Факторы эволюции: дрейф генов, популяционные волны, изоляция

Тема: Факторы эволюции: дрейф генов, популяционные волны, изоляция

Задачи:

Дать характеристику дрейфу генов, популяционным волнам и изоляции – факторам эволюции, наряду с наследственностью, изменчивостью и естественным отбором влияющим на эволюцию видов

Дрейф генов

Дрейф генов как фактор эволюции был раскрыт российскими учеными генетиками Н.П.Дубининым и Д.Д.Ромашевым и зарубежными учеными американцем С.Райтом и англичанином Р.Фишером.

Он касается малочисленных популяций с генофондом, ограниченным небольшим количеством генотипов в популяции. Генофонд таких популяций, в силу различных процессов, через несколько поколений может резко измениться, изменится частота встречаемости аллелей различных генов.

Дрейф генов

С.Райт экспериментально доказал это. Скрестив две линии мух – с красными глазами и белыми глазами он получил гибридов с красными глазами и генотипом Аа. Соотношение аллелей А и а было 1:1.

С.Райт посадил в пробирки по две пары гетерозиготных по аллелю А (Аа) особей.

В потомстве от гибридов ожидалось ¾ особей с красными глазами, ¼ - с белыми.

Дрейф генов

Через 16 поколений оба аллеля оказались в различных соотношениях в 26 популяциях из 96 исходных, в 29 популяциях был утрачен доминантный аллель А , в 41 популяции был утрачен аллель а .

Процесс случайного ненаправленного изменения частот аллелей в популяции получил название дрейфа генов , что сказывается на дальнейшей эволюции вида.

Дрейф генов

Другой сходный процесс американский биолог Э.Майр назвал эффектом основателя . Популяции многих видов, обитающие в труднодостижимых местах, происходят от одной или нескольких особей и частоты аллелей в таких популяциях могут сильно отличаться от частот генов в исходных популяциях.

Например, частоты аллелей I А и I В у коренного населения Северо-Восточной Азии колеблются в пределах от 5 до 30%, а американских индейцев предками которых были монголоидные племена, проникшие по Берингийскому мосту на Аляску оба аллеля отсутствуют или крайне редки.

Эрнст Майр

Популяционные волны

В любой популяции происходят периодические колебания численности особей, причинами которых служат различные абиотические и биотические факторы среды.

Наиболее ярко это проявляется у быстроразмножающихся видов, например у мышевидных грызунов примерно раз в 4 года численность возрастает многократно. Затем вновь происходит резкий спад численности.

Популяционные волны

Причины уменьшения численности различны — это и недостаток кормовой базы, и пресс хищников , численность которых при обильном питании резко возрастает, и вспышки эпидемий , и природные катаклизмы. Например, при половодье или наводнении погибает большая часть популяции грызунов, генофонд ее при этом резко и случайно изменяется.

Изменяется и частота встречаемости различных аллелей генов, частота встречаемости редких аллелей при этом может резко возрасти.

Популяционные волны

Часто колебания численности связаны с прессом хищников. На рисунке показаны изменения численности хищника и жертвы, причем изменение численности жертвы опережает изменение численности хищника. Популяционные волны – одна из частых причин дрейфа генов.

Популяционные волны

Резкие возрастания численности часто наблюдаются при попадании видов в новые условия обитания , где благоприятные условия и отсутствуют хищники и паразиты. Так, например, было с распространением опунции и расселением кроликов в Австралии.

Опунцию завезли в Австралию и использовали в качестве живой изгороди, в отсутствии естественных врагов она расселилась и резко сократила полезные площади пастбищ.

Это нашествие смогли остановить только с помощью гусениц кактусовой моли, специально привезенной с Американского континента. Благодарные австралийцы даже поставили памятник этому насекомому.

Популяционные волны

Подобная же история случилась и с кроликами, когда в Австралии в 1859 году выпустили 12 пар кроликов. Через 40 лет их количество составляло несколько сотен миллионов особей.

Популяционные волны

Остановить это нашествие попробовали с помощью самой длинной изгороди в мире – от побережья до побережья.

Популяционные волны

Но справиться смогли только с помощью вирусной инфекции — выпускали в популяции кроликов, зараженных вирусом миксоматоза . Первое время смертность во многих популяциях была стопроцентной, однако впоследствии она снизилась, вероятно появились линии кроликов, невосприимчивые к болезни.

Изоляция

Важным фактором эволюции является и изоляция , препятствующая свободному скрещиванию особей различных популяций.

Наследственная изменчивость…

поставляет и распространяет мутации,

популяционные волны и дрейф генов…

меняют частоту встречаемости различных аллелей,

естественный отбор приводит к …

преимущественному выживанию особей с определенными генотипами,

изоляция препятствует скрещиванию между особями разных популяций.

Географическая изоляция

Различают географическую и экологическую изоляцию. Географическая изоляция обычно связана с возникновением естественных преград между популяциями одного вида. При этом не происходит распространения возникших мутаций за пределы популяции, что, в конечном счете, приводит к репродуктивной , изоляции — появлению новых видов.

Образование различных видов галапагосских вьюрков, сохранение яйцекладущих и сумчатых животных Австралии — результат изоляции. Такое видообразование называется географическим .

Географическая изоляция

Белый и бурый медведи географически изолированы и приспособились к жизни в разных экологических условиях.

Экологическая изоляция

Экологическая изоляция связана с различными экологическими условиями, в которых обитают различные популяции.

Движущая форма отбора приводит к изменению генофонда популяций, расхождению признаков и, в конечном счете, образованию новых видов. Так, например, образовались различные виды лютиков.

Экологическая изоляция

Экологическая изоляция может вызываться несовпадением сроков размножения особей различных популяций, например, некоторые лососевые рыбы нерестятся через год, в четный год на нерест приходит одна популяция, в нечетный — другая.

Разные популяции форели озера Севан нерестятся в разных горных реках и ручьях, что также приводит к репродуктивной изоляции и может послужить начальным этапом видообразования, называемого экологическим видообразованием .

Экологическая изоляция

Рыжая лиса и песец также обитают в разных экологических условиях, отбор привел к различиям в генофонде и морфологическим различиям.

Таким образом, кроме наследственной изменчивости и естественного отбора к факторам эволюции относятся дрейф генов, популяционные волны и изоляция.

Повторение

• Что понимается под дрейфом генов?
• Почему дрейф генов можно считать фактором эволюции?
• Что такое популяционные волны?
• Почему популяционные волны можно считать фактором эволюции?
• Приведите примеры географической изоляции как фактора эволюции.
• Приведите примеры экологической изоляции как фактора эволюции.
• Почему изоляция является важным фактором эволюции?
• Какие факторы эволюции случайно и ненаправленно изменяют частоту встречаемости генотипов в популяции?
• Какой фактор эволюции имеет направляющий характер?
• Перечислите факторы эволюции, которые различал Ч. Дарвин.
• Перечислите все факторы эволюции.