Навигация
1.2 Еволюція і генетика
Проблема виникнення видів є найважливішою в теорії еволюції. Вперше науковий підхід до її вирішення запропонував Ч. Дарвін, який визначив основні чинники еволюції – спадковість, мінливість і природний добір. За допомогою цих понять він пояснив і процес видоутворення. Внаслідок географічної ізоляції та дії інших елементарних еволюційних чинників особини певного виду розташовуються нерівномірно на зайнятій ними території. Таким чином, вид у природі поділяється на порівняно ізольовані групи особин – популяції.
Популяція – це група організмів, що належать до одного й того самого виду і займають звичайно чітко обмежену географічну територію. Популяції різних видів істотно відрізняються за кількісним складом. Найбільш широкі з них включають мільйони та мільярди особин (кімнатна муха), невеликі популяції налічують всього близько сотні членів (лелеки).
Найважливішим чинником, що регулює чисельність популяцій, є наявність їжі. Тому, маючи потенційну можливість необмеженого збільшення, вони включають стільки особин, скільки може прогодуватися на зайнятій ними території.
В основі сучасної теорії еволюції лежить популяційна генетика. Популяція є елементарною одиницею еволюції. Гени, що діють незалежно або спільно з чинниками навколишнього середовища, визначають фенотипні ознаки організмів і зумовлюють мінливість популяції. Фенотипи, пристосовані до умов даного середовища або «екологічних ніш», зберігаються в результаті природного добору. Неадаптовані фенотипи витісняються і нарешті вимирають. Природній добір впливає не тільки на виживання істот з тим або іншим фенотипом, а й на долю їхнього генотипу. Тільки ті організми, які встигли народити нащадків, роблять внесок у майбутнє свого виду.
Одне з основних понять генетики – частота генів. Кожний ген може існувати у вигляді кількох алелів. Якщо ген знаходиться в популяції у вигляді двох алелів: домінантного R та рецесивного r, а загальна кількість особин популяції дорівнює N, то у такому разі N складається з трьох генотипів – RR, Rr та rr. Нехай кількості особин із цими генотипами відповідають числа А, В та С (А, В, С ˃ 1). Тоді А+В+С=N. Припустимо, що всі особини диплоїдні, отже загальна кількість алелів буде 2N. Загальна кількість алелів R, таким чином, дорівнює 2А+В, а алелів r – В+2С.
Популяційна генетика запозичила у теорії ймовірностей два символи (p та q) для позначення частоти з якою домінантні та рецесивні алелі зустрічаються в даній популяції. Таким чином, p+q=1. Математична залежність між частотами алелів та генотипів у популяціях встановлена 1908 року англійським математиком Дж. Гарді та німецьким лікарем А. Вайнбергом незалежно один від одного. Ця залежність дістала назву закону Гарді-Вайнберга. Частоти домінантного та рецесивного алелів у даній популяції з покоління в покоління будуть залишатись постійними за таких умов: популяція велика; спарення відбувається випадково; нові мутації не виникають; усі генотипи однаково плодючі; обмін генами з іншими популяціями відсутній.
Еволюцію можна визначити як поступову зміну частот геніву популяції, коли рівновага, передбачена законом Гарді-Вайнберга, порушена мутаційним процесом, вибірковим відтворенням особин або дрейфом генів (якщо популяція надто мала).
За таких умов генофонд популяції змінюється від одного покоління до іншого. Еволюція у результаті природного добору означає, що особини з певними ознаками залишають більше нащадків, виживають і роблять відповідно більший внесок у подальші покоління. Нові спадкові зміни виникають переважно в результаті мутацій, і якщо організми з новою мутацією виживають і залишають у середньому більше життєздатних нащадків, то в наступних поколіннях генофонд популяції буде поступово змінюватись. Як правило, виживають особини, що краще пристосовані до умов даного середовища. Вони можуть краще добувати їжу й турбуватися про своїх нащадків, але для еволюції важливіше те, скільки цих нащадків візьме участь у наступному розмноженні. Отже, елементарним еволюційним матералом є мутації, які створюють нові алелі та роблять можливою появу нового фенотипу.
Проте при відтворенні невеликих популяцій істотно впливати на склад наступних поколінь може проста випадковість. Рівновага генофонду популяції іноді порушується без участі природного добору в результаті випадкових процесів, визначених С. Райтом як дрейф генів. У малих популяціях, які схрещуються, гетерозиготні лукуси здатні ставати гомозиготними за тим або іншим алелем, що визначається не добором, а випадково. Це може призводити до нагромадження деяких несприятливих ознак і до подальшого вимирання всієї групи, що володіє такими ознаками.
Біологічний зміст дрейфу генів залишається суперечним питанням і донині. Ясно тільки, що він відіграє в еволюції одну з важливіших ролей. Багато природних популяцій рослин і тварин поділені на підгрупи і досить малі для того, щоб на них могли позначитись випадкові події, які лежать в основі дрейфу генів. Дрейф генів не підпорядковується закону Гарді-Вайнберга, згідно з яким частка гетеро- і гомозиготних особин у популяції має бути незмінною. Справа у тому, що, як і будь-який статистичний закон, цей закон справедливий тільки для великої кількості особин у популяції. Отже, дрейф генів є важливим механізмом еволюційних змін у невеликих або ізольованих популяціях.
Природний добір може набувати різних форм залежно від того, які організми вимирають, а які зберігаються з покоління у покоління. Виділяють три типи добору – спрямований, стабілізувальний і дизруптивний.
Добір – це процес завдяки якому організми, що краще пристосовані до даного середовища, виживають і розмножуються, а гірше пристосовані - гинуть. При збільшенні чисельності популяції деякі чинники середовища стають лімітуючими, що призводить до конкуренції між членами популяції. Більш пристосовані особи мають більше шансів вижити й залишити потомство, ніж менш пристосовані. Сукупна дія лімітуючи чинників довкілля і чисельності популяції створює тиск добору.
Спрямований, або рушійний добір викликає спрямовані в один бік зміни генетичного складу популяції. Він спостерігається в тому разі, коли популяція пристосовується до нового середовища, або відбувається поступова зміна середовища, а за ним – і популяції. Наочним приклад спрямованого добору є метелик – березовий п’ядун. При раптовій зміні середовища – забрудненні його промисловими відходами – біле забарвлення крил змінюється на чорне. В околицях індустріального Манчестера (Англія) така заміна тривала протягом 20 років. У сільській місцевості чорні форми швидко скльовуються птахами, оскільки чітко виділяються на тлі світлої кори дерев.
Абсолютно інший характер має стабілізуючий добір. Якщо популяція добре пристосована до середовища, яке залишається стабільним, то такий добір зводиться головним чином до знищення погано пристосованих особин, що виникають у результаті мутагенезу. Зберігаються тільки пристосовані генотипи, тоді як інші форми «виполюються».у цьому й полягає стабілізуючий добір, який не сприяє еволюційним змінам і з покоління в покоління підтримує фенотипічну стабільність популяції.
Дизруптивний (розривальний, або руйнуючий) добір сприяє збереженню крайніх типів та елімінації проміжних. У кінцевому результаті він призводить до появи нових форм.
Похожие работы
... ’язків між ендокринними органами, характерні для старіння зміни імунної системи, процеси старіння сполучної тканини та ін. Вперше термін був запропонований І. І. Мечниковим у 1903 р. Тема 4.: Особливості дії елементарних факторів добору в популяціях людей на сучасному етапі План 1. Вплив на людські популяції елементарних еволюційних факторів. 2. Значення міграцій в екології людини. Характер ...
... Екологічна структура популяції — це її стан на даний момент (кількість та густота особин, їх розміщення у просторі, співвідношення груп за статтю і віком, морфологічні, поведінкові й інші особливості) Структура популяції являє собою форми адаптації до умов її існування, є своєрідним віддзеркаленням природних сил, які на неї впливають. Нинішня структура тієї чи іншої популяції відбиває водночас ...
... ів є актуальною, оскільки на її основі реально можна розробити формувальні, розвивальні та оздоровчі структурні компоненти технологічних моделей у цілісній системі взаємодії соціальних інститутів суспільства у формуванні здорового способу життя дітей та підлітків. На основі інформації, яка отримана в результаті діагностики, реалізується методика розробки ефективних критеріїв оцінки інноваційних ...
... ідних територій багатогранна і важлива. Вони знаходяться на обліку і під державним контролем, який покладений в Україні на Міністерство по охороні навколишнього середовища. Розділ 2. Заказники та їх роль у збереження біорозмаїття 2.1 Заказники місцевого та державного рівня у структурі природо-заповідних територій Рівненщини Природно-заповідний фонд (ПЗФ) Рівненської області станом ...
0 комментариев