Генетичний склад популяцій
За часів Дарвіна науки генетики ще не існувало. Вона почала розвиватися на початку XX ст. Стало відомо, що носіями спадкової мінливості є гени.
Уявлення генетики внесли додаткові глибинні пояснення в теорію природного відбору Ч. Дарвіна. Синтез генетики і класичного дарвінізму привів до народження особливого напряму досліджень - популяційної генетики, яке дозволило з нових позицій пояснити процеси зміни генетичного складу популяцій. виникнення нових властивостей організмів і їх закріплення під впливом природного відбору.
Генофонд. Кожна популяція характеризується певним генофондом, т. Е. Сукупним кількістю генетичного матеріалу, який складається з генотипів окремих особин.
Необхідними передумовами еволюційного процесу є виникнення елементарних змін апарату спадковості - мутацій. їх поширення та закріплення в генофонду популяцій організмів. Спрямовані зміни генофондів популяцій під впливом різних факторів представляють собою елементарні еволюційні зміни.
Як уже зазначалося, природні популяції в різних частинах ареалу виду звичайно більш-менш різні.
Усередині кожної популяції має місце вільне схрещування особин. В результаті кожна популяція характеризується власним генофондом з притаманними тільки даної популяції співвідношеннями різних алелей.
Мутаційний процес - постійне джерело спадкової мінливості.
У популяції, що складається з декількох мільйонів особин, в кожному поколінні може виникати по кілька мутацій буквально кожного наявного в цій популяції гена. Завдяки комбинативной мінливості мутації поширюються в популяції.
Природні популяції насичені найрізноманітнішими мутаціями. На це звернув увагу російський вчений Сергій Сергійович Четвериков (1880-1959), який встановив, що значна частина мінливості генофонду прихована від очей, так як переважна більшість виникаючих мутацій рецесивні і не проявляються зовні.
Рецесивні мутації як би «вбираються видом в гетерозиготному стані», адже більшість організмів гетерозиготних за багатьма генами. Подібну приховану мінливість можна виявити в експериментах зі схрещуванням близькоспоріднених особин. При такому схрещуванні деякі рецесивні аллели, що знаходилися в гетерозиготному і тому прихованому стані, перейдуть в гомозиготний стан і зможуть проявитися. Значна генетична мінливість природних популяцій легко можна знайти й у ході штучного відбору. При штучному відборі з популяції вибирають тих особин, у яких будь-які цінні в господарському відношенні ознаки виражені найбільш сильно, і схрещують цих особин між собою. Штучний добір виявляється ефективним майже у всіх випадках, коли до нього вдаються.
Отже, в популяціях є генетична мінливість буквально за кожною ознакою даного організму.
Сили, що викликають генні мутації, діють випадковим чином. Імовірність появи мутантної особини в середовищі, в якій відбір буде їй сприяти, чи не більше, ніж в середовищі, в якій вона майже напевно загине. С. С. Четвериков показав, що за рідкісним винятком більшість новопосталих мутацій виявляються шкідливими і в гомозиготному стані, як правило, знижують життєздатність особин. Вони зберігаються в популяціях лише завдяки відбору на користь гетерозигот. Однак мутації, шкідливі в одних умовах, можуть підвищити життєздатність в інших умовах. Так, мутація, що викликає недорозвинення або повна відсутність крил у комах, безумовно, шкідлива в звичайних умовах, і безкрилі особини швидко витісняються нормальними. Але на океанічних островах і гірських перевалах, де дмуть сильні вітри, такі комахи мають переваги перед особинами з нормально розвиненими крилами.
Оскільки будь-яка популяція зазвичай добре пристосована до свого середовища проживання, великі зміни зазвичай знижують цю пристосованість, подібно до того як значні випадкові зміни в механізмі годин (видалення будь-якої пружини або додавання коліщатка) ведуть до збою в їх роботі. У популяціях є великі запаси таких алелей, які не приносять їй будь-якої користі в даному місці або в даний час; вони зберігаються в популяції в гетерозиготному стані, поки в результаті зміни умов середовища раптом не виявляться корисними. Як тільки це трапляється, їх частота під дією відбору починає зростати, і в кінцевому рахунку вони стають основним генетичним матеріалом. Саме в цьому криється здатність популяції адаптуватися, т. Е. Пристосовуватися до нових чинників - змін клімату, появи нового хижака або конкурента і навіть до забруднення середовища людиною.
Прикладом подібної адаптації служить еволюція видів комах, стійких до інсектицидів. Події у всіх випадках розвиваються однаково: при введенні в практику нового інсектициду (отрути, що діє на комах) для успішної боротьби з комахами-шкідником буває досить невеликого його кількості. З плином часу концентрацію інсектициду доводиться підвищувати, поки, нарешті, він не виявляється недієвим.
Перше повідомлення про стійкість комах до інсектициду з'явилося в 1947 р і відносилося до стійкості кімнатної мухи до ДДТ. Згодом стійкість до одного або декількох інсектицидів була виявлена не менш ніж у 225 видів комах і інших членистоногих. Гени, здатні забезпечити стійкість до інсектицидів, очевидно, були в кожній з популяцій цих видів; їх дія і забезпечило в кінцевому підсумку зниження ефективності отрут, використаних для боротьби зі шкідниками.
Таким чином, мутаційний процес створює матеріал для еволюційних перетворень, формуючи резерв спадкової мінливості в генофонді кожній популяції і вигляді в цілому. Підтримуючи високий ступінь генетичної різноманітності популяцій, він створює основу для дії природного відбору і мікроеволюції.
1. Що таке генофонд популяції?
2. Чому більшість мутацій не виявляється зовні?
3. У чому криється здатність популяції адаптуватися (пристосовуватися) до нових умов?
4. Яким способом можна виявити рецесивні аллели?
Каменський А. А. Кріксунов Е. В. Пасічник В. В. Біологія 10 клас
Відправлено читачами з інтернет-сайту
Онлайн бібліотека з учнями і книгами, плани-конспекти уроків з Біології 10 класу, книги та підручники згідно календарного плану планування Біології 10 класу
Якщо у вас є виправлення або пропозиції до даного уроку, напишіть нам.
Якщо ви хочете побачити інші коригування та побажання до уроків, дивіться тут - Освітній форум.