§ 14.2. ФІЛОГЕНЕЗ ВІРУСІВ ТА ПРОКАРІОТІВ

• Назад до змісту

НАВЧАЛЬНЕ ЗАВДАННЯ

Чим філогенез відрізняється від філогенії? Опис з використанням схеми «Біотетрада». ФІЛОГЕНЕЗ

Р Формулює визначення поняття «ФІЛОГЕНЕЗ»:
Філогенез — це еволюційний процес, у результаті якого виникає таксон будь-якого рангу; його визначальною особливістю є послідовність еволюційних подій певної таксономічної групи організмів під час історичного розвитку.

В Визначає сутність змістових елементів: філогенія, філогенетичне дерево, філогенетичні ряди, філогенетична система:

• Філогенія — наука, що вивчає закономірності історичного розвитку органічного світу, його таксонів та біосистем різного рівня.
• Філогенетичне дерево — розгалужене графічне зображення, що відображає еволюційні зв’язки між різними видами чи групами організмів, які мають спільного предка.
• Філогенетичні ряди — послідовності викопних форм організмів, пов’язаних у процесі еволюції, що демонструють їхній поступовий історичний розвиток і перехід від одних форм до інших.
• Філогенетична система — природна класифікація живих організмів, яка базується на їхніх родинних еволюційних зв’язках і відображає спільне походження таксонів.

К Конструює схему:

С Описує філогенез та формулює висновок:
Філогенез є самим природним процесом історичного розвитку життя, тоді як філогенія — це наука, що його досліджує за допомогою побудови філогенетичних дерев, рядів викопних форм і розробки філогенетичної систематики.

РОЗВИВАЛЬНЕ ЗАВДАННЯ

Які особливості еволюції вірусів? Інформаційно-пошукова вправа. ФІЛОГЕНЕЗ ВІРУСІВ

Р Усвідомлює пізнавальну ситуацію для ІНФОРМУВАННЯ:
Ознайомлення з сучасними поглядами на походження неклітинних форм життя, механізмами їхніх адаптацій, утворенням нових небезпечних штамів та місцем вірусів у системі органічного світу.

В Формулює мету та гіпотезу діяльності:

• Мета: з’ясувати ключові особливості філогенезу вірусів, проаналізувати гіпотези їхнього виникнення та систематичне різноманіття.
• Гіпотеза: унікальність еволюції вірусів зумовлена відсутністю клітинної будови, високою швидкістю мутаційного процесу та здатністю до генетичної рекомбінації (антигенного зсуву).

К Визначає сутність змістових елементів схеми та конструює інфосхему: походження, основні ароморфози, основні етапи, еволюційне значення, результати еволюції:

• Походження: пояснюється трьома гіпотезами (регресивної еволюції, першості вірусів, «блукаючих генів»); знахідки гігантських вірусів схиляють науку до гіпотези дегенерації клітинних паразитів.
• Основні ароморфози: виникнення білкового капсиду, формування компактних високоефективних геномів (ДНК/РНК), механізмів проникнення в клітину-хазяїна та зворотної транскрипції.
• Основні етапи: відокремлення неклітинних комплексів, коеволюція разом із бактеріями, археями та еукаріотами, розвиток молекулярного паразитизму.
• Еволюційне значення: виступають потужним фактором природного добору, здійснюють горизонтальне перенесення генів між різними доменами живого, регулюють чисельність популяцій.
• Результати еволюції: формування колосального різноманіття форм, виокремлення 7 сфер вірусів (понад 16 тисяч описаних видів), поява нових штамів унаслідок антигенного зсуву.

С Формулює очікувані результати: для ІНФОРМУВАННЯ про особливості еволюції вірусів:
Віруси є динамічними компонентами біосфери, чий філогенез відбувається під дією високої мутаційної мінливості та антигенного зсуву, зумовлюючи їхнє швидке пристосування та виникнення нових патогенних штамів.

ЦІННІСНЕ ЗАВДАННЯ

Чому виникнення прокаріотів пов’язане з водним середовищем? Вправа для сприймання. Водне середовище та філогенез прокаріотів

Р Визначає термін «ФІЛОГЕНЕЗ ПРОКАРІОТІВ»:
Філогенез прокаріотів — це процес історичного розвитку доядерних організмів, що почався в архейському еоні (близько 3,5 мільярда років тому), коли з’явилися перші прокаріоти і розпочалася еволюція бактерій та архей від спільного предка LUCA.

В Називає основні еволюційні події філогенезу:
Хемосинтез, безхлорофільний і бактеріальний фотосинтез, утворення мікробних біоплівок і строматолітів, кисневий оксигенний фотосинтез ціанобактерій, горизонтальне перенесення генів, виникнення форм симбіозу й антибіозу.

К Конструює інфографіку:

С Виявляє ставлення на рівні сприймання та висловлює міркування про зв’язок філогенезу прокаріотів з водним середовищем:
Водне середовище відіграло визначальну роль у становленні прокаріотів, оскільки в умовах відсутності захисного озонового екрана вода поглинала згубне ультрафіолетове випромінювання та забезпечувала розчинення неорганічних речовин для перших біохімічних реакцій.

САМОРОЗВИТОК

САМОНАВЧАННЯ

Регуляційне завдання. Евристичний метод «Метод інверсії»

Вправа. Вибираю правильні твердження про методи дослідження еволюційної історії вірусів:

• I. Геноми багатьох організмів містять ендогенні вірусні елементи, для досліджень яких застосовується метод секвенування. — Правильне твердження. ДНК клітин-хазяїв зберігає реліктові вставки вірусів, розшифровка яких демонструє давні контакти та еволюцію вірусів.
• II. Еволюційну історію вірусів можна зрозуміти за допомогою досліджень частоти мутацій багатьох вірусів із застосуванням методу молекулярного годинника. — Правильне твердження. Підрахунок накопичених нейтральних мутацій дозволяє встановити приблизний час дивергенції та походження ліній.
• III. Філогенез вірусів вивчають за допомогою методу культури клітин шляхом вирощування віріонів на спеціальних поживних середовищах у лабораторних умовах. — Неправильне твердження. Віруси є облігатними внутрішньоклітинними паразитами; їх неможливо вирощувати на безклітинних штучних поживних середовищах (як звичайні бактерії), тільки всередині живих клітин або тканин.

Правильні твердження: I, II.

САМООЦІНЮВАННЯ

Завдання для розпізнавання. Тест. ФІЛОГЕНЕЗ.

1. У 2008 році всередині мімівірусів, що паразитують в клітинах амеби Acanthamoeba polyphaga, відкриті неклітинні форми життя з дивовижним геномом: у ньому є гени, запозичені у мімівірусів, архей і вірусів еукаріот. Називаю форми життя (1) та явище, що відіграє важливу роль в еволюції вірусів (2):
А 1 – косміди; 2 – відчуття кворуму
Б 1 – плазміди; 2 – екологічна ізоляція
В 1 – бактеріофаги; 2 – біоплівки
Г 1 – вірофаги; 2 – генетичне перенесення генів ✅

Обґрунтування: вірофаги — це віруси, які паразитують на інших великих вірусах (мімівірусах); наявність чужорідних генів свідчить про активне горизонтальне (генетичне) перенесення спадкової інформації між різними групами.

2. Колонія Vibrio fischeri у фотофорах гавайського кальмара подвоювала свою чисельність кожні двадцять хвилин, проте вдень кількість люциферази залишалася на заданому рівні. Вночі колонія бактерій розросталася, кількість люциферази зростала й відбувалася фотолюмінісценція. Називаю явище спілкування і координації поведінки, що має важливе значення для еволюції прокаріотів:
А бактеріальний альтруїзм
Б ефект пляшкового горла
В відчуття кворуму ✅
Г ефект плацебо
Д бактеріальна афіліація

Обґрунтування: відчуття кворуму (quorum sensing) — це механізм бактеріальної комунікації за допомогою виділення сигнальних молекул, що дозволяє координувати експресію генів (зокрема біолюмінесценцію) залежно від щільності популяції.