При каких условиях возможно равновесие между различными аллелями популяционного генофонда кратко

Обновлено: 05.07.2024

Вопрос 1. Какие изменения генофонда позволяют делать вывод о происходящих в популяции эволюционных изменениях?
О происходящих в популяции эволюционных изменениях можно судить по изменениям внешнего строения организмов, особенностей их поведения и образа жизни и в конечном итоге — по лучшей приспособленности популяции к данным условиям внешней среды. Происходящие изменения являются следствием возрастания в генофонде частот одних генов и снижения частот других.

Вопрос 2. Что такое генетическое равновесие? В каких условиях оно возможно?
Генетическое равновесие — состояние генофонда популяции, при котором наблюдается постоянство частот аллелей различных генов. Оно возможно только в условиях слабого давления естественного отбора, когда популяция живет изолированно. Генетическое равновесие может поддерживаться только в достаточно большой популяции, в которой случайное изменение частоты генов маловероятно.

Вопрос 3. Какие факторы являются причиной нарушения генетического равновесия в условиях, когда естественный отбор не действует?
Помимо естественного отбора к нарушению генетического равновесия в популяции приводят следующие факторы:
1) неслучайный подбор партнеров при спаривании, свойственный некоторым животным (самцы не должны выбирать фенотипически сходных с ними самок);
2) потеря некоторых редких видов, например, из-за гибели их носителей (чем меньше численность популяции, тем большее влияние оказывают случайные факторы на ее генофонд);
3) разделение популяции на две неравные части некими неожиданно возникшими естественными или искусственными барьерами, например, разделение стариц и русла реки;
4) перенесение популяцией какой-либо катастрофы, приведшей к гибели большей ее части (пожары, извержения вулканов и др.).

Свидетельство и скидка на обучение каждому участнику

Зарегистрироваться 15–17 марта 2022 г.

Формы естественного отбора

Тип урока: изучение нового материала

Цели: изучить, что такое естественный отбор, как она проявляется (виды отбора) и для чего служит в природе;

Планируемые результаты обучения:

предметные : учащиеся понимают и представляют себе действие ЕО в природе, могут объяснить значение каждого из видов отбора;
метапредметные: усвоение нового материала; умение анализировать новую информацию, сравнивать и обобщать данные, делать самостоятельно выводы по услышанному материалу; умение участвовать в дискуссии, доказывать свою точку зрения и прислушиваться к мнению других;
личностные: воспитание любви к природе, познавательного интереса к изучению биологии, коммуникабельности и уважения к другим.

Оборудование: учебник.

1.Организационный момент – 2 минуты. Приветствие учащихся, проверка присутствующих, общая готовность к уроку.

2.Актуализация знаний и мотивация к уроку – 5 минут. Индивидуальный опрос:

1. При каких условиях возможно равновесие между различными аллелями популяционного генофонда?

2. Какими силами вызваны направленные изменения генофонда?

3. Какие факторы являются причиной нарушения генетического равновесия?

4. В чём причины различия генофондов изолированных популяций одного вида?

5. Каким образом деятельность человека изменяет генофонд диких и домашних видов животных и растений?

Вопрос к учащимся: вспомните, что такое естественный отбор? В чем отличие естественного отбора от искусственного?

Все организмы различаются между собой по тем или иным анатомо-физиологическим критериям (физическим возможностям, активности, обучаемости и т. д.). Это очень важно для эволюционного процесса, поскольку делает популяции гетерогенными. Посредством различных способов борьбы за выживание проявляется реальный уровень приспособленности организма. Задачей естественного отбора является удаление слабых и выживание самых сильных особей. Отбор осуществляется на всех этапах индивидуального развития и даже до образования зиготы, потому что в размножении участвуют только особи, доказавшие свою жизнеспособность. Отбор наиболее эффективно действует по отношению к доминантным аллелям. Естественный отбор, который направлен на сохранение определенных фенотипов, называется положительным. Отбор, удаляющий из популяции фенотипы, называется отрицательным. Естественный отбор характеризуется вероятностью, накапливающим и интегрирующим действием, адаптивной направленностью.

Сегодня мы рассмотрим значение ЕО, его формы и роль в эволюционном процессе. Учащиеся записывают тему в тетрадь.

3.Изучение нового материала – 30 минут.

Вероятностный характер отбора определяет степень возможности его осуществления. Вероятностность выражается в статистичности и стохастичности. Статистичность характеризует предполагаемую встречаемость события, происходящего в группе организмов — популяции. Выживать должны наиболее сильные и активные особи, поэтому статистически можно ожидать, что зиму переживут именно они. Стохастичность показывает, насколько реально предполагаемое событие может осуществиться в условиях действия случайного фактора. Например, сильное и здоровое животное, которое выгодно отличается своими физическими данными, неожиданно погибает в лесном пожаре или становится жертвой инфекции. В таком случае ожидаемого события (т.е. выживания сильного) не произойдет.

Накапливающее действие отбора состоит в постепенном суммировании тех или иных полезных признаков, что ведет к усилению органа и его функции. Такая особенность отбора была замечена В. О. Ковалевским, который отмечал постепенное увеличение тела и изменение зубов у предковых форм лошадиных.

Интегрирующее действие отбора заключается в постепенном объединении возникших изменений в целостную систему. Поскольку любое изменение оказывает воздействие на другие признаки, оно в той или иной мере изменяет весь организм. Так, легочное дыхание влечет за собой изменение строения сердца, появление второго круга кровообращения, редукцию жаберного аппарата и др.Адаптивная направленность отбора определяется тем, что отбираются только особи, обладающие наилучшими адаптациями.

Вопрос к учащимся: скажите, в чем на ваш взгляд состоит функция ЕО?

Сущность естественного отбора состоит в недопущении к размножению менее приспособленных, а значит, менее ценных особей. Это достигается либо гибелью более слабых, либо конкуренцией с более сильными. Отбор через гибель (элиминацию) особей может осуществляться избиртельно и неизбирательно. При избирательной элиминации на первый план выступает уровень приспособленности к внешним факторам, когда выживают наиболее приспособленные особи. Это наиболее ценная для эволюции форма отбора. Она может быть прямой и косвенной. Прямая избирательная элиминация выражается в гибели особи в результате непосредственного действия фактора. Например, хищнику легче догнать зайца, который бегает медленнее, поэтому такие особи элиминируются, а выживают более быстроногие зайцы. Примером действия абиотического фактора является гибель медведей, которые не смогли достаточно хорошо подготовиться к спячке и не накопили достаточного количества жира. Особи в популяции различаются по способности находить пищу, выдерживать голодание, жажду и т. д.

При косвенной избирательной элиминации гибель особи происходит не от первоначально действующего фактора, а от его последствий. Примером косвенной элиминации будет гибель зайца, который сумел избежать гибели от хищника, но получил ранения. Впоследствии инфицированные раны могут послужить действительной причиной смерти животного, но эта причина опосредована ранее нанесенными повреждениями.

Неизбирательная элиминация приводит к гибели особей независимо от уровня их адаптивности, потому что зависит от случайных причин или форс-мажорных обстоятельств. Например, гибель в результате стихийного бедствия, отстрела охотниками и т. п. Однако и в этом случае более приспособленная особь перед случайной смертью имеет больше шансов оставить потомство и передать ему свои признаки.

Таким образом, естественный отбор осуществляется путем выживания и размножения одних особей за счет гибели других.

Вопрос к учащимся: задание по учебнику. Самостоятельно разобрать текст §8, стр. 41-46, рассмотреть форм ЕО, определить их значение и найти черты сходства и различия. Работа в виде таблицы:

Учитель дополняет материал после обсуждения результатов работы детей.

Движущий (ведущий) отбор обусловливает сохранение тех особей, адаптации которых соответствуют изменившимся условиям. Например, при общем похолодании выживают особи с более густым и теплым шерстным покровом. Таким образом, движущий отбор сохраняет мутации, смещающие норму реакции генотипа в нужном (полезном) направлении. Известны три способа проявления движущего отбора: направленный, дизруптивный и транзитивный.

Направленный отбор происходит в условиях однонаправленного изменения одного или нескольких внешних факторов. Например, при использовании антибиотиков гибнет большинство микроорганизмов, но наиболее устойчивые к этим антибиотикам выживают и, размножившись, восстанавливают численность популяции. Для борьбы с ними приходится увеличивать концентрацию антибиотика, но это также не уничтожит все микроорганизмы. Таким образом, происходит отбор, направленный на выживание микроорганизмов с мутационными отклонениями в сторону устойчивости к данному антибиотику. Так появились штаммы, устойчивые к пенициллину, тетрациклину и многим другим антибиотикам. Часто результат направленного отбора становится заметным очень скоро. Например, популяция комнатной мухи всего за два поколения повышает устойчивость к дусту ДДТ в 4000 раз! Направленный отбор, осуществляемый человеком, составляет основу искусственного отбора, поэтому он также дает быстрые результаты.

Дизруптивный, или разрывающий , отбор направлен на сохранение носителей крайних адаптивных уклонений за счет гибели особей с фенотипами средней нормы реакции. Такой отбор происходит при длительном воздействии разнонаправленных внешних факторов. Примером дизруптивного отбора является появление рас у человека, каждая из которых отражает оптимальную приспособленность к определенным экологическим факторам.

Транзитивный отбор, в отличие от дизруптивного, не расчленяет популяцию на отдельные формы. Он также не накапливает полезные изменения, как это происходит при направленной форме движущего отбора. Транзитивный отбор обратим: когда экологическая обстановка в Европе улучшилась, в популяциях березовой пяденицы вновь возросла доля светлоокрашенных бабочек.

Стабилизирующий, или центростремительный , отбор обеспечивает выживание особей со средней выраженностью признака за счет элиминации особей с любыми отклонениями от этого. Этот вид отбора удерживает норму реакции в определенных рамках и не позволяет ей расшириться или сместиться в ту или иную сторону. Выделяют три формы стабилизирующего отбора: канализирующий, нормализующий и балансированный.

Канализирующий отбор позволяет закрепить модификации, которые наиболее адаптивны в действующих условиях обитания. Он обеспечивает выживание особей с наиболее устойчивым онтогенезом, способных противостоять случайным изменениям среды. Это сопровождается сужением нормы реакции. Примером такого отбора является устойчивость растений к осенней оттепели. Если потепление спровоцирует цветение, то последующие холода погубят генеративный материал и растения не оставят потомство. Поэтому у них выработались адаптации, позволяющие сделать индивидуальное развитие независимым от случайных колебаний внешних факторов. Это называется автономизацией онтогенеза.

Балансированный (уравновешивающий) отбор происходит, когда имеются несколько внутривидовых форм, различающихся между собой по приспособленности к тем или иным условиям. Так, у наземной улитки цепи различные особи имеют разнообразную окраску раковины — от светло-желтой и розовой до темно-коричневой и красной. В зависимости от сезона преимущество получают улитки с той окраской раковины, которая максимально сливается с окружающим фоном. Осенью и весной это будут бурые и розовые особи, незаметные на опавшей листве, летом — зеленые. В каждом случае адаптивная окраска позволяет выжить той или иной части популяции, тогда как выпадающие из фона улитки уничтожаются хищниками (певчим дроздом). В результате в любых условиях вид поддерживает свою численность.

Вопрос к учащимся: в чем сходство этих форм отбора?

Несмотря на то что движущий и стабилизирующий отборы противоположны по своему результату, они тесно взаимосвязаны. При резком изменении условий обитания осуществляется движущий отбор, который позволяет выжить особям с адаптивными отклонениями. Но когда условия станут относительно стабильными, в дело вступает стабилизирующий отбор, поддерживающий оптимальную для этой ситуации норму реакции генотипа.

Существование естественного отбора сейчас мало кем подвергается сомнению. Имеется немало экспериментальных доказательств. Например, в одной из бухт Англии в течение нескольких лет измеряли ширину головогрудного щита (карапакса) у обитавших там крабов. Это совпало с постройкой мола, которая уменьшила циркуляцию воды и вызвала ее помутнение. В таких условиях преимущественно выживали особи с узким щитом, а крабы с широким карапаксом погибали, потому что у них жабры сильнее засорялись меловой взвесью.

4.Рефлексия – 6 минут. Фронтальный опрос:

1. Какие факторы внешней среды могут приводить к отбору организмов в природе?

2. Являются ли взаимоотношения между человеком и природой фактором отбора?

3. Что такое стабилизирующий отбор? В каких условиях его действие проявляется наиболее заметно?

4. В чём состоит творческая роль естественного отбора? Приведите пример, доказывающий, что действие отбора не ограничивается отсевом отдельных признаков, понижающих выживаемость организмов.

5. Что такое движущий отбор? Приведите примеры его действия. В каких условиях действует данная форма отбора?

5. Домашнее задание - 2 минуты. §8, повторить; выучить формы отбора, знать условия их действия и результат.

При каких условиях возможно равновесие между различными аллелями популяционного генофонда ?

Условия равновесия между различными аллелями в популяции : - бесконечно многочисленная популяция - не действует естественный отбор - нет мутаций - нет дрейфа генов - нет процесса обмена особями между популяциями - все скрещивания случайныДанные условия нужны для выполнения закона Хайди - Вайнбергаp2 + 2pq + q2 = 1.

Установите соответствие между особенностями действия эволюционного фактора и факторами, для которых эти особенности характерны?

Установите соответствие между особенностями действия эволюционного фактора и факторами, для которых эти особенности характерны.

1) популяционные волны 2) естественный отбор А) один из источников эволюционного материала Б) представляет собой колебания численности по популяций В) действие фактора направленно Г) обеспечивает селекцию генотипов Д) носит случайный характер Е) изменяет частоту аллелей в генофонде популяции.

Что изучает популяционно - видовая биология?

Что изучает популяционно - видовая биология.

Какое значение имеет изучение изменения генофонда популяций?

Какие особенеости строения позволяют млекопитающим разных отрядов приспособиться к различным условиям существования ?

Какие особенеости строения позволяют млекопитающим разных отрядов приспособиться к различным условиям существования ?

Какие особенности строения позволяют млекопитающим разных отрядов приспособиться к различным условиям существования?

Какие особенности строения позволяют млекопитающим разных отрядов приспособиться к различным условиям существования.

Какое значение для вида имеет популяционная форма его существования кратко?

Какое значение для вида имеет популяционная форма его существования кратко.

Совокупность наследсвенных признаков организма, полученных от родителей называеют :1)фенотипом2)генотипом3)генофондом4)аллелями?

Совокупность наследсвенных признаков организма, полученных от родителей называеют :

Какие условия среды обеспечили возможность существования первых живых организмов на Земле?

Измерения пульса в различных условиях ?

Измерения пульса в различных условиях .

Какую роль играют в эволюции дрейф и популяционные волны ?

1)C. клетки 2)б. Наследственность 3)b. DNA 4)счерты характера 5)д. Белки 6)с. РНК 7)б. Хромосом Наверно так.

Естественныесреды обитанияв основном делятся на наземно - воздушную, почвенную, водную и внутриорганизменную. Отдельные свойства и элементысреды, воздействующие на организмы, называют экологическимифакторами. Биотическаясреда(факторы среды) — это с..

Привет! 1. Необходимо запретить сбор цветковых растений в целях продажи ; выработать меры наказания для нарушителей и осуществлять строгий контроль в местах возможной торговли. 2. Разрешать заготовку лекарственного сырья только по лицензиям в необх..

Из данного урока вы узнаете о том, что в идеальных условиях в популяции устанавливается генетическое равновесие. Познакомитесь с законом Харди-Вайнберга. Вы узнаете, что генетическое равновесие может нарушаться по ряду причин, которые носят случайный, ненаправленный характер. В данном уроке приведены следующие понятия: частота аллеля, панмиксия, генетическое равновесие

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 "Генетическое равновесие в популяциях и его нарушение"

Популяция включает огромное количество разнообразных генов, которые образуют её генофонд. Гены существуют в формах, называемых аллелями. И именно частота встречаемости аллелей определяет генетическую структуру популяции.

Частотой аллеля называют отношение количества данных аллелей у всех особей к общему количеству аллелей в популяции.

Чтобы проверить как изменяются частоты аллелей в разных условиях, необходимо узнать, как они будут изменяться в идеальных условиях.

Что значит идеальные условия? Теоретически это значит, что в популяции

1) отсутствует мутационный процесс;

2) отсутствует давление отбора;

3) популяция бесконечно велика;

4) популяция изолирована от других популяций и в ней имеет место панмиксия.

Панмиксия — это свободное скрещивание разнополых особей в пределах одной популяции, то есть все скрещивания случайны.

Таким образом создаются условия где притока новых генов не происходит. И устанавливается генетическое равновесие, то есть частота аллей различных генов в популяции постоянна.

Английский математик Го́дфри Харди и немецкий врач Вильгельм Вайнберг установили, что в идеальных условиях частоты генотипов по какому-либо гену (в случае если в популяции есть два аллеля этого гена) будут поддерживаться постоянными из поколения в поколение и соответствовать уравнению:

Рассмотрим закон Харди- Вайнберга на примере скрещивания морских свинок с чёрной и коричневой окраской шерсти, из популяции которая находиться в идеальных условиях.

В результате слияния половых клеток коричневого рецессивного гомозиготного самца и чёрной доминантной гомозиготной самки, образуется зигота – оплодотворённая яйцеклетка.

Рассмотрим процесс образования зиготы подробнее.

У самца в процессе сперматогенеза из диплоидных спермогониев содержащих двойной набор хромосом 2n (в локусах которых находятся рецессивные гомозиготные аллели, которые отвечающие за коричневый цвет шёрстного покрова.) образуются гаплоидные сперматиды (которые будут содержать уже только один ген b), из них формируется сперматозоид, который также содержит гаплоидный набор хромосом (хромосома с одним рецессивным геном).

У самки в процессе оогенеза, из оогонии (содержащей двойной набор хромосом) в локусах, которых находятся гомозиготные доминантные аллели, отвечающие за чёрный цвет шёрстного покрова, образуется ооцит, а затем и гаплоидная яйцеклетка, хромосома которой будет иметь один доминантный ген В.

Итак, половые клетки (гаметы) сперматозоид и яйцеклетка сливаются, образуя зиготу.

Из зиготы будет развиваться гетерозиготная морская свинка ─ первое гибридное поколение F1.

Такая морская свинка будет содержать доминантный ген В и рецессивный ген b.

Так как ген, отвечающий за чёрную окраску – доминантный, а ген отвечающий за коричневую окраску рецессивный, то свинка будет чёрной окраски, потому как доминантный ген будет подавлять рецессивный.

Рассмотрим дальнейшее скрещивание двух гетерозиготных морских свинок.

При мейозе хромосома, содержащая доминантный и рецессивный аллель расходится, так что каждый сперматозоид и каждая яйцеклетка получают либо доминантный ген, либо рецессивный ген.

При скрещивании особей с такими половыми клетками, потомство может иметь как чёрный, если произойдёт скрещивание подобно тому что мы уже рассмотрели так и коричневый окрас шерсти.

Для того чтобы представить себе все возможные комбинации окраса при скрещивании морских свинок, чертят решётку.

Вдоль верхней стороны вписываются все возможные типы яйцеклеток. А вдоль левой все возможные типы сперматозоидов. Клетки же заполняют всеми возможными сочетаниями их в зиготе.

В результате три четверти всех потомков будут доминантными гомозиготными или гетерозиготными и потому будут иметь чёрную окраску;

А одна четверть будет рецессивной гомозиготной, и эти особи будут коричневыми.

Это фенотипическое отношение 3:1 (три к одному) характерно для потомков второго гибридного поколения (F2), полученного от скрещивания особей, различающихся по одному признаку, обусловленному одной парой генов. Генотипическое отношение при этом будет иметь такой вид.

С помощью формулы Харди-Вайнберга можно определить ожидаемые частоты генов, генотипов и фенотипов в поколениях свободно скрещивающейся популяции.

Однако Закон Харди-Вайнберга выполняется, когда в популяции:

1) отсутствует мутационный процесс;

2) отсутствует давление отбора;

3) популяция бесконечно велика;

4) популяция изолирована от других популяций и в ней имеет место панмиксия.

Но в реальных условиях это происходит редко.

Рассмотрим почему генетическое равновесие в популяции происходит редко.

Причины нарушения генетического равновесия

Закон Харди-Вайнберга соблюдается, только в том случае если в популяции происходят свободное скрещивание между особями.

Нарушение генетического равновесия происходит тогда, когда подбор партнёров для спаривания не случайный.

Особи с определёнными признаками подбирают пару с такими же признаками.

Например, дикие гуси в период размножения ищут себе пару со схожей окраской.

Третья причина. Нарушение генетического равновесия может произойти в результате разделения популяции на две неравные части некими неожиданно возникшими естественными или искусственными барьерами.

Например, если на реке бабры построили плотину. В результате этого, особи популяции каких-либо обитавших там организмов разделились на две части.

Генофонд популяции, которая оказалась по количеству меньше, с течением времени, может из-за каких-либо причин отличаться от прежнего по составу.

Нарушение генетического равновесия может произойти из-за какой-либо катастрофы перенесённой популяцией, которая может привести к гибели части популяции.

Так, например, если после (пожара, наводнения) осталась лишь малая доля особей популяции. То через какое-то время генофонд её поменяется…

И 4-е из-за какой-либо катастрофы, перенесённой популяцией, которая может привести к гибели части популяции.

Читайте также: