Jaký je genetický soubor populace? Koncepce a definice

Populace je sbírka živých organismů jednoho druhu, které jsou částečně nebo úplně izolovány od ostatních lidí. V tomto článku budeme zvažovat jeho hlavní "bohatství", příčinu této funkce. Namísto toho odpovídáme na otázku, jaký je genetický soubor populace. Změní se a proč? Ovlivňuje to hnací síla evoluce? Proč jsou genové populace jednoho druhu heterogenní? Začněme definice koncepce.

Jaký je genetický soubor populace?

Gene pool, pool of genes (gene pool) je jedním ze základních pojmů populační genetiky. Označuje celou sadu alel (variace stejného genu) určité izolované skupiny živých organismů.

Když se dozví, co je genofilní populace, čtenář se zeptá: "Co potřebuje populace pro tuto rozmanitost alel?" To je nezbytné pro optimální přizpůsobení prostředí. Dnes je procento přežití vyšší u hnědých vrabců a budoucí podmínky se změní a šedí ptáci budou mít větší šance. Jednotlivci zemřou, ale obyvatelstvo bude žít díky úspornému genu.

Všimněte si, že výměna genů je charakteristická nejen pro zástupce jedné populace, ale i pro celý druh, protože izolace mezi nimi není absolutní. Proto můžeme mluvit o genofondu druhu.

Původ konceptu

Poprvé řekl světu, jaký je genetický soubor populace, v roce 1928 sovětský genetik AS Serebrovský. Byl to ten, kdo vytvořil pojetí tohoto jevu. A jméno "gene pool" byl vybrán, aby zdůraznil, že bohatství genových variací je pro biologický svět nejcennější.

V západní vědě se koncept objevil kvůli FG Dolžanskému. V angličtině to zní jako genetický fond.

Typy a rysy genových fondů

Všechna populace založená na předmětu naší konverze mohou být rozdělena do dvou typů:

• Monomorfní - existuje pouze jedna alela genu.
• Polymorfní - pozorováno v kořene jiné situace. Tento gen má několik různých variant.

Pokud zvážíme druh, který má více než jednu sadu chromozomů, celkový počet alel překročí počet organismů ve skupině. Ve většině případů jsou však členové populace větší než variace genů. Při silném inbreeding (překračování úzkoprsých organismů v jediné populaci) lze pozorovat monomorfní skupiny organismů s pouze jednou alelou.

Indikátor objemu genetického fondu je efektivní velikost populace (N_e). Čím vyšší je, tím větší je genetický fond. Ale jak užitečná je populace? Vše závisí na okolních podmínkách. Pokud se neustále mění, pak existuje větší šance v populaci s bohatou skupinou genů. Bude se mnohem rychleji přizpůsobovat novému životu než v jiné skupině, která se objeví v důsledku mutací.

Ale pokud jsou stabilní životní podmínky natolik, pak „v černém“ populace s menším genofondu - méně pravděpodobné, aby se objeví na světle, jedinci s „neúspěšné“ genotypu, jehož šance na přežití, rozmnožování je velmi malá.

Populace a vývoj

Změna v populaci genů je změna v genetickém fondu druhů. Koneckonců je to ona, a nikoli jednotlivec, to je jednotka evoluce. Populace je stabilní, holistický subjekt, který má následující charakteristiky:

• Byla v relativní izolaci, která neumožňuje volnou výměnu dědičných informací s jinými skupinami druhu.
• Mezi jednotlivci, kteří volně přecházejí, vytvářejí genofondu obyvatelstva (v třídě 11 třídy "Genofond" se tato otázka podrobně zabývá). Existuje neustálá výměna genů: existují pouze ty, které projdou zkouškou přirozeným výběrem. Jsou to bohatství genofondu obyvatelstva.
• Existuje určité území již několik let. Během této doby se mění značný počet generací, což dává příležitost pro evoluční procesy.

Populace a pohon evolučních sil

Zvažte vliv hnací síly evoluce na genofond populace.

Mutace. Za normálních podmínek jsou velmi vzácné. Vyvolávají je radioaktivní záření, ultrafialové záření, chemické složky a řada dalších faktorů. Škodlivé mutace v některých podmínkách mohou být extrémně užitečné u ostatních, takže je to velmi cenný jev populačního genofondu.

V ohromném množství jsou recesivní, proto se objevují ve fenotypu pouze v homozygotním stavu. Pokud je mutace dominantní, pak její známky mohou být viděny již v první generaci.

"Vlny života" (vlny obyvatelstva). Výrazné kolísání počtu zástupců obyvatelstva. Někdy jsou příčiny přírodních (např. Nárůst počtu hmyzu na jaře a pokles na podzim), někdy způsobené přírodními katastrofami.

"Vlny života" také ovlivňují změnu genetických skupin populací (ve třídě 11, to je zvažováno v lekci biologie), protože vliv na směr a intenzitu přirozeného výběru.

Odplata genů. Náhodná změna v malé populaci alelových frekvencí. Důsledkem může být zmizení recesivních genů, zvýšení počtu homozygotních jedinců, vznik vzácných druhů genetických variací. Je to způsobeno různými faktory - izolací, vlnami populace, mutacemi.

Izolace. Je rozdělena na geografické (přítomnost jakýchkoliv prostorových bariér) a biologická (omezuje nebo eliminuje možnost přechodu mezi jedinci stejného druhu - různá období páření, odlišné chování během páření). Předcházení volnému křížení jedinců různých populací zhoršuje izolace genetické rozdíly mezi nimi.

Je důležité poznamenat, že izolace nepřispívá k obohacení genetického fondu o nový materiál, vznik dalších genotypů.

Všechny tyto faktory působí spontánně. Jestliže v důsledku jejich vlivu došlo ke změně genofondu populace (v lekci v ročníku 11, učitel vysvětluje tento fenomén podrobně), pak je to čistě náhodný výsledek. Řízené jednání je pouze jednou z hnacích sil evoluce - přirozeného výběru. Je to ten, kdo přispívá k přežití nejschopnějších a zachovává jejich genotypy v obecném souboru populace.

Odtud můžeme rozdělit důvody změny genofondu populací do dvou větví - náhodných a řízených. Zvažme je podrobněji.

Náhodné důvody pro změnu genetického fondu

Co tedy můžeme rozlišit:

• Migrace části jednotlivců do jiného místa pobytu. Jejich genetický fond již nebude přesně opakovat "rodiče", protože genotypy těchto zástupců nezahrnují celou rozmanitost alel. Vzácné geny se mohou šířit, mohou podstoupit kvalitativně nové mutace.
• Populace byla rozdělena přírodní nebo umělou bariérou. Zde se genetické skupiny po určité době stanou kvalitativně odlišnými, nikoliv podobnými bývalým nebo navzájem.
• Fakt přírodní katastrofy. Generální fond bude tvořen z náhodně vybraných genotypů malé skupiny přeživších. Současně mohou některé mutace úplně zmizet, zatímco jiné se mohou široce rozšířit.
• Nepříznivé podmínky, které způsobují masovou smrt jednotlivců. Některé geny jsou ztraceny, včetně vzácných, což může způsobit méně životaschopný život.
• Periodické výkyvy číslo. Například populace populace hmyzu na jaře se skládá z genotypů jedinců, kteří dokázali přežít zimu.

Proto vidíme, že efekt náhodných faktorů na genetický fond je negativní - oni ho ochromují. V důsledku toho vzniká velmi životaschopná kvalitativně odlišná populace s jedinečným genetickým rozsahem.

Řízená příčina změny genetického fondu

Zde přidáme pouze jeden faktor - přirozený výběr. Pomáhá zvýšit frekvence nejužitečnějších genů pro určité podmínky a omezit zbytečné, škodlivé pro danou lokalitu. Proto obohacuje genetický fond, je to jakýsi "sanitarista".

Přirozený výběr mění fenotypy jednotlivců, jejich chování, vzhled, způsob života. Účelem těchto změn je největší vhodnost pro určité životní podmínky.

Příčiny rozdílu v populacích

Ze všech výše uvedených skutečností je snadné izolovat příčiny rozdílu v genetických souborech izolovaných populací jednoho druhu:

• Různé životní podmínky. K některým faktorům jsou lidé s jedním genotypem lépe přizpůsobeni, někteří - s jiným.
• Různé směry mutagenese. Někde tam může být nějaký druh mutace, někde jinde. V jednom případě je dominantní, v druhém je recesivní.
• Fenomén překračování - výměna částí chromozomů.

Za prvé, rozdíl v genových zásobách způsobuje izolaci. Některé změny se shromažďují, dědí se, čím dál tím vzdálenější populace jedné kategorie druhů se podobají.

Je genetický soubor populace možný?

Může populační genetický fond být nestálý, mobilní? Teoreticky ano. To potvrzuje známý zákon Hardy-Weinberga: po určité době frekvence genů dosáhnou rovnováhy a obecný fond zůstává nezměněn.

Pro tuto stabilitu je však třeba splnit řadu podmínek:

• Absence migrace jedinců se specifickými genotypy.
• Nekonečně velká populace.
• Pouze náhodný přechod.
• Stálost životních podmínek.

V reálném světě je však dodržování všech těchto podmínek prakticky nemožné, proč nelze vyloučit změny populačního genofondu. Stabilita může být vytvořena pouze uměle.

Zjistili jsme důvod rozdílu v genetických souborech izolovaných populací. A také se dozvěděli, jaký je genetický fond obecně, co způsobuje (včetně hnací síly evoluce) jeho změnu.