Основные генетические характеристики популяции

| Категория реферата: Рефераты по биологии
| Теги реферата: отцы и дети сочинение, вид дипломной работы
| Добавил(а) на сайт: Иванна.

Половая рекомбинация (кроссинговер во время мейоза, независимое распределение хромосом при мейозе, случайное оплодотворение) обуславливает перетасовку генов, лежащую в основе происходящих непрерывных изменений. Но хотя эти процессы и приводят к образованию новых генотипов и изменяют их частоты, они не вызывают никакого изменения имеющихся аллелей, так что частоты аллелей остаются постоянными.

А эволюционные изменения происходят вслед за появлением новых аллелей, а главным источником последних служат мутации.

МУТАЦИОННЫЙ ПРОЦЕСС

Большой вклад в популяционную генетику внес русский ученый С. С.
Четвериков, обративший внимание на насыщенность природных популяций рецессивными мутациями, а также на колебания частоты генов в популяциях в зависимости от действия факторов внешней среды.

Мутационный процесс, изменяя частоту одного аллеля по отношению к другому, оказывает на генофонд популяции прямое действие. За счет мутантных аллелей происходит формирование резерва наследственной изменчивости.
Благодаря мутационному процессу поддерживается высокий уровень наследственного разнообразия природных популяций. Совокупность аллелей, возникающих в результате мутаций, составляет элементарный эволюционный материал.

Большинство мутаций первоначально оказывает на фенотип особей неблагоприятное действие. В силу рецессивности мутантные аллели обычно присутствуют в генофондах популяций в гетерозиготных по соответствующему локусу генотипах.

Благодаря этому достигается тройственный положительный результат: 1) исключается непосредственное отрицательное влияние мутантного аллеля на фенотипическое выражение признака, контролируемого данным геном; 2) сохраняются нейтральные мутации, не имеющие приспособительной ценности в настоящих условиях существования, но которые смогут приобрести такую ценность в будущем; 3) накапливаются некоторые неблагоприятные мутации, которые в гетерозиготном состоянии нередко повышают относительную жизнеспособность организмов (эффект гетерозиса). Таким образом, создается резерв наследственной изменчивости.

НЕСЛУЧАЙНОЕ СКРЕЩИВАНИЕ

В большинстве природных популяций спаривание происходит неслучайным образом. Во всех тех случаях, когда наличие одного или нескольких наследуемых признаков повышает вероятность успешного оплодотворения гамет, имеет место половой отбор. У растений и животных существует много структурных и поведенческих механизмов, исключающих чисто случайный подбор родительских особей. Например, цветки, у которых лепестки крупнее и нектара больше, чем обычно, вероятно будут привлекать больше насекомых, что повысит вероятность опыления и оплодотворения. Характер окраски насекомых, рыб и птиц и особенности их поведения, связанные с постройкой гнезда, охраной территории и брачными церемониями, повышают избирательность при скрещивании.

Таким образом, половой отбор как механизм избирательного скрещивания обеспечивает некоторым особям более высокий репродуктивный потенциал, в результате чего вероятность передачи генов этих особей следующему поколению повышается. Репродуктивный потенциал особей с менее благоприятными признаками понижен, и передача их аллелей последующим поколениям происходит реже.

ДРЕЙФ ГЕНОВ

О дрейфе генов говорят в тех случаях, когда изменение частоты генов в популяциях бывают случайными и не зависят от естественного отбора.
Случайный дрейф генов или генетико-автоматические процессы, или эффект
Сьюэлла Райта, может служить важным механизмом эволюционных изменений в небольших и изолированных популяциях. В небольшой популяции могут быть представлены не все аллели, типичные для данного вида.

Генетический дрейф может возникнуть при отделении новой популяции от родительской из-за того, что процент определенных аллелей среди отделившихся особей будет иным, чем в исходной популяции. Например, некий аллель встречается в популяции в 1% случаев. Допустим, что 10 животных из этой популяции были занесены на изолированный остров и там образовали новую популяцию. Если среди этих десяти одно было носителем данного аллеля, то его частота в новой популяции будет составлять уже 10%. Если же не было ни одного, то в образовавшейся популяции этот аллель будет отсутствовать.

Или же, например, если данный аллель встречался в популяции из
1000000 особей с частотой, допустим 1% (т.е. q = 0,01), то им будет обладать 10000 особей; а в популяции состоящей из 100 особей, этот аллель будет иметься только у одной особи, так что вероятность его случайной утраты в малой популяции (например, в результате преждевременной гибели особи – единственного носителя данного аллеля в популяции) будет гораздо выше.

С дрейфом генов связано явление, известное под названием принципа основателя. Оно состоит в том, что при отделении от родительской популяции небольшой ее части последняя может случайно оказаться не вполне типичной по своему аллельному составу. Некоторые аллели в ней могут отсутствовать, а другие будут представлены с непропорционально высокой частотой. Постоянное скрещивание внутри такой пионерной популяции приведет к созданию генофонда, отличающегося по частотам аллелей от генофонда исходной родительской популяции. Дрейф генов обычно снижает генетическую изменчивость в популяции, главным образом в результате утраты тех аллелей, которые встречаются редко. Суть дрейфа генов в том, что из-за случайных колебаний один из аллелей может вообще выпасть из популяции и она окажется по данному гену гомозиготной. В результате происходит гомозиготизация особей и затухание изменчивости. Это открывает путь случайной дифференцировке популяций вплоть до видового обособления.

ПОТОК ГЕНОВ

Поток генов – это перемещение аллелей из одной популяции в другую в результате скрещивания между членами этих двух популяций. Случайное внесение новых аллелей в популяцию – реципиента и удаление их из популяции
– донора изменяет частоту аллелей в обеих популяциях и ведет к повышению генетической изменчивости. Несмотря на то, что поток генов вносит в популяции генетическую изменчивость, в смысле эволюционного изменения его действие оказывается консервативным. Распространяя мутантные аллели по всем популяциям, поток генов приводит к тому, что все популяции данного вида приобретают общий генофонд, т.е. различия между популяциями уменьшаются.

_______________________________

Таким образом, изменение частоты генов, вызванные теми или иными факторами внешней среды, служат основой возникновения различий между популяциями и в дальнейшем обуславливают преобразование их в новые виды.
Поэтому изменения популяций в ходе естественного отбора называют микроэволюцией.

ЛИТЕРАТУРА

1. Грин Н., Стаут У., Тейлор Д. «Биология» в 3-х тт. М. 1993

2. Чебышев Н.В., Кузнецов С.В., Зайчикова С.Г., Барабанов Е.И. «Эволюция и экология». М. 1995

3. Мамонтов С.Г., Захаров В.Г. «Общая биология». М. 1996

4. Слюсарев А.А. «Биология с общей генетикой». М. 1979

5. Каменский А.А., Соколова Н.А., Титов С.А. «Биология. Ответы на вопросы». М. 1998