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Deriva genética: os principais padrões deste processo. Deriva genética

Deriva genética: os principais padrões deste processo. Deriva genética

Nikolai Petrovich Dubinin A área de interesse científico de N.P. Dubinin era a genética geral e evolutiva, bem como a aplicação da genética na agricultura. genética evolutiva Juntamente com A. S. Serebrovsky, ele mostrou a fragmentação do gene, bem como o fenômeno da complementaridade genética A. S. Serebrovsky gene de complementaridade publicou uma série de importantes trabalhos científicos sobre a estrutura e funções dos cromossomos, mostrou a presença em populações da carga genética de mutações letais e subletais dos cromossomos. genética, sobre os problemas da genética da radiação.

Deriva genética como fator de evolução Graças à deriva, as frequências alélicas podem mudar aleatoriamente nas populações locais até atingirem um ponto de equilíbrio - a perda de um alelo e a fixação de outro. Em diferentes populações, os genes “flutuam” de forma independente. Assim, a deriva genética leva, por um lado, a uma diminuição da diversidade genética dentro das populações e, por outro lado, a um aumento das diferenças entre as populações, à sua divergência numa série de características. Essa divergência, por sua vez, pode servir de base para a especiação.

Deriva genética como fator de evolução Em alta intensidade de seleção e alto tamanho populacional, a influência de processos aleatórios na dinâmica das frequências gênicas nas populações torna-se insignificante. Pelo contrário, em populações pequenas com pequenas diferenças na aptidão entre genótipos, a deriva genética torna-se crucial. Nessas situações, um alelo menos adaptativo pode fixar-se na população, enquanto um mais adaptativo pode ser perdido. Um alelo perdido como resultado da deriva pode surgir repetidamente devido à mutação. Como a deriva genética é um processo não direcionado, simultaneamente com uma diminuição da diversidade dentro das populações, aumenta as diferenças entre as populações locais. A migração neutraliza isso. Se o alelo A for fixado em uma população e o alelo a em outra, então a migração de indivíduos entre essas populações leva ao fato de que a diversidade alélica surge novamente em ambas as populações.

Ondas populacionais e deriva genética Os tamanhos das populações raramente permanecem constantes ao longo do tempo. As altas nos números são seguidas por desacelerações. S.S. Chetverikov foi um dos primeiros a chamar a atenção para as flutuações periódicas no número de populações naturais, as ondas populacionais desempenham um papel muito importante na evolução das populações;

Sergei Sergeevich Chetverikov () é um notável biólogo russo, geneticista evolucionista, que deu os primeiros passos para a síntese da genética mendeliana e da teoria evolutiva de Charles Darwin. Ele foi o primeiro a organizar um estudo experimental de propriedades hereditárias em populações naturais de animais. Esses estudos permitiram que ele se tornasse o fundador da genética evolutiva moderna, geneticista evolucionista

Ondas populacionais e deriva genética Durante períodos de declínio acentuado nos números, o papel da deriva genética aumenta enormemente. Nesses momentos pode tornar-se um factor decisivo na evolução. Durante uma recessão, a frequência de certos alelos pode mudar de forma dramática e imprevisível. Pode ocorrer a perda de certos alelos e um esgotamento acentuado da diversidade genética das populações. Então, quando o tamanho da população começar a aumentar, a população irá, de geração em geração, reproduzir a estrutura genética que se estabeleceu no momento em que passou pelo gargalo populacional.

Efeito gargalo em populações reais Exemplo: A situação das chitas - representantes da família dos felinos. Os cientistas descobriram que a estrutura genética de todas as populações modernas de chitas é muito semelhante. Ao mesmo tempo, a variabilidade genética dentro de cada população é extremamente baixa. Essas características da estrutura genética das populações de chitas podem ser explicadas se assumirmos que há relativamente pouco tempo essa espécie passou por um gargalo populacional muito estreito, e todas as chitas modernas são descendentes de vários (de acordo com pesquisadores americanos, 7) indivíduos.

Um exemplo moderno do efeito gargalo é a população saiga. O número de antílopes saiga diminuiu 95%, de aproximadamente 1 milhão em 1990 para menos do que em 2004, principalmente devido à caça furtiva para a medicina tradicional chinesa antílope saiga 1990 2004

Ano da População de Bisões Americanos para Indivíduos Indivíduos

Efeito fundador Animais e plantas, via de regra, penetram em novos territórios para uma espécie em grupos relativamente pequenos. As frequências alélicas nesses grupos podem diferir significativamente das frequências desses alelos nas populações originais. A fixação em um novo território é seguida por um aumento no número de colonos. As numerosas populações que surgem reproduzem a estrutura genética dos seus fundadores. O zoólogo americano Ernst Mayr, um dos fundadores da teoria sintética da evolução, chamou esse fenômeno de efeito fundador.

É claro que os fundadores eram amostras muito pequenas das populações parentais, e as frequências alélicas nessas amostras poderiam ser muito diferentes. É o efeito fundador que explica a espantosa diversidade de faunas e floras oceânicas e a abundância de espécies endémicas nas ilhas. O efeito fundador também desempenhou um papel importante na evolução das populações humanas. Observe que o alelo B (de acordo com o sistema de grupo sanguíneo AB0) está completamente ausente nos índios americanos e nos aborígenes australianos. Esses continentes eram habitados por pequenos grupos de pessoas. Devido a razões puramente aleatórias, entre os fundadores destas populações pode não ter havido um único portador do alelo B. Naturalmente, este alelo está ausente nas populações derivadas.

Deriva genética e o relógio molecular da evolução O resultado final da deriva genética é a eliminação completa de um alelo de uma população e a consolidação (fixação) de outro alelo nela. Quanto mais frequentemente um determinado alelo ocorre numa população, maior é a probabilidade da sua fixação devido à deriva genética. Os cálculos mostram que a probabilidade de fixação de um alelo neutro é igual à sua frequência na população.

Padrão Grandes populações não “esperam” muito pelo surgimento mutacional de um novo alelo, mas fixam-no por um longo tempo. Populações pequenas “esperam” muito tempo pela ocorrência de uma mutação, mas uma vez que ela ocorre, pode ser rapidamente corrigida. Isto leva a uma conclusão paradoxal à primeira vista: a probabilidade de fixação de alelos neutros depende apenas da frequência de sua ocorrência mutacional e não depende do tamanho da população.

Padrão Quanto mais tempo passa desde a separação de duas espécies de uma espécie ancestral comum, mais substituições mutacionais neutras distinguem essas espécies. O método do “relógio molecular da evolução” baseia-se neste princípio - determinar o tempo que passou desde o momento em que os ancestrais de diferentes grupos sistemáticos começaram a evoluir independentemente uns dos outros.

Padrão Os pesquisadores americanos E. Zukurkendl e L. Polling descobriram pela primeira vez que o número de diferenças na sequência de aminoácidos da hemoglobina e do citocromo C em diferentes espécies de mamíferos é maior quanto mais cedo seus caminhos evolutivos divergiram.

Deriva genética como fator de evolução

Podemos considerar a deriva genética como um dos fatores da evolução das populações. Graças à deriva, as frequências alélicas podem mudar aleatoriamente nas populações locais até atingirem um ponto de equilíbrio - a perda de um alelo e a fixação de outro. Em diferentes populações, os genes “flutuam” de forma independente. Portanto, os resultados da deriva revelam-se diferentes em diferentes populações - em algumas um conjunto de alelos é fixo, em outras - outro. Assim, a deriva genética leva, por um lado, a uma diminuição da diversidade genética dentro das populações e, por outro lado, a um aumento das diferenças entre as populações, à sua divergência numa série de características. Essa divergência, por sua vez, pode servir de base para a especiação.

Durante a evolução das populações, a deriva genética interage com outros fatores evolutivos, principalmente com a seleção natural. A proporção das contribuições destes dois factores depende tanto da intensidade da selecção como do tamanho das populações. Em alta intensidade de seleção e alto tamanho populacional, a influência de processos aleatórios na dinâmica das frequências gênicas nas populações torna-se insignificante. Pelo contrário, em populações pequenas com pequenas diferenças na aptidão entre genótipos, a deriva genética torna-se crucial. Nessas situações, um alelo menos adaptativo pode fixar-se na população, enquanto um alelo mais adaptativo pode ser perdido.

Como já sabemos, a consequência mais comum da deriva genética é o esgotamento da diversidade genética nas populações devido à fixação de alguns alelos e à perda de outros. O processo de mutação, pelo contrário, leva a um enriquecimento da diversidade genética nas populações. Um alelo perdido como resultado da deriva pode surgir repetidamente devido à mutação.

Como a deriva genética é um processo não direcionado, simultaneamente com uma diminuição da diversidade dentro das populações, aumenta as diferenças entre as populações locais. A migração neutraliza isso. Se um alelo for fixado em uma população A, e no outro A, então a migração de indivíduos entre essas populações leva ao ressurgimento da diversidade alélica dentro de ambas as populações.

Ondas populacionais e deriva genética. O tamanho da população raramente permanece constante ao longo do tempo. Aumentos nos números são seguidos por recessões. S.S. Chetverikov foi um dos primeiros a chamar a atenção para as flutuações periódicas no número de populações naturais, ondas populacionais. Eles desempenham um papel muito importante na evolução das populações. A deriva genética tem pouco efeito nas frequências alélicas em grandes populações. No entanto, durante períodos de declínio acentuado em números, o seu papel aumenta consideravelmente. Nesses momentos pode tornar-se um factor decisivo na evolução. Durante uma recessão, a frequência de certos alelos pode mudar de forma dramática e imprevisível. Pode ocorrer a perda de certos alelos e um esgotamento acentuado da diversidade genética das populações. Então, quando o tamanho da população começar a aumentar, a população irá, de geração em geração, reproduzir a estrutura genética que se estabeleceu no momento em que passou pelo gargalo populacional. Um exemplo é a situação das chitas - representantes da família dos felinos. Os cientistas descobriram que a estrutura genética de todas as populações modernas de chitas é muito semelhante. Ao mesmo tempo, a variabilidade genética dentro de cada população é extremamente baixa. Essas características da estrutura genética das populações de chitas podem ser explicadas se assumirmos que relativamente recentemente (algumas centenas de anos atrás) esta espécie passou por um gargalo populacional muito estreito, e todas as chitas modernas são descendentes de vários (de acordo com pesquisadores americanos, 7) indivíduos.

Efeito gargalo aparentemente desempenhou um papel muito significativo na evolução das populações humanas. Os ancestrais dos humanos modernos espalharam-se por todo o mundo ao longo de dezenas de milhares de anos. Ao longo do caminho, muitas populações morreram completamente. Mesmo aqueles que sobreviveram muitas vezes encontraram-se à beira da extinção. Seus números caíram para um nível crítico. Durante a passagem pelo gargalo populacional, as frequências alélicas mudaram de maneira diferente em diferentes populações. Certos alelos foram completamente perdidos em algumas populações e fixados em outras. Após a restauração das populações, sua estrutura genética alterada foi reproduzida de geração em geração. Esses processos, aparentemente, determinaram a distribuição em mosaico de alguns alelos que observamos hoje nas populações humanas locais. Abaixo está a distribuição do alelo EM de acordo com o sistema de grupo sanguíneo AB0 Nas pessoas. Diferenças significativas entre as populações modernas podem refletir as consequências da deriva genética que ocorreu em tempos pré-históricos, à medida que as populações ancestrais passavam por um gargalo populacional.

Efeito fundador. Animais e plantas, via de regra, penetram em novos territórios para as espécies (ilhas, novos continentes) em grupos relativamente pequenos. As frequências de certos alelos em tais grupos podem diferir significativamente das frequências destes alelos nas populações originais. A fixação em um novo território é seguida por um aumento no número de colonos. As numerosas populações que surgem reproduzem a estrutura genética dos seus fundadores. O zoólogo americano Ernst Mayr, um dos fundadores da teoria sintética da evolução, chamou esse fenômeno efeito fundador.

O efeito fundador aparentemente desempenhou um papel importante na formação da estrutura genética das espécies animais e vegetais que habitam ilhas vulcânicas e de coral. Todas estas espécies descendem de grupos muito pequenos de fundadores que tiveram a sorte de chegar às ilhas. É claro que esses fundadores representavam amostras muito pequenas das populações parentais, e as frequências alélicas nessas amostras poderiam ser muito diferentes. Lembremos nosso exemplo hipotético com as raposas, que, à deriva em blocos de gelo, acabaram em ilhas desabitadas. Em cada uma das populações filhas, as frequências alélicas diferiram acentuadamente umas das outras e da população parental. É o efeito fundador que explica a espantosa diversidade de faunas e floras oceânicas e a abundância de espécies endémicas nas ilhas. O efeito fundador também desempenhou um papel importante na evolução das populações humanas. Observe que o alelo EM completamente ausente entre os índios americanos e os aborígenes australianos. Esses continentes eram habitados por pequenos grupos de pessoas. Por razões puramente aleatórias, entre os fundadores destas populações pode não ter havido um único portador do alelo EM. Naturalmente, este alelo está ausente nas populações derivadas.

Deriva genética e o relógio molecular da evolução. O resultado final da deriva genética é a eliminação completa de um alelo da população e a consolidação (fixação) de outro alelo nela. Quanto mais frequentemente um determinado alelo ocorre numa população, maior é a probabilidade da sua fixação devido à deriva genética. Os cálculos mostram que a probabilidade de fixação de um alelo neutro é igual à sua frequência na população.

Cada alelo que observamos nas populações surgiu como resultado de uma mutação. As mutações ocorrem com uma frequência média de 10 -5 por gene, por gameta, por geração. Portanto, quanto menor a população, menor a probabilidade de que em cada geração pelo menos um indivíduo desta população seja portador de uma nova mutação. Numa população de 100.000 indivíduos, a cada nova geração haverá um novo alelo mutante com probabilidade próxima de um, mas sua frequência na população (1 em 200.000 alelos) e, portanto, a probabilidade de sua fixação será muito baixa . A probabilidade de que a mesma mutação ocorra em pelo menos um indivíduo em uma população de 10 indivíduos na mesma geração é insignificante, mas se tal mutação ocorrer nesta população, então a frequência do alelo mutante (1 em 20 alelos) e as chances de sua fixação serão relativamente altas.

Grandes populações não “esperam” muito pela ocorrência mutacional de um novo alelo, mas fixam-no por um longo tempo, e pequenas populações “esperam” muito tempo para que uma mutação surja, mas depois que ela surge, ela pode ser corrigido rapidamente. Isto leva a uma conclusão aparentemente paradoxal: a probabilidade de fixação de alelos neutros depende apenas da frequência de sua ocorrência mutacional e não depende do tamanho da população.

Uma vez que as frequências de mutações neutras são aproximadamente as mesmas em diferentes espécies, a taxa de fixação destas mutações deve ser aproximadamente a mesma. Segue-se que o número de mutações acumuladas no mesmo gene deve ser proporcional ao tempo de evolução independente dessas espécies. Em outras palavras, quanto mais tempo passou desde a separação de duas espécies de uma espécie avançada comum, mais substituições mutacionais neutras distinguem essas espécies. Com base neste princípio o método do “relógio molecular da evolução” - determinar o tempo que passou desde o momento em que os ancestrais de diferentes grupos sistemáticos começaram a evoluir independentemente uns dos outros.

Os pesquisadores americanos E. Zukurkendl e L. Polling descobriram pela primeira vez que o número de diferenças na sequência de aminoácidos na hemoglobina e no citocromo Com em diferentes espécies de mamíferos, quanto mais cedo seus caminhos evolutivos divergiram, mais. Este padrão foi posteriormente confirmado utilizando vasto material experimental, incluindo dezenas de genes diferentes e centenas de espécies de animais, plantas e microrganismos. Descobriu-se que o relógio molecular funciona, como segue a teoria da deriva genética, a uma velocidade constante. A calibração do relógio molecular é feita gene por gene, uma vez que diferentes genes podem diferir na frequência de ocorrência de mutações neutras. Para isso, estimamos o número de substituições acumuladas em um determinado gene em representantes de táxons cujo tempo de divergência é estabelecido de forma confiável com base em dados paleontológicos. Uma vez calibrados, os relógios moleculares podem ser usados para medir os tempos de divergência entre diferentes táxons, mesmo quando o seu ancestral comum ainda não foi identificado no registo fóssil.

A evolução é o processo de desenvolvimento histórico do mundo orgânico. A evolução ocorre sob a influência de fatores determinantes, sendo o principal deles a seleção natural.

No processo de evolução ocorre (resultados da evolução):

Mudança, complicação dos organismos.
O surgimento de novas espécies(aumento do número [diversidade] de espécies).
Adaptação de organismosàs condições ambientais (condições de vida), por exemplo:

resistência de pragas a pesticidas,
resistência das plantas do deserto à seca,
a adaptabilidade das plantas à polinização por insetos,
coloração de advertência (brilhante) em animais venenosos,
mimetismo (imitação de um animal não perigoso por um perigoso),
coloração e forma protetoras (invisibilidade contra o fundo).

Todo condicionamento físico é relativo, ou seja adapta o corpo a apenas uma condição específica. Quando as condições mudam, o condicionamento físico pode se tornar inútil ou até prejudicial (mariposa escura em uma bétula ecologicamente limpa).

População – unidade de evolução

Uma população é um conjunto de indivíduos da mesma espécie que vivem por um longo período em uma determinada parte da distribuição (estrutura estrutural elementar). unidade do tipo).

Dentro de uma população travessia livre, o cruzamento entre populações é limitado (isolamento).

As populações da mesma espécie são ligeiramente diferentes umas das outras porque a selecção natural adapta cada população às condições específicas da sua distribuição (população - unidade de evolução).

Microevolução e macroevolução

Microevolução- são mudanças que ocorrem nas populações sob a influência das forças motrizes da evolução. Em última análise, levando ao surgimento de uma nova espécie.

Macroevolução- este é o processo de formação de grandes unidades sistemáticas, táxons supraespecíficos - gêneros, famílias e superiores.

MAIS INFORMAÇÕES: Luta pela existência e seleção natural, Espécies, critérios de espécie, População - divergência - isolamento - especiação, Principais direções da evolução, Evidência anatômica comparativa da evolução
PARTE 2 TAREFAS: Teoria da Evolução, População, Fitness

Testes e tarefas

Estabeleça uma correspondência entre as características de um sistema biológico e o sistema para o qual essas características são características: 1) população, 2) espécies. Escreva os números 1 e 2 na ordem correta.
A) unidade elementar de evolução de acordo com STE
B) os representantes nunca poderão se reunir devido ao isolamento
C) a probabilidade de cruzamento entre membros do grupo é maximamente provável
D) divide-se em grupos menores e separados
D) a área de distribuição pode abranger vários continentes

Escolha uma, a opção mais correta. O surgimento da adaptação das espécies ao seu ambiente é o resultado
1) o aparecimento de alterações de modificação
2) interação de fatores evolutivos
3) complicações de sua organização
4) progresso biológico

Estabeleça uma correspondência entre a característica da evolução e sua característica: 1) fator, 2) resultado
A) seleção natural
B) adaptabilidade dos organismos ao meio ambiente
B) a formação de novas espécies
D) variabilidade combinativa
D) preservação das espécies em condições estáveis
E) luta pela existência

Escolha uma, a opção mais correta. O resultado da macroevolução vegetal é o surgimento de novos
1) tipos
2) departamentos
3) populações
4) variedades

Escolha uma, a opção mais correta. A unidade evolutiva elementar é considerada
1) visualizar
2) genoma
3) população
4) genótipo

Escolha uma, a opção mais correta. A macroevolução é uma mudança histórica
1) biocenoses
2) populações
3) táxons supraespecíficos
4) tipos

Estabeleça uma correspondência entre as características do processo evolutivo e o nível de evolução em que ocorre: 1) microevolutivo, 2) macroevolutivo. Escreva os números 1 e 2 na ordem correta.
A) novas espécies são formadas
B) táxons supraespecíficos são formados
C) o pool genético da população muda
D) o progresso é alcançado através de idioadaptações
D) o progresso é alcançado através da aromorfose ou degeneração

Leia o texto. Escolha três afirmações verdadeiras. Anote os números sob os quais eles são indicados.
(1) O processo evolutivo consiste em macroevolução e microevolução. (2) A microevolução ocorre no nível população-espécie. (3) O fator orientador da evolução é a luta pela existência. (4) A unidade elementar da evolução é a classe. (5) As principais formas de seleção natural são a condução, a estabilização e a quebra.

Escolha uma, a opção mais correta. Não pode ser considerado uma consequência da evolução dos organismos
1) adaptabilidade dos organismos ao seu ambiente
2) diversidade do mundo orgânico
3) variabilidade hereditária
4) formação de novas espécies

Escolha uma, a opção mais correta. Os resultados da evolução incluem
1) variabilidade dos organismos
2) hereditariedade
3) adaptabilidade às condições ambientais
4) seleção natural de alterações hereditárias

Escolha uma, a opção mais correta. O arranjo em camadas dos sistemas radiculares das árvores na floresta é um dispositivo que foi formado sob a influência de
1) metabolismo
2) circulação de substâncias
3) forças motrizes da evolução
4) autorregulação

Selecione três disposições da teoria sintética da evolução.
1) unidade de evolução – população
2) unidade de evolução – espécie
3) fatores de evolução - variabilidade mutacional, deriva genética, ondas populacionais
4) fatores de evolução - hereditariedade, variabilidade, luta pela existência
5) formas de seleção natural – motriz e sexual
6) formas de seleção natural – impulsionadora, estabilizadora, perturbadora

Leia o texto. Selecione três frases que descrevam exemplos de mimetismo na natureza. Anote os números sob os quais eles são indicados.
(1) As aves fêmeas que nidificam no solo praticamente se misturam ao cenário geral da área. (2) Os ovos e filhotes dessas espécies de aves também são invisíveis. (3) Muitas cobras não venenosas são muito semelhantes às venenosas. (4) Vários insetos que picam ou com glândulas venenosas desenvolvem cores brilhantes que desencorajam qualquer pessoa de experimentá-los. (5) As abelhas e seus imitadores, as moscas flutuantes, não são atraentes para as aves insetívoras. (6) Algumas borboletas têm um padrão nas asas que lembra os olhos de um predador.

Leia o texto. Escolha três frases que descrevam exemplos de coloração protetora na natureza. Anote os números sob os quais eles são indicados.
(1) As aves fêmeas que nidificam no solo praticamente se misturam ao cenário geral da área, e seus ovos e filhotes também ficam invisíveis. (2) A semelhança com objetos do ambiente também permite que muitos animais evitem colisões com predadores. (3) Vários insetos que picam ou com glândulas venenosas desenvolvem cores brilhantes que desencorajam qualquer pessoa de experimentá-los. (4) Nas regiões do Extremo Norte, a coloração branca é muito comum entre os animais. (5) Algumas borboletas têm um padrão nas asas que lembra os olhos de um predador. (6) Em alguns animais, a coloração manchada imita a alternância de luz e sombra na natureza circundante e os torna menos perceptíveis em matagais densos.

Observe a imagem de uma borboleta mariposa e determine (A) o tipo de adaptação, (B) a forma de seleção natural e (C) a direção da evolução que levou à formação das duas formas de borboletas. Anote três números (números de termos da lista proposta) na ordem correta.
1) idioadaptação
2) mimetismo
3) convergência
4) dirigir
5) aromorfose
6) disfarce
7) estabilização

Considere o desenho que representa o membro anterior de diferentes mamíferos e determine (A) a direção da evolução, (B) o mecanismo de transformação evolutiva, (C) a forma de seleção natural que levou à formação de tais órgãos. Para cada letra, selecione o termo correspondente na lista fornecida.
1) aromorfose
2) estabilização
3) degeneração geral
4) divergência
5) dirigir
6) idioadaptação
7) regressão morfofisiológica
8) convergência

Observe a figura de um cavalo-marinho e identifique (A) o tipo de adaptação, (B) a forma de seleção natural e (C) o caminho da evolução que levou à formação de tal adaptação neste animal. Para cada letra, selecione o termo correspondente na lista fornecida.
1) rasgando
2) disfarce
3) idioadaptação
4) desmembrando coloração
5) paralelismo
6) mimetismo
7) dirigir

Observe a figura de um beija-flor e de um tamanduá e identifique (A) o tipo de adaptação, (B) a forma de seleção natural e (C) o caminho da evolução que levou à formação de tais adaptações. Para cada letra, selecione o termo correspondente na lista fornecida.
1) dirigindo
2) perturbador
3) degeneração
4) idioadaptação
5) divergência
6) especialização
7) dimorfismo sexual

Escolha duas respostas corretas entre cinco e anote os números sob os quais elas são indicadas. Que processos ocorrem no nível da população?
1) ontogenia
2) divergência
3) embriogênese
4) aromorfose
5) travessia livre

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Deriva genética como fator de evolução

Como a deriva genética é um processo não direcionado, simultaneamente com uma diminuição da diversidade dentro das populações, aumenta as diferenças entre as populações locais. A migração neutraliza isso. Se o alelo A for fixado em uma população e o alelo a em outra, então a migração de indivíduos entre essas populações leva ao fato de que a diversidade alélica surge novamente em ambas as populações.

Ondas populacionais e deriva genética. O tamanho da população raramente permanece constante ao longo do tempo. As altas nos números são seguidas por desacelerações. S.S. Chetverikov foi um dos primeiros a chamar a atenção para as flutuações periódicas no número de populações naturais, ondas populacionais. Eles desempenham um papel muito importante na evolução das populações. A deriva genética tem pouco efeito nas frequências alélicas em grandes populações. No entanto, durante períodos de declínio acentuado em números, o seu papel aumenta consideravelmente. Nesses momentos pode tornar-se um factor decisivo na evolução. Durante uma recessão, a frequência de certos alelos pode mudar de forma dramática e imprevisível. Pode ocorrer a perda de certos alelos e um esgotamento acentuado da diversidade genética das populações. Então, quando o tamanho da população começar a aumentar, a população irá, de geração em geração, reproduzir a estrutura genética que se estabeleceu no momento em que passou pelo gargalo populacional. Um exemplo é a situação das chitas - representantes da família dos felinos. Os cientistas descobriram que a estrutura genética de todas as populações modernas de chitas é muito semelhante. Ao mesmo tempo, a variabilidade genética dentro de cada população é extremamente baixa. Essas características da estrutura genética das populações de chitas podem ser explicadas se assumirmos que relativamente recentemente (algumas centenas de anos atrás) esta espécie passou por um gargalo populacional muito estreito, e todas as chitas modernas são descendentes de vários (de acordo com pesquisadores americanos, 7) indivíduos.

O efeito gargalo parece ter desempenhado um papel muito significativo na evolução das populações humanas. Os ancestrais dos humanos modernos espalharam-se por todo o mundo ao longo de dezenas de milhares de anos. Ao longo do caminho, muitas populações morreram completamente. Mesmo aqueles que sobreviveram muitas vezes encontraram-se à beira da extinção. Seus números caíram para um nível crítico. Durante a passagem pelo gargalo populacional, as frequências alélicas mudaram de maneira diferente em diferentes populações. Certos alelos foram completamente perdidos em algumas populações e fixados em outras. Após a restauração das populações, sua estrutura genética alterada foi reproduzida de geração em geração. Esses processos, aparentemente, determinaram a distribuição em mosaico de alguns alelos que observamos hoje nas populações humanas locais. Abaixo está a distribuição do alelo B de acordo com o sistema de grupo sanguíneo AB0 em humanos. Diferenças significativas entre as populações modernas podem refletir as consequências da deriva genética que ocorreu em tempos pré-históricos, à medida que as populações ancestrais passavam por um gargalo populacional.

O efeito fundador aparentemente desempenhou um papel importante na formação da estrutura genética das espécies animais e vegetais que habitam ilhas vulcânicas e de coral. Todas estas espécies descendem de grupos muito pequenos de fundadores que tiveram a sorte de chegar às ilhas. É claro que esses fundadores representavam amostras muito pequenas das populações parentais, e as frequências alélicas nessas amostras poderiam ser muito diferentes. Lembremos nosso exemplo hipotético com as raposas, que, à deriva em blocos de gelo, acabaram em ilhas desabitadas. Em cada uma das populações filhas, as frequências alélicas diferiram acentuadamente umas das outras e da população parental. É o efeito fundador que explica a espantosa diversidade de faunas e floras oceânicas e a abundância de espécies endémicas nas ilhas. O efeito fundador também desempenhou um papel importante na evolução das populações humanas. Observe que o alelo B está completamente ausente nos índios americanos e nos aborígenes australianos. Esses continentes eram habitados por pequenos grupos de pessoas. Devido a razões puramente aleatórias, entre os fundadores destas populações pode não ter havido um único portador do alelo B. Naturalmente, este alelo está ausente nas populações derivadas.

Deriva genética e o relógio molecular da evolução. O resultado final da deriva genética é a eliminação completa de um alelo da população e a consolidação (fixação) de outro alelo nela. Quanto mais frequentemente um determinado alelo ocorre numa população, maior é a probabilidade da sua fixação devido à deriva genética. Os cálculos mostram que a probabilidade de fixação de um alelo neutro é igual à sua frequência na população.

Cada alelo que observamos nas populações surgiu como resultado de uma mutação. As mutações ocorrem com uma frequência média de 10-5 por gene, por gameta, por geração. Portanto, quanto menor a população, menor a probabilidade de que em cada geração pelo menos um indivíduo desta população seja portador de uma nova mutação. Numa população de 100.000 indivíduos, a cada nova geração haverá um novo alelo mutante com probabilidade próxima de um, mas sua frequência na população (1 em 200.000 alelos) e, portanto, a probabilidade de sua fixação será muito baixa . A probabilidade de que a mesma mutação ocorra em pelo menos um indivíduo em uma população de 10 indivíduos na mesma geração é insignificante, mas se tal mutação ocorrer nesta população, então a frequência do alelo mutante (1 em 20 alelos) e as chances de sua fixação serão relativamente altas.

Grandes populações não “esperam” muito pela ocorrência mutacional de um novo alelo, mas fixam-no por um longo tempo, e pequenas populações “esperam” muito tempo para que uma mutação surja, mas depois que ela surge, ela pode ser corrigido rapidamente. Isto leva a uma conclusão paradoxal à primeira vista: a probabilidade de fixação de alelos neutros depende apenas da frequência de sua ocorrência mutacional e não depende do tamanho da população.

O método do “relógio molecular da evolução” baseia-se neste princípio - determinar o tempo que passou desde o momento em que os ancestrais de diferentes grupos sistemáticos começaram a evoluir independentemente uns dos outros.

Os pesquisadores americanos E. Zukurkendl e L. Polling foram os primeiros a descobrir que quanto mais cedo seus caminhos evolutivos divergiram, maior o número de diferenças na sequência de aminoácidos da hemoglobina e do citocromo c em diferentes espécies de mamíferos. Este padrão foi posteriormente confirmado utilizando vasto material experimental, incluindo dezenas de genes diferentes e centenas de espécies de animais, plantas e microrganismos. Descobriu-se que o relógio molecular funciona, como segue a teoria da deriva genética, a uma velocidade constante. A calibração do relógio molecular é feita gene por gene, uma vez que diferentes genes podem diferir na frequência de ocorrência de mutações neutras. Para isso, estimamos o número de substituições acumuladas em um determinado gene em representantes de táxons cujo tempo de divergência é estabelecido de forma confiável com base em dados paleontológicos. Uma vez calibrados, os relógios moleculares podem ser usados para medir os tempos de divergência entre diferentes táxons, mesmo quando o seu ancestral comum ainda não foi identificado no registo fóssil.

O que é deriva genética? Brevemente

A deriva genética é uma das forças motrizes da evolução.

É um processo durante o qual certas características aparecem ou desaparecem aleatoriamente em uma população devido a organismos com essas características que produzem mais descendentes ou não se reproduzem.

A deriva genética pode reduzir a diversidade genética em pequenas populações. Por exemplo, se apenas dois indivíduos numa população de dez animais forem portadores de uma determinada variante genética e não produzirem descendência, então essa variante desaparecerá da população.

Um tipo especial de deriva genética é o “efeito fundador”, que ocorre quando um pequeno número de indivíduos fica isolado da população principal. Por exemplo, no final do século XVIII, após um tufão na ilha de Pinjelap, na Micronésia, apenas 20 pessoas permaneceram vivas, das quais dependia o destino das gerações futuras. Hoje, 5 a 10 por cento da população da ilha sofre de daltonismo, o que é extremamente raro em outros lugares. Aparentemente, um dos sobreviventes do tufão era portador do gene recessivo desta doença.

DERIVA GENE, deriva genética (do holandês drijven - dirigir, nadar), flutuações aleatórias na frequência de alelos genéticos em várias gerações de uma população com um número limitado. A deriva genética foi estabelecida em 1931, simultânea e independentemente, por S. Wright, que propôs este termo, e pelos geneticistas russos D. D. Romashov e N. P. Dubinin, que chamaram tais flutuações de “processos genético-automáticos”. A razão da deriva genética é a natureza probabilística do processo de fertilização no contexto de um número limitado de descendentes. A magnitude das flutuações da frequência alélica em cada geração é inversamente proporcional ao número de indivíduos na população e diretamente proporcional ao produto das frequências alélicas do gene. Tais parâmetros de deriva genética deveriam teoricamente levar à preservação no pool genético de apenas um dos 2 ou mais alelos de um gene, e qual deles será preservado é um evento probabilístico. A deriva genética, via de regra, reduz o nível de variabilidade genética e em pequenas populações leva à homozigose de todos os indivíduos para um alelo; A velocidade desse processo é tanto maior quanto menor for o número de indivíduos na população. O efeito da deriva genética, modelado em computador, foi confirmado experimentalmente e em condições naturais em muitas espécies de organismos, incluindo humanos. Por exemplo, na menor população de esquimós da Groenlândia (cerca de 400 pessoas), a maioria absoluta dos representantes tem tipo sanguíneo 0 (I), ou seja, são homozigotos para o alelo I0, que quase “deslocou” outros alelos. Em 2 populações de número muito maior, todos os alelos do gene (I0, IA e IB) e todos os grupos sanguíneos do sistema ABO são representados com frequência significativa. A deriva genética em populações permanentemente pequenas muitas vezes leva à sua extinção, que é a razão para a existência de demes em um prazo relativamente curto. Como resultado da diminuição da reserva de variabilidade, tais populações encontram-se numa situação desfavorável quando as condições ambientais mudam. Isso se deve não apenas ao baixo nível de variabilidade genética, mas também à presença de alelos desfavoráveis que surgem constantemente em decorrência de mutações. Uma diminuição na variabilidade de populações individuais devido à deriva genética pode ser parcialmente compensada ao nível da espécie como um todo. Como diferentes alelos são fixados em diferentes populações, o pool genético da espécie permanece diverso mesmo com um baixo nível de heterozigosidade em cada população. Além disso, em pequenas populações podem ser fixados alelos com baixo valor adaptativo, o que, no entanto, quando o ambiente mudar, determinará a adaptabilidade às novas condições de existência e garantirá a preservação da espécie. Em geral, a deriva genética é um fator evolutivo elementar que causa mudanças direcionadas e de longo prazo no pool genético, embora por si só não tenha uma natureza adaptativa.

Mudanças aleatórias nas frequências alélicas também ocorrem durante uma diminuição acentuada e única no tamanho da população (como resultado de eventos catastróficos ou migração de parte da população). Isso não é deriva genética e é conhecido como efeito gargalo ou efeito fundador. Nos seres humanos, tais efeitos estão subjacentes ao aumento da incidência de certas doenças hereditárias em algumas populações e grupos étnicos.

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Aceso.: Kaidanov L.Z. Genética populacional. M., 1996.

VS Mikheev.

DERIVA GENE — Trata-se de uma mudança na frequência de genes e genótipos de uma população que ocorre devido à ação de fatores aleatórios. Esses fenômenos ocorrem independentemente um do outro. Esses fenômenos foram descobertos pelo cientista inglês Fisher e pelo americano Wright. Os geneticistas domésticos Dubinin e Romashov introduziram o conceito processo genético-automático. Este é um processo que ocorre como resultado deriva genética A frequência de um alelo pode flutuar, ou o alelo pode estabelecer-se numa população ou desaparecer do pool genético da população.

Este fenômeno foi estudado com algum detalhe por Wright. Ele mostrou que A deriva genética depende intimamente de 4 fatores:

1. Tamanho da população

2. Pressão de mutação

3. Fluxo gênico

Valor seletivo deste alelo

Quanto maior a população, menos eficaz é a deriva genética. Em grandes populações, a seleção é eficaz.

Quanto maior a pressão de mutação, mais frequentes são as mutações e menos eficaz é a deriva genética.

O fluxo gênico é a troca de genes entre populações vizinhas. Quanto maior o fluxo gênico, maior a troca de migrantes e menos eficaz a deriva genética.

Quanto maior o valor seletivo do alelo, menos eficaz é a deriva genética.

A eficácia da deriva genética como fator de evolução se manifesta mais claramente quando a população consiste em pequenas posições isoladas entre essas colônias há muito pouca troca de migrantes;

Quando uma população tem um número elevado, periodicamente essa população reduz drasticamente o seu número e morre. Um grande número de indivíduos e uma população emergente são formados devido a um pequeno número de indivíduos sobreviventes, ou seja, efeito gargalo (manifestação como “princípio do fundador”). (Mltro).

Por exemplo, em algumas áreas existe uma grande população materna que é geneticamente diversa. Vários de seus indivíduos ficaram acidentalmente isolados da população materna. Aqueles animais que estão isolados não representam exemplo representativo, ou seja não são portadores de todos os genes que a população materna possui. O pool genético desses indivíduos (novos indivíduos), isolados, é aleatório e empobrecido.

Se as condições em uma área isolada forem favoráveis, então ocorrerá endogamia entre indivíduos e ocorrerão homozigotos para certas características. Esta população filha recém-formada será diferente da população mãe original. Seu pool genético será determinado geneticamente, especialmente nos indivíduos que fundaram esta população.

A deriva genética, como fator de evolução, é de grande importância nas diferentes fases do surgimento de uma população, quando o tamanho da população não é grande.

Um exemplo de deriva genética. Entre os empresários americanos há frequentemente pessoas com Síndrome de Morphan. Eles podem ser facilmente identificados pela sua aparência (altos, cortantes, torso curto, fisicamente fortes). As características corporais são o resultado de uma deriva genética. Os passageiros do navio que chegavam à América tinham um e a disseminação dessas qualidades ocorreu graças aos povos da tribo esquimó polar (norte) do norte da Groenlândia. 270 pessoas estão isoladas há gerações. Como resultado, ocorreram alterações na frequência dos alelos que determinam o tipo sanguíneo.

Deriva genética como exemplo

O mecanismo da deriva genética pode ser demonstrado com um pequeno exemplo. Vamos imaginar uma colônia muito grande de bactérias isoladas em uma gota de solução. As bactérias são geneticamente idênticas, exceto por um gene com dois alelos A E B. Alelo A presente em metade das bactérias, alelo B- de outro. Portanto, a frequência do alelo A E B igual a 1/2. A E B- alelos neutros, não afetam a sobrevivência ou reprodução das bactérias. Assim, todas as bactérias da colônia têm a mesma chance de sobreviver e se reproduzir.

Em seguida, reduzimos o tamanho da gota para que haja alimento suficiente para apenas 4 bactérias. Todos os outros morrem sem se reproduzir. Entre os quatro sobreviventes, existem 16 combinações possíveis de alelos A E B:

(A-A-A-A), (B-A-A-A), (A-B-A-A), (B-B-A-A),
(A-B-B-A), (B-A-B-A), (A-B-B-A), (B-B-B-A),
(A-A-A-B), (B-A-A-B), (A-B-A-B), (B-B-A-B),
(A-B-B-B), (B-A-B-B), (A-B-B-B), (B-B-B-B).

A probabilidade de cada combinação

onde 1/2 (probabilidade do alelo A ou B para cada bactéria sobrevivente) é multiplicado 4 vezes (o tamanho total da população resultante de bactérias sobreviventes)

Se você agrupar as opções pelo número de alelos, obterá a seguinte tabela:

Como pode ser visto na tabela, em seis das 16 variantes a colônia terá o mesmo número de alelos A E B. A probabilidade de tal evento é 6/16. A probabilidade de todas as outras opções, onde o número de alelos A E B desigualmente ligeiramente superior e equivale a 16/10.

A deriva genética ocorre quando as frequências alélicas mudam em uma população devido a eventos aleatórios. Neste exemplo, a população bacteriana foi reduzida para 4 sobreviventes (efeito gargalo). No início a colônia tinha as mesmas frequências alélicas A E B, mas as chances de que as frequências mudem (a colônia sofrerá deriva genética) são maiores do que as chances de que as frequências alélicas originais permaneçam as mesmas. Há também uma alta probabilidade (2/16) de que, como resultado da deriva genética, um alelo seja completamente perdido.

Prova experimental por S. Wright

S. Wright provou experimentalmente que em pequenas populações a frequência do alelo mutante muda rápida e aleatoriamente. Seu experimento foi simples: em tubos de ensaio com comida ele colocou duas fêmeas e dois machos de moscas Drosophila, heterozigotos para o gene A (seu genótipo pode ser escrito Aa). Nessas populações criadas artificialmente, a concentração de alelos normais (A) e de mutação (a) foi de 50%. Depois de várias gerações, descobriu-se que em algumas populações todos os indivíduos se tornaram homozigotos para o alelo mutante (a), em outras populações ele foi completamente perdido e, finalmente, algumas populações continham um alelo normal e um mutante. É importante ressaltar que, apesar da diminuição da viabilidade dos indivíduos mutantes e, portanto, contrariamente à seleção natural, em algumas populações o alelo mutante substituiu completamente o normal. Este é o resultado de um processo aleatório - deriva genética.

Literatura

Vorontsov N.N., Sukhorukova L.N. Evolução do mundo orgânico. - M.: Nauka, 1996. - S. 93-96. - ISBN 5-02-006043-7
Verde N., Stout W., Taylor D. Biologia. Em 3 volumes. Volume 2. - M.: Mir, 1996. - S. 287-288. - ISBN 5-03-001602-3

Veja também

Notas

Fundação Wikimedia. 2010.

Veja o que é “Deriva Genética” em outros dicionários:

Processos genético-autossomáticos, mudanças na frequência dos genes em uma população ao longo de várias gerações sob a influência de fatores aleatórios (estocásticos), levando, via de regra, à diminuição da herança e da variabilidade populacional. Naib, manifesta-se claramente quando... ... Dicionário enciclopédico biológico

Veja deriva genética. Dicionário enciclopédico ecológico. Chisinau: Principal redação da Enciclopédia Soviética da Moldávia. Eu. eu. Dedu. 1989... Dicionário ecológico

deriva genética- Alteração das frequências genéticas em uma pequena população de acordo com o princípio da amostragem aleatória Tópicos de biotecnologia EN deriva genética ... Guia do Tradutor Técnico

Deriva genética. Veja processo geneticamente automático. (Fonte: “Dicionário Explicativo Inglês-Russo de Termos Genéticos”. Arefiev V.A., Lisovenko L.A., Moscou: Publishing House VNIRO, 1995) ... Biologia molecular e genética. Dicionário.

deriva genética- genų dreifas statusas T sritis augalininkystė apibrėžtis Atsitiktinis populiacijos genetinės sandaros pakitimas. atitikmenys: inglês. deriva genética rus. deriva genética; deriva genética... Žemės ūkio augalų selekcijos ir sėklininkystės terminų žodynas

Veja Deriva genética... Grande dicionário médico

Processos que determinam mudanças na frequência dos genes, ou na frequência das formas mutantes nas populações. O termo foi proposto pelo geneticista americano S. Wright (1931). O mesmo que processos genéticos automáticos... Grande Enciclopédia Soviética

Deriva genética- mudanças aleatórias (estocásticas) nas frequências genéticas ao longo de várias gerações, ocorrendo em pequenas populações como resultado de um erro na amostragem de gametas durante o cruzamento... Antropologia Física. Dicionário explicativo ilustrado.

Deriva genética- - processos geneticamente automáticos - o fenômeno de mudanças não direcionais nas frequências de variantes alélicas de genes em uma população, devido a razões estatísticas aleatórias... Dicionário de psicogenética

Significa mover algo lenta e constantemente. Em particular: Deriva da embarcação: Deslocamento (deriva) de uma embarcação da linha de rumo sob a influência do vento. A deriva é caracterizada pelo ângulo entre a linha da pista e a linha do curso verdadeiro para medir este valor, ... Wikipedia é usada;

Livros

Biologia. 9 11 séries Construtor biológico 3. 0. Coleção Interact. modelos. Padrão Educacional Estadual Federal (CDpc), Vabishchevich A.P., A coleção contém 80 experimentos e tarefas virtuais, equipadas com recomendações metodológicas detalhadas. Os modelos destinam-se a apoiar o ensino das seguintes secções de ensino geral... Categoria:

Deriva genética como fator de evolução.

A deriva genética, ou processos genético-automáticos, é o fenômeno de mudanças não direcionais nas frequências de variantes alélicas de genes em uma população. Podemos considerar a deriva genética como um dos fatores da evolução das populações. Graças à deriva, as frequências alélicas podem mudar aleatoriamente nas populações locais até atingirem um ponto de equilíbrio - a perda de um alelo e a fixação de outro. Em diferentes populações, os genes “flutuam” de forma independente. Portanto, os resultados da deriva revelam-se diferentes em populações diferentes – em algumas, um conjunto de alelos é fixo, em outras, outro. Assim, a deriva genética leva, por um lado, a uma diminuição da diversidade genética dentro das populações e, por outro lado, a um aumento das diferenças entre as populações, à sua divergência numa série de características. Essa divergência, por sua vez, pode servir de base para a especiação. Durante a evolução das populações, a deriva genética interage com outros fatores evolutivos, principalmente com a seleção natural. A proporção das contribuições destes dois factores depende tanto da intensidade da selecção como do tamanho das populações. Em alta intensidade de seleção e alto tamanho populacional, a influência de processos aleatórios na dinâmica das frequências gênicas nas populações torna-se insignificante. Pelo contrário, em populações pequenas com pequenas diferenças na aptidão entre genótipos, a deriva genética torna-se crucial. Nessas situações, um alelo menos adaptativo pode fixar-se na população, enquanto um alelo mais adaptativo pode ser perdido. Como já sabemos, a consequência mais comum da deriva genética é o esgotamento da diversidade genética nas populações devido à fixação de alguns alelos e à perda de outros. O processo de mutação, pelo contrário, leva a um enriquecimento da diversidade genética nas populações. Um alelo perdido como resultado da deriva pode surgir repetidamente devido à mutação. Como a deriva genética é um processo não direcionado, simultaneamente com uma diminuição da diversidade dentro das populações, aumenta as diferenças entre as populações locais. A migração neutraliza isso. Se um alelo for fixado em uma população A, e no outro A, então a migração de indivíduos entre essas populações leva ao ressurgimento da diversidade alélica dentro de ambas as populações. Efeito gargalo aparentemente desempenhou um papel muito significativo na evolução das populações humanas. Os ancestrais dos humanos modernos espalharam-se por todo o mundo ao longo de dezenas de milhares de anos. Ao longo do caminho, muitas populações morreram completamente. Mesmo aqueles que sobreviveram muitas vezes encontraram-se à beira da extinção. Seus números caíram para um nível crítico. Durante a passagem pelo gargalo populacional, as frequências alélicas mudaram de maneira diferente em diferentes populações. Certos alelos foram completamente perdidos em algumas populações e fixados em outras. Após a restauração das populações, sua estrutura genética alterada foi reproduzida de geração em geração. Esses processos, aparentemente, determinaram a distribuição em mosaico de alguns alelos que observamos hoje nas populações humanas locais. Abaixo está a distribuição do alelo EM de acordo com o sistema de grupo sanguíneo AB0 Nas pessoas. Diferenças significativas entre as populações modernas podem refletir as consequências da deriva genética que ocorreu em tempos pré-históricos, à medida que as populações ancestrais passavam por um gargalo populacional.
Ondas populacionais e deriva genética. O tamanho da população raramente permanece constante ao longo do tempo. As altas nos números são seguidas por desacelerações. S.S. Chetverikov foi um dos primeiros a chamar a atenção para as flutuações periódicas no número de populações naturais, ondas populacionais. Eles desempenham um papel muito importante na evolução das populações. A deriva genética tem pouco efeito nas frequências alélicas em grandes populações. No entanto, durante períodos de declínio acentuado em números, o seu papel aumenta consideravelmente. Nesses momentos pode tornar-se um factor decisivo na evolução. Durante uma recessão, a frequência de certos alelos pode mudar de forma dramática e imprevisível. Pode ocorrer a perda de certos alelos e um esgotamento acentuado da diversidade genética das populações. Então, quando o tamanho da população começar a aumentar, a população irá, de geração em geração, reproduzir a estrutura genética que se estabeleceu no momento em que passou pelo gargalo populacional. Um exemplo é a situação das chitas, representantes dos felinos. Os cientistas descobriram que a estrutura genética de todas as populações modernas de chitas é muito semelhante. Ao mesmo tempo, a variabilidade genética dentro de cada população é extremamente baixa. Essas características da estrutura genética das populações de chitas podem ser explicadas se assumirmos que relativamente recentemente (algumas centenas de anos atrás) esta espécie passou por um gargalo populacional muito estreito, e todas as chitas modernas são descendentes de vários (de acordo com pesquisadores americanos, 7) indivíduos.
Efeito fundador. Animais e plantas, via de regra, penetram em novos territórios para as espécies (ilhas, novos continentes) em grupos relativamente pequenos. As frequências de certos alelos em tais grupos podem diferir significativamente das frequências destes alelos nas populações originais. A fixação em um novo território é seguida por um aumento no número de colonos. As numerosas populações que surgem reproduzem a estrutura genética dos seus fundadores. O zoólogo americano Ernst Mayr, um dos fundadores da teoria sintética da evolução, chamou esse fenômeno efeito fundador. O efeito fundador aparentemente desempenhou um papel importante na formação da estrutura genética das espécies animais e vegetais que habitam ilhas vulcânicas e de coral. Todas estas espécies descendem de grupos muito pequenos de fundadores que tiveram a sorte de chegar às ilhas. É claro que esses fundadores representavam amostras muito pequenas das populações parentais, e as frequências alélicas nessas amostras poderiam ser muito diferentes. Lembremos nosso exemplo hipotético com as raposas, que, à deriva em blocos de gelo, acabaram em ilhas desabitadas. Em cada uma das populações filhas, as frequências alélicas diferiram acentuadamente umas das outras e da população parental. É o efeito fundador que explica a espantosa diversidade de faunas e floras oceânicas e a abundância de espécies endémicas nas ilhas. O efeito fundador também desempenhou um papel importante na evolução das populações humanas. Observe que o alelo EM completamente ausente entre os índios americanos e os aborígenes australianos. Esses continentes eram habitados por pequenos grupos de pessoas. Por razões puramente aleatórias, entre os fundadores destas populações pode não ter havido um único portador do alelo EM. Naturalmente, este alelo está ausente nas populações derivadas.
Deriva genética e o relógio molecular da evolução. O resultado final da deriva genética é a eliminação completa de um alelo da população e a consolidação (fixação) de outro alelo nela. Quanto mais frequentemente um determinado alelo ocorre numa população, maior é a probabilidade da sua fixação devido à deriva genética. Os cálculos mostram que a probabilidade de fixação de um alelo neutro é igual à sua frequência na população. Cada alelo que observamos nas populações surgiu como resultado de uma mutação. As mutações ocorrem com uma frequência média de 10 -5 por gene, por gameta, por geração. Portanto, quanto menor a população, menor a probabilidade de que em cada geração pelo menos um indivíduo desta população seja portador de uma nova mutação. Numa população de 100.000 indivíduos, a cada nova geração haverá um novo alelo mutante com probabilidade próxima de um, mas sua frequência na população (1 em 200.000 alelos) e, portanto, a probabilidade de sua fixação será muito baixa . A probabilidade de que a mesma mutação ocorra em pelo menos um indivíduo em uma população de 10 indivíduos na mesma geração é insignificante, mas se tal mutação ocorrer nesta população, então a frequência do alelo mutante (1 em 20 alelos) e as chances de sua fixação serão relativamente altas. Grandes populações não “esperam” muito pela ocorrência mutacional de um novo alelo, mas fixam-no por um longo tempo, e pequenas populações “esperam” muito tempo para que uma mutação surja, mas depois que ela surge, ela pode ser corrigido rapidamente. Isto leva a uma conclusão aparentemente paradoxal: a probabilidade de fixação de alelos neutros depende apenas da frequência de sua ocorrência mutacional e não depende do tamanho da população. Uma vez que as frequências de mutações neutras são aproximadamente as mesmas em diferentes espécies, a taxa de fixação destas mutações deve ser aproximadamente a mesma. Segue-se que o número de mutações acumuladas no mesmo gene deve ser proporcional ao tempo de evolução independente dessas espécies. Em outras palavras, quanto mais tempo passou desde a separação de duas espécies de uma espécie avançada comum, mais substituições mutacionais neutras distinguem essas espécies. Com base neste princípio o método do “relógio molecular da evolução” - determinar o tempo que passou desde o momento em que os ancestrais de diferentes grupos sistemáticos começaram a evoluir independentemente uns dos outros. Os pesquisadores americanos E. Zukurkendl e L. Polling descobriram pela primeira vez que o número de diferenças na sequência de aminoácidos na hemoglobina e no citocromo Com em diferentes espécies de mamíferos, quanto mais cedo seus caminhos evolutivos divergiram, mais. Este padrão foi posteriormente confirmado utilizando vasto material experimental, incluindo dezenas de genes diferentes e centenas de espécies de animais, plantas e microrganismos. Descobriu-se que o relógio molecular funciona, como segue a teoria da deriva genética, a uma velocidade constante. A calibração do relógio molecular é feita gene por gene, uma vez que diferentes genes podem diferir na frequência de ocorrência de mutações neutras. Para isso, estimamos o número de substituições acumuladas em um determinado gene em representantes de táxons cujo tempo de divergência é estabelecido de forma confiável com base em dados paleontológicos. Uma vez calibrados, os relógios moleculares podem ser usados para medir os tempos de divergência entre diferentes táxons, mesmo quando o seu ancestral comum ainda não foi identificado no registo fóssil. 1. Por que as ondas populacionais aumentam os efeitos da deriva genética? 2. Qual o papel da deriva genética na formação das faunas e floras insulares? 3. Explicar o princípio do relógio molecular da evolução e a sua aplicação nos estudos evolutivos.