МИНИСТЕРСТВО ОБРАЗОВАНИЯ И НАУКИ РОССИЙСКОЙ ФЕДЕРАЦИИ ФГАОУ ВО "Новосибирский национальный исследовательский государственный университет"

МИНИСТЕРСТВО ОБРАЗОВАНИЯ И НАУКИ РОССИЙСКОЙ
ФЕДЕРАЦИИ
ФГАОУ ВО "Новосибирский национальный
исследовательский государственный университет"
Факультет естественных наук
УТВЕРЖДАЮ
Декан ФЕН НГУ, профессор
_____________ Резников В.А.
«29» августа 2014 г.
Рабочая программа дисциплины
Эволюционное учение
Направление подготовки
06.03.01 Биология
Квалификация (степень) выпускника
Академический бакалавр
Форма обучения
Очная
Новосибирск 2014
Аннотация рабочей программы
Дисциплина «Эволюционное учение» профессиональной частью базового цикла
Б1.Б.2.6 ООП по направлению подготовки 06.03.01 «Биология». Дисциплина реализуется
на Факультете естественных наук Федерального государственного автономного
образовательного учреждения высшего образования "Новосибирский национальный
исследовательский государственный университет" (НГУ) кафедрой цитологии и генетики
в 6 семестре 3 курса.
Содержание дисциплины охватывает широкий круг вопросов, связанных с
эволюцией живых организмов на Земле, и включает в себя знакомство с основными
эволюционными теориями, анализ свидетельств биологической эволюции на Земле,
сравнительный анализ биологических структур, процессов и систем в эволюционном
аспекте, изучение основных принципов популяционной и эволюционной генетики,
применение этих принципов для понимания истории развития жизни на Земле и анализа
структуры и функции современных организмов.
Дисциплина нацелена на формирование общекультурных компетенций ОК-7,
общепрофессиональных компетенций ОПК-7, ОПК-8, ОПК-14 выпускника.
Преподавание дисциплины предусматривает следующие формы организации
учебного процесса: 30 ч. - лекции, 1 коллоквиум, 42 ч. - самостоятельная работа студента.
Программой дисциплины предусмотрены следующие виды контроля:
промежуточный контроль в форме коллоквиума и рубежный контроль в форме экзамена.
Общая трудоемкость дисциплины составляет 2 зачетные единиц, 72 академических
часа.
1. Цели освоения дисциплины
Основной целью освоения дисциплины является формирование у студентов
современного научного эволюционного мировоззрения. Как справедливо заметил классик
эволюционной биологии Ф. Добжанский «Ни что в биологии не имеет смысла вне
понятий эволюции».
Для достижения поставленной цели выделяются задачи курса:
Изложение истории эволюционной биологии.
Знакомство с основными эволюционными теориями.
Анализ свидетельств биологической эволюции на Земле.
Сравнительный анализ биологических структур, процессов и систем в
эволюционном аспекте.
6. Изучение основных принципов популяционной и эволюционной генетики.
7. Применение этих принципов для понимания истории развития жизни на Земле
и анализа структуры и функции современных организмов.
1.
2.
3.
4.
5.
Важнейшей задачей курса является освоение студентами эволюционного мышления,
понимание того, что все свойства и признаки современных организмов, включая человека,
являются результатом длительной эволюции, происходившей на основе естественного
отбора различные наследственных вариантов в постоянно меняющихся условиях внешней
среди и во взаимодействии с другими организмами.
Курс сочетает глубокое изучение классических работ в области эволюционной
биологии, с преставлением современного состояния и проблем в биологии, с учетом
последних достижений палеонтологии и археологии, ботаники и зоологии, систематики и
экологии, молекулярной и клеточной биологии, биологии развития и физиологии, общей,
популяционной и эволюционной генетики, биоинформатики. От подобных курсов в
России настоящий курс отличает комплексный подход к изучению эволюционного
процесса и эволюции биологических систем, с акцентом на молекулярные,
цитологические и генетические аспекты эволюции.
2. Место дисциплины в структуре ООП бакалавриата
Дисциплина «Эволюционное учение» входит в базовую частью профессионального
цикла, ООП по направлению подготовки «Биология».
Дисциплина «Эволюционное учение» опирается на следующие дисциплины данной
ООП:
 Зоология беспозвоночных (разнообразие животных).
 Зоология позвоночных (разнообразие животных)
 Ботаника (разнообразие растений и грибов).
 Цитология (знание механизмов митоза и мейоза, структуры и функции хромосом,
структурной организации клеточных процессов );
 Молекулярная биология (молекулярные механизмы реализации генетической
информации, репликации, репарации );
 Эмбриология (эмбриональное развитие насекомых и млекопитающих)
 Генетика (знание структуры и функции генома и основных генетических
процессов: мутационного и рекомбинационного, основ генетики популяций).
 Физиология
Результаты освоения дисциплины «Эволюционное учение» используются в
следующих дисциплинах данной ООП:
 Генетика популяций;
 Дисциплины профиля «Генетика» и «Биология клетки»:


Генетика развития
Генетика человека
3. Компетенции обучающегося, формируемые в результате освоения дисциплины
«Эволюционное учение»:
 общекультурные компетенции:
способностью к самоорганизации и самообразованию (ОК-7);
 общепрофессиональные компетенции:
- способность обосновать роль эволюционной идеи в биологическом мировоззрении;
владением современными представлениями об основах эволюционной теории, о
микро- и макроэволюции (ОПК-7),
- владением базовыми представлениями об основных закономерностях и современных
достижениях генетики и селекции, о геномике, протеомике (ОПК-8),
- способностью и готовностью вести дискуссию по социально-значимым проблемам
биологии и экологии (ОПК-14) выпускника.
В результате освоения дисциплины обучающийся должен:
 иметь современные представление об эволюционной биологии - эволюции
биологических структур, процессов и систем;
 знать основные принципы популяционной и эволюционной генетики;
 уметь применять эти принципы для решения проблем, с которыми он
столкнется в своей области исследования: клеточной и молекулярной биологии,
генетике, физиологии, медицине, экологии;
 уметь аргументировано представлять научную биологическую информацию,
отстаивать свою точку зрения и критически ее оценивать.
4. Структура и содержание дисциплины
Структура дисциплины традиционна: лекции и самостоятельная работа студента.
Программой дисциплины предусмотрены следующие виды контроля: текущий
контроль в форме коллоквиума и рубежный контроль в форме экзамена.
Общая трудоемкость дисциплины составляет 2 зачетные единиц, 72 академических часа.
№
п/п
Раздел дисциплины
Виды учебной работы,
включая самостоятельную
работу студентов и
Формы текущего
трудоемкость
Неде (в часах)
контроля успеваемости
Се
ля
(по неделям семестра)
мес
семес
Форма промежуточной
тр
Лабо Само Конт
тра
аттестации
Лекц р.
ст. р.
Зачет (по семестрам)
ия
работ работ работ
а
а
а

Введение. Исторический обзор.
6 1
2
1

Свидетельства эволюции.
Геохронология и этапы эволюции
жизни на Земле.
Теории эволюции. Дарвинизм и
синтетическая теория эволюции.
Наследственность и изменчивость..
Мутации и рекомбинационный
6 2
2
1
6 3
2
2
6 4-5 4
2


процесс.

Гены в популяциях. Эволюция генома.
Генотип, геном, генофонд
 Естественный отбор. Формы отбора.
 Видообразование. Типы и механизмы
видообразования.
 Ключевые этапы эволюции
органического мира.
 Систематика и филогения. Динамика
видового состава в эволюции
 Происхождение и эволюция человека.
Итого по курсу
6 6-7 4
2
6 8-9 4
6 10- 4
11
2
2
6 12- 4
13
2
6 14
1
4
6 15- 4
16
16 32
2
16

Образовательные технологии
Используется традиционная система лекций с текущим контролем в виде коллоквиума.
6. Учебно-методическое обеспечение самостоятельной работы студентов. Оценочные
средства для текущего контроля успеваемости, промежуточной аттестации по
итогам освоения дисциплины
6.1. Коллоквиум №1
Свидетельства эволюции: палеонтологические, биогеографические, сравнительноанатомические, эмбриологические, генетические.
Исторический обзор. До Дарвина: Эразм Дарвин, Ж. Кювье, Ж.Б.Ламарк. Чарльз
Дарвин. Жизнь и труды. «Происхождение видов» - структура и логика книги. После
Дарвина: неодарвинизм; антидарвиновские теории – неоламаркизм, ортогенез,
мутационизм, номогенез. Возникновение и развитие синтетической теории эволюции.
Изменчивость.
Организация генома. Уникальные и повторенные последовательности. Структура и
функция уникальных генов. Роль регуляторных элементов. Мобильные генетические
элементы.
Наследственная и ненаследственная изменчивость: норма реакции, пенетрантность и
экспрессивность. Генетика количественных признаков. Коэффициент наследуемости.
Методы оценки коэффициента наследуемости.
Типы мутаций и их частоты и особенности проявления. Закон гомологических рядов.
Рекомбинация и половой процесс. Эволюционный смысл рекомбинации.
Кратковременные и долговременные преимущества рекомбинации. Репарационная
гипотеза. Храповик Меллера. Конкуренция сибсов. Гипотеза Красной Королевы.
Гены в популяциях
Частоты генотипов и генов, равновесные популяции и уравнение Харди. Закон
Пирсона.
Факторы эволюции – факторы, нарушающие равновесие Харди: отбор, мутации,
миграции, ассортативное скрещивание, инбридинг, мейотический драйв.
Дрейф генов. Теория нейтральной эволюции. Теория молекулярных часов.
Типы полиморфизма: нейтральный, переходный, сбалансированный.
Коллоквиум №2
Борьба за существование.
Геометрическая прогрессия размножения. Избирательная и неизбирательная
элиминация. Понятие приспособленности. Конкуренция и кооперация. Внутри- и
межвидовая борьба.
Естественный отбор
Движущий отбор. Коэффициент отбора и ответ на отбор. Кумулятивное и постепенное
действие отбора. Natura non facit saltum. Возникновение и совершенствование адаптаций в
результате движущего отбора.
Стабилизирующий отбор: накопление генетической изменчивости, мобилизационный
резерв наследственной изменчивости. Возникновение и совершенствование адаптаций в
результате стабилизирующего отбора.
Дизруптивный отбор: возможность видообразования на основе дизруптивного отбора.
Частотно- и плотностно-зависимый отбор.
Половой отбор: понятие приспособленности в контексте полового отбора. Механизмы
полового отбора.
Отбор родственников: расширенная приспособленность. Гипотеза эгоистичного гена.
Родственный альтруизм. Реципрокный альтруизм. Дилемма узника и возникновение
кооперации.
Видообразование
Концепции и определения вида. Критерии вида. Популяционная структура видов. Вид
как генетическое единство. Изолирующие механизмы, механизмы их формирования.
Аллопатрическое видообразование. Географические и экологические границы
распространения видов. Перипатрическое видообразование.
Симпатрическое видообразование. Причины симпатрии близко родственных видов.
Экологическая дифференциация и поток генов. Роль хромосомных перестроек в
видообразовании. Роль дизруптивного отбора. Парапатрическое видообразование.
Систематика и филогения. Гомологичные и аналогичные признаки. Дивергенция,
конвергенция и параллелизм. Молекулярные деревья. Реконструкция филогении по
молекулярным и морфологическим данным.
Происхождение и эволюция человека: палеонтологические данные, молекулярная
филогения. Механизмы антропогенеза. Последовательность расселения популяций людей
из Африки. Роль доместикации в возникновении и развитии цивилизаций. Генетическая
гетерогенность и видовое единство современного человечества. Дарвиновская медицина.
Социобиология и эволюционная психология. Биологическая и культурная
эволюция. Применение методов и подходов эволюционной биологии для анализа
поведения человека и эволюции культуры. Мимы как единицы культурной эволюции.
Эволюция языков и социальных структур. Возникновение и эволюция религиозных
культов. Эволюция искусства, литературы и науки.
6.2. Перечень примерных контрольных вопросов и заданий для самостоятельной
работы.
1. Эволюция как факт и эволюция как теория. Определения эволюции. Доказательства
эволюции.
2. Эволюционная теория и эволюционная биология.
3. Основные принципы, лежащие в основе классификации теорий эволюции. Периоды
развития эволюционной теории.
4. Теории эволюции: Неодарвинизм..
5. Теории эволюции: Гипотеза ортогенеза. Гибридогенез.
6. Теории эволюции: Мутационизм и неокатастрофизм.
7. Теории эволюции: Преадаптационизм - мутации и адаптации.
8. Номогенез (Сравнение представлений эволюции по Дарвину и номогенез Берга).
9. Теория эволюции Ламарка.
10. Теория эволюции Дарвина-Уоллеса.
11. Проблема нейтральных мутаций. Теория нейтральной эволюции.
12. Эволюция гена: гены бактерий, бактериофагов, гены эукариот.
13. Эволюция гена: гены вирусов эукариот, гены эукариот.
14. Основные тенденции в эволюции гена: автономизация, олигомеризация,
мозаичнаяструктура гена.
15. Филогения нуклеотидных последовательностей.
16. Филогения аминокислотных последовательностей.
17. Коэволюция. Особенности молекулярной коэволюции.
18. Классификация мутаций. Методы выявления мутаций и оценки частоты их
возникновения..
19. Мутационный процесс. Генетический груз в популяциях.
20. Мутационный процесс. Мутации и адаптация. Хромосомные мутации.
21. Факторы эволюции.
22. Синтетическая теория эволюции и основные ее постулаты.
23. Эволюционая роль мобильных генетических элементов (МГЭ). МГЭ как источник
повышения скорости спонтанного мутационного процесса. Отбор и инсерционный
мутагенез.
24. Макроэволюция на основе множества микроэволюционных изменений множества
генов. Возможна ли макроэволюция на основе малого числа регуляторных генов?
25. Мутационные изменения в процессе развития: пространственная организация во
времени, в эволюции онтогенеза. Мутации, затрагивающие органогенез. Гены,
вступающие в действие на поздних стадиях развития и в процессе роста. Гены с
материнским эффектом.
26. Роль и значение внутривидовой конкуренции. Борьба за существование.
Альтруизм.
27. Спонтанный и индуцированный мутационный процесс. Ошибки репликации.
Механизмы репарации. Мутационный и рекомбинационный процессы
28. Морфологическая и молекулярная эволюция. Разные типы молекулярной
эволюции. Гены белки и "молекулярные часы". Структурные и регуляторные гены в
эволюции.
29. Рекомбинация как источник изменчивости. Рекомбинация у бактерий.
Рекомбинация у эукариот.
30. Митохондриальная ДНК. Происхождение митохондриальной ДНК. Использование
митохондриальной ДНК в эволюционных исследованиях.
31. Прокариоты. Возникновение первых эукариотических клеток. Эукариотические
хромосомы. Половой процесс. Возникновение многоклеточности.
32. Адаптация. Сообщества. Взаимодействие разных видов. Биологические факторы
адаптации. Коэволюция (коэволюция и естественный отбор; коэволюция и адаптация)
33. Дупликации и транспозиции - механизм возникновения новых генов. Генотип.
Геном. Генофонд.
34. Биологический прогресс и регресс видов. Динамика видового состава в эволюции.
Относительность приспособлений.
35. Видообразование. Типы видообразования. Причины видообразования. Новые
экологические ниши. Продуктивность биоценозов как лимитирующий фактор.
Механизмы видообразования. Характер и темпы видообразования в истории развития
Земли. Виды и геохронология.
36. Роль симбиоза в эволюции клетки. Роль симбиоза в адаптации многоклеточных
организмов.
37. Эпигенетическая наследственность. Эпигенетические мутации. Эпигенетический
контроль. Метилирование ДНК у прокариот и эукариот. Роль метилирования в старении,
канцерогенезе и дифференцировке клеток. Геномный импринтинг.
38. Развертывание генетической информации. Факторы активации и инактивации
генов. Формы наследования (генная, цитоплазматическая). Мутации, затрагивающие
органогенез. Гены, вступающие в действие на поздних стадиях развития и в процессе
роста. Гены с материнским эффектом.
39. Факторы, определяющие эволюцию человека. Биологические и социальные
аспекты эволюции человека. Теории антропогенеза.
40.
Регуляция
генной
активности.
Эпигенетическая
наследственность.
Эпигентический контроль экспрессии генов.
41. Эволюция типов развития яйцеклетки. Эволюция типов эмбрионального развития.
Предетерминация у беспозвоночных. Отличия в онтогенезе беспозвоночных и
позвоночных.
42. Гомеозис в онто- и филогенезе. Гомеозисные гены как пример эволюции
генетического материала. Гомеобоксы. Соотношение между гомеозисом и нормальной
сегментацией. Филогения членистоногих или как гомеология повторяет филогению.
43. Эволюция и структурная организация яиц и зародышей. Зародыши и предки.
Проблемы морфологии. Онтогенез. Филогенез и рекапитуляция. Генетика развития.
Консервативные структуры и функции в эволюции. Генетический код. Механизмы
стабилизации белковых структур в эволюции. Эволюция белков.
44. Консервативные структуры и функции в эволюции. Митоз, мейоз, генетическая
регуляция клеточного цикла.
45. Механизмы стабильзации белковых структур в эволюции. Доменная структура
белков. Эволюция белков.
46. Коэволюция. Коэволюция в экосистемах.
47. Внутривидовое разнообразие. Типы полимрфизма и механизмы его поддержания.
48. Молекулярные основы эволюции. Типы мутаций. Скорость накопления мутаций.
Построение филогенетических древ на основе молекулярных часов. Соответствие
молекулярных и морфологических древ.
49. Эволюция нуклеиновых кислот. Эволюция РНК. Процессинг РНК
50. Эволюция генома. Эволюция генома путем амплификации и дупликации.
51. Генетическая регуляция развития. Онтогенез и филогенез. Мутации и изменения
онтогенеза. Механизмы геномного импринтинга и его роль в эволюции.
52. Геологическое и биологическое время. Геохронология и основные этапы эволюции
на Земле.
53. Роль поведения в эволюции.
8. Учебно-методическое и информационное обеспечение дисциплины
а) основная литература:
Айала Ф. Введение в популяционную и эволюционную генетику. М.: Мир. 1984.
Айала Ф., Кайгер Дж. Современная генетика. Том 3. М.: Мир. 1988.
Дарвин Ч. Происхождение видов путем естественного отбора. М.: Наука 2001.
Докинз Р. Эгоистичный ген. М.: .: Мир 1993.
Ф. Хедрик “Генетика популяций”. М: Техносфера 2003
Яблоков А.В., Юсупов А.Г. Эволюционное учение. М.: Высшая школа. 2006.
б) дополнительная литература:
Грант В..Эволюционный процесс. М.: М.: 1991.
Докинз Р. Бог как иллюзия. М. 2006
Даймонд Дж. Ружья, микробы и сталь М.: 2009
Еськов К.Ю. История Земли и жизни на ней. М.: 2000.
Иорданский Н.Н.. Эволюция жизни. М: 2001.
Медников Б.М.. Аксиомы биологии. М: 1982.
Северцов А. С.. Теория эволюции. М: 2005.
в) программное обеспечение и Интернет-ресурсы:
EvoTutor - learning through interactive simulation. www.evotutor.org/
Blind Watchmaker Applet. http://www.phy.syr.edu/courses/mirror/biomorph/
Ричард Докинз. Слепой часовщик. http://evolbiol.ru/blind/bw.html
Проблемы эволюции. http://evolbiol.ru/index.html
Чарлз Дарвин. http://charles-darwin.narod.ru/
Эволюция – пути и механизмы. http://evolution2.narod.ru/
Теория эволюции как она есть. http://evolution.powernet.ru/
9. Материально-техническое обеспечение дисциплины
 Ноутбук, медиа-проектор, экран.
 Программное обеспечение для демонстрации слайд-презентаций.
Программа составлена в соответствии с требованиями ФГОС ВО с учетом рекомендаций
и Примерной ООП ВПО по направлению 03.06.01 «Биология».
Бородин Павел Михайлович,
доктор биол. наук, профессор КЦГ
ФЕН НГУ, зав. лаб. ИЦиГ СО РАН
Программа рассмотрена и одобрена на заседании кафедры цитологии и генетики ФЕН
НГУ
от « 29_» августа 2014 года, протокол № _4___
Секретарь кафедры к.б.н. ______________________ А.Д. Брошков