1. Моя освіта – реферати, конспекти, доповіді
  2. Біологія
  3. Генетика і теорія еволюції. Генетика популяцій

Генетика і теорія еволюції. Генетика популяцій

Популяцією називається сукупність особин одного виду, що займають певну територію і обмінюються генетичним матеріалом. З огляду на те, що живі організми, що входять в одну популяцію, вільно схрещуються між собою, можна охарактеризувати сукупність генів, властиву всієї популяції в цілому і звану генофондом популяції. У кожному поколінні окремі особини вносять більший або менший внесок у загальний генофонд залежно від їх пристосувальної цінності. Неоднорідність організмів, що входять в популяцію, створює умови для дії природного відбору, тому популяція вважається найменшою еволюційної одиницею, з якої починаються еволюційні перетворення виду. Популяція, таким чином, являє собою надорганізменного форму організації життя.

Популяція, однак, не є повністю ізольованою групою. Іноді відбувається схрещування між особинами різних популяцій, хоча це буває набагато рідше, ніж між організмами однієї популяції. Якщо ж яка-небудь популяція виявиться повністю, географічно або екологічно, ізольованою від інших, вона може дати початок новому підвиду, а згодом і виду.

Тривалість життя будь-якої окремої особини у зіставленні з тимчасовим масштабом еволюції настільки мала, що її індивідуальний генотип не може мати жодного значення в еволюційному процесі. Тому реальні еволюційні зрушення можуть відбуватися тільки в популяціях, які існують протягом значно більшого часу. Популяція характеризується відносною генетичної відокремленістю від інших популяцій того ж виду і має загальним генофондом, що забезпечує генотипическое схожість входять до неї особин. Але в окремих особин популяції іноді виникають спадкові зміни, які в результаті вільного схрещування поширюються в популяції. В результаті цього всередині популяції з’являється генетична неоднорідність особин, яка створює умови для природного відбору. Отже, популяція є елементарну біологічну одиницю, де виникають еволюційні процеси.

Популяція є частиною виду, тобто всі особини, її складові, належать до одного виду. Але популяція значно більш однорідна по генотипічного складу, бо між її особинами постійно відбувається обмін генами, що нетипово для представників всього виду в цілому. Крім того, генетична відособленість популяції є відносною. При порушенні ізоляції між різними популяціями стає можливим схрещування, тобто взаємний обмін генами. У результаті через деякий час популяції змішаються. Вид ж являє собою генетично замкнуту систему. Це означає, що представники одного виду не можуть схрещуватися з представниками інших видів, а отже, мутація, що виникла всередині одного виду, ніколи не вийде за його межі.

Проміжною формою між популяцією і видом є підвид, який являє собою групу популяцій, помітно відрізняється від інших груп того ж виду за генотипом і фенотипом. Іноді в підвид входить тільки одна популяція, що характерно для організмів, що мешкають на ізольованих островах.

Різні популяції одного виду відрізняються за частотою генів. Які ж причини, що перешкоджають змішуванню популяцій?

Основними причинами, які зумовлюють різну частоту певних генів (вірніше, алелей) серед популяцій одного виду є незалежне поява в них мутацій різного типу і генетичний дрейф. Останній може виникнути при відділенні нової популяції від батьківської через те, що відсоток певних алелей серед відокремилися особин буде іншим, ніж у вихідної популяції. Наприклад, якийсь аллель зустрічається в популяції в 1% випадків. Припустимо, що 10 тварин з цієї популяції були занесені на ізольований острів і там утворили нову популяцію. Якщо серед цих десяти одне було носієм даного аллеля, то його частота в нової популяції становитиме вже 10%. Якщо ж не було жодного, то в утворилася популяції цей аллель буде відсутній.

Другою причиною генетичного дрейфу є хвилі (флуктуації) чисельності популяцій. Флуктуації можуть бути сезонними (наприклад, підвищення чисельності в період розмноження і поступове її зниження до початку наступного періоду) або річними (збільшення чисельності в роки зі сприятливими умовами життя і її зниження при несприятливих кліматичних або інших умовах).

Після чергового спаду чисельності популяції решта особин може відрізнятися за генетичним складом від колишньої, численною, популяції, так як частина мутацій по чисто випадковим причин може повністю зникнути з популяції разом із загибеллю їх носіїв, а інша частина може так само чисто випадково зрости. Оскільки такі зміни носять випадковий характер, їх результат в інших популяціях буде зовсім іншим.

Головною причиною, що перешкоджає змішуванню популяцій, є їх просторова чи екологічна ізоляція. Найбільш поширеною і вивченою є географічна (просторова) ізоляція, коли між популяціями виникають перепони у вигляді гір, водних просторів і т. Д. Крім географічної можлива екологічна ізоляція, коли популяції займають різні екологічні ніші (місцепроживання в межах однієї водойми або лісу, терміни розмноження і т. д.). У цьому випадку схрещування також стає неможливим, що призводить до утворення нових видів.

Генетичною структурою популяції називають співвідношення в ній різних генотипів і алельних генів. Математик Д. Харді і лікар В. Вайнберг сформулювали закон, згідно з яким відносні частоти генів (гомо- і гетерозигот) в популяції при вільному схрещуванні не змінюються з покоління в покоління. Цей закон справедливий тільки для так званої «ідеальної» популяції: така популяція повинна бути достатня велика, в ній не повинно бути відбору, мутацій, міграції особин. Була виведена формула, яка дозволяє по фенотипам визначати співвідношення генотипів і алельних генів у такій популяції: р2АА + 2pqAa + q2аа = 1, де р – частота народження домінантного алеля A; q – частота народження рецесивного алеля а.

Для еволюції важливим є якраз порушення рівноваги генів; ідеальної популяції в природі не існує.

Зв’язок генетичних процесів з початковими етапами еволюції вперше встановив чудовий російський учений С.С. Четвериков (1926). Він вважав, що в основі еволюційних процесів лежать насиченість природних популяцій рецесивними мутаціями і коливання частот генів в популяції в залежності від факторів зовнішнього середовища. Накопичення в межах популяції рецесивних мутацій, які не проявляються фенотипно, створює резерв спадкової мінливості (І. І. Шмальгаузен). При зростанні концентрації мутацій зростає і ймовірність схрещування особин, що несуть алельних рецесивні гени, внаслідок чого мутації виявляються фенотипічно і потрапляють під контроль природного відбору. Таким чином, зміни в популяціях відбуваються у відповідності з напрямком природного відбору.

ПОДІЛИТИСЯ: