Тематический план курса « История развития органического

Тематический план курса
« История развития органического мира "
Основная задача курса состоит в объединении у слушателей разрозненных
представлений о живой природе, в выработке умения видеть общее во внешне
разнородных явлениях, понимания единых принципов существования и развития
органического мира. Эволюционный подход также позволяет лучше и полнее
понять место человека в органическом мире, разобраться в том, что есть у
человека общего, а что различного по сравнению с животными. Всё это даёт
нам более широкие возможности для понимания сущности нормальных процессов,
протекающих в человеческом организме и, следовательно, сущности самых
разнообразных патологий. Более того, эволюционное учение позволяет подойти
как можно ближе к тому, чем занимается биология в целом - к проблеме жизни
как таковой.
Такой подход дает возможность продемонстрировать слушателям идею единства
живой природы на конкретных примерах с привлечением данных из разных
биологических наук, уже освоенных студентами с первого по четвертый
семестры (цитология, гистология, зоология, анатомия, биология развития,
биохимия, генетика, нормальная физиология, микробиология).
Программа курса
1. Определения сущности жизни. Жизнь как активное, идущее с затратой
полученной извне энергии, поддержание и самовоспроизведение специфической
структуры. Дискретность и целостность - два фундаментальных свойства
организации жизни. Специфическое для жизни свойство - конвариантная
репликация. Проявления современной жизни на Земле. Уровни организации
живого.
2. Основные гипотезы происхождения жизни (креационизм, самопроизвольное
зарождение, теория стационарного состояния, панспермия, биохимическая
эволюция). Принцип актуализма.
3. Геологическая история Земли. Состав атмосферы древней Земли и её
характеристики. Роль углерода и воды в возникновении и существовании
жизни. Химическая, предбиологическая и биологическая эволюция.
Моделирование условий протекания предбиологической эволюции. Появление
кислорода и его роль в возникновении жизни. Асимметрия органических
молекул в живых организмах. Образование первичного бульона и
фазовообособленных систем. Неспецифическая самосборка.
4. Коацерватная гипотеза (начальные этапы биологического обмена).
Возникновение биологических мембран и субстрат-специфических ферментов.
Системы с удачно работающей смысловой последовательностью нуклеотидов.
Критика коацерватной гипотезы. Возникновение полимеров на поверхности
глин.
5. Первые организмы. Гетеротрофный способ питания. Возникновение
фотосинтеза и автотрофов. Начало биологической эволюции. Архебактерии,
эубактерии, эукариоты. Симбиотическая гипотеза возникновения многих
органоидов эукариот. Разделение организмов на царства животных, растений и
грибов. Появление многоклеточности.
6. Основные этапы эволюции биосферы в целом. Появление кислорода в
атмосфере Земли и озонового экрана. Первые растительноядные организмы.
"Взрыв" жизни в кембрийский период; эдиакарская фауна. Повышение
устойчивости и усложнение экосистем; возможности для их развития в разных
направлениях. Макроскопические животные. Заполнение пустовавших
экологических ниш. Складывание экологических пирамид. Возникновение в
кембрии современного типа животного сообщества. Появление и
распространение сосудистых растений в силуре и девоне, возникновение в
середине мела однолетних травянистых растений. Образование биотического
круговорота.
7. Основные направления эволюции растений и животных. Возникновение
полового процесса и полового размножения; преимущества данного способа
размножения. Гипотезы о роли мейоза в эволюции.
8. Методы изучения и доказательства эволюции. Палеонтологические методы
(описание переходных форм, построение палеонтологических рядов, смена флор
и фаун, эволюция экосистем). Биогеографические методы (сравнение флор и
фаун, изучение островных форм, прерывистое распространение, реликты).
Морфологические методы (сравнительная анатомия, гомология и аналогия
органов, рудиментарные органы и атавизмы). Эмбриологические методы
(выявление зародышевого сходства, принцип рекапитуляции). Методы
систематики. Экологические методы. Генетические, биохимические и
молекулярно-биологические методы (точковые и регуляторные мутации,
концепция молекулярных часов, функциональные ограничения уровней мутаций).
Иммунологические методы. Изучение поведения животных.
9. Популяции и их роль в микроэволюции. Элементарные факторы эволюции.
Мутации нейтральные, полезные, вредные. Рецессивность мутаций. Груз
мутаций. Популяционные волны. Изоляция пространственная и биологическая
(докопуляционная и послекопуляционная)
10. Естественный отбор как направленный эволюционный фактор. Предпосылки
естественного отбора - гетерогенность особей и прогрессия размножения.
Борьба за существование. Основные формы естественного отбора
(стабилизирующий, движущий, дизруптивный, K-отбор, r-отбор, половой,
частотно-зависимый, индивидуальный, групповой).
11. Возникновение адаптаций. Общие и частные адаптации. "Органическая
целесообразность". Телеологический и теологический подходы к объяснению
гармонии организма и среды. "Наследование" благоприобретённых свойств.
12. Вид - основной этап эволюции. Понятие вида в палеонтологии и у агамных
и партеногенетических форм. Вид - наименьшая генетически устойчивая
система в живой природе. Вид как результат эволюции и как этап
эволюционного процесса. Разделение вида на сложную иерархическую систему
популяций. Видообразование - результат микроэволюции. Аллопатрическое,
симпатрическое, филетическое видообразование, принцип основателя.
13. Проблемы макроэволюции. Онтогенез как результат филогенеза и его
необходимая предпосылка. Последовательное усложнение онтогенезов.
Геномные, морфогенетические, эргонтические корреляции. Топографические,
биологические и динамические координации. Автономизация онтогенеза.
Авторегуляция индивидуального развития. Филэмбриогенезы. Анаболии,
девиации, архаллаксисы.
14. Главные направления эволюции: аллогенез и арогенез. Понятие адаптивной
зоны. Ароморфозы, идиоадаптации, дегенерации. Преадаптации и связанные с
ними механизм смены функций и мультифункциональность органов. Правила
эволюции групп (необратимость эволюции, прогрессирующая специализация,
происхождение от неспециализированных предков, адаптивная радиация,
чередование главных направлений эволюции, усиление интеграции
биологических систем).
15. Эволюция органов и функций, морфофизиологические принципы.
Мультифункциональность и количественные изменения функций. Способы
эволюции органов и функций (усиление или ослабление главной функции,
полимеризация или олигомеризация органов, концентрация функций, увеличение
числа функций, разделение функций и органов, смена функций, замещение
органов и функций).
16. Человек, его эволюция и место в биосфере. Эволюция гоминид. Стадии и
факторы эволюции человека. Современный этап эволюции человека. Особенности
влияния естественного отбора на человека. Положение человека в системе
животного мира, биологическое и социальное в организации человека.
Особенности биологических адаптаций человека к среде обитания. Человек как
дестабилизирующий фактор биосферы. Экология человека: проблемы
народонаселения, особенности организации, энергетики и развития созданных
человеком экосистем (город, агроэкосистема).
17. Значение эволюционного учения. Нерешенные и спорные проблемы
эволюционной теории (эволюция эволюционных механизмов, специфика
микроэволюционных факторов в разных группах, молекулярный драйв,
нейтрализм, сальтационная гипотеза и др.).
Литература
Основная
Тыщенко В.П.
Введение в теорию эволюции. СПб. - 1992,. 240 с.
Шмальгаузен И. И.
Проблемы дарвинизма. М. - 1969, 494 с.
Яблоков А.В., Юсуфов А.Г.
Эволюционное учение. М. - 1998, 336 с.
Дополнительная
Бернал Дж.
Возникновение жизни. М. - 1969, 392 с.
Гилберт С.
Биология развития. М., Т. 3 - 1995, 352 с.
Ичас М.
О природе живого: механизмы и смысл. М. - 1994, 496 с.
Майр Э.
Зоологический вид и эволюция. М. - 1968, 598 с.
Реймерс Н. Ф.
Экология (теории, законы, правила, принципы и гипотезы).
М. - 1994, 367 с.
Фоули Р.
Еще один неповторимый вид (экологические аспекты эволюции
человека). М. - 1990, 368 с.
Тематический план лекций курса по выбору
« Введение в клеточную биологию стволовых клеток. Этические вопросы
использования стволовых клеток в медицинской практике».
Курс лекций основан на современных данных по молекулярной и клеточной
биологии стволовых клеток (СК) и включает характеристику эмбриональных,
зародышевых и соматических СК, участвующих в формировании и поддержании
функций организма в эмбриональном и постнатальном периодах; в курсе
рассматривается пластичность СК, даётся описание СК как мишеней при
возникновении рака, описываются методы изучения стволовых клеток.
Характеристика сигнальныx путeй, регулирующих основные функции СК, включая
PcG/Bmi-1, Notch, Wnt/b-катенин, TGFb, Hedgehog, MAPK, 3IPK дана в
контексте регуляции клеточного цикла. Особое внимание уделяется белкам
семейства гена ретинобластомы, которые связывают машину клеточного цикла с
его транскрипционной регуляцией через факторы семейства E2F. Цель курса –
представить краткую характеристику современных литературных данных, на
основе которых может быть сформировано представление о том, что
молекулярные механизмы, регулирующие основную функцию стволовых клеток самоподдержание, действуют в контексте клеточного цикла, а их
взаимодействие происходит в определённых участках, так называемых
«контрольных» точках клеточного цикла. Kонтрольные точки аккумулируют
функциональные связи между множеством сигнальных путей клеточного цикла и
терминальных функций клеток, таких как дифференцировка, апоптоз, клеточное
старение, и поэтому, представляют собой корректные мишени для
фармакологических, в том числе и лечебных воздействий, направленных на
регуляцию функций стволовых клеток при различных заболеваниях. Курс
включаeт 10 лекций.
Лекция 1. Концепция стволовой клетки, определение, свойства,
классификация, роль сигнальных путей в регуляции функций,
этические вопросы практического использования.
Лекция 2. Сигнальные пути PcG/Bmi1 и Hedgehog в регуляции функций
стволовых клеток, клеточное старение.
Лекция 3. Сигнальные пути Nоtch и TGFb в регуляции функций стволовых
клеток.
Лекция 4. Сигнальныe пути Wnt, PI3K и МAPK в регуляции функций стволовых
клеток.
Лекция 5. Обзор событий клеточного цикла и компоненты машины клеточного
цикла.
Лекция 6. Внеклеточный и внутриклеточный контроль клеточного деления,
роста, и апоптоза.
Лекция 7. Продукты семьи гена ретинобластомы (pRb) в контроле клеточного
цикла и клеточной дифференцировки.
Лекция 8. Транскрипционный контроль клеточного цикла.
Лекция 9. Молекулярные механизмы регуляции функций эмбриональных и
зародышевых стволовых клеток.
Лекция 10.Соматические стволовые клетки и опухолевые стволовые клетки.
Борис Валентинович Попов, Институт Цитологии РАН, рабочий телефон: 297-4519, Email: [email protected]