Finisare
Deriva genetică: principalele modele ale acestui proces. Deviere genetică

Deriva genetică: principalele modele ale acestui proces. Deviere genetică

Nikolai Petrovici Dubinin Domeniul de interes științific al lui N.P Dubinin a fost genetica generală și evolutivă, precum și aplicarea geneticii în agricultură. genetica evolutivă Împreună cu A. S. Serebrovsky, el a arătat fragmentarea genei, precum și fenomenul de complementaritate genică A. Gena de complementaritate S. Serebrovsky A publicat o serie de lucrări științifice importante privind structura și funcțiile cromozomilor, au arătat prezența în populații a încărcăturii genetice a mutațiilor letale și subletale a încărcăturii genetice a mutațiilor genetică, despre problemele de genetică a radiațiilor

Deriva genetică ca factor de evoluție Datorită derivei, frecvențele alelelor se pot schimba aleatoriu în populațiile locale până când ajung la un punct de echilibru - pierderea unei alele și fixarea alteia. În diferite populații, genele „în derivă” independent. Astfel, deriva genetică duce, pe de o parte, la o scădere a diversităţii genetice în cadrul populaţiilor, iar pe de altă parte, la o creştere a diferenţelor dintre populaţii, la divergenţa acestora într-un număr de trăsături. Această divergență, la rândul său, poate servi drept bază pentru speciație.

Deriva genetică ca factor de evoluție La intensitatea mare a selecției și la dimensiunea mare a populației, influența proceselor aleatorii asupra dinamicii frecvențelor genelor în populații devine neglijabilă. Dimpotrivă, în populațiile mici, cu mici diferențe de fitness între genotipuri, deriva genetică devine crucială. În astfel de situații, o alelă mai puțin adaptativă poate deveni fixată în populație, în timp ce una mai adaptativă se poate pierde. O alelă pierdută ca urmare a derivei poate apărea din nou și din nou din cauza mutației. Deoarece deriva genetică este un proces nedirecționat, concomitent cu o scădere a diversității în cadrul populațiilor, crește diferențele dintre populațiile locale. Migrația contracarează acest lucru. Dacă alela A este fixată într-o populație, iar alela a în alta, atunci migrarea indivizilor între aceste populații duce la faptul că diversitatea alelică apare din nou în ambele populații.

Valurile populației și deriva genetică Dimensiunile populației rareori rămân constante în timp. Creșterile numerice sunt urmate de scăderi. S.S. Chetverikov a fost unul dintre primii care a atras atenția asupra fluctuațiilor periodice ale numărului de populații naturale, undele populației joacă un rol foarte important în evoluția populațiilor.

Serghei Sergeevich Chetverikov () este un remarcabil biolog rus, genetician evoluționist, care a făcut primii pași spre sinteza geneticii mendeliane și a teoriei evoluționiste a lui Charles Darwin. El a fost primul care a organizat un studiu experimental al proprietăților ereditare în populațiile naturale de animale. Aceste studii i-au permis să devină fondatorul geneticii evolutive moderne, genetician evoluționist

Valurile populației și deriva genetică În perioadele de scădere bruscă a numărului, rolul derivei genetice crește foarte mult. În astfel de momente poate deveni un factor decisiv în evoluție. În timpul unei recesiuni, frecvența anumitor alele se poate schimba dramatic și imprevizibil. Se poate produce pierderea anumitor alele și o epuizare bruscă a diversității genetice a populațiilor. Apoi, când dimensiunea populației începe să crească, populația va reproduce, din generație în generație, structura genetică care a fost stabilită în momentul în care a trecut prin blocajul populației.

Efect de blocaj în populațiile reale Exemplu: Situația cu gheparzi – reprezentanți ai familiei felide. Oamenii de știință au descoperit că structura genetică a tuturor populațiilor moderne de ghepard este foarte asemănătoare. În același timp, variabilitatea genetică în cadrul fiecărei populații este extrem de scăzută. Aceste caracteristici ale structurii genetice a populațiilor de gheparzi pot fi explicate dacă presupunem că relativ recent această specie a trecut printr-un blocaj foarte îngust al populației, iar toți gheparzii moderni sunt descendenți a mai multor indivizi (conform cercetătorilor americani, 7).

Un exemplu modern al efectului de blocaj este populația saiga. Numărul de antilope saiga a scăzut cu 95% de la aproximativ 1 milion în 1990 la mai puțin decât în 2004, în principal din cauza braconajului pentru medicina tradițională chineză antilope saiga 1990 2004

Anul Populația de bizoni americani la persoane fizice

Efectul fondator Animalele și plantele, de regulă, pătrund în noi teritorii pentru o specie în grupuri relativ mici. Frecvențele alelelor din astfel de grupuri pot diferi semnificativ de frecvențele acestor alele din populațiile originale. Stabilirea pe un nou teritoriu este urmată de o creștere a numărului de coloniști. Numeroasele populații care apar reproduc structura genetică a fondatorilor lor. Zoologul american Ernst Mayr, unul dintre fondatorii teoriei sintetice a evoluției, a numit acest fenomen efectul fondator.

Este clar că fondatorii au fost mostre foarte mici din populațiile parentale, iar frecvențele alelelor din aceste probe ar putea fi foarte diferite. Este efectul fondator care explică diversitatea uimitoare a faunei și florei oceanice și abundența speciilor endemice de pe insule. Efectul fondator a jucat, de asemenea, un rol important în evoluția populațiilor umane. Vă rugăm să rețineți că alela B (conform sistemului de grupe sanguine AB0) este complet absentă la indienii americani și aborigenii australieni. Aceste continente erau locuite de grupuri mici de oameni. Din motive pur aleatorii, printre fondatorii acestor populații s-ar putea să nu fi existat un singur purtător al alelei B. Desigur, această alelă este absentă în populațiile derivate.

Deriva genetică și ceasul molecular al evoluției Rezultatul final al derivării genetice este eliminarea completă a unei alele dintr-o populație și consolidarea (fixarea) unei alte alele în ea. Cu cât o anumită alelă apare mai des într-o populație, cu atât este mai mare probabilitatea de fixare a acesteia din cauza derivei genetice. Calculele arată că probabilitatea de fixare a unei alele neutre este egală cu frecvența acesteia în populație.

Model Populațiile mari nu „așteaptă” mult timp apariția mutațională a unei noi alele, dar o rezolvă mult timp. Populațiile mici „așteaptă” foarte mult timp să apară o mutație, dar odată ce aceasta apare, poate fi rezolvată rapid. Acest lucru duce la o concluzie care este paradoxală la prima vedere: probabilitatea fixării alelelor neutre depinde doar de frecvența apariției lor mutaționale și nu depinde de mărimea populației.

Model Cu cât a trecut mai mult timp de la separarea a două specii de o specie ancestrală comună, cu atât substituțiile mutaționale mai neutre disting aceste specii. Metoda „ceasul molecular al evoluției” se bazează pe acest principiu - determinând timpul care a trecut de la momentul în care strămoșii diferitelor grupuri sistematice au început să evolueze independent unul de celălalt.

Pattern Cercetătorii americani E. Zukurkendl și L. Polling au descoperit pentru prima dată că numărul diferențelor în secvența de aminoacizi din hemoglobină și citocrom c la diferite specii de mamifere este mai mare, cu cât căile lor evolutive divergeau mai devreme.

Deriva genetică ca factor de evoluție

Putem considera deriva genetica drept unul dintre factorii in evolutia populatiilor. Datorită derivei, frecvențele alelelor se pot schimba aleatoriu în populațiile locale până când ajung la un punct de echilibru - pierderea unei alele și fixarea alteia. În diferite populații, genele „în derivă” independent. Prin urmare, rezultatele derivei se dovedesc a fi diferite în diferite populații - în unele un set de alele este fix, în altele - altul. Astfel, deriva genetică duce, pe de o parte, la o scădere a diversităţii genetice în cadrul populaţiilor, iar pe de altă parte, la o creştere a diferenţelor dintre populaţii, la divergenţa acestora într-un număr de trăsături. Această divergență, la rândul său, poate servi drept bază pentru speciație.

În timpul evoluției populațiilor, deriva genetică interacționează cu alți factori evolutivi, în primul rând cu selecția naturală. Raportul dintre contribuțiile acestor doi factori depinde atât de intensitatea selecției, cât și de mărimea populațiilor. La intensitate mare de selecție și dimensiune mare a populației, influența proceselor aleatorii asupra dinamicii frecvențelor genelor în populații devine neglijabilă. Dimpotrivă, în populațiile mici, cu mici diferențe de fitness între genotipuri, deriva genetică devine crucială. În astfel de situații, o alelă mai puțin adaptativă poate deveni fixată în populație, în timp ce una mai adaptativă se poate pierde.

După cum știm deja, cea mai comună consecință a derivei genetice este epuizarea diversității genetice în cadrul populațiilor din cauza fixării unor alele și a pierderii altora. Procesul de mutație, dimpotrivă, duce la o îmbogățire a diversității genetice în cadrul populațiilor. O alelă pierdută ca urmare a derivei poate apărea din nou și din nou din cauza mutației.

Deoarece deriva genetică este un proces nedirecționat, concomitent cu o scădere a diversității în cadrul populațiilor, crește diferențele dintre populațiile locale. Migrația contracarează acest lucru. Dacă o alelă este fixată într-o singură populație A, iar în celălalt A, atunci migrarea indivizilor între aceste populații duce la reapariția diversității alele în cadrul ambelor populații.

Valurile populației și deriva genetică. Dimensiunile populației rămân rareori constante în timp. Creșterile numerice sunt urmate de scăderi. S.S. Chetverikov a fost unul dintre primii care a atras atenția asupra fluctuațiilor periodice ale numărului de populații naturale, valuri de populație. Ele joacă un rol foarte important în evoluția populațiilor. Deriva genetică are un efect redus asupra frecvențelor alelelor în populațiile mari. Cu toate acestea, în perioadele de scădere bruscă a numărului, rolul său crește foarte mult. În astfel de momente poate deveni un factor decisiv în evoluție. În timpul unei recesiuni, frecvența anumitor alele se poate schimba dramatic și imprevizibil. Se poate produce pierderea anumitor alele și o epuizare bruscă a diversității genetice a populațiilor. Apoi, când dimensiunea populației începe să crească, populația va reproduce, din generație în generație, structura genetică care a fost stabilită în momentul în care a trecut prin blocajul populației. Un exemplu este situația cu gheparzi - reprezentanți ai familiei de pisici. Oamenii de știință au descoperit că structura genetică a tuturor populațiilor moderne de ghepard este foarte asemănătoare. În același timp, variabilitatea genetică în cadrul fiecărei populații este extrem de scăzută. Aceste caracteristici ale structurii genetice a populațiilor de gheparzi pot fi explicate dacă presupunem că relativ recent (în urmă cu câteva sute de ani) această specie a trecut printr-un blocaj foarte îngust al populației, iar toți gheparzii moderni sunt descendenți a mai multor (conform cercetătorilor americani, 7) indivizi.

Efect de gât a jucat aparent un rol foarte important în evoluția populațiilor umane. Strămoșii oamenilor moderni s-au răspândit în întreaga lume de-a lungul a zeci de mii de ani. Pe parcurs, multe populații au dispărut complet. Chiar și cei care au supraviețuit s-au trezit adesea pe cale de dispariție. Numărul lor a scăzut la un nivel critic. În timpul trecerii prin blocajul populației, frecvențele alelelor s-au schimbat diferit în diferite populații. Anumite alele au fost pierdute complet în unele populații și fixate în altele. După ce populațiile au fost restaurate, structura lor genetică modificată a fost reprodusă din generație în generație. Aceste procese, aparent, au determinat distribuția mozaică a unor alele pe care le observăm astăzi la populațiile umane locale. Mai jos este distribuția alelelor ÎN conform sistemului grupelor sanguine AB0în oameni. Diferențele semnificative între populațiile moderne pot reflecta consecințele derivei genetice care au avut loc în timpurile preistorice, când populațiile ancestrale au trecut printr-un blocaj al populației.

Efect de fondator. Animalele și plantele, de regulă, pătrund în noi teritorii pentru specie (insule, noi continente) în grupuri relativ mici. Frecvențele anumitor alele din astfel de grupuri pot diferi semnificativ de frecvențele acestor alele din populațiile originale. Stabilirea pe un nou teritoriu este urmată de o creștere a numărului de coloniști. Numeroasele populații care apar reproduc structura genetică a fondatorilor lor. Zoologul american Ernst Mayr, unul dintre fondatorii teoriei sintetice a evoluției, a numit acest fenomen efectul fondator.

Efectul fondator a jucat aparent un rol principal în modelarea structurii genetice a speciilor de animale și plante care locuiesc insulele vulcanice și de corali. Toate aceste specii provin din grupuri foarte mici de fondatori care au avut norocul să ajungă pe insule. Este clar că acești fondatori au reprezentat mostre foarte mici din populațiile parentale, iar frecvențele alelelor din aceste probe ar putea fi foarte diferite. Să ne amintim exemplul nostru ipotetic cu vulpi, care, plutind pe sloturi de gheață, au ajuns pe insule nelocuite. În fiecare dintre populațiile fiice, frecvențele alelelor au fost foarte diferite una de cealaltă și de la populația părinte. Este efectul fondator care explică diversitatea uimitoare a faunei și florei oceanice și abundența speciilor endemice de pe insule. Efectul fondator a jucat, de asemenea, un rol important în evoluția populațiilor umane. Rețineți că alela ÎN complet absentă printre indienii americani și aborigenii australieni. Aceste continente erau locuite de grupuri mici de oameni. Din motive pur aleatorii, printre fondatorii acestor populații s-ar putea să nu fi existat un singur purtător al alelei. ÎN. Desigur, această alelă este absentă în populațiile derivate.

Deriva genetică și ceasul molecular al evoluției. Rezultatul final al derivei genetice este eliminarea completă a unei alele din populație și consolidarea (fixarea) unei alte alele în ea. Cu cât o anumită alelă apare mai des într-o populație, cu atât este mai mare probabilitatea de fixare a acesteia din cauza derivei genetice. Calculele arată că probabilitatea de fixare a unei alele neutre este egală cu frecvența acesteia în populație.

Fiecare alelă pe care o observăm în populații a apărut odată ca rezultat al mutației. Mutațiile apar la o frecvență medie de 10 -5 per genă per gamet pe generație. Prin urmare, cu cât populația este mai mică, cu atât este mai puțin probabil ca în fiecare generație cel puțin un individ din această populație să fie purtător al unei noi mutații. Într-o populație de 100.000 de indivizi, în fiecare nouă generație va exista o nouă alelă mutantă cu o probabilitate apropiată de unu, dar frecvența acesteia în populație (1 la 200.000 de alele) și, prin urmare, probabilitatea fixării acesteia va fi foarte mică. . Probabilitatea ca aceeași mutație să apară la cel puțin un individ dintr-o populație de 10 indivizi din aceeași generație este neglijabilă, dar dacă o astfel de mutație apare în această populație, atunci frecvența alelei mutante (1 din 20 de alele) iar sansele fixarii lui vor fi relativ mari.

Populațiile mari nu „așteaptă” mult timp apariția mutației unei noi alele, ci o fixează mult timp, iar populațiile mici „așteaptă” foarte mult timp să apară o mutație, dar după ce aceasta a apărut, aceasta poate fi reparat rapid. Acest lucru duce la o concluzie aparent paradoxală: probabilitatea de fixare a alelelor neutre depinde numai de frecvența apariției lor mutaționale și nu depinde de mărimea populației.

Deoarece frecvențele mutațiilor neutre sunt aproximativ aceleași la diferite specii, rata de fixare a acestor mutații ar trebui să fie aproximativ aceeași. Rezultă că numărul de mutații acumulate în aceeași genă trebuie să fie proporțional cu timpul de evoluție independentă a acestor specii. Cu alte cuvinte, cu cât a trecut mai mult timp de la separarea a două specii de o specie comună avansată, cu atât substituțiile mutaționale mai neutre disting aceste specii. Pe baza acestui principiu metoda „ceasului molecular al evoluției” - determinând timpul care a trecut de la momentul în care strămoșii diferitelor grupuri sistematice au început să evolueze independent unul de celălalt.

Cercetătorii americani E. Zukurkendl și L. Polling au descoperit pentru prima dată că numărul de diferențe în secvența de aminoacizi din hemoglobină și citocrom Cu la diferite specii de mamifere, cu cât căile lor evolutive s-au separat mai devreme, cu atât mai mult. Acest model a fost confirmat ulterior folosind un vast material experimental, inclusiv zeci de gene diferite și sute de specii de animale, plante și microorganisme. S-a dovedit că ceasul molecular rulează, după cum reiese din teoria derivei genetice, cu o viteză constantă. Calibrarea ceasului molecular se face pe bază de genă cu genă, deoarece diferitele gene pot diferi în ceea ce privește frecvența de apariție a mutațiilor neutre. Pentru a face acest lucru, estimăm numărul de substituții acumulate într-o anumită genă la reprezentanții taxonilor al căror timp de divergență este stabilit în mod fiabil pe baza datelor paleontologice. Odată ce ceasurile moleculare sunt calibrate, ele pot fi utilizate pentru a măsura timpii de divergență între diferiți taxoni, chiar și atunci când strămoșul lor comun nu a fost încă identificat în înregistrarea fosilelor.

Evoluția este procesul de dezvoltare istorică a lumii organice. Evoluția are loc sub influența factorilor determinanți, dintre care principalul este selecția naturală.

În procesul de evoluție are loc (rezultatele evoluției):

Schimbare, complicație a organismelor.
Apariția unor noi specii(creșterea numărului [diversitatea] speciilor).
Adaptarea organismelor la condițiile de mediu (condiții de viață), de exemplu:

rezistența dăunătorilor la pesticide,
rezistența plantelor din deșert la secetă,
adaptabilitatea plantelor la polenizarea de către insecte,
colorare de avertizare (luminoasă) la animalele otrăvitoare,
mimetism (imitarea unui animal nepericulos de către unul periculos),
culoare și formă protectoare (invizibilitate pe fundal).

Toată starea de fitness este relativă, adică adaptează organismul la o singură condiție specifică. Când condițiile se schimbă, fitness-ul poate deveni inutil sau chiar dăunător (molia întunecată pe un mesteacăn ecologic curat).

Populația – unitate de evoluție

O populație este o colecție de indivizi din aceeași specie care trăiesc o perioadă lungă de timp într-o anumită parte a ariei (structură elementară unitate de tip).

În cadrul unei populații traversare liberă, încrucișarea între populații este limitată (izolare).

Populațiile aceleiași specii sunt ușor diferite unele de altele, deoarece selecția naturală adaptează fiecare populație la condițiile specifice ale zonei sale (populație - unitate de evoluție).

Microevoluție și macroevoluție

Microevoluție- sunt schimbări care apar în populaţiile sub influenţa forţelor motrice ale evoluţiei. În cele din urmă, ducând la apariția unei noi specii.

Macroevoluție- acesta este procesul de formare a unor mari unități sistematice, taxoni supraspecifici - genuri, familii și superioare.

MAI MULTE INFORMAȚII: Lupta pentru existență și selecție naturală, Specii, criterii de specie, Populație - divergență - izolare - speciare, Direcții principale de evoluție, Dovezi anatomice comparative ale evoluției
PARTEA 2 TERCĂRI: Teoria evoluției, Populația, Fitnessul

Teste și sarcini

Stabiliți o corespondență între trăsăturile unui sistem biologic și sistemul pentru care aceste trăsături sunt caracteristice: 1) populație, 2) specii. Scrie numerele 1 și 2 în ordinea corectă.
A) unitate elementară de evoluție în conformitate cu STE
B) reprezentanții nu se pot întâlni niciodată din cauza izolării
C) probabilitatea de încrucișare între membrii grupului este maxim probabilă
D) se împarte în grupuri mai mici, separate
D) aria de răspândire poate acoperi mai multe continente

Alege una, cea mai corectă variantă. Rezultatul este apariția adaptării speciilor la mediul lor
1) apariția modificărilor se modifică
2) interacţiunea factorilor evolutivi
3) complicaţii ale organizării lor
4) progresul biologic

Stabiliți o corespondență între caracteristica evoluției și trăsătura ei: 1) factor, 2) rezultat
a) selecția naturală
B) adaptabilitatea organismelor la mediu
B) formarea de noi specii
D) variabilitate combinativă
D) conservarea speciilor în condiţii stabile
E) lupta pentru existență

Alege una, cea mai corectă variantă. Rezultatul macroevoluției plantelor este apariția noului
1) tipuri
2) departamente
3) populaţiile
4) soiuri

Alege una, cea mai corectă variantă. Se consideră unitatea evolutivă elementară
1) vedere
2) genomul
3) populația
4) genotip

Alege una, cea mai corectă variantă. Macroevoluția este o schimbare istorică
1) biocenoze
2) populaţiile
3) taxoni supraspecifici
4) tipuri

Stabiliți o corespondență între caracteristicile procesului evolutiv și nivelul de evoluție la care are loc: 1) microevoluționar, 2) macroevoluționar. Scrie numerele 1 și 2 în ordinea corectă.
A) se formează noi specii
B) se formează taxoni supraspecifici
C) fondul genetic al populației se modifică
D) progresul se realizează prin idioadaptări
D) progresul se realizează prin aromorfoză sau degenerare

Citeste textul. Alege trei afirmații adevărate. Notați numerele sub care sunt indicate.
(1) Procesul evolutiv constă din macroevoluție și microevoluție. (2) Microevoluția are loc la nivel populație-specie. (3) Factorul călăuzitor al evoluției este lupta pentru existență. (4) Unitatea elementară de evoluție este clasa. (5) Principalele forme de selecție naturală sunt conducerea, stabilizarea și ruperea.

Alege una, cea mai corectă variantă. Nu poate fi considerată o consecință a evoluției organismelor
1) adaptabilitatea organismelor la mediul lor
2) diversitatea lumii organice
3) variabilitate ereditară
4) formarea de noi specii

Alege una, cea mai corectă variantă. Rezultatele evoluției includ
1) variabilitatea organismelor
2) ereditatea
3) adaptabilitate la condiţiile de mediu
4) selecția naturală a modificărilor ereditare

Alege una, cea mai corectă variantă. Aranjarea pe etaje a sistemelor de rădăcină a copacilor în pădure este o adaptare care s-a format sub influența
1) metabolism
2) circulaţia substanţelor
3) forțele motrice ale evoluției
4) autoreglare

Selectați trei prevederi ale teoriei sintetice a evoluției.
1) unitate de evoluție – populație
2) unitate de evoluție – specie
3) factori de evoluție - variabilitatea mutațională, deriva genetică, valurile populației
4) factori ai evoluției – ereditatea, variabilitatea, lupta pentru existență
5) forme de selecție naturală – condusă și sexuală
6) forme ale selecției naturale – conducătoare, stabilizatoare, perturbatoare

Citeste textul. Alege trei propoziții care descriu exemple de mimetism în natură. Notați numerele sub care sunt indicate.
(1) Păsările femele care cuibăresc pe sol se amestecă practic în fundalul general al zonei. (2) Ouăle și puii acestor specii de păsări sunt, de asemenea, invizibile. (3) Mulți șerpi neveninoși sunt foarte asemănători cu cei otrăvitori. (4) O serie de insecte înțepătoare sau insecte cu glande otrăvitoare dezvoltă culori strălucitoare care descurajează pe oricine să le încerce. (5) Albinele și imitatorii lor, muștele flotante, nu sunt atractive pentru păsările insectivore. (6) Unii fluturi au un model pe aripi care seamănă cu ochii unui prădător.

Citeste textul. Alegeți trei propoziții care descriu exemple de colorare protectoare în natură. Notați numerele sub care sunt indicate.
(1) Femelele care cuibăresc pe sol se amestecă practic în fundalul general al zonei, iar ouăle și puii lor sunt, de asemenea, invizibile. (2) Asemănarea cu obiectele din mediu permite, de asemenea, multor animale să evite coliziunile cu prădătorii. (3) O serie de insecte înțepătoare sau insecte cu glande otrăvitoare dezvoltă culori strălucitoare care descurajează pe oricine să le încerce. (4) În regiunile din nordul îndepărtat, colorarea albă este foarte frecventă în rândul animalelor. (5) Unii fluturi au un model pe aripi care seamănă cu ochii unui prădător. (6) La unele animale, colorarea pete imită alternanța luminii și umbrelor din natura înconjurătoare și le face mai puțin vizibile în desișurile dense.

Priviți imaginea unui fluture de molie de mesteacăn și determinați (A) tipul de adaptare, (B) forma selecției naturale și (C) direcția de evoluție care a condus la formarea celor două forme de fluturi. Notați trei numere (numere de termeni din lista propusă) în ordinea corectă.
1) idioadaptare
2) mimica
3) convergenta
4) conducere
5) aromorfoza
6) deghizarea
7) stabilizatoare

Luați în considerare desenul care ilustrează membrele anterioare ale diferitelor mamifere și determinați (A) direcția evoluției, (B) mecanismul transformării evolutive, (C) forma selecției naturale care a condus la formarea unor astfel de organe. Pentru fiecare literă, selectați termenul corespunzător din lista oferită.
1) aromorfoza
2) stabilizatoare
3) degenerare generală
4) divergenta
5) conducere
6) idioadaptare
7) regresia morfofiziologică
8) convergenta

Priviți imaginea unui căluț de mare și identificați (A) tipul de adaptare, (B) forma selecției naturale și (C) calea de evoluție care a condus la formarea unei astfel de adaptări la acest animal. Pentru fiecare literă, selectați termenul corespunzător din lista oferită.
1) rupere
2) deghizarea
3) idioadaptare
4) colorarea dezmembratoare
5) paralelism
6) mimetism
7) conducere

Priviți imaginea unei păsări colibri și a unui furnicar și identificați (A) tipul de adaptare, (B) forma selecției naturale și (C) calea evoluției care a condus la formarea unor astfel de adaptări. Pentru fiecare literă, selectați termenul corespunzător din lista oferită.
1) conducere
2) perturbator
3) degenerare
4) idioadaptare
5) divergenta
6) specializare
7) dimorfism sexual

Alege două răspunsuri corecte din cinci și notează numerele sub care sunt indicate. Ce procese au loc la nivelul populației?
1) ontogenie
2) divergenta
3) embriogeneza
4) aromorfoza
5) traversare liberă

Detector de blocuri de anunțuri

Deriva genetică ca factor de evoluție

Deoarece deriva genetică este un proces nedirecționat, concomitent cu o scădere a diversității în cadrul populațiilor, crește diferențele dintre populațiile locale. Migrația contracarează acest lucru. Dacă alela A este fixată într-o populație, iar alela a în alta, atunci migrarea indivizilor între aceste populații duce la faptul că diversitatea alelică apare din nou în ambele populații.

Efectul de blocaj pare să fi jucat un rol foarte semnificativ în evoluția populațiilor umane. Strămoșii oamenilor moderni s-au răspândit în întreaga lume de-a lungul a zeci de mii de ani. Pe parcurs, multe populații au dispărut complet. Chiar și cei care au supraviețuit s-au trezit adesea pe cale de dispariție. Numărul lor a scăzut la un nivel critic. În timpul trecerii prin blocajul populației, frecvențele alelelor s-au schimbat diferit în diferite populații. Anumite alele au fost pierdute complet în unele populații și fixate în altele. După ce populațiile au fost restaurate, structura lor genetică modificată a fost reprodusă din generație în generație. Aceste procese, aparent, au determinat distribuția mozaică a unor alele pe care le observăm astăzi la populațiile umane locale. Mai jos este distribuția alelei B în funcție de sistemul grupelor sanguine AB0 la om. Diferențele semnificative între populațiile moderne pot reflecta consecințele derivei genetice care au avut loc în timpurile preistorice, când populațiile ancestrale au trecut printr-un blocaj al populației.

Efectul fondator a jucat aparent un rol principal în modelarea structurii genetice a speciilor de animale și plante care locuiesc insulele vulcanice și de corali. Toate aceste specii provin din grupuri foarte mici de fondatori care au avut norocul să ajungă pe insule. Este clar că acești fondatori au reprezentat mostre foarte mici din populațiile parentale, iar frecvențele alelelor din aceste probe ar putea fi foarte diferite. Să ne amintim exemplul nostru ipotetic cu vulpi, care, plutind pe sloturi de gheață, au ajuns pe insule nelocuite. În fiecare dintre populațiile fiice, frecvențele alelelor au fost foarte diferite una de cealaltă și de la populația părinte. Este efectul fondator care explică diversitatea uimitoare a faunei și florei oceanice și abundența speciilor endemice de pe insule. Efectul fondator a jucat, de asemenea, un rol important în evoluția populațiilor umane. Vă rugăm să rețineți că alela B este complet absentă la indienii americani și aborigenii australieni. Aceste continente erau locuite de grupuri mici de oameni. Din motive pur aleatorii, printre fondatorii acestor populații s-ar putea să nu fi existat un singur purtător al alelei B. Desigur, această alelă este absentă în populațiile derivate.

Deriva genetică și ceasul molecular al evoluției. Rezultatul final al derivei genetice este eliminarea completă a unei alele din populație și consolidarea (fixarea) unei alte alele în ea. Cu cât o anumită alelă apare mai des într-o populație, cu atât este mai mare probabilitatea de fixare a acesteia din cauza derivei genetice. Calculele arată că probabilitatea de fixare a unei alele neutre este egală cu frecvența acesteia în populație.

Fiecare alelă pe care o observăm în populații a apărut odată ca rezultat al mutației. Mutațiile apar la o frecvență medie de 10-5 per genă per gamet pe generație. Prin urmare, cu cât populația este mai mică, cu atât este mai puțin probabil ca în fiecare generație cel puțin un individ din această populație să fie purtător al unei noi mutații. Într-o populație de 100.000 de indivizi, în fiecare nouă generație va exista o nouă alelă mutantă cu o probabilitate apropiată de unu, dar frecvența acesteia în populație (1 la 200.000 de alele) și, prin urmare, probabilitatea fixării acesteia va fi foarte mică. . Probabilitatea ca aceeași mutație să apară la cel puțin un individ dintr-o populație de 10 indivizi din aceeași generație este neglijabilă, dar dacă o astfel de mutație apare în această populație, atunci frecvența alelei mutante (1 din 20 de alele) iar sansele fixarii lui vor fi relativ mari.

Populațiile mari nu „așteaptă” mult timp apariția mutației unei noi alele, ci o fixează mult timp, iar populațiile mici „așteaptă” foarte mult timp să apară o mutație, dar după ce aceasta a apărut, aceasta poate fi reparat rapid. Acest lucru duce la o concluzie care este paradoxală la prima vedere: probabilitatea fixării alelelor neutre depinde doar de frecvența apariției lor mutaționale și nu depinde de mărimea populației.

Metoda „ceasul molecular al evoluției” se bazează pe acest principiu - determinând timpul care a trecut de la momentul în care strămoșii diferitelor grupuri sistematice au început să evolueze independent unul de celălalt.

Cercetătorii americani E. Zukurkendl și L. Polling au fost primii care au descoperit că, cu cât căile lor evolutive divergeau mai devreme, cu atât este mai mare numărul de diferențe în secvența de aminoacizi din hemoglobină și citocromul c la diferite specii de mamifere. Acest model a fost confirmat ulterior folosind un vast material experimental, inclusiv zeci de gene diferite și sute de specii de animale, plante și microorganisme. S-a dovedit că ceasul molecular rulează, după cum reiese din teoria derivei genetice, cu o viteză constantă. Calibrarea ceasului molecular se face pe bază de genă cu genă, deoarece diferitele gene pot diferi în ceea ce privește frecvența de apariție a mutațiilor neutre. Pentru a face acest lucru, estimăm numărul de substituții acumulate într-o anumită genă la reprezentanții taxonilor al căror timp de divergență este stabilit în mod fiabil pe baza datelor paleontologice. Odată ce ceasurile moleculare sunt calibrate, ele pot fi utilizate pentru a măsura timpii de divergență între diferiți taxoni, chiar și atunci când strămoșul lor comun nu a fost încă identificat în înregistrarea fosilelor.

Ce este deriva genetica? Scurt

Deriva genetică este una dintre forțele motrice ale evoluției.

Este un proces în timpul căruia anumite trăsături apar sau dispar aleatoriu într-o populație din cauza organismelor cu acele trăsături care produc cei mai mulți descendenți sau nu se reproduc deloc.

Deriva genetică poate reduce diversitatea genetică în cadrul populațiilor mici. De exemplu, dacă doar doi indivizi dintr-o populație de zece animale poartă o anumită variantă de genă și nu produc descendenți, atunci acea variantă va dispărea din populație.

Un tip special de derivă genetică este „efectul fondator”, care apare atunci când un număr mic de indivizi devin izolați de populația principală. De exemplu, la sfârșitul secolului al XVIII-lea, după un taifun pe insula Pinjelap din Micronezia, au rămas în viață doar 20 de oameni, de care depindea soarta generațiilor viitoare. Astăzi, 5-10% din populația insulei suferă de daltonism, ceea ce este extrem de rar în alte părți. Aparent, unul dintre supraviețuitorii taifunului a fost purtător al genei recesive pentru această boală.

GENE DRIFT, derivă genetică (din olandeză drijven - a conduce, a înota), fluctuații aleatorii ale frecvenței alelelor genetice într-un număr de generații dintr-o populație cu un număr limitat. Deriva genetică a fost stabilită în 1931 simultan și independent de S. Wright, care a propus acest termen, și de geneticienii ruși D. D. Romashov și N. P. Dubinin, care au numit astfel de fluctuații „procese genetico-automate”. Motivul derivei genetice este natura probabilistică a procesului de fertilizare pe fondul unui număr limitat de descendenți. Mărimea fluctuațiilor frecvenței alelelor în fiecare generație este invers proporțională cu numărul de indivizi din populație și direct proporțională cu produsul frecvențelor alelelor ale genei. Astfel de parametri ai derivării genetice ar trebui, teoretic, să conducă la păstrarea în grupul de gene a doar una dintre cele 2 sau mai multe alele ale unei gene și care dintre ele va fi păstrată este un eveniment probabilistic. Deriva genetică, de regulă, reduce nivelul de variabilitate genetică și, în populațiile mici, duce la homozgozitatea tuturor indivizilor pentru o alelă; Viteza acestui proces este mai mare, cu cât numărul de indivizi din populație este mai mic. Efectul derivei genetice, modelat pe un computer, a fost confirmat atât experimental, cât și în condiții naturale la multe specii de organisme, inclusiv la oameni. De exemplu, în cea mai mică populație de eschimoși din Groenlanda (aproximativ 400 de persoane), majoritatea absolută a reprezentanților au grupa sanguină 0 (I), adică sunt homozigoți pentru alela I0, care aproape a „deplasat” alte alele. În 2 populații cu un număr mult mai mare, toate alelele genei (I0, IA și IB) și toate grupele de sânge ale sistemului ABO sunt reprezentate cu o frecvență semnificativă. Deriva genetică în populațiile în permanență mici duce adesea la dispariția acestora, ceea ce este motivul existenței pe termen relativ scurt a demelor. Ca urmare a scăderii rezervei de variabilitate, astfel de populații se află într-o situație nefavorabilă atunci când condițiile de mediu se schimbă. Acest lucru se datorează nu numai nivelului scăzut de variabilitate genetică, ci și prezenței alelelor nefavorabile care apar în mod constant ca urmare a mutațiilor. O scădere a variabilității populațiilor individuale din cauza derivării genetice poate fi parțial compensată la nivelul speciei în ansamblu. Deoarece diferite alele sunt fixate în populații diferite, grupul de gene al speciei rămâne divers chiar și la un nivel scăzut de heterozigozitate în fiecare populație. În plus, în populațiile mici pot fi fixate alele cu valoare adaptativă scăzută, care însă, atunci când mediul se schimbă, vor determina adaptabilitatea la noile condiții de existență și vor asigura conservarea speciei. În general, deriva genetică este un factor evolutiv elementar care provoacă modificări pe termen lung și direcționate ale fondului genetic, deși în sine nu are o natură adaptativă.

Modificări aleatorii ale frecvenței alelelor apar și în timpul unei scăderi unice drastice a dimensiunii populației (ca urmare a unor evenimente catastrofale sau a migrației unei părți a populației). Aceasta nu este o derivă genetică și se numește efect de blocaj sau efect fondator. La om, astfel de efecte stau la baza incidenței crescute a anumitor boli ereditare la unele populații și grupuri etnice.

Publicitate

Lit.: Kaidanov L.Z. Genetica populației. M., 1996.

V. S. Mihaiev.

DRIFT GENĂ - Aceasta este o schimbare a frecvenței genelor și a genotipurilor unei populații care are loc datorită acțiunii unor factori aleatori. Aceste fenomene apar independent unele de altele. Aceste fenomene au fost descoperite de omul de știință englez Fisher și americanul Wright. Geneticienii interni Dubinin și Romashov au introdus conceptul proces genetic-automat. Acesta este un proces care are loc ca urmare deviere genetică Frecvența unei alele poate fluctua sau alela se poate stabili într-o populație sau poate dispărea din fondul genetic al populației.

Acest fenomen a fost studiat în detaliu de Wright. A arătat asta Deriva genetică depinde îndeaproape de 4 factori:

1. Dimensiunea populației

2. Presiunea de mutație

3. Fluxul genelor

Valoarea selectivă a unei alele date

Cu cât populația este mai mare, cu atât este mai puțin eficientă deriva genetică. În populațiile mari, selecția este eficientă.

Cu cât presiunea mutației este mai mare, cu atât mutațiile sunt mai frecvente, cu atât este mai puțin eficientă deriva genetică.

Fluxul de gene este schimbul de gene între populațiile învecinate. Cu cât fluxul de gene este mai mare, cu atât schimbul de migranți este mai mare, cu atât deriva genetică este mai puțin eficientă.

Cu cât valoarea selectivă a alelei este mai mare, cu atât este mai puțin eficientă deriva genetică.

Eficacitatea derivei genetice ca factor de evoluție se manifestă mai clar atunci când populația este formată din mici poziții izolate între aceste colonii există foarte puțin schimb de migranți.

Când o populație are un număr mare, atunci periodic această populație își reduce brusc numărul și moare. Un număr mare de indivizi și o populație nou emergentă se formează datorită unui număr mic de indivizi supraviețuitori, adică. efect de blocaj (manifestare ca „principiu al fondatorului”). (Mlter).

De exemplu, într-o zonă există o populație maternă mare care este diversă genetic. Câțiva dintre indivizii săi au devenit accidental izolați de populația maternă. Acele animale care sunt izolate, nu le reprezintă eşantion reprezentativ, adică nu sunt purtători ai tuturor genelor pe care le deține populația maternă. Fondul genetic al acestor indivizi (indivizi noi), izolat, este aleatoriu și sărac.

Dacă condițiile într-o zonă izolată sunt favorabile, atunci va avea loc consangvinizare între indivizi și homozigoți va avea loc pentru anumite trăsături. Această populație fiică nou formată va fi diferită de populația mamă inițială. Fondul său de gene va fi determinat genetic, în special la acei indivizi care au fondat această populație.

Deriva genetică, ca factor de evoluție, are o importanță deosebită în diferitele etape ale apariției unei populații, când dimensiunea populației nu este mare.

Un exemplu de derivă genetică. Printre antreprenorii americani sunt adesea oameni cu sindromul Morphan. Pot fi ușor identificați după aspectul lor (înalt, tăietor, trunchi scurt, puternic fizic). Caracteristicile corpului sunt rezultatul derivei genetice. Pasagerii navei care soseau în America aveau unul și răspândirea acestor calități s-a produs datorită oamenilor din tribul polar (de nord) eschimoși din nordul Groenlandei. 270 de oameni au fost izolați de generații. Ca urmare, au apărut modificări ale frecvenței alelelor care determină grupa de sânge.

Deriva genetică ca exemplu

Mecanismul derivei genetice poate fi demonstrat cu un mic exemplu. Să ne imaginăm o colonie foarte mare de bacterii izolată într-o picătură de soluție. Bacteriile sunt identice genetic, cu excepția unei gene cu două alele AȘi B. Alela A prezentă într-o jumătate de bacterii, alela B- de la altul. Prin urmare, frecvența alelelor AȘi B egal cu 1/2. AȘi B- alele neutre, nu afectează supraviețuirea sau reproducerea bacteriilor. Astfel, toate bacteriile din colonie au aceleași șanse de a supraviețui și de a se reproduce.

Apoi reducem dimensiunea picăturii astfel încât să existe suficientă hrană pentru doar 4 bacterii. Toți ceilalți mor fără a se reproduce. Dintre cei patru supraviețuitori, sunt posibile 16 combinații de alele AȘi B:

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

Probabilitatea fiecărei combinații

unde 1/2 (probabilitatea alelelor A sau B pentru fiecare bacterie supraviețuitoare) se înmulțește de 4 ori (mărimea totală a populației rezultate de bacterii supraviețuitoare)

Dacă grupați opțiunile după numărul de alele, obțineți următorul tabel:

După cum se poate observa din tabel, în șase din 16 variante colonia va avea același număr de alele AȘi B. Probabilitatea unui astfel de eveniment este de 6/16. Probabilitatea tuturor celorlalte opțiuni, unde numărul de alele AȘi B inegal puțin mai mare și se ridică la 10/16.

Deriva genetică apare atunci când frecvențele alelelor se modifică într-o populație din cauza unor evenimente aleatorii. În acest exemplu, populația bacteriană a fost redusă la 4 supraviețuitori (efect de gât de sticlă). La început, colonia avea aceleași frecvențe alelelor AȘi B, dar șansele ca frecvențele să se schimbe (colonia va suferi o derivă genetică) sunt mai mari decât șansele ca frecvențele alelelor originale să rămână aceleași. Există, de asemenea, o probabilitate mare (2/16) ca, ca urmare a derivei genetice, o alelă să se piardă complet.

Dovada experimentală de S. Wright

S. Wright a demonstrat experimental că în populațiile mici frecvența alelei mutante se modifică rapid și aleatoriu. Experimentul său a fost simplu: în eprubete cu mâncare a plasat două femele și doi masculi de muște Drosophila, heterozigoți pentru gena A (genotipul lor poate fi scris Aa). În aceste populații create artificial, concentrația de alele normale (A) și mutație (a) a fost de 50%. După câteva generații, s-a dovedit că în unele populații toți indivizii au devenit homozigoți pentru alela mutantă (a), în alte populații aceasta a fost complet pierdută și, în cele din urmă, unele populații conțineau atât o alela normală, cât și una mutantă. Este important de subliniat că, în ciuda scăderii viabilității indivizilor mutanți și, prin urmare, contrar selecției naturale, în unele populații alela mutantă a înlocuit-o complet pe cea normală. Acesta este rezultatul unui proces aleatoriu - deviere genetică.

Literatură

Vorontsov N.N., Sukhorukova L.N. Evoluția lumii organice. - M.: Nauka, 1996. - P. 93-96. - ISBN 5-02-006043-7
Green N., Stout W., Taylor D. Biologie. În 3 volume. Volumul 2. - M.: Mir, 1996. - P. 287-288. - ISBN 5-03-001602-3

Vezi si

Note

Fundația Wikimedia. 2010.

Vedeți ce înseamnă „Drift genetic” în alte dicționare:

Procese genetico-autosomatice, modificări ale frecvenței genelor dintr-o populație pe parcursul unui număr de generații sub influența unor factori aleatori (stochastici), conducând, de regulă, la scăderea moștenirii și a variabilității populației. Naib, se manifestă clar când... ... Dicționar enciclopedic biologic

Vezi deriva genetică. Dicționar enciclopedic ecologic. Chișinău: Redacția principală a Enciclopediei Sovietice Moldovenești. I.I. Dedu. 1989... Dicționar ecologic

deviere genetică- Modificarea frecvențelor genelor într-o populație mică conform principiului eșantionării aleatorii Subiecte de biotehnologie EN deriva genetică ... Ghidul tehnic al traducătorului

Deviere genetică. Vezi proces automat automat. (Sursa: „Dicționar explicativ englez-rus al termenilor genetici”. Arefiev V.A., Lisovenko L.A., Moscova: Editura VNIRO, 1995) ... Biologie moleculară și genetică. Dicţionar.

deviere genetică- genų dreifas statusas T sritis augalininkystė apibrėžtis Atsitiktinis populiacijos genetinės sandaros pakitimas. atitikmenys: engl. deriva genetica rus. deviere genetică; deviere genetică... Žemės ūkio augalų selekcijos și sėklininkystės terminų žodynas

Vezi Deriva genetică... Dicționar medical mare

Procese care determină modificări ale frecvenței genelor sau ale frecvenței formelor mutante în populații. Termenul a fost propus de geneticianul american S. Wright (1931). La fel ca procesele automate genetice... Marea Enciclopedie Sovietică

Deviere genetică- modificări aleatorii (stochastice) ale frecvențelor genelor de-a lungul unui număr de generații, care apar la populații mici ca urmare a unei erori în eșantionarea gameților în timpul încrucișării... Antropologie fizică. Dicționar explicativ ilustrat.

Deviere genetică- - procese automate genetic - fenomenul modificărilor nedirecționale ale frecvențelor variantelor alelice ale genelor dintr-o populație, din motive statistice aleatorii... Dicţionar de psihogenetică

Înseamnă să miști ceva încet și constant. În special: Deriva navei: Deplasarea (deriva) a unei nave de la linia de curs sub influența vântului. Deriva este caracterizată de unghiul dintre linia de traseu și linia de curs reală pentru a măsura această valoare, ... se folosește Wikipedia;

Cărți

Biologie. 9 11 clase Constructor biologic 3. 0. Colectare interacționează. modele. Standardul educațional de stat federal (CDpc), Vabishchevich A.P., Colecția conține 80 de experimente și sarcini virtuale, echipate cu recomandări metodologice detaliate. Modelele sunt concepute pentru a sprijini predarea următoarelor secțiuni de... Categorie:

Deriva genetică ca factor de evoluție.

Deriva genetică, sau procesele genetico-automate, este fenomenul modificărilor nedirecționale ale frecvențelor variantelor alelice ale genelor dintr-o populație. Putem considera deriva genetica drept unul dintre factorii in evolutia populatiilor. Datorită derivei, frecvențele alelelor se pot schimba aleatoriu în populațiile locale până când ajung la un punct de echilibru - pierderea unei alele și fixarea alteia. În diferite populații, genele „în derivă” independent. Prin urmare, rezultatele derivei se dovedesc a fi diferite în diferite populații - la unele, un set de alele este fix, la altele, altul. Astfel, deriva genetică duce, pe de o parte, la o scădere a diversităţii genetice în cadrul populaţiilor, iar pe de altă parte, la o creştere a diferenţelor dintre populaţii, la divergenţa acestora într-un număr de trăsături. Această divergență, la rândul său, poate servi drept bază pentru speciație. În timpul evoluției populațiilor, deriva genetică interacționează cu alți factori evolutivi, în primul rând cu selecția naturală. Raportul dintre contribuțiile acestor doi factori depinde atât de intensitatea selecției, cât și de mărimea populațiilor. La intensitate mare de selecție și dimensiune mare a populației, influența proceselor aleatorii asupra dinamicii frecvențelor genelor în populații devine neglijabilă. Dimpotrivă, în populațiile mici, cu mici diferențe de fitness între genotipuri, deriva genetică devine crucială. În astfel de situații, o alelă mai puțin adaptativă poate deveni fixată în populație, în timp ce una mai adaptativă se poate pierde. După cum știm deja, cea mai comună consecință a derivei genetice este epuizarea diversității genetice în cadrul populațiilor din cauza fixării unor alele și a pierderii altora. Procesul de mutație, dimpotrivă, duce la o îmbogățire a diversității genetice în cadrul populațiilor. O alelă pierdută ca urmare a derivei poate apărea din nou și din nou din cauza mutației. Deoarece deriva genetică este un proces nedirecționat, concomitent cu o scădere a diversității în cadrul populațiilor, crește diferențele dintre populațiile locale. Migrația contracarează acest lucru. Dacă o alelă este fixată într-o singură populație A, iar în celălalt A, atunci migrarea indivizilor între aceste populații duce la reapariția diversității alele în cadrul ambelor populații. Efect de gât a jucat aparent un rol foarte important în evoluția populațiilor umane. Strămoșii oamenilor moderni s-au răspândit în întreaga lume de-a lungul a zeci de mii de ani. Pe parcurs, multe populații au dispărut complet. Chiar și cei care au supraviețuit s-au trezit adesea pe cale de dispariție. Numărul lor a scăzut la un nivel critic. În timpul trecerii prin blocajul populației, frecvențele alelelor s-au schimbat diferit în diferite populații. Anumite alele au fost pierdute complet în unele populații și fixate în altele. După ce populațiile au fost restaurate, structura lor genetică modificată a fost reprodusă din generație în generație. Aceste procese, aparent, au determinat distribuția mozaică a unor alele pe care le observăm astăzi la populațiile umane locale. Mai jos este distribuția alelelor ÎN conform sistemului grupelor sanguine AB0în oameni. Diferențele semnificative între populațiile moderne pot reflecta consecințele derivei genetice care au avut loc în timpurile preistorice, când populațiile ancestrale au trecut printr-un blocaj al populației.
Valurile populației și deriva genetică. Dimensiunile populației rămân rareori constante în timp. Creșterile numerice sunt urmate de scăderi. S.S. Chetverikov a fost unul dintre primii care a atras atenția asupra fluctuațiilor periodice ale numărului de populații naturale, valuri de populație. Ele joacă un rol foarte important în evoluția populațiilor. Deriva genetică are un efect redus asupra frecvențelor alelelor în populațiile mari. Cu toate acestea, în perioadele de scădere bruscă a numărului, rolul său crește foarte mult. În astfel de momente poate deveni un factor decisiv în evoluție. În timpul unei recesiuni, frecvența anumitor alele se poate schimba dramatic și imprevizibil. Se poate produce pierderea anumitor alele și o epuizare bruscă a diversității genetice a populațiilor. Apoi, când dimensiunea populației începe să crească, populația va reproduce, din generație în generație, structura genetică care a fost stabilită în momentul în care a trecut prin blocajul populației. Un exemplu este situația cu gheparzi, reprezentanți ai felinelor. Oamenii de știință au descoperit că structura genetică a tuturor populațiilor moderne de ghepard este foarte asemănătoare. În același timp, variabilitatea genetică în cadrul fiecărei populații este extrem de scăzută. Aceste caracteristici ale structurii genetice a populațiilor de gheparzi pot fi explicate dacă presupunem că relativ recent (în urmă cu câteva sute de ani) această specie a trecut printr-un blocaj foarte îngust al populației, iar toți gheparzii moderni sunt descendenți a mai multor (conform cercetătorilor americani, 7) indivizi.
Efect de fondator. Animalele și plantele, de regulă, pătrund în noi teritorii pentru specie (insule, noi continente) în grupuri relativ mici. Frecvențele anumitor alele din astfel de grupuri pot diferi semnificativ de frecvențele acestor alele din populațiile originale. Stabilirea pe un nou teritoriu este urmată de o creștere a numărului de coloniști. Numeroasele populații care apar reproduc structura genetică a fondatorilor lor. Zoologul american Ernst Mayr, unul dintre fondatorii teoriei sintetice a evoluției, a numit acest fenomen efectul fondator. Efectul fondator a jucat aparent un rol principal în modelarea structurii genetice a speciilor de animale și plante care locuiesc insulele vulcanice și de corali. Toate aceste specii provin din grupuri foarte mici de fondatori care au avut norocul să ajungă pe insule. Este clar că acești fondatori au reprezentat mostre foarte mici din populațiile parentale, iar frecvențele alelelor din aceste probe ar putea fi foarte diferite. Să ne amintim exemplul nostru ipotetic cu vulpi, care, plutind pe sloturi de gheață, au ajuns pe insule nelocuite. În fiecare dintre populațiile fiice, frecvențele alelelor au fost foarte diferite una de cealaltă și de la populația părinte. Este efectul fondator care explică diversitatea uimitoare a faunei și florei oceanice și abundența speciilor endemice de pe insule. Efectul fondator a jucat, de asemenea, un rol important în evoluția populațiilor umane. Rețineți că alela ÎN complet absentă printre indienii americani și aborigenii australieni. Aceste continente erau locuite de grupuri mici de oameni. Din motive pur aleatorii, printre fondatorii acestor populații s-ar putea să nu fi existat un singur purtător al alelei. ÎN. Desigur, această alelă este absentă în populațiile derivate.
Deriva genetică și ceasul molecular al evoluției. Rezultatul final al derivei genetice este eliminarea completă a unei alele din populație și consolidarea (fixarea) unei alte alele în ea. Cu cât o anumită alelă apare mai des într-o populație, cu atât este mai mare probabilitatea de fixare a acesteia din cauza derivei genetice. Calculele arată că probabilitatea de fixare a unei alele neutre este egală cu frecvența acesteia în populație. Fiecare alelă pe care o observăm în populații a apărut odată ca rezultat al mutației. Mutațiile apar la o frecvență medie de 10 -5 per genă per gamet pe generație. Prin urmare, cu cât populația este mai mică, cu atât este mai puțin probabil ca în fiecare generație cel puțin un individ din această populație să fie purtător al unei noi mutații. Într-o populație de 100.000 de indivizi, în fiecare nouă generație va exista o nouă alelă mutantă cu o probabilitate apropiată de unu, dar frecvența acesteia în populație (1 la 200.000 de alele) și, prin urmare, probabilitatea fixării acesteia va fi foarte mică. . Probabilitatea ca aceeași mutație să apară la cel puțin un individ dintr-o populație de 10 indivizi din aceeași generație este neglijabilă, dar dacă o astfel de mutație apare în această populație, atunci frecvența alelei mutante (1 din 20 de alele) iar sansele fixarii lui vor fi relativ mari. Populațiile mari nu „așteaptă” mult timp apariția mutației unei noi alele, ci o fixează mult timp, iar populațiile mici „așteaptă” foarte mult timp să apară o mutație, dar după ce aceasta a apărut, aceasta poate fi reparat rapid. Acest lucru duce la o concluzie aparent paradoxală: probabilitatea de fixare a alelelor neutre depinde numai de frecvența apariției lor mutaționale și nu depinde de mărimea populației. Deoarece frecvențele mutațiilor neutre sunt aproximativ aceleași la diferite specii, rata de fixare a acestor mutații ar trebui să fie aproximativ aceeași. Rezultă că numărul de mutații acumulate în aceeași genă trebuie să fie proporțional cu timpul de evoluție independentă a acestor specii. Cu alte cuvinte, cu cât a trecut mai mult timp de la separarea a două specii de o specie comună avansată, cu atât substituțiile mutaționale mai neutre disting aceste specii. Pe baza acestui principiu metoda „ceasului molecular al evoluției” - determinând timpul care a trecut de la momentul în care strămoșii diferitelor grupuri sistematice au început să evolueze independent unul de celălalt. Cercetătorii americani E. Zukurkendl și L. Polling au descoperit pentru prima dată că numărul de diferențe în secvența de aminoacizi din hemoglobină și citocrom Cu la diferite specii de mamifere, cu cât căile lor evolutive s-au separat mai devreme, cu atât mai mult. Acest model a fost confirmat ulterior folosind un vast material experimental, inclusiv zeci de gene diferite și sute de specii de animale, plante și microorganisme. S-a dovedit că ceasul molecular rulează, după cum reiese din teoria derivei genetice, cu o viteză constantă. Calibrarea ceasului molecular se face pe bază de genă cu genă, deoarece diferitele gene pot diferi în ceea ce privește frecvența de apariție a mutațiilor neutre. Pentru a face acest lucru, estimăm numărul de substituții acumulate într-o anumită genă la reprezentanții taxonilor al căror timp de divergență este stabilit în mod fiabil pe baza datelor paleontologice. Odată ce ceasurile moleculare sunt calibrate, ele pot fi utilizate pentru a măsura timpii de divergență între diferiți taxoni, chiar și atunci când strămoșul lor comun nu a fost încă identificat în înregistrarea fosilelor. 1. De ce valurile populației măresc efectele derivei genetice? 2. Ce rol joacă deriva genetică în formarea faunelor și florelor insulare? 3. Explicați principiul ceasului molecular al evoluției și aplicarea acestuia în studiile evoluționiste.