Главная страница | Контакты | Случайная страница Автомобили Астрономия Биология География Дом и сад Другие языки Другое Информатика История Культура Литература Логика Математика Медицина Металлургия Механика Образование Охрана труда Педагогика Политика Право Психология Религия Риторика Социология Спорт Строительство Технология Туризм Физика Философия Финансы Химия Черчение Экология Экономика Электроника

Виды и популяции.

Вид – основная таксономическая единица в системе живых организмов. Для вида характерны следующие признаки: способность к образованию плодовитого потомства при скрещивании, общность фенотипических признаков и генетической конституции составляющих его особей, ареал. Важнейшим фактором объединения организмов в виды служит половой процесс. Представители одного вида при скрещивании обмениваются наследственным материалом. В результате достигается нивелировка различий между организмами внутри вида и длительное сохранение признаков вида в ряду поколений. Благодаря половому процессу происходит также объединение генов, распределенных по генотипам разных особей, в общий генофонд вида. Генофонд заключает в себе весь объем наследственной информации, которым располагает вид на определенном этапе его существования.

Вид состоит из популяций. Популяци я - совокупность особей одного вида, населяющих определенный ареал, внутри которого происходит панмиксия (свободное скрещивание). Каждая популяция отделена от соседних популяций данного вида разными формами изоляции. Поэтому структура конкретной популяции может рассматриваться как оптимально сложившийся вариант взаимоотношения вида и среды обитания.

Различают экологические и генетические характеристики популяции. Экологически популяция характеризуется размерами ареала, численностью особей, возрастным и половым составом. Генетически популяция характеризуется ее генофондом. Генофонды природных популяций отличает: наследственное разнообразие (полиморфизм; присутствие в генофонде одновременно различных аллелей отдельных генов), генетическое единство (обеспечивается панмиксией) и динамическое равновесие доли особей с разными генотипами.

Анализ поведения генов в панмиктической популяции проведен в 1908 г. независимо друг от друга английским математиком Г. Харди и немецким врачом В. Вайнбергом. Они полагали, что генетическая структура популяций на протяжении поколений стабильна, и поэтому существует механизм, поддерживающий равновесие аллелей (генов) в популяции.

Харди и Вайнберг рассматривали популяцию со следующими характеристиками: 1) бесконечно велика по численности; 2) изолирована от других популяций того же вида; 3) в ней происходит полная панмиксия; 3) мутационный процесс практически отсутствует; 4) структура генотипов не влияет на плодовитость и жизнеспособность, поэтому роль отбора сведена к минимуму. Такая популяция является идеальной. В реально существующих условиях таких популяций почти нет. Но такая популяция может стать основой для анализа динамики генетических преобразований, совершающихся в реальных естественных популяциях, вызываемых действием эволюционных факторов. Закон, открытый Харди и Вайнбергом, составлен для идеальной популяции, но он необходим для изучения любых эволюционных процессов, совершающихся в реально существующих популяциях. Из закона Харди-Вайнберга следует: в панмиктических популяциях при отсутствии давления отбора и других эволюционных факторов частоты генов (аллелей) и частоты генотипов остаются постоянными, а такие популяции пребывают в состоянии равновесия. Закон может быть выражен в виде двух математических формул. 1) p+q=1, где р – частота доминантного аллеля, q – частота рецессивного аллеля.

Т.о., какова бы ни была начальная частота аллелей в популяции, в ряду поколений соотношение особей с доминантными и рецессивными признаками меняться не будет. 2) Если имеются два организма, скрещивающихся между собой согласно менделеевским закономерностям, потомки первых двух поколений будут следующими

Р₁: ♀ АА х ♂ аа

гаметы А а

F₁: Аа

Р₂: ♀ Аа х ♂ Аа

гаметы А а А а

F: АА, 2 Аа, аа

Частоты аллелей в данном случае будут следующими:

АА: 2Аа: аа

P²: 2pq: q²

Такое распределение возможных генотипов носит статистический харатер и основано на вероятностях. Три возможных генотипа, образующихся при таком скрещивании, можно представить со следующими частотами:

АА: 2Аа: аа

0.25 0,50 0.25 Это уравнение является квадратом первого уравнения: (p+q)², или p² + 2 pq + q ² =1, где p² – частота гомозиготного потомства по аллели А; 2 pq – частота гетерозигот Аа; q ² - частота гомозиготного потомства по аллели а. Т.о., генетическая структура популяции – это соотношение частот генов (аллелей) и частот генотипов в популяции.

Формула Харди – Вайнберга дает возможность рассчитывать относительную частоту генотипов и фенотипов в популяциях; она пригодна и для случаев, когда генетические локусы представлены множественными аллелями. Эта формула описывает условия генетической стабильности популяций. Популяцию, генофонд которой не меняется в ряду поколений, называют менделевской. Генетическая стабильность менделеевских популяций ставит их вне процесса эволюции, так как в этих условиях приостанавливается действие естественного отбора, т.к. в природе менделеевские популяции не встречаются.