Генетичні процеси в популяціях

У різних популяціях одного виду частота мутантних генів неоднакова. Практично немає двох популяцій з абсолютно однаковою частотою народження мутантних ознак. Ці відмінності можуть бути обумовлені тим, що популяції мешкають в неоднакових умовах зовнішнього середовища. Направлене зміна частоти генів в популяціях обумовлено дією природного відбору. Але й близько розташовані, сусідні популяції можуть відрізнятися один від одного настільки ж значно, як і далеко розташовані. Це пояснюється тим, що в популяціях ряд процесів призводить до ненаправленого випадковому зміни частоти генів, або, іншими словами, їх генетичної структури.

Наприклад, при міграції тварин або рослин на новому місці проживання поселяється незначна частина вихідної популяції. Генофонд новоствореної популяції неминуче менше генофонду батьківської популяції, і частота генів в ній буде значно відрізнятися від частоти генів вихідної популяції. Гени, до того рідко зустрічаються, внаслідок статевого розмноження швидко поширюються серед членів нової популяції. У той же час широко поширені гени можуть бути відсутні, якщо їх не було в генотипі засновників нової популяції.

Інший приклад. Природні катастрофи – лісові або степові пожежі, повені і т. П. – Викликають масову невибіркову загибель живих організмів, особливо малорухомих форм (рослини, молюски, рептилії, земноводні та ін.). Особини, уникли загибелі, залишаються в живих завдяки чистій випадковості. У популяції, що пережила катастрофічне зниження чисельності, частоти алелей будуть іншими, ніж у вихідної популяції. Слідом за спадом чисельності починається масове розмноження, початок якому дає залишилася нечисленна група. Генетичний складу цієї групи визначить генетичну структуру всієї популяції в період її розквіту. При цьому деякі мутації можуть зовсім зникнути, а концентрація інших може випадково різко підвищитися.

В біоценозах часто спостерігаються періодичні коливання чисельності популяцій, пов’язані із взаємовідносинами типу «хижак – жертва». Посилене розмноження об’єктів полювання хижаків на основі збільшення кормових ресурсів призводить в свою чергу до посиленого розмноження хижаків. Збільшення ж чисельності хижаків викликає масове знищення їх жертв. Недолік кормових ресурсів обумовлює скорочення чисельності хижаків (рис. 1.6) і відновлення розмірів популяцій жертв. Ці коливання чисельності («хвилі чисельності») змінюють частоту генів у популяціях, в чому і полягає їх еволюційне значення.

До змін частоти генів в популяціях призводить також обмеження обміну генами між ними внаслідок просторової (географічної) ізоляції. Річки служать перешкодою для сухопутних видів, гори і височини ізолюють рівнинні популяції. Кожна з ізольованих популяцій володіє специфічними особливостями, пов’язаними з умовами життя. Важливе наслідок ізоляції – близькоспоріднені схрещування (інбридинг). Завдяки інбридингу рецесивні аллели, поширюючись в популяції, проявляються в гомозиготному стані, що знижує життєздатність організмів. У людських популяціях ізоляти з високим ступенем інбридингу зустрічаються в гірських районах, на островах. Зберегла ще значення ізоляція окремих груп населення за кастовим, релігійним, расовим і інших причин.
Еволюційне значення різних форм ізоляції полягає в тому, що вона закріплює і підсилює генетичні відмінності між популяціями, а також у тому, що розділені частини популяції або виду піддаються неоднакового тиску добору. Таким чином, зміни частоти генів, викликані тими чи іншими факторами зовнішнього середовища, служать основою виникнення відмінностей між популяціями і надалі обумовлюють перетворення їх у нові види. Тому зміни популяцій в ході природного відбору називають мікроеволюцією.
Опорні точки
1. У природі часто зустрічаються різкі коливання чисельності особин, пов’язані з масовою невибіркову загибеллю організмів.
2. Генотипи випадково збережених особин визначають генофонд нової популяції в період її розквіту.
Питання для повторення і завдання
1. Сформулюйте закон Харді-Вайнберга.
2. Які процеси призводять до зміни частоти народження генів в популяціях?
3. Чому різні популяції одного виду відрізняються за частотою генів?
4. Що таке мікроеволюція?
Використовуючи словниковий запас рубрик «Термінологія» і «Summary», переведіть на англійську мову пункти «Опорних точок».
Питання для обговорення
Яке значення закону Харді-Вайнберга для оцінки стану природних популяцій?
У чому причина гетерозиготности природних популяцій?
Яка еволюційна роль мутацій?
Чому популяції в даний час вважають елементарними еволюційними одиницями?

Посилання на основну публікацію