Molekulyar ekologiya va uning biosfera ta’limotidagi o’rni reja

2-Ma’ruza. MOLEKULYAR EKOLOGIYA VA UNING BIOSFERA TA’LIMOTIDAGI O’RNI
R E J A :

1. 
   Molekulyar ekologiya haqida tushuncha
   
2. 
   Molekulyar ekologiya va ekologiyaning bog’liqligi
   
3. 
   Molekulyar ekologiyaning vazifalari
   

Tayanch iboralar: molekulyar ekologiya, biologiya, evolyutsiya, genetik usullar, organizmlar, ekologik muammolar, molekulyar vositalar, genetik asoslar.
Molekulyar texnikalar biologiyaga katta ta'sir ko'rsatаdi. Evolyutsion biologiyani o'z ichiga olgan asosiy fanlar hozirda doimiy ravishda molekulyar vositalardan foydalanadi. Bundan farqli o'laroq, molekulyar texnikalar atrof-muhitga yanada cheklangan ta'sir ko'rsatdi. Bu nomuvofiqlik hayratlanarli. Bu erda biz "molekulyar ekologiya" deb ataladigan ekologik tadqiqotlarning kutilmagan qirralarini tasvirlaymiz. Ekologiya, evolyutsiya va molekulyar ekologiya bo'yicha so'nggi 15 yildagi nashrlar molekulyar ekologiya bayrog'i ostida chop etilgan tadqiqotlarning aksariyati aslida evolyutsion ekanligini va nisbatan kam ekologik tadqiqotlar molekulyar vositalarni o'z ichiga olganligini ko'rsatadi. Ekologiyada molekulyar usullardan kengroq foydalana olmaslik xavotir uyg'otadi, chunki atrof-muhitni o'rganishning bir qancha istiqbolli yo'nalishlari molekulyar yondashuvlardan foyda olishlari mumkin. Bu erda biz ekologiya va evolyutsiyada molekulyar vositalardan foydalanishni umumlashtiramiz va "molekulyar ekologiya" dagi ekologik holatni yangilashning bir qancha usullarini taklif qilamiz.
Ilm-fandagi taraqqiyot deyarli har doim uning amaliyotchilari uchun mavjud vositalar bilan belgilanadi. Mikroskoplar, kompyuterlar va boshqa bir qator texnologik yutuqlar zamonaviy olimlarning shakllanishiga va ularning eng asosiy savollariga javob berishga urinishlariga chuqur ta'sir ko'rsatadi. Qizig'i shundaki, tadqiqot vositalari odatiy holga aylangandan so'ng, ulardan umumiy foydalanishga alternativalar ko'pincha rad etiladi.
So'nggi uch o'n yillikda molekulyar genetik usullar biologlar uchun tobora muhim ahamiyat kasb etmoqda, ayniqsa molekulyar vositalarning xilma-xilligi ortib bormoqda. Biroq, molekulyar usullardan foydalanish biologik fanlar orasida katta farq qiladi. Hech bir joyda bu nomuvofiqlik evolyutsion biologiya va ekologiya sohalari o'rtasidagidan ko'ra aniqroq emas. Molekulyar yondashuvlar hozirda evolyutsion biologiyaga kirib bormoqda: haqiqatan ham, ba'zi evolyutsion fanlar deyarli butunlay molekulyar yondashuvlar bilan bog'liq (masalan, filogenetik sistematika va filogeneografiya).
Aksincha, ekologiya sohasidagi bir nechta fanlar molekulyar usullarni ko'p jihatdan e'tibordan chetda qoldirdi, hatto molekulyar yondashuvlardan foydalanish bizning eng qiziqarli ekologik muammolarimizni hal qilishga yordam berishi mumkin.
Ekologiya va evolyutsiya o'rtasidagi hozirgi molekulyar tafovut hayratlanarli. Atrof-muhitni o'rganishning ayrim yo'nalishlari boshqalarga qaraganda molekulyar yondashuvlardan foydalanishga ko'proq mos keladigan bo'lsa-da, biz molekulyar texnikani amalga oshirishga qaratilgan ko'proq ekologik tadqiqotlar atrof-muhitni tadqiq qilishni yaxshilashi mumkinligiga aminmiz.
Ekologiya va evolyutsion biologiyada molekulyar usullardan foydalanish miqdorini aniqlash molekulyar ekologiya sohasi yaratilganidan beri qanday rivojlanganligi haqida ko'p narsalarni aytib berishi mumkin. Biz bilmoqchi bo'lgan narsa - zamonaviy molekulyar ekologiya evolyutsiya muammolaridan ko'ra atrof-muhit muammolarini qay darajada hal qiladi. Buning uchun esa, avvalo, ekologiya va evolyutsiya o'rtasidagi intizomiy chegaralarni belgilash kerak. Odatda ular qo'shni sohalar sifatida qaraladi, ko'pincha o'z xulosalarida bir-birini to'ldiradi, ammo bizning nuqtai nazarimizdan, diqqat markazida aniq ajralib turadi. Ekologiya organizmlarning yashash muhitida tarqalishi va koʻpligi asosini tashkil etuvchi qonuniyatlar va jarayonlarni oʻrgansa, evolyutsion biologiya populyatsiya xususiyatlarining makon va vaqt davomida qanday oʻzgarishini, jumladan, biologik xilma-xillikni shakllantirishda ekologik va genetik omillarning rolini tushunishni oʻrganadi. modellar. Shuning uchun biz molekulyar usullarni har bir fanda qo'llashni o'rganish uchun ushbu umumiy ta'riflardan foydalanishimiz mumkin. Intuitiv ravishda "molekulyar ekologiya" atamasi molekulyar vositalar qo'llaniladigan ekologiyaning har qanday sohasida ishlatilishi mumkin. fundamental ekologik muammolarni hal qilishda foydalaniladi. Biroq, ekologlar orasida hozirgi tadqiqotlarning aksariyati molekulyar ekologiya doirasida olib borilayotganligi tabiatan barqaror emas degan fikr kuchayib bormoqda. Aksincha, zamonaviy molekulyar ekologiya asosan filogeografiyaning evolyutsion sohasi bilan shug'ullanadi. Bu bir nechta omillarga bog'liq bo'lishi mumkin, ammo zamonaviy molekulyar ekologiyaning asosiy ekologik muammolar bilan deyarli aloqasi yo'qligini tushunish kuchayib bormoqda. Bu tarafkashlik bir necha omillarga bog'liq bo'lishi mumkin, ammo zamonaviy molekulyar ekologiyaning asosiy ekologik muammolar bilan deyarli aloqasi yo'qligini tushunish tobora ortib bormoqda.
Bu fikr molekulyar ekologiyaga bag'ishlangan jurnallarda chop etilgan ko'plab tadqiqotlar diqqat markazida bo'lib borayotgani va atrof-muhit muammolari bo'yicha bir nechta molekulyar tadqiqotlarning asosiy ekologik jurnallarda nashr etilayotganligi bilan tasdiqlanadi. Bu erda biz ushbu tushunchalarning to'g'riligini tekshiramiz.
Biz so'raymiz: molekulyar ekologiya sohasida ekologiya qayerda?
Bu savolga javob berish uchun biz so'nggi o'n besh yil ichida uchta vakolatli Ecology, Evolution va Molecular Ecology jurnallarida molekulyar vositalardan foydalanishni ko'rib chiqdik. O'z sohalaridagi asosiy jurnallar sifatida ushbu nashrlar ekologiya va evolyutsion biologiyaning turli fanlari bo'yicha olib borilayotgan etakchi tadqiqotlarning to'liq spektrini qamrab olishi mumkin. Evolyutsiya va ekologiya molekulyar vositalardan qay darajada foydalanishining miqdoriy suratini olish uchun biz so'nggi jildlarda nashr etilgan maqolalarni tavsifladik (toq yillar, 1993 2007). Biz ushbu sohalarni 13 ta kichik fanlarga ajratdik (1-jadval): birinchi oltita atrof-muhit sohalari Amerika Ekologik Jamiyatining eng so'nggi yillik yig'ilishlarida taqdimotlarni tasniflash uchun ishlatiladigan asosiy toifalardan olingan; evolyutsiyaning qolgan yetti sohasi Evolyutsiyani o'rganish jamiyati, Amerika tabiatshunoslar jamiyati va tizimli biologlar jamiyatining qo'shma yig'ilishida taqdimotlarni tasniflash uchun keng tarqalgan bo'lib foydalaniladigan asosiy toifalardan olingan. Biz ushbu fanlarning ba'zilari boshqalarga qaraganda ko'proq bir-biriga mos kelishini ta'kidlaymiz. Masalan, aholi ekologiyasi va populyatsiya genetikasi demografik tendentsiyalarga e'tibor qaratadi, lekin turli vaqt miqyoslarida. Bizning ma'lumotlar to'plamimizdagi noaniq holatlar kamdan-kam uchraydi va hal qilindi. javob izlagan savollar kontekstiga asoslanib. Keyin biz molekulyar asboblardan mutanosib foydalanishni tekshirdik. molekulyar usullardan foydalangan qog'ozlar soni sifatida o'lchanadigan ushbu kichik fanlarning har birida qog'ozlarning umumiy soniga bo'lingan. Barcha fanlar bo'yicha molekulyar vositalardan foydalanishning keng ko'lamini taqdim etish uchun barcha yillardagi uchta mavzuli jurnallarning maqolalari birlashtirildi. Natijalar aniq: evolyutsion biologiya bilan solishtirganda ekologiyada molekulyar vositalar kamdan-kam qo'llaniladi (1-rasm). Faqatgina xulq-atvor ekologiyasi (0,28 ulush bilan) barcha birlashtirilgan kichik fanlarning yuqori yarmida va qolgan beshta atrof-muhit sohasining to'rttasi barcha kichik fanlar bo'yicha oxirgi o'rinda turadi. Qizig'i shundaki, filogeografiya, taksonomiya va turlanishning uchta evolyutsion sohalari o'zlarining nashr etilgan ishlarining aksariyatida molekulyar vositalardan foydalanganlar.
Shuningdek, biz ekologiya va evolyutsion biologiyada molekulyar vositalardan foydalanish tendentsiyalarini ham ko'rib chiqdik. Biz yana uchta jurnalning nashrlarini birlashtirdik; biz ikkita keng toifadagi ekologiyani evolyutsion biologiya bilan solishtirishga imkon beruvchi kichik fanlarni ham birlashtirdik. Biz ushbu ikki sohada molekulyar asboblardan foydalanish vaqt o'tishi bilan mutanosib ravishda nisbatan o'zgarmasligini aniqladik, 2005 yilda ikkala sohada ham oddiy o'sish, 2007 yilda esa biroz pasayish kuzatildi. Umuman olganda, atrof-muhitni o'rganish 0,12 nisbatda molekulyar vositalarni o'z ichiga oladi; evolyutsion tadqiqotlar buni 0,55 tezlikda amalga oshiradi. Demak, ekologiyada molekulyar vositalardan foydalanilmasligi oddiygina ushbu Catch usullari uchun vaqt yetarli emasligi bilan bog'liq emas. Nihoyat, biz uchta mavzuli jurnaldan qaysi biri molekulyar atrof-muhit bo'yicha tadqiqotlarni nashr etganini ko'rib chiqdik, ular molekulyar asosli evolyutsion tadqiqotlarni nashr etishlari mumkin. Ekologiya jurnalida chop etilgan maqolalarning aksariyati atrof-muhitga oid emas, evolyutsion tadqiqotlar ekanligi bizni ham qiziqtirdi. Binobarin, «Molekulyar ekologiya» nomli jurnali ham, jurnalda bunday maqolaga uzoq vaqtdan beri chaqirilganiga qaramay, ekologiya sohasiga molekulyar usullar kiritilmaganligi sababli ma'lum darajada zarar ko'rmoqda. Molekulyar ekologiyaning bajarilmagan va'dalari Bu erda aniqlangan naqshlar molekulyar ekologiya o'n yildan ko'proq vaqt oldin yaratilgan soha sifatidagi taxminlardan juda farq qiladi.
Molekulyar ekologiyaning ushbu dastlabki qadamlaridan yanada ulug'vor maqsad paydo bo'ldi: oxir-oqibatda populyatsiya darajasida ekologik jarayonlarni shakllantiradigan individual fenotipik xususiyatlarning genetik asoslarini aniqlash. Fenotipik ifodaning genetikasini va uning ekologik oqibatlarini tushunishga bo'lgan ushbu urinishning merosi zamonaviy ekologik genetikaning diqqat markazida bo'lib qolmoqda, garchi qiyin bo'lsa ham. Miqdoriy belgilar lokuslari va genomik mikroarraylar kabi molekulyar asosli usullar ba'zi fenotipik belgilarning genetik asoslarini ibtidoiy tushunishni ta'minlaydi. Biroq, tabiatdagi jamoalar darajasidagi naqshlarni genetik nuqtai nazardan tushuntirish molekulyar ekologiyaning bajarilmagan va'dasi bo'lib qolmoqda, ammo eng muhimlaridan biri. Genomikaning hozirgi yutuqlari organizmlar nima uchun kosmosda ham, vaqt ichida ham taqsimlanganligining aniq tushuntirishlarini ochish uchun katta imkoniyatlarga ega - bu ekologiya uchun ajoyib istiqboldir.