2003

84. Едіакарська біота
The advent of animals: The view from the Ediacaran. April 2015 Proceedings of the National
Academy of Sciences 112(16):4865-70 DOI 10.1073/pnas.1403669112
(A) Dickinsonia costata with precontraction
outline. (B) Funisia dorothea preserved as
body casts and external molds where casts
have been lost. (C) Two specimens of
Parvancorina minchami. (D) Kimberella
quadrata. (E) Multilayered sandstone case of
Bradgatia sp. (F) Sandstone cast of scratch
traces, Kimberichnus teruzzii, produced by K.
quadrata. (G) Spriggina floundersi. (H)
Internal cast of three walls of Pteridinium
simplex. (I) Helminthoidichnites isp., groove
and levee traces preserved on a bed base.
(Scale bar: 1 cm.)

85. Від едіакарію до кембрію
• Нема скелетів
• Нема риючих тварин
• Залишки захоронені
повністю
• Поява скелетів і мушль
• Освоєння грунту
• Детритофаги
прибирають залишки

86. 5. Еволюція людини:
що там з мозком

87. Еволюція людини

89. Дерево чи кущ еволюції
89

90. Моделі різні, але суть єдина
• Reed DL, Smith VS, Hammond SL, Rogers AR derivative work: Conquistador, CC BY-SA 4.0, через Вікісховище
• User:Conquistador, User:Dbachmann, CC BY-SA 4.0 , через Вікісховище

91. Чи має розмір значення?
AdmiralHood [CC BY-SA 3.0 або GFDL], з Вікісховища

92. Еволюція мозку людини
http://antropogenez.ru/uploads/tx_antropedia/2-02.jpg

93. Еволюція мозку людини
http://antropogenez.ru/uploads/tx_antropedia/5_12.jpg

94. Особливості мозку людини

95. Еволюція статевої поведінки
Автор Yohan Castel (Власна робота) [CC BY-SA 4.0 (https://creativecommons.org/licenses/by-sa/4.0)], через Вікісховище
https://commons.wikimedia.org/wiki/File:%C3%89volution_du_contr%C3%B4le_neurobiologique_de_la_sexualit%C3%A9.png

96. Що таке «свідомість»?
Consciousness is a state in which you aware that you
aware (Klemm, 2010)
Свідомість – це стан, у якому ви усвідомлюєте, що ви
усвідомлюєте.
• Я – це Я (самосвідомість).
• Я знаю що Я знаю («metacognition” або “feeling of
knowing”)
• Я знаю що Ти знаєш («теорія розуму»)

97. Я – це Я. Дзеркальний тест.
Джерела: https://commons.wikimedia.org/wiki/File:Mirror_baby.jpg,
https://commons.wikimedia.org/wiki/File:Mirror_test_with_a_Baboon.JPG CC-BY-SA 3.0

98. Дзеркальний тест проходять людиноподібні мавпи,
дельфіни, слони, касатки, сороки. А ось з собаками
вийшло приблизно як на малюнку…

99. Я знаю що Я знаю.
Відчуття власної компетенції.
Я знаю що Ти знаєш. «Теорія розуму».
Здатність будувати у мозку моделі інших,
аби за їх допомогою прогнозувати чужу
поведінку.

100. Я знаю, що Ти знаєш. Дзеркальні нейрони.

101. Емпатія – не тільки оцінка стану іншого, але й
емоційна відповідь на цей стан.
• Емпатія у щурів до всіх, а у мишей – тільки до
«своїх».
• У бабуїнів, можливо, немає емпатії.
• Області мозку, що повязані із сприйняттям
страждань іншого (зокрема, мозжечкова
мигдалина) у бонобо помітно крупніша за
шимпанзе.

102. Якщо свідомість є в багатьох
тварин…
… а дзеркальні нейрони є не у всіх…
… давайте пошукаємо ще в мозку!

103. Коли людина не відчуває?
• Патології органів чуття (нечутливість
рецепторів, сліпота, глухота)
• Травми спинного мозку
• Порушення сенсорних
зон кори
• Генетичні захворювання
• Коли несвідома (спить,
втратила свідомість тощо)

104. Від таламуса до кори й назад
Таламо-
кортикальна петля
Джерело:
https://commons.
wikimedia.org/wiki
/File:Thalamus_sm
all.gif Ліцензія CC-
BY-SA 2.1

105. 6. Еволюція і віруси

106. Світ вірусів
Кунін «Логіка випадку», 2012, 2014

108. Віруси бактерій: CRISPR/Cas
2020

109. Віруси та плацента
https://my.science.ua/u-medaly-dve-storony/

110. SARS-CoV-2: звідки взявся?
Almazán, F., Sola, I., Zuñiga, S., Marquez-Jurado, S., Morales, L., Becares, M., & Enjuanes, L. (2014). Coronavirus reverse genetic systems:
infectious clones and replicons. Virus research, 189, 262–270. https://doi.org/10.1016/j.virusres.2014.05.026

111. Ключові відмінності SARS-CoV-2
Andersen, K.G., Rambaut, A., Lipkin, W.I. et al. The proximal origin of SARS-CoV-2. Nat Med 26, 450–452 (2020). https://doi.org/10.1038/s41591-
020-0820-9

112. Еволюція консервативних ділянок
Boni, M.F., Lemey, P., Jiang, X. et al. Evolutionary origins of the SARS-CoV-2 sarbecovirus lineage responsible for the COVID-19 pandemic.
Nat Microbiol 5, 1408–1417 (2020). https://doi.org/10.1038/s41564-020-0771-4

113. Alm Erik, Broberg Eeva K, Connor Thomas, Hodcroft Emma B, Komissarov Andrey B, Maurer-Stroh Sebastian, Melidou Angeliki, Neher Richard A, O’Toole Áine,
Pereyaslov Dmitriy, The WHO European Region sequencing laboratories and GISAID EpiCoV group. Geographical and temporal distribution of SARS-CoV-2 clades
in the WHO European Region, January to June 2020. Euro Surveill. 2020;25(32):pii=2001410. https://doi.org/10.2807/1560-7917.ES.2020.25.32.2001410

114. Динаміка ліній у Європі
Alm Erik, Broberg Eeva K, Connor Thomas, Hodcroft Emma B, Komissarov Andrey B, Maurer-Stroh Sebastian, Melidou Angeliki, Neher Richard A, O’Toole Áine,
Pereyaslov Dmitriy, The WHO European Region sequencing laboratories and GISAID EpiCoV group. Geographical and temporal distribution of SARS-CoV-2 clades
in the WHO European Region, January to June 2020. Euro Surveill. 2020;25(32):pii=2001410. https://doi.org/10.2807/1560-7917.ES.2020.25.32.2001410

115. Лінії за країнами
Alm Erik, Broberg Eeva K, Connor Thomas, Hodcroft Emma B, Komissarov Andrey B, Maurer-Stroh Sebastian, Melidou Angeliki, Neher Richard A, O’Toole Áine,
Pereyaslov Dmitriy, The WHO European Region sequencing laboratories and GISAID EpiCoV group. Geographical and temporal distribution of SARS-CoV-2 clades
in the WHO European Region, January to June 2020. Euro Surveill. 2020;25(32):pii=2001410. https://doi.org/10.2807/1560-7917.ES.2020.25.32.2001410

117. 7. Еволюція біосфери тут і зараз

118. Зміни не видів, а екосистем
• Екосистеми еволюціонують –
сукцесії
• У стабільній (клімаксній)
екосистемі відбувається
еволюція: коадаптація та
спеціалізація
• В ході спеціалізації створюються
або займаються нові екологічні
ніші
• В певний момент настає
екосистемна криза – старі
спільноти вимирають,
утворюються нові
Середній час існування родів морських
тварин, що з’явилися в різні періоди
(за Марков, 1998-2005)

119. Ланцюгова еволюція: мухи-
стрічкарки та їздці
Andrew A. Forbes, Thomas H. Q. Powell, Lukasz L. Stelinski, James J. Smith, Jeffrey L. Feder. Sequential Sympatric Speciation Across Trophic Levels // Science. 2009. V. 323. P. 776–779.
Автор Joseph Berger, Bugwood.org [CC BY 3.0 (http://creativecommons.org/licenses/by/3.0)], через Вікісховище
CBG Photography Group, Centre for Biodiversity Genomics CreativeCommons - Attribution Non-Commercial Share-Alike (2014)
http://v3.boldsystems.org/index.php/Taxbrowser_Taxonpage?taxid=201649

120. Вимирання

121. Ігор Загороднюк
зоолог,
Національний
природничий музей
НАН України

122. Людина як біоценоз
DOI 10.1039/C6NP00063K

123. Чому еволюція важлива для біології?
• Учені сперечаються відносно окремих
моделей, проте саме явище еволюції ні в
кого зі спеціалістів сумніву не викликає.
• Знання про еволюцію використовуються вже
зараз у медицині, сільському господарстві,
харчовій промисловості тощо 123
• Феодосій Добжанський:
Nothing in biology makes sense except in the light
of evolution.
• Уточнення від Євгена Куніна:
Біологія – це і є еволюція.
• Ламарк, автор першої цілісної теорії еволюції,
увів до широкого вжитку термін «біологія»
Автор: Konrad Foerstner - Власна робота, CC BY 3.0, https://commons.wikimedia.org/w/index.php?curid=26300722

124. ДЯКУЮ ЗА УВАГУ!
СПОДІВАЮСЬ, УСІМ БУЛО
ЦІКАВО І ЗРОЗУМІЛО!

125. Про науку зрозумілою мовою
facebook.com/ScienceUA
t.me/my_science_uamy.science.ua

126. dni-nauky.in.ua
126

127. https://my.science.ua/directory/

128. https://site.ua/anton.senenko/7571/
Регулярно оновлюється!

129. Кафедра молекулярної фізіології та біофізики
Магістратура та аспірантура
Професори кафедри