Какъв е популационният генетичен фонд? Концепция и определение

Една популация е колекция от живи организми от един вид, които са частично или напълно изолирани от техните ближни. В тази статия ще разгледаме нейното основно "богатство", причината за това. А именно, ние отговаряме на въпроса какво е генното обкръжение на населението. Променя ли се и защо? Движе ли движещата сила на еволюцията? Защо генните групи от популации от един вид са хетерогенни? Нека започнем с определение на понятието.

Какъв е популационният генетичен фонд?

Генният басейн, генът (генофонд) е една от основните понятия на популационната генетика. Той обозначава целия набор от алели (вариации на същия ген) на определена изолирана група от живи организми.

След като е научил какво е генът на населението, читателят ще задава въпроса: "За какво се нуждае населението за това разнообразие от алели?" Това е необходимо за по-оптимална адаптация към околната среда. Днес процентът на оцеляване е по-висок за кафяви врабчета, а утрешните условия ще се променят, а сивите птици ще имат повече шансове. Индивидите ще умрат, но населението ще живее благодарение на спестяващия ген.

Обърнете внимание, че обменът на гени е характерен не само за представители на едно население, но и за целия вид, тъй като изолацията между тях не е абсолютна. Ето защо можем да говорим за генетичния фонд на вида.

Произход на концепцията

За пръв път той разказал на света какъв е генният състав на населението, през 1928 г. съветският генетик AS Serebrovsky. Той беше този, който формира концепцията за това явление. И името "генетичен басейн" беше избрано от него, за да подчертае, че богатството на генните вариации е най-ценното за биологичния свят.

В западната наука концепцията се появи поради FG Dolzhansky. На английски звучи като генетичен басейн.

Видове и особености на генните басейни

Всички популации, основани на предмета на нашия разговор, могат да бъдат разделени на два вида:

• Мономорфна - има само един алел на гена.
• Полиморфна - наблюдавана в основата на различна ситуация. Генът има няколко различни варианта.

Ако разгледаме вида, който има повече от един комплект хромозоми, общият брой алели ще надхвърли броя на организмите в групата. В повечето случаи обаче членовете на населението са по-големи от генните вариации. При силно инбридинг (пресичане на тясно свързани организми в рамките на една популация) могат да се наблюдават мономорфни групи от организми само с един алел.

Индикаторът на обема на генния басейн е ефективният размер на популацията (N_д). Колкото по-високо е, толкова по-голям е генетичният басейн. Но колко е полезно населението? Всичко зависи от условията на околната среда. Ако се променят постоянно, тогава има по-голям шанс в популацията с богат набор от гени. Тя ще се адаптира много по-бързо към нов живот, отколкото в друга група, необходимата алела ще се появи в резултат на мутации.

Но ако условията на живот са достатъчно стабилни, а след това там "в черно" населението с по-малък генетичен фонд - по-малко вероятно да се появи на светлината, лица с "неуспешни" генотип, чийто шанс за оцеляване, създаване на потомство е много малък.

Население и еволюция

Промяната в генофонда на популациите е промяна в генетичния фонд на даден вид. В края на краищата тя е, а не отделен човек, това е еволюционната единица. Населението е стабилна, холистична единица, която има следните характеристики:

• Да бъде в относителна изолация, която не позволява свободен обмен на наследствена информация с други групи от вида.
• Свободното преминаване един към друг, индивидите образуват генетичния фонд на населението (в клас 11 клас "Genofond" този въпрос се обсъжда подробно). Има постоянна обмяна на гени: има само тези, които преминават теста чрез естествен подбор. Те са богатството на генетичния фонд на населението.
• Има известна територия в продължение на няколко години. През това време се променя значителен брой поколения, което дава възможност за еволюционни процеси.

Население и движещи се еволюционни сили

Помислете за въздействието на движещите сили на еволюцията върху генния състав на населението.

мутации. При нормални условия те са много редки. Те се провокират от радиоактивно, ултравиолетово лъчение, химически компоненти и редица други фактори. Вредните мутации в някои условия могат да станат изключително полезни в други, затова това е много ценен феномен за популационния генетичен фонд.

В преобладаващо количество те са рецесивни, следователно те се появяват във фенотипа само в хомозиготно състояние. Ако мутацията е доминираща, тогава нейните признаци могат да се видят още в първото поколение.

"Вълни на живот" (населени вълни). Значителни колебания в броя на представителите на населението. Понякога причините за това са естествени (например увеличение на броя на насекомите през пролетта и спад през есента), понякога причинени от природни бедствия.

"Вълните на живота" също влияят на промяната в генните групи от популациите (в клас 11, това се разглежда в уроците по биология), защото влияят върху посоката и интензивността на естествения подбор.

Усещане на гени. Случайна промяна в малка популация от алелни честоти. Последствията могат да бъдат изчезването на рецесивните гени, увеличаването на броя на хомозиготните индивиди, появата на редки за видовете генетични вариации. Това се дължи на различни фактори - изолация, вълни на населението, мутации.

изолация. Тя е разделена на географски (наличие на пространствени бариери) и биологични (ограничаване или премахване на възможността за пресичане между индивиди от един и същ вид - различни периоди на чифтосване, различно поведение по време на периода на чифтосване). Предпазвайки свободното кръстосване на индивиди от различни популации, изолацията утежнява генетичните различия между тях.

Важно е да се отбележи, че изолацията не допринася за обогатяването на генетичния фонд с нов материал, появата на други генотипове.

Всички тези фактори действат спонтанно. Ако в резултат на тяхното въздействие настъпи промяна в генофонда на населението (в урока в степен 11 учителят обяснява това явление подробно), тогава това е чисто случайно резултат. Регулираното действие е само една от движещите сили на еволюцията - естествения подбор. Той е този, който допринася за оцеляването на най-гостоприемните, запазвайки техните генотипи в общия брой на населението.

Оттук можем да разделим причините за промяната в генофонда на популациите в две направления - случайни и насочени. Нека ги разгледаме по-подробно.

Случайни причини за промяна на генетичния пул

И така, какво можем да различим тук:

• Миграция на част от лицата на друго място на пребиваване. Техният генетичен фон вече няма да повтаря точно "родителя", защото генотипите на тези представители не включват цялото разнообразие от алели. Редките гени могат да се разпространяват, могат да преминат качествено нови мутации.
• Населението е разделено на естествена или изкуствена бариера. Тук генните басейни също стават качествено различни след известно време, които не са еднакви нито с предишните, нито с други.
• Фактът на природно бедствие. Общият фонд ще се формира от произволно избрани генотипове на малка група оцелели. В същото време някои мутации могат да изчезнат напълно, докато други могат да се разпространят широко.
• Неблагоприятни условия, които причиняват масовата смърт на индивидите. Изгубени са някои гени, включително редки, които са причинили по-малко жизнен живот.
• Периодични колебания население. Например, популацията от насекоми през пролетта се състои от генотипове от индивиди, които са успели да оцелеят през зимата.

Оттук следва, че ефектът от случайни фактори върху генетичния фонд е отрицателен - те го обедняват. Но в резултат на това възниква много жизнеспособна качествено различна популация с уникалния си ген.

Насочена причина за промяна на генетичния фонд

Тук ще придадем само един фактор - естествен подбор. Помага да се увеличат честотите на най-полезните гени за определени условия и да се намали ненужното, вредно за даденото място. Следователно, той обогатява генетичния пул, като нещо като "санитарист".

Естественият подбор променя фенотипите на индивидите, тяхното поведение, външен вид, начин на живот. Целта на тези промени е най-голямата пригодност за определени условия на живот.

Причини за различия в популациите

От всичко казано по-горе, е лесно да се изолират причините за разликата в генните басейни на изолираните популации на един вид:

• Различни условия на живот. За някои фактори индивидите с един генотип са по-добре адаптирани към някои - към други.
• Различни посоки на мутагенеза. Някъде някъде може да има някакъв вид мутация някъде другаде. В един случай той е доминиращ, а в другия - рецесивен.
• Явлението пресичане - обмен на секции от хромозоми.

На първо място, разликата в генните басейни причинява изолация. Някои промени се натрупват, наследяват, все по-далечни популации от една категория видове в приликите.

Възможно ли е генът на популацията?

Може ли генният басейн на населението да не бъде летлив, мобилен? Теоретично да. Това се потвърждава от известния закон на Харди-Вайнберг: след определен период честотите на гените достигат равновесие, след което общият фонд остава непроменен.

За тази стабилност обаче трябва да бъдат изпълнени редица условия:

• Липса на миграция на индивиди със специфични генотипове.
• Безкрайно голямо население.
• Само случайно преминаване.
• Устойчивост на условията на живот.

Но в реалния свят спазването на всички тези условия е практически невъзможно, защо промените в популационния генетичен фонд не могат да бъдат избегнати. Стабилността може да бъде създадена само изкуствено.

Разбрахме причината за разликата в гените на изолираните популации. Освен това научих какво е генетичен фонд като цяло, какви са причините за него (включително движещите сили на еволюцията).