Генетично популяції характеризуються:
- Генофондом - сукупністю всіх генів всіх членів популяції
- Генетичним єдністю, зумовленим панмиксии.
- Спадковим різноманітністю генофонду - генетичною гетерогенністю генофонду, обумовленої мутаційним процесом, потоком генів (міграцією), рекомбинацией.
Спочатку генетики припускали, що особини в популяції мають гени в основному в гомозиготному стані. Пізніше, після широкого застосування в дослідженнях гель-електрофорезу (методу, що виявляє відмінності білків і ферментів по відмінності в рухливості в електричному полі), було виявлено, що гетерозиготність особин популяції - це звичайний стан генофонду у організмів з перехресним заплідненням. Генетична мінливість природних популяцій, судячи з поданими, отриманими за допомогою електрофорезу в гелі, дивно велика.
Так, безхребетні більш мінливі, ніж хребетні (13,4% і 6,6%), а рослини мінливі ще більше (17%). Ступінь гетерозиготності людини 6,7%. Що це означає? Якщо допустити, що у людини в генотипі є 100 тис. Генних локусів, то кожен індивідуум буде гетерозиготен по 6700 локусам. Ось чому людині властивий високий рівень спадкового різноманітності. Це проявляється в різноманітті фенотипів: люди відрізняються один від одного кольором шкіри, очей, волосся, формою губ, носа, вушної раковини, малюнком епідермальних гребенів на подушечках пальців, голосом, відбитком губ, запахом, групою крові і багатьма іншими ознаками.
Встановлено, що чим ширше діапазон генетичної мінливості популяції, тим швидше вона еволюіруют.
Резерв спадкової мінливості. Це "мобілізаційний" резерв рецесивних мутацій, який формується багатьма поколіннями. С. С. Четвериков з співробітниками в 1926 р почав досліджувати природні популяції дрозофіли. Інбрідіровалось потомство диких самок, спійманих в різних частинах СРСР. Виявилося, що багато гетерозиготні особини, будучи фенотипно нормальними, несли в прихованому вигляді рецесивні мутації.
Ці мутації виявилися поза впливу природного відбору. вони зберігалися і накопичувалися в гетерозиготах під покровом домінантних алелів. Цей резерв, завдяки комбинативной мінливості, використовується для створення в кожному поколінні нових комбінацій алелей, а значить і нових варіантів ознак і фенотипів.
У популяції є великі запаси таких алелей, які не володіють максимальною пристосованістю в даному місці і в даний час. Вони зберігаються в генофонді, зустрічаючись з низькою частотою в гетерозиготному стані до тих пір, поки внаслідок зміни умов в екосистемі аллели не опиняться сприяють більшій виживаності і размножаемости тим особинам, у яких ці аллели є. Відбір після цього швидко збільшує їх частоту. Селективна цінність аллеля - непостійна величина, незалежно від того, яка буде ознака він контролює. Середовище змінюється в часі і в просторі. Через це одні умови в одному местообитании будуть сприятливі для особин з даним варіантом гена, а інші - в іншому местообитании - для іншого варіанту гена.
Велика популяція має більший генофонд і більший резерв спадкової мінливості, тому вона більш захищена від змін середовища: при різкій зміні середовища велика популяція мобілізує генетичні резерви і може пережити стресовий період, а мала популяція має малий мобілізаційний резерв і тому не зможе "дати відповідь" екстремальним умовами в формі вижили і розмножуються особин. Один з механізмів збереження гетерозігот- їх перевага (наддомінування).
Генетичний вантаж. У генофонді популяції є шкідливі мутації, які при переході в гомозиготний стан знижують життєздатність особин або викликають їх загибель. Генетичний вантаж - це сукупність летальних і напівлетальних мутацій, мутацій стерильності і мутацій, що знижують життєздатність особин. Також і аллели, що входять в генетичний вантаж, можуть мати селективну цінність. Так, рецесивний аллель, що викликає в гомозиготному стані серповидную форму еритроцитів і загибель людей, в популяціях, які страждають від малярії, має частоту 30%. Це пов'язано з тим, що гетерозиготи краще виживають в малярійних районах, ніж гомозиготи за домінантним алелем цього гена.
Біохімічний поліморфізм. Цей термін спочатку застосовувався в основному по відношенню до морфологічними ознаками. Біохімічний поліморфізм - це білковий поліморфізм, результат множинного алелізм: наявність в генофонді популяції кількох варіантів генів веде до поліморфізму одного і того ж речовини. Гістонесовместімость викликається саме поліморфізмом білків - у кожної людини свої варіанти білків. Антитіла також формуються певними алелями гена, і вони у кожної людини "свої". Група крові системи АВО - теж приклад поліморфізму білків. У людини виявлено 14 різних систем груп крові, АВО - одна з них. У людей відомо 130 структурних варіантів гемоглобіну, 70 варіантів глюкозо-6-фос-фатдегідрогенази, що здійснює анаеробне розщеплення глюкози до лактату в еритроцитах, 20 варіантів трансферину - бетаглобуліна, що переносить залізо з кишечника в кістковий мозок, більше десятка варіантів сироватковогоальбуміну, 5 різних ізоферментів лактатдегідрогенази. У великої рогатої худоби виявлено 4 типи гемоглобіну, 10 видів трансферина, кілька типів казеїну, кілька типів білків молока.
Еволюція »Мікроеволюція» Генетичні характеристики популяції