მეცნიერული კვლევის უნარ-ჩვევების განვითარება

ეს ექსპერიმენტი გულისხმობს ერთ-ერთი ბიოლოგიური მოვლენის მოდელის შექმნას.

ექსპერიმენტი: გენეტიკური დრეიფი

თემა: მიკროევოლუციის ფაქტორები

წინარე ცოდნა და უნარ-ჩვევები: მოსწავლეები იცნობენ მიკროევოლუციის მამოძრავებელ ფაქტორებს, მათ შორის – გენთა დრეიფს, მის შედეგებსა და მნიშვნელობას ევოლუციისთვის. კერძოდ:

• თაობების განმავლობაში შემთხვევითი პროცესებით გამოწვეულ ალელთა სიხშირის ცვლილებას პოპულაციაში გენთა დრეიფი ეწოდება.

• იგი დაკავშირებულია პოპულაციურ ტალღებთან.

• გენთა დრეიფი ზრდის ან ამცირებს მასალას ევოლუციური პროცესისთვის.

• გენების დრეიფის ერთ-ერთი შედეგია დამფუძნებლის ეფექტი, რომლის დროსაც პოპულაციიდან გადის ორგანიზმების მცირე რიცხვი და სახლდება სხვა ტერიტორიაზე, აფუძნებს ახალ, ორიგინალურ პოპულაციას.

მოსწავლეებს შეუძლიათ გეგმის მიხედვით პროცედურების განხორციელება, მონაცემების შეგროვება, მათი აღრიცხვა მონაცემთა ცხრილში, ანალიზი და შესაბამისი დასკვნების გამოტანა.

კავშირი სტანდარტთან

ბიოლ.XI.7. მოსწავლეს შეუძლია გამოიყენოს ევოლუციის კონცეფცია ორგანული სამყაროს მრავალფეროვნებისა და მასში მიმდინარე ცვლილებების ასახსნელად.

• მოიპოვებს მასალას სინთეზური ევოლუციური თეორიით მოწოდებული ევოლუციის მამოძრავებელი ფაქტორების შესახებ და აკეთებს პრეზენტაციას.

კვლ.XI.2. მოსწავლეს შეუძლია კვლევითი პროცედურის განხორციელება/მონაცემების აღრიცხვა.

კვლ.XI.4. მოსწავლეს შეუძლია მონაცემთა ანალიზი და შეფასება.

ექსპერიმენტის მიზანი: რა მნიშვნელობა აქვს გენების დრეიფს მიკროევოლუციის პროცესისთვის

მასალა: ბანქოს დასტა. დასტის მეშვეობით წარმოადგინეთ კუნძულზე დასახლებული ფრინველების პოპულაცია. ოთხი სხვადასხვა მასტი („გული”, „ყვავი”, „აგური”, „ჯვარი”) განასახიერებს ამ პოპულაციის სხვადასხვა ალელს. საწყის პოპულაციაში ამ ალელების სიხშირე თანაბარია (ე.ი. თითოეული – 25%).

პროცედურა:

1. აურიეთ მთელი დასტა (52 ბანქოს ქაღალდი) და დააწყვეთ მაგიდაზე ილუსტრაციებით ქვემოთ.

გადმოაბრუნეთ ნებისმიერი 40 კარტი. ისინი განასახიერებენ საწყისი პოპულაციის ინდივიდების შემთხვევითი კავშირის შედეგად მიღებულ 20 შთამომავალს 40 ალელით.

2. ეს 40 კარტი დაალაგეთ მასტების მიხედვით (ცალ-ცალკე გულები, აგურები, ყვავები და ჯვრები). დაადგინეთ შთამომავლობაში თითოეული ალელის შეხვედრის სიხშირე ყოველი სახეობის მასტის წილის გამოთვლით (ამ მიზნით თითოეული „ალელის” რაოდენობის მაჩვენებელი რიცხვი გაყავით „ალელების” საერთო რიცხვზე. მაგალითად, თუ გულის კარტების რიცხვია 10, შესაბამისი ალელის შეხვედრის სიხშირე იქნება: 10/40=1/4).

3. წარმოვიდგინოთ, რომ ქარიშხალმა რამდენიმე ინდივიდი სხვა კუნძულზე წაიღო. ისინი იზოლირებულნი აღმოჩნდნენ და დასაბამი მისცეს ახალ პოპულაციას. აურიეთ იგივე 40 კარტი და მათგან შემთხვევით გამოყავით 10 – ეს 10 ფურცელი განასახიერებს 5 ინდივიდს 10 ალელით, რომლებიც მცირე პოპულაციას ქმნიან.

4. გაიმეორეთ მე-2 ნაბიჯი და გამოთვალეთ ალელების შეხვედრის სიხშირე.

ანალიზი და დასკვნა:

1. ანალიზი: მე-2 და მე-4 პუნქტებში გამოთვლილი ალელების სიხშირე შეადარეთ ალელების სიხშირეს საწყის პოპულაციაში. როგორ იცვლება ის?

2. ანალიზი: რომელ ევოლუციურ მოვლენებს ასახავს მე-3 ნაბიჯი?

3. შეფასება: არის თუ არა თქვენ მიერ შესრულებული მოქმედება ევოლუციური პროცესის დემონსტრირება? რატომ?

4. შეფასება: არის თუ არა იგი ბუნებრივი გადარჩევის დემონსტრირება? პასუხი დაასაბუთეთ.

რეკომენდაცია მასწავლებლებისთვის: მე-3 ნაბიჯი ასახავს გენების დრეიფის დამფუძნებელ ეფექტს. მოსწავლეთა მიერ შესრულებული მოქმედება არის ევოლუციის პროცესის დემონსტრირება, ვინაიდან ამით მათ შექმნეს გენების დრეიფის მოდელი, რომელიც მიკროევოლუციის ერთ-ერთი მამოძრავებელი ფაქტორია. რაც შეეხება ბუნებრივ გადარჩევას, ამ შემთხვევაში მისი დემონსტრირება არ ხდება, რადგან პოპულაციიდან ინდივიდები გადიან შემთხვევით (ქარიშხალმა წაიღო რამდენიმე ინდივიდი სხვა კუნძულზე), მათი ბიოლოგიური ღირებულებისგან დამოუკიდებლად (ანუ განურჩევლად იმისა, ატარებდნენ თუ არა ეს ინდივიდები სახეობისთვის სასარგებლო ალელებს). ამიტომ გენების დრეიფი ევოლუციას მიმართულებას არ აძლევს. ბუნებრივი გადარჩევა ერთადერთი ფაქტორია, რომელიც მიმართულებას აძლევს ევოლუციას, რადგან მისი მოქმედების შედეგად უპირატესად გადარჩებიან უკეთ შეგუებული ინდივიდები.

მოსწავლეები ამ დასკვნამდე რომ მივიდნენ, მასწავლებელმა პრეზენტაციების დაასრულს დაფაზე უნდა დააფიქსიროს პროცედურის მე-4 ნაბიჯის შემდეგ გამოთვლილი ალელების სიხშირე (რომელიც, დიდი ალბათობით, სხვადასხვა ჯგუფს სხვადასხვა ექნება) და დაანახვოს მოსწავლეებს, რომ გენთა დრეიფის შედეგად შემთხვევით იზრდება რომელიმე ალელის კონცენტრაცია პოპულაციაში, ხოლო რომელიმესი შემთხვევით მცირდება.