Основные факторы генетической динамики популяций
Основными механизмами, высыпающими изменения частот генов в популяции, являются:
· гибридизация(способ передачи существующих генов из одной популяции в другую). В результате гибридизации возникают совершенно новые комбинации генов;
· мутации приводят к возникновению наследственных изменений. Генные мутации могут возникнуть в любой момент, но проявятся не всегда. Наиболее важными являются мутации, возникающие при гаметогенезе. Накопление в популяции рецессивных летальных, полулетальных и других мутаций образует своеобразный «генетический груз» данной популяции. Генетический эффект такого груза проявится не сразу, но недооценивать опасность таких генов для будущих поколений нельзя;
· дрейф генов предполагает быстрое изменение частот генов в популяции. Дрейф генов часто называют эффектом Райта, изучившего влияние случайности как эволюционного фактора. В небольших популяциях могут возникать колебания частот генов, фиксироваться или утрачиваться случайным образом. В прошлом структура популяции создавала идеальные условия для дрейфа генов. Генетическим дрейфом называется изменение частот аллелей в ряду поколений, вызываемое случайными причинами, например малочисленностью популяции. В таких популяциях не образуются всевозможные комбинации гамет, некоторые генотипы появлялись с наибольшей вероятностью. Случайность оказывается существенным фактором, приводящим к дрейфу генов в следующих ситуациях:
ü ген, создающий эволюционные преимущества, может неоднократно возникать путем мутаций прежде, чем станет фиксированным; будучи очень редким, он легко утрачивается, не попадая в зиготу;
ü при переселении на новые территории небольшая группа может утратить редко встречающиеся гены, а генный комплекс приспособится к их отсутствию (явление «родоначальника»);
Дрейф генов – процесс совершенно случайный: он относится к особому классу явлений, называемых ошибками выборки.
Правильное представление о численности популяции даёт не общее число особей в популяции, а так называемая эффективная численность, определяемая по числу особей, дающих начало следующему поколению. Это объясняется тем, что в генофонд следующего поколения вносят вклад лишь особи, являющиеся в предыдущем поколении родителями, а не вся популяция в целом.
· естественный отбороказывает на организм свое влияние через фенотипы, формируя генотипы организмов таким образом, чтобы получаемые вновь фенотипы оказывались приспособленными к среде обитания. Если индивид обладает признаком, обеспечивающим большую жизнеспособность или плодовитость по сравнению с другими членами популяций, то он оставит более многочисленное потомство. Показано, что отбор оказывает свое действие посредством репродуктивной приспособленности отдельных индивидов или их гамет;
Отбор является самым важным фактором, который изменяет структуру популяций в желанном направлении. Естественный и искусственный отбор значительно влияет на структуру популяций. Например, если в естественных условиях некоторые генотипы будут иметь приоритет над другими, будучи более жизнеспособными, они оставят больше потомков, и структура популяции изменится в сторону приоритетной.
Естественный отбор может происходить на разных этапах – гамет, зигот, эмбриона и постэмбриональном.
В случае искусственного отбора человек выбирает индивидов с высокой продуктивностью, и такие генотипы используются для получения потомков. Таким образом некоторые генотипы выбираются, а другие – исключаются. В следствии структура будущей популяции изменится в сторону искусственного отбора. Искусственный отбор ведёт к исключению из популяций одних генотипов, и к аккумуляции других. К примеру, тех, которые характеризуются большей продуктивностью.
Принципы воздействия искусственного и естественного отбора на структуру популяций одинаковы – они приводят к увеличению частоты генотипов.
Отбор не приводит к потоку новых генов в популяции, но при исключении одних генотипов, способствует изменению частоты аллелей и уже в последующих поколениях будет нарушено соотношение генотипов.
· полиморфизм, некоторые гены в популяциях представлены множественными аллелями. По этому признаку популяция будет полиморфной. Форд определил полиморфизм как сосуществование различных обособленных форм по данному признаку особей в одной популяции. Многие признаки остаются в популяции более или менее постоянно, что приводит к «сбалансированному полиморфизму» (например: пол, система группы крови АВО и др.).
Перечисленные выше механизмы, изменяющие частоту генов в пределах популяции, являются причиной возрастания многообразия.
· миграция или поток генов возникает, когда особи из одной популяции перемещаются в другую и скрещиваются с представителями второй популяции. Поток генов не изменяет частот аллелей у вида в целом, но в локальных популяциях они могут измениться, если у старожилов и пришельцев исходные частоты аллелей различны.
В следствие миграции изменяется структура популяции в зависимости от новых поступивших генотипов, часто появляются новые аллели, которые в популяции не наблюдались.
· изоляция.
Если индивиды одной популяции не скрещиваются с индивидами другой популяции, то такая популяция называется изолированной.
Различают 3 типа изоляции:
- географическая
- экологическая
- биологическая
1. Географическая: появляется благодаря географическим условиям (горы, реки, болота), которые не позволяют индивидам других популяций перейти эти барьеры для воспроизводства.
2. Экологическая: появляется как результат климатических факторов. К примеру популяции рыб, которые возвращаются из моря в реки для нереста специфичны для каждой реки.
3. Биологическая: подразделяется на генетическую и физиологическую. Когда происходит нарушение в мейозе, мутац. полиплодия и д. происходит генетическая изоляция с генетическим признаком.
При физиологической изоляции происходят различные изменения в условных рефлексах, в структуре и в физиологии половых органов, охоты и д.
· инбридинг.
В тех случаях, когда скрещивание неслучайно, т. е. особи с определёнными генотипами спариваются между собой чаще, чем этого следует ожидать на основе случайности, говорят о ассортативном скрещивании.
Особенно форму такого скрещивания представляет инбридинг, при котором скрещивание между родственными особями происходит чаще, чем можно было бы ожидать на основе случайности.
Поскольку родственные особи в генетическом отношении более сходны между собой, инбридинг ведёт к повышению частоты гомозигот и снижению частоты гетерозигот по сравнению теоретически ожидаемой при случайном скрещивании, хоты и не изменяет частот аллелей. Самым крайним случаем инбридинга является самооплодотворение или самоопыление. Инбридинг часто применяется в садоводстве и в животноводстве. В популяции инбридинг повышает частоту проявления вредных рецессивных аллелей. Мерой генетических последствий инбридинга служит коэффициент инбридинга. Представляющий собой вероятность того, что у какой-либо особи в данном локусе окажутся 2 аллеля, идентичные по происхождению. 2 аллеля с одинаковой нуклеотидной последовательностью ДНК идентичны по структуре, но не обязательно идентичны по происхождению, поскольку они могли быть унаследованы от предков, не состоящих между собой в родстве.
Селекционеры стремятся вывести сорта растений и породы ж\х, отличающихся максимальными показателями хозяйственно полезных признаков. При этом в качестве родителей в каждом поколении используют наилучшие организмы. Они пытаются получить как можно более однородные сорта и породы. Для этого применяют систематический инбридинг, повышающий гомозиготность. Но известно, что инбридинг обычно приводит к понижению приспособленности потомства вследствие ухудшения характеристик организма как: плодовитость, жизнеспособность, и устойчивость к болезням. Это явление называется инбредной дипрессией. Инбредная дипрессия обусловлена повышением степени гомозиготности по вредным рецессивным аллелям.
Литература
1. Айала, Ф. Современная генетика / Ф. Айала, Дж. Кайгер. – М.: Мир, 1987. – Т.1. – 295 с; Т.2. – 368 с; Т.3.
2. Алиханян, С. И. Общая генетика / С. И. Алиханян, А. П. Акифьев,
Л. С. Чернин. – М.: Высш. шк., 1985.
3. Бокуть, С. Б. Молекулярная биология: молекулярные механизмы хранениия, воспроизведения и реализации генетической информации / С. Б. Бокуть, Н. В. Герасимович, А. А. Милютин. – Мн.:Высш. шк., 2005.
4. Дубинин, Н. П. Общая генетика / Н. П. Дубинин. – М.: Наука, 1986.
5. Жимулев, И. Ф. Общая и молекулярная генетика / И. Ф. Жимулев. – Новосибирск: Изд-во Новосибирского ун-та, 2002.
6. Жученко, А. А. Генетика / А. А Жученко, Ю. Л. Гужов,
В. А. Пухальский. – М.: Колос, 2004.
Дата добавления: 2017-03-12; просмотров: 3037;