Тест по биологии: Молекулярные часы эволюции (11 класс)
Тест по биологии «Молекулярные часы эволюции» для 11 класса — это проверочная работа, направленная на оценку знаний учащихся о современных биохимических методах изучения филогенеза. Задания охватывают теоретические основы гипотезы молекулярных часов, механизмы накопления мутаций в геноме, принципы калибровки часов и их применение для датировки эволюционных событий, недоступных для палеонтологического анализа.
1
В чем заключается основная идея метода молекулярных часов эволюции?
Правильный ответ:
Эволюционно значимые изменения в ДНК или белках у близких видов накапливаются с относительно постоянной скоростьюПояснение:
Метод молекулярных часов базируется на гипотезе, что скорость фиксации нейтральных мутаций в геноме примерно постоянна во времени. Это позволяет использовать количество накопившихся различий в последовательностях ДНК или белков как меру времени, прошедшего с момента расхождения двух видов от общего предка.2
Какую теорию разработал Мотоо Кимура, ставшую теоретической основой для метода молекулярных часов?
Правильный ответ:
Нейтральную теорию молекулярной эволюцииПояснение:
Мотоо Кимура предложил нейтральную теорию молекулярной эволюции, согласно которой большинство изменений на молекулярном уровне (в ДНК и белках) являются нейтральными по отношению к естественному отбору. Их закрепление происходит случайно (дрейф генов) и с постоянной скоростью, что и позволяет использовать их как «часы».3
Какие молекулы чаще всего анализируют при использовании метода молекулярных часов?
Правильный ответ:
Последовательности нуклеотидов в ДНК или аминокислот в белкахПояснение:
Носителями наследственной информации, в которой накапливаются эволюционные изменения, являются нуклеиновые кислоты (ДНК, РНК) и кодируемые ими белки. Именно последовательность мономеров (нуклеотидов или аминокислот) в этих биополимерах служит материалом для сравнения и анализа.4
В каком случае метод молекулярных часов является наиболее незаменимым и ценным?
Правильный ответ:
Когда палеонтологические данные отсутствуют, например, если предки не имели твердого скелетаПояснение:
Палеонтология бессильна, если организмы не оставляют окаменелостей (например, вирусы, бактерии, медузы, черви) или если геологические слои разрушены. В таких ситуациях молекулярные часы остаются единственным способом датировать время возникновения и расхождения этих групп организмов.5
Что необходимо сделать для того, чтобы перевести количество генетических различий в реальное астрономическое время (годы)?
Правильный ответ:
Провести калибровку часов, используя известные датировки из палеонтологической летописиПояснение:
Сами по себе молекулярные часы показывают лишь относительное время (генетическую дистанцию). Чтобы получить абсолютные даты, нужно привязать эти данные к точкам на шкале времени, известным из палеонтологии (калибровка). Например, зная время расхождения птиц и млекопитающих по окаменелостям, можно рассчитать скорость «тиканья» молекулярных часов.6
Почему для изучения очень древних эволюционных событий (например, расхождения растений и животных) используют консервативные белки, такие как гистоны?
Правильный ответ:
Потому что они мутируют очень медленно, сохраняя структуру на протяжении миллиардов летПояснение:
Консервативные белки (например, гистоны или цитохром c) выполняют критически важные функции. Большинство мутаций в них летальны и отсеиваются отбором. Поэтому изменения накапливаются крайне медленно, что позволяет использовать их как «медленные часы» для измерения огромных промежутков времени.7
Какое утверждение о скорости хода молекулярных часов является верным?
Правильный ответ:
Скорость может варьировать в зависимости от типа белка, длительности поколения и интенсивности метаболизма в разных эволюционных линияхПояснение:
Молекулярные часы не идеальны. «Быстрые» гены мутируют чаще, «медленные» — реже. Кроме того, у организмов с быстрой сменой поколений (мыши) часы идут быстрее, чем у долгоживущих (люди). Поэтому для точных расчетов нужны поправки и тщательный выбор генов-маркеров.8
Что такое «насыщение» мутациями, которое может искажать показания молекулярных часов?
Правильный ответ:
Ситуация, когда в одной и той же позиции ДНК произошло несколько замен подряд, скрывая истинное количество измененийПояснение:
Если времени прошло очень много, в одной точке генома мутация может произойти несколько раз (например, A -> G -> T). При сравнении мы увидим только конечное различие (A и T) и посчитаем это за одну замену, хотя их было две. Это «насыщение» приводит к недооценке времени расхождения.9
Какой тип ДНК часто используют для изучения эволюции близкородственных видов и внутривидовых группировок из-за высокой скорости мутирования?
Правильный ответ:
Митохондриальную ДНКПояснение:
Митохондриальная ДНК у животных накапливает мутации значительно быстрее, чем ядерная, и не подвергается рекомбинации. Это делает её идеальным инструментом («быстрыми часами») для отслеживания недавних эволюционных событий, миграций популяций и установления близкого родства.10
Что происходит с “вредными” мутациями в контексте метода молекулярных часов?