Популяция как генетическая система кратко

Обновлено: 06.07.2024

Популяция — это живая система, представленная как совокупность особей (индивидов), которая на протяжении очень длительного времени существует в биогеоценозе, формирует там определенную экологическую нишу, осуществляет скрещивание, дает плодовитое потомство и тем обеспечивает бесконечную длительность своего размещения в определенном пространстве. При этом каждая популяция обладает своей особой генетической информацией, представленной совокупностью генов от всех входящих в нее особей, в том числе и генов, измененных различными мутациями. Поэтому популяция по совокупности генетической информации является также и генетической системой.

Совокупность всех наследственных задатков у отдельной особи представляет собой генотип (от греч. genos — род и typos — отпечаток), а совокупность всех генотипов особей, составляющих популяцию, называют генофондом (от греч. genos — род и фр. fond — основание). Генофонд характеризует генетическую систему популяции. Это наблюдается не только у видов, размножающихся половым путем, но и у видов с бесполым размножением. При этом каждая популяция вида характеризуется своим особым генофондом, всегда несколько отличающимся от генофондов других популяций этого же вида. Поэтому каждую популяцию рассматривают как особую генетическую систему в пределах вида.

Генофонд популяции характеризует ее генетическую целостность и отличие от других популяций вида.

Например, большие морфологические отличия наблюдаются у особей различных популяций бурого медведя — кавказской, европейской, камчатской, гобийской, североамериканской (гризли) и др. Две последние популяции бурого медведя нередко называют подвидами. Подвидом обычно считают географически обособленные популяции, в свойствах которых большинство (75 %) особей отличаются от других популяций вида по морфологическому или другому признаку (но не генетическому). Подвидами также считаются популяции зайца-беляка, обитающие в лесах и тундрах Северной Америки и высоко в горах Альп. Ученые полагают, что альпийская популяция зайца-беляка возникла в период максимального оледенения, наблюдаемого на Евразийском континенте в середине плейстоцена (1 млн лет назад), когда ледники спускались до 50-й параллели. С отступлением ледников произошел разрыв ареала зайца-беляка, и альпийская группа особей данного вида географически обособилась.

Длительное существование какой-то обособившейся популяции вида возможно только в том случае, если она обладает, с одной стороны, достаточной численностью особей, необходимой для продолжения существования популяции, а с другой — если эта группа особей сохраняет свое внутреннее генетическое единство (генофонд).

Популяционные основы эволюции

Генетическая гетерогенность (неоднородность) — главнейшая особенность всех природных популяций.

Генетическая гетерогенность обеспечивается мутационным процессом и скрещиванием, постоянно происходящим между особями.

Обмен наследственной информацией, происходящий в период размножения при половом процессе, является условием умножения генетического разнообразия популяций из-за возможной мутационной (изменения в генотипе) и комбинативной изменчивости (перекомбинация генов при оплодотворении). Эти типы изменчивости обеспечивают огромные возможности изменения наследственной информации от поколения к поколению. Поэтому в разных популяциях одного и того же вида в ходе размножения особей всегда создаются различные генетические предпосылки для расхождения признаков — дивергенции (от лат. divergere — отклоняться).

Дивергенция — это расхождение признаков организмов в эволюции родственных линий, возникших от общих предков. Особенно заметно дивергенция происходит в условиях некоторой изоляции одной популяции вида от другой.

Чем более изолированной оказывается популяция вида, тем более специфичной становится она по своим генетическим особенностям.

Это обусловлено тем, что изоляция сокращает встречаемость и скрещивание особей одной популяции с особями других популяций данного вида. Такие события часто происходят в природе в связи с изменениями географических или экологических условий на территории ареала.

Территории, занимаемые разными популяциями барсука (1, 2, 3)

При постоянстве различных факторов и невысокой интенсивности их давления на популяцию ее генетический состав, неизбежно изменяясь, может все же оставаться более или менее неизменным и практически стабильным в течение достаточно длительного времени. Однако, если популяция будет испытывать интенсивное давление какого-то фактора окружающей среды, то неизбежно должно будет наступить изменение (сдвиг) в генотипической смеси — генофонде популяции. Увеличение интенсивности и длительности давления факторов на популяцию изменит ее генофонд на достаточно длительное время. В итоге произойдет эволюционно значимое генетическое изменение популяции. Поэтому популяцию считают элементарной эволюционно структурой, а изменение ее генотипического состава — элементарным эволюционным явлением.

Роль, которую играет генотипическая неоднородность природных популяций в эволюции видов, особенно высоко оценена С.С. Четвериковым. В 1926 году он пишет, что генетическая неоднородность (гетерогенность) популяций является основой для эволюционных преобразований. Эти воззрения Четверикова легли в основу синтетической теории эволюции.

Отдельные особи также не могут выступать в качестве единиц эволюции, так как ни представляют собой только одно биологическое поколение, которое имеет ограниченный срок существования. Возникающие у особей отдельные изменения, даже наследственные, могут не проявиться в последующих поколениях у потомков. Заметными изменения могут стать только в том случае, если они накопятся у группы особей и будут сохраняться на протяжении ряда поколений. Поэтому именно популяция как совокупность многочисленных особей является элементарной эволюционной структурой.

Популяцию называют элементарной эволюционной структурой (единицей) потому, что в ней с течением какого-то времени происходит эволюционно значимое изменение в генофонде.

Именно в популяции создаются генетические предпосылки для эволюционного процесса. При этом чем более изолированна данная популяция от других, тем более специфичной становится она по своим генетических особенностям. Изоляция может привести популяцию к прекращению скрещивания ее особей с особями других популяций этого же вида. Подобное обособление популяции от других популяций вида может свидетельствовать о появлении нового (дочернего) вида, качественно отличающегося от того, в состав которого популяция входила раньше.

Таким образом, популяции — это внутривидовые группировки особей, связанных между собой происхождением (родством), длительное время совместно населяющих определенное пространство. Генофонд популяции характеризует ее генетическую специфичность, что отличает ее от других популяций вида.

Следовательно, популяция является элементарной эволюционной структурой, где протекают элементарные эволюционные явления.

(От лат. populus - народ, населения) - совокупность всех представителей данного вида, занимающих определенную область в одно и то же время. Важная особенность популяции - большое генотипическое сходство составляющих ее особей и как следствие сходство во всех свойствах и признаках по сравнению с особями даже соседних популяций того же вида. Это объясняется тем, что внутри популяции случайное свободное скрещивание и "перемешивание" особей осуществляются легче и чаще, чем между различными популяциями, из-за их территориальной обособленности друг от друга. Например, одна дубрава от другой находится за несколько километров, а пыльца дуба разносится на несколько сот метров. Однако в сильные бури пыльца, подхватываемая ветром, может переноситься на значительно большие расстояния и достигать соседней популяции. Другими словами, обособленность популяций относительна. Понятно, почему важно знать расстояние, на которое перемещаются особи в природе, т.е. как далеко они могут перенести свои гены и передать их следующему поколению.

Популяция - самая мелкая из групп особей, способная к эволюционному развитию, поэтому ее и называют элементарной эволюционной единицей. Отдельно взятый организм не является элементарной эволюционной единицей, так как его генотип остается неизменным на протяжении всей жизни. Популяция, благодаря большой численности особей, представляет собой непрерывный поток поколений.

Вид как целостная замкнутая система может существовать на протяжении длительного времени, и его можно было бы принять за эволюционную единицу. Однако вид распадается на составляющие его части - популяции. Вот почему роль элементарной эволюционной единицы приходится все-таки признать не за видом, а за популяцией.

Итак, для популяции характерна сильная, хотя и не абсолютная обособленность (изоляция) от других популяций этого вида, обеспечивающая большое генотипическое сходство составляющих ее особей. Вместе с тем у отдельных особей популяции возникают наследственные изменения, которые в результате свободного скрещивания распространяются в популяции и приводят к генетической разнородности составляющих ее особей.

Неоднородность особей в популяции создает условия для действия естественного отбора. Следовательно, эволюционный процесс начинается в недрах вида - в популяциях. Вот почему без понимания сущности вида, его популяционной структуры нельзя понять закономерности эволюции.

Вид - генетически целостная и замкнутая система. Наиболее существенной характеристикой вида является то, что вид представляет собой генетически целостную и замкнутую систему. Благодаря целостности вида особи разных популяций могут скрещиваться между собой. Поэтому в случае появления благоприятной мутации последняя, переходя от популяции к популяции, в сравнительно ограниченное число поколений может быстро распространиться по всему ареалу вида, но она не может перейти из одного вида в другой из-за обособленности видов друг от друга специальными барьерами (различия в сроках размножения, в брачном поведении, в хромосомных наборах и т.п.).

Генетическое единство популяции. Один из наиболее важных выводов популяционной генетики — положение о генетическом единстве популяции: несмотря на гетерогенность составляющих ее особей (а может быть, именно вследствие этой гетерогенности), любая популяция представляет собой сложную генетическую систему, находящуюся в динамическом равновесии. Популяция — минимальная по численности генетическая система, которая может продолжить свое существование на протяжении неограниченного числа поколений. При скрещивании особей внутри популяции происходит выщепление в потомстве многих мутаций, в том числе обычно понижающих жизнеспособность из-за гомозиготизации особей. Только в настоящей природной популяции, при достаточном числе генетически разнообразных партнеров по спариванию, возможно поддержание на необходимом уровне генетической разнокачественности всей системы в целом. Этим свойством не обладают ни особь, ни отдельная семья или группа семей (дем).

Итак, основные генетические характеристики популяции — постоянная наследственная гетерогенность, внутреннее генетическое единство и динамическое равновесие отдельных генотипов (аллелей). Эти особенности определяют организацию популяции как элементарной эволюционной единицы.

Экологическое единство популяции. Особенностью популяции оказывается и формирование ее собственной экологической ниши. Обычно концепция экологической ниши как многомерного пространства, образуемого каждым видом в биологическом и физическом пространственно-временном континууме (Дж. Хатчинсон), применялась лишь для вида. Однако поскольку внутри вида не может быть двух одинаковых по всем своим характеристикам популяций, неизбежно признание того факта, что каждая популяция должна обладать собственной, только ей свойственной экологической характеристикой, т. е. занимать специфическое место в экологическом гиперпространстве.

Цель: Познакомить учащихся с понятием популяция. Рассмотреть популяцию как форма существования вида, как компонент биогеоценоза, как генетическую систему. Разобрать типы популяции.

Задачи:

Образовательные: ознакомление с понятием популяция. Рассмотрение популяций с точки зрения формы существования вида, компонента биогеоценоза, генетической системы.
Развивающие: развитие навыков работы с ПК, логического мышления, умение обобщать материала и делать выводы.

Ход урока

1. Изучение новой темы

Вы сегодня должны узнать:

Что такое популяция
Популяция как форма существования вида
Популяция как компонент биогеоценоза
Популяция как генетическая система
Типы популяций.

Таким образом, народом в популяции выступают особи – совокупность особей. Особь – это отдельный организм (живое существо, индивид: лат.individuum - неделимое).

Особи в популяции различаются по полу (мужские, женские), возрасту (зачатки, новорожденные, молодые, взрослые и старые), по взаимодействию с окружающей средой.

Такое объединение взаимодействующих особей позволяет рассматривать популяцию как особую живую систему со свойствами надорганизменного характера.

Для совместной жизни большое значение имеет комплекс приспособлений, обеспечивающий контакт между ними или, наоборот, предотвращающий столкновения.

Особи, составляющие популяцию, непрерывно обмениваются информацией (наследственной, биохимической, деятельностной, сигнальной) – формирует целостность популяции как биосистемы в пространстве и во времени.

Популяция имеет определенную структуру. Пространственная структура - индивидуальные территории или участки – свойственны фактически всем видам. Плотность – густота размещения особей на занимаемой территории (слайд).

Вывод: (делают ученики)

У каждого вида популяции могут различаться между собой

по величине занятой территории в пределах видового ареала,
по освоению ресурсов
по величине генетического сходства.

Разнообразие популяций у одного и того же вида позволяет подчеркнуть приспособительные возможности свойств данного вида, охарактеризовать его структуру, связи и отношения, его роль в природе.

Таким образом, популяции проявляют себя как форма существования вида в биосфере.

Любой вид состоит из более мелких популяций, т.к. однородно распределен в пространстве. В пределах занимаемой видом общей территории – ареала – встречаются места как более пригодные, так и мало подходящие для жизни. Поэтому возникает некоторая ограниченность одной популяции от другой. Соседние популяции сообщаются друг с другом в процессах расселения, переноса семян и зачатков, сезонных миграций. У некоторых видов такая связь соседних популяций постоянная, у других эпизодическая. (См. презентация связь популяций)

Каждая популяция оказывается приспособленной к своим условиям. Как и среди организмов, среди популяций невозможно найти полностью тождественные.

Популяции не живут изолированно. Они взаимодействуют с популяциями других видов, образуя биотические сообщества – целостные системы еще более высокого уровня организации.

Как же могут взаимодействовать особи в группе?
См. электр. учебник
Численность, плотность и структура популяций

Постоянны ли популяции?

См. электр. учебник

Главная характеристика любой популяции – это ее численность.

Следующий показатель – плотность популяции. Соотношение особей разного пола или разного возраста – показатели структуры популяции

Структура – это соотношение частей в любой системе. Популяцию можно сравнить и по распределению особей в пространстве и по другим показателям.

Приведите примеры регуляции численности в природе. У подвижных животных часть особей может выселяться (эмигрировать) за пределы занятой территории и искать новые места обитания.

Галерея. Демонстрация. Общая биология. Глава 2. Рост численности

Саранча. Видеогалерея. Динамика численности в популяции прямокрылых.

Основные процессы, происходящие в популяции.

Факторы, влияющие на численность популяции:

Односторонние. Они влияют на популяцию, но сами не зависят от ее численности и плотности. Они отклоняют ее в ту или иную сторону. Температура, дождь, ветер, солнечная радиация, давление и т.д.
Двустороннее взаимодействие. Чем выше становится численность вида, тем сильнее растет противодействие. При падении численности действие регуляторов ослабевает. Хищники, паразиты, болезни.

2. Популяция как компонент биогеоценоза

Именно популяции как части видов, а не виды целиком, входят в состав биогеоценозов. Популяции одного вида могут входить в состав нескольких биогеоценозов, чем обеспечивает способность вида существовать в разных условиях обитания в пределах своего ареала.

служит поставщиком энергии
потребляет энергию сама

Соответственно этому популяция занимает в сообществе определенное место, активно участвуя в круговороте веществ и потоке энергии, занимает в биогеоценозе ту или иную экологическую нишу (слайд).

3. Популяция как генетическая система.

Совокупность всех наследственных задатков у отдельной особи представляет собой генотип, а совокупность всех генотипов особей, составляющих популяцию, называется генофондом. Генофонд характеризует генетическую систему популяции.

Популяции, обитающие в разных географических и экологических условиях, подвергаются неодинаковым воздействиям абиотических и биотических факторов среды. Различия особенно четко проявляются видов с широкими ареалами. Чем более изолирована популяция от других, тем боле специфично она по своим генетическим особенностям.

Выводы (делают ученики) Таким образом, популяции – внутривидовые группировки особей, связанных между собой происхождением (родством), длительное время совместно населяющих определенное пространство. Генофонд популяции характеризует ее генетическую целостность и отличия от других популяций вида.

Популяция является элементарной эволюционной структурой, где протекают элементарные эволюционные явления.

4. Популяция – структурная единица вида

Известный отечественный эколог профессор Московского университета Николай Павлович Наумов в 1955 году в разнокачественном видовом населении выделил 3 типа популяций:

Видом называют совокупность особей, которых объединяет сходство морфологических, физиологических и биохимических особенностей, общее происхождение, способные скрещиваться между собой и давать плодовитое потомство, занимающие определенный ареал.

Напомню, что название всех живых существ состоит из двух слов, так как во всем мире принята биноминальная номенклатура, созданная Карлом Линнеем.

Каждый вид занимает определенную территорию - ареал. Часто он выглядит как единая территория, однако встречаются и прерывистые ареалы.

Критерии вида

Особи объединяются в один вид на основании сходства по ряду критериев, однако замечу, что ни один из этих критериев не является абсолютным. Только в совокупности данные критерии позволяют объективно сделать вывод о том, к какому виду относится организм.

Этот критерий определяет сходство внутреннего и внешнего строения. Однако в природе существуют виды-двойники, которые сходны морфологически, но репродуктивно изолированы. Также особи одного вида могут сильно отличаться морфологически, к примеру, половой диморфизм - отличия в строении мужских и женских особей.

Данный критерий свидетельствует о сходстве процессов жизнедеятельности среди особей одного вида. К такому критерию можно отнести, к примеру, продолжительность беременности, периоды миграции и спячки у особей.

Белки и нуклеиновые кислоты у особей одного вида являются видоспецифичными. Это связано с уникальной последовательностью генов в ДНК.

Особи одного вида сходны по строению и числу хромосом. Этот критерий также не абсолютный, у разных видов число хромосом может быть одинаково: в клетках гориллы, картошки и ужовника по 48 хромосом. Однако различия здесь очевидны :)

Каждый вид занимает в природе определенную экологическую нишу - образ жизни, который ведет данный вид в экосистеме. Понятие "экологическая ниша" - весьма широкое, и включает не только пространственное местообитание вида, но и его место в пищевых цепях, роль вида в межвидовых взаимодействиях и создании органического вещества.

Этот критерий акцентирует внимание на сходстве в поведении животных одного вида. Однако нельзя забывать, что разные виды могут проявлять схожее поведение.

Распространение вида на определенном ареале (территории).

Популяция (лат. populatio — население)

Популяция - совокупность особей одного вида, свободно скрещивающихся между собой, занимающих определенный ареал обитания и частично изолированных от других популяций. Популяцию можно назвать основной единицей существования, воспроизведения и эволюции вида.

Именно на уровне популяции происходят элементарные эволюционные процессы, которыми так активно занимался советский генетик-эволюционист С.С. Четвериков. Он выдвинул предположение о накоплении мутаций в пределах популяции и подчеркнул особое значение естественного отбора, изоляции в появлении новых видов.

Микроэволюцию - образования новых видов
Макроэволюцию - образование новых надвидовых таксонов: род, семейство, отряд, класс, тип

Популяция - элементарная единица эволюции

Необходимо понимать важнейший момент: генотип - совокупность всех генов одного организма - не может играть определяющего значения в эволюции, так как временные масштабы эволюции и жизни отдельно взятой особи не сопоставимы. Эволюционные изменения могут возникать только в популяциях, которые существуют достаточно долгое время, то есть эволюционные изменения происходят на уровне генофонда популяции, а не генотипа отдельной особи.

Вся совокупность генов у особей, составляющих популяцию, называется генофонд и представляет собой механизм обмена и передачи генетического материала. У отдельных особей возникают мутации, которые накапливаются в генофонде, и могут привести к появлению новых признаков (возможно полезных, а возможно и не очень).

Когда-то произошла мутация, обеспечившая новый признак - форму тела, которая позволила слиться с внешней средой
Особи с такой мутацией и формой тела чаще выживали в ходе борьбы за существование
В результате естественного отбора признак закрепился в ряду поколений, так как особи с ним оставались несъеденными и размножались

Теперь вы поняли, что мутации и есть эволюционный материал. Они накапливаются в популяции, а естественный отбор - главный направляющий фактор эволюции: он "отбирает" тех особей, чей признак полезен, помогает им выживать и размножаться. Помните, что в природе выживает не сильнейший, а - приспособленейший!)

Данная статья написана Беллевичем Юрием Сергеевичем и является его интеллектуальной собственностью. Копирование, распространение (в том числе путем копирования на другие сайты и ресурсы в Интернете) или любое иное использование информации и объектов без предварительного согласия правообладателя преследуется по закону. Для получения материалов статьи и разрешения их использования, обратитесь, пожалуйста, к Беллевичу Юрию.

Из видеоурока вы узнаете о том, что такое популяция. О том, что популяциям свойственна изменчивость, которая приводит не только к разнообразию в популяции, но и к образованию новых подвидов и видов. Также вы узнаете о том, что в популяциях имеются большие запасы аллелей, которые не приносят им какой-либо пользы в данном месте или в данное время. Они сохраняются в популяции в гетерозиготном состоянии, пока в результате изменения условий среды вдруг не окажутся полезными. В данном уроке приводятся следующие понятия: популяция, естественный отбор, популяционная генетика, генофонд, мутационный процесс, гетерозиготность, изменчивость популяции.

В данный момент вы не можете посмотреть или раздать видеоурок ученикам

Чтобы получить доступ к этому и другим видеоурокам комплекта, вам нужно добавить его в личный кабинет, приобретя в каталоге.

Получите невероятные возможности

Конспект урока "Популяция. Генетический состав популяций"

Вид — это исторически сложившаяся совокупность популяций, особи которых обладают наследственным сходством морфологических, физиологических и биохимических особенностей, могут свободно скрещиваться и давать плодовитое потомство, приспособлены к определённым условиям жизни и занимают определённую область — ареал.

В природе совокупность особей вида, группируются в популяции. Популяции населяют какие-то отдельные небольшие участки ареала.

Популяция — это группа одновидовых организмов, занимающих определённый участок территории внутри ареала вида, свободно скрещивающихся между собой и частично или полностью изолированных от других популяций.

Вильгельм Людвиг Иогансен

Численность популяций, да и количество особей в популяциях из-за изменения каких-либо факторов, например климатических, может меняться. Но сами популяции как таковые все равно сохраняются.

Конечно, природа не стабильна и внутри популяций могут возникать мелкие группировки, в которые объединяются особи со сходным поведением или на основе родственных связей. Такие группировки известны нам как стайки рыб или воробьёв прайды львов. Напомним, что прайды ― это семейные группы львов. В которые входят один или нескольких взрослых самцов (обычно не более 3-х), нескольких половозрелых самок и их детёнышей (львят обоих полов). Численность прайда может достигать до 30−40 животных. В прайдах всегда доминируют львы — альфа-самцы.

Но, как ни странно, охотой занимаются только самки. Молодые самцы по достижении половой зрелости изгоняются из прайда. Живя отдельно, они крепнут, взрослеют, а затем создают свои прайды.

В отличие от популяции, группы не способны устойчиво поддерживать сами себя. Они могут смешиваться с другими или распадаться под влиянием каких-либо факторов.

Популяция же занимает ту часть ареала, в которой отсутствуют изоляционные барьеры.

Каждая популяция приспосабливалась (адаптировалась) к среде своего обитания. Характерные черты этого приспособления передаются из поколения в поколение.

Взаимоотношения организмов в популяциях

Составляющие популяцию организмы связаны друг с другом различными взаимоотношениями.

Часто особи одной популяции конкурируют друг с другом за те или иные виды ресурсов. Например, самка гиены рожает от 1 до 3 детенышей. Если оба детеныша самки, то они начинают сражение за доминирование, используя зубы. Эта конкуренция ведет к гибели почти 25% всех гиен на их первом месяце жизни. В результате оставшийся в живых детёныш получает больше различных ресурсов и созревает быстрее.

Особи одной популяции могут поедать друг друга. Например, речной окунь в отсутствии корма питается собственной молодью.

Также особи одного вида могут группироваться и вместе обороняться от хищника.

Таким образом, можно сказать что внутренние взаимоотношения в популяциях парой очень сложны и противоречивы.

В природе действует естественный отбор. Ослабленные организмы погибают. Это улучшает качественный состав популяции (в том числе качество наследственного материала, которым располагает популяция). Естественный отбор повышает способность популяции к выживанию в меняющихся условиях среды.

Сильные организмы занимают место погибших, размножаются и дают начало новому поколению.

В пределах каждой популяции организмов, размножающихся половым путём, идёт постоянный обмен генетическим материалом. А вот скрещивание особей из разных популяций происходит гораздо реже, поэтому генетический обмен между разными популяциями ограничен.

Существование в форме популяции повышает внутреннее разнообразие вида, его устойчивость к местным изменениям условий жизни, позволяет ему закрепляться в новых для себя условиях.

Генетический состав популяции

Научные генетические открытия и теории Дарвина привели к рождению особого направления исследований — популяционной генетики.

Популяционная генетика позволяет объяснить процессы изменения генетического состава популяций, возникновения новых свойств организмов и их закрепление под воздействием естественного отбора.

Каждая популяция характеризуется своим специфическим набором генов (генофондом) с присущим только данной популяции соотношением частот встречаемости разных аллелей.

Генофонд — это совокупное количество генетического материала, который слагается из генотипов отдельных особей.

Как уже отмечалось, природные популяции в разных частях ареала вида обычно более или менее различны.

Почему популяции одного вида могут отличаться? Дело в том, что чаще всего скрещивание между особями одного вида происходит в пределах одной популяции, которая находится на определённой территории.

В каждой достаточно долго существующей совокупности особей могут спонтанно возникать различные мутации, которые в дальнейшем комбинируются (перемешиваются) с разными, уже имеющимися наследственными свойствами.

Под действием мутаций, которые закрепляются в генофондах популяций, изменяются виды, что ведёт к эволюции организмов.

Поэтому можно сказать, что мутационный процесс — это постоянный источник наследственной изменчивости.

В популяции, состоящей из нескольких миллионов особей, в каждом поколении может возникать по несколько мутаций практически каждого гена, который имеется в этой популяции.

Наследственная изменчивость обусловлена возникновением разных типов мутаций и их комбинаций, которые передаются по наследству и впоследствии проявляются у потомства.

Природные популяции насыщены самыми разнообразными мутациями. На это обратил внимание ещё русский учёный Сергей Сергеевич Четвериков, который установил, что значительная часть изменчивости генофонда скрыта от глаз, так как подавляющее большинство возникающих мутаций рецессивны и не проявляются внешне.

Вспомним, что гетерозиготность ─ это присущее всякому гибридному организму состояние, при котором его гомологичные хромосомы несут разные формы (аллели) того или иного гена или различаются по взаиморасположению генов.

Ген, который способен подавлять действие другого гена в онтогенезе, называется доминантным.

Ген, который оказывается подавленным и не может проявить себя в фенотипе, называется рецессивным.

Обычно доминантный ген обозначается прописной буквой ─ А-большое, рецессивный ген (а-малое). Рецессивный ген проявляется в фенотипе только в тех случаях, когда он находится в паре с аналогичным геном (а-малое, а-малое), т.е. когда оба аллельных гена являются рецессивными.

Если один аллельный ген является доминантным, а второй рецессивным (А-большое, а-малое, то в фенотипе проявляются только признаки, свойственные доминантному гену (А-большое).

Рецессивные мутации можно выявить в экспериментах со скрещиванием близкородственных особей.

При таком скрещивании некоторые рецессивные аллели, находившиеся в гетерозиготном и потому скрытом состоянии, перейдут в гомозиготное состояние и смогут проявиться.

Таким образом, благодаря мутациям популяции могут изменяться.

Изменчивость популяции — это важный фактор эволюции. Она повышает внутреннее разнообразие вида. Позволяет закрепиться виду в новых местах обитания.

Генетическую изменчивость можно увидеть в ходе искусственного отбора. Когда из популяции выбирают тех особей, у которых какие-либо ценные в хозяйственном отношении признаки выражены наиболее сильно, и скрещивают этих особей между собой.

В фенотипе первого поколения в результате такого скрещивания проявляются необходимые наилучшие выбранные признаки.

Например, у моркови и свёклы ценятся только сладкие корнеплоды, у картофеля — крупные клубни, у мака ― нераскрывающиеся коробочки.

Следовательно, в популяциях возможна генетическая изменчивость буквально по каждому признаку данного организма.

Ещё Сергей Сергеевич Четвериков показал, что большинство вновь возникших мутаций оказываются вредными и, как правило, снижают жизнеспособность особей.

Они сохраняются в популяциях лишь благодаря отбору в пользу гетерозигот.

Однако мутации, вредные в одних условиях, могут повысить жизнеспособность в других условиях.

Так, мутация, вызывающая недоразвитие или полное отсутствие крыльев у насекомых, безусловно, вредна в обычных условиях, и бескрылые особи быстро вытесняются нормальными. Но на островах, где дуют сильные ветры, такие насекомые имеют преимущества перед особями с нормально развитыми крыльями.

Поскольку всякая популяция обычно хорошо приспособлена к своей среде обитания, крупные изменения обычно снижают эту приспособленность.

В популяциях имеются большие запасы таких аллелей, которые не приносят ей какой-либо пользы в данном месте или в данное время; они сохраняются в популяции в гетерозиготном состоянии, пока в результате изменения условий среды вдруг не окажутся полезными.

Как только условия среды изменяются, частота новых аллелей под действием отбора начинает возрастать, и в конечном счёте они становятся основным генетическим материалом.

Таким образом, благодаря приспособлениям к новым условиям среды, популяции адаптируются.

Например, к изменению климата, появлению нового хищника или конкурента и даже к загрязнению среды человеком.

Примером подобной адаптации служит эволюция видов насекомых, устойчивых к инсектицидам. При введении в практику нового инсектицида (яда, действующего на насекомых) для успешной борьбы с насекомым-вредителем бывает достаточно небольшого его количества.

С течением времени концентрацию инсектицида приходится повышать, пока, наконец, он не оказывается недейственным.

Гены, способные обеспечить устойчивость к инсектицидам, очевидно, имелись в каждой из популяций этих видов; их действие и обеспечило в конечном итоге снижение эффективности ядов, использованных для борьбы с вредителями.

Таким образом, мутационный процесс создаёт материал для эволюционных преобразований, формируя резерв наследственной изменчивости в генофонде каждой популяции и виде в целом. Поддерживая высокую степень генетического разнообразия популяций, он создаёт основу для действия естественного отбора и микроэволюции.

Читайте также: