Генетика и теория эволюции

Учение Дарвина обозначило ряд важнейших научных вопросов, ответы на которые были найдены благодаря генетике:

• какова биологическая природа наследственности;

• каковы механизмы изменчивости;

• реален ли вид и в чем сущность видообразования.

Ответы на эти вопросы до настоящего времени искали разные направления генетики, в том числе молекулярной и популяционной.

Вид состоит из популяций. Популяция — это относительно обособленная от других популяций данного вида структура, населяющая определенную часть ареала, с Которой начинается эволюционный процесс. Половозрелые особи популяции свободно скрещиваются Между собой, производя плодовитое потомство. Особи популяции обладают сходными экологическими, морфофизиологическими, генетическими параметрами.

Совокупность генотипов всех особей популяции составляет ее генофонд.

В естественной популяции генотипы особей неоднородны и отличаются той или иной степенью гетерозиготности. В таких популяциях действует естественный отбор.

Для решения теоретических вопросов эволюции используют представления об идеальной популяции: бесконечно большой группе особей, не претерпевающих мутаций, не эмигрирующих из популяции и не мигрирующих в нее извне. В такой идеальной популяции естественный отбор невозможен.

Идеальную популяцию описывает закон Харди — Вайнберга:

а) сумма частот аллелей одного гена есть величина постоянная:

p + q= 1;

А + а = 1.

б) сумма частот аллелей по каждому генотипу есть величина постоянная:

р2 + 2pq + q2 = 1;

АА + 2Аа + аа = 1.

Это уравнение показывает, что в мысленно идеальной популяции частоты аллелей и генотипов сохраняются на протяжении нескольких поколений, до тех пор, пока равновесие популяции не нарушится.

С помощью закона Харди — Вайнберга можно оценить генотипическую характеристику естественной популяции в определенный момент времени.

Например, наследственное заболевание человека — фенилкетонурия встречается в соотношении 1:10 000 и проявляется только у рецессивных гомозигот. Допустим, необходимо выяснить, каков процент рецессивного аллеля в популяции и каково соотношение между носителями и больными.

Так как известна частота рождения больных детей — (аа) q2 = 0,0001, то частота аллеля (a)q = 0,01.

Частота доминантного аллеля вычисляется так:

р = 1 - q = 1 - 0,01 = 0,99;

2pq = 2- 0,99 • 0,01= 0,0198 (около 2%).

Следовательно, носителей рецессивного аллеля (гетерозигот) в 200 раз больше, чем рожденных больных.

Идеи эволюционной теории и общей генетики объединены в работах С.С. Четверикова и Р. Фишера.