Изменение генофонда популяций

Одним из факторов эволюции является генетический дрейф. В некоторых случаях он может приводить к самым непредсказуемым последствиям.

Причины изменения генофонда популяции

Есть много видов, генетическое разнообразие которых постоянно сокращается и которым угрожает исчезновение. К ним относятся, например, зубр, сапсан, гепард, арабский орикс, гигантская панда и горная горилла. Эти виды имеют истощенный генетический фонд, что связано с их значительной восприимчивостью к определенным заболеваниям и потерей способности адаптироваться к изменениям в условиях среды обитания, а зачастую и со снижением плодовитости.

Для справки! Гигантская панда очень неохотно размножается в неволе, а в дикой природе встречается редко. Кроме того, ее способность к оплодотворению длится всего 2-3 дня и происходит только один раз в год. Чтобы спасти вымирающий вид, ученые разводят этих животных.

Непосредственной причиной снижения генетического разнообразия является уменьшение количества особей в популяции. Гены передаются из поколения в поколение случайным образом. Чем больше количество особей имеет данный аллель, тем больше вероятность того, что он будет передан потомкам и закреплен в популяции.

Если, с другой стороны, конкретный аллель спорадически встречается в популяции, высока вероятность его исчезновения из генофонда. Следовательно, только достаточно большая популяция гарантирует передачу разнообразного генетического материала следующим поколениям. У большого количества особей также больше шансов на появление мутаций и получение новых аллелей генов, имеющих адаптивное значение.

Преобразование генофонда популяции

Имея определенный генофонд, который контролируется естественным отбором, некоторым видам отведено первое место в эволюционных преобразованиях популяции. Все изменения, происходящие у одного вида, являются прямым преобразованием генофонда популяции.

Изменяться генофонд может, когда к нему прибывают другие особи из других видов. Кроме этого, изменения могут возникать в ходе мутаций. Изменение генов может происходить из-за воздействия внешней среды обитания, ведь она может повлиять на плодовитость популяции. Другими словами, изменение генофонда станет результатом естественного отбора. Но если условия пребывания изменить, тогда восстановится прежняя частота генов.

Также генофонд станет скудным, если произойдет дрейф генов при небольшой численности особей. Снизиться она может по разным причинам, а после этого, возрождение вида будет уже с иным генофондом. Например, если место обитания популяции, это суровый и холодный климат, тогда отбор генов будет направлен в сторону именно морозостойкости. Если по каким-то причинам животному необходима маскировка, тогда будет понемногу изменяться его окрас. В основном такие изменения происходят, когда популяция заселяет новые территории. Если к ним будут присоединяться другие мигранты, тогда произойдет и обогащение генофонда.

Дрейф генов на примере

Механизм дрейфа генов может быть продемонстрирован на небольшом примере. Представим очень большую колонию бактерий, находящуюся изолированно в капле раствора. Бактерии генетически идентичны за исключением одного гена с двумя аллелями A и B. Аллель A присутствует у одной половины бактерий, аллель B — у другой. Поэтому частота аллелей A и B равна 1/2. A и B — нейтральные аллели, они не влияют на выживаемость или размножение бактерий. Таким образом, все бактерии в колонии имеют одинаковые шансы на выживание и размножение.

Затем размер капли уменьшаем таким образом, чтобы питания хватало лишь для 4 бактерий. Все остальные умирают без размножения. Среди четырёх выживших возможно 16 комбинаций для аллелей A и B:

(A-A-A-A), (B-A-A-A), (A-B-A-A), (B-B-A-A),
(A-A-B-A), (B-A-B-A), (A-B-B-A), (B-B-B-A),
(A-A-A-B), (B-A-A-B), (A-B-A-B), (B-B-A-B),
(A-A-B-B), (B-A-B-B), (A-B-B-B), (B-B-B-B).

Вероятность каждой из комбинаций

frac{1}{2} cdot frac{1}{2} cdot frac{1}{2} cdot frac{1}{2} = frac{1}{16}

где 1/2 (вероятность аллеля A или B для каждой выжившей бактерии) перемножается 4 раза (общий размер результирующей популяции выживших бактерий)

Если сгруппировать варианты по числу аллелей, то получится следующая таблица:

A B Количество вариантов Вероятность
4 0 1 1/16
3 1 4 4/16
2 2 6 6/16
1 3 4 4/16
0 4 1 1/16

Как видно из таблицы, в шести вариантах из 16 в колонии будет одинаковое количество аллелей A и B. Вероятность такого события 6/16. Вероятность всех прочих вариантов, где количество аллелей A и B неодинаково несколько выше и составляет 10/16.

Дрейф генов происходит при изменении частот аллелей в популяции из-за случайных событий. В данном примере популяция бактерий сократилась до 4 выживших (эффект бутылочного горлышка). Сначала колония имела одинаковые частоты аллелей A и B, но шансы, что частоты изменятся (колония подвергнется дрейфу генов) выше, чем шансы на сохранение оригинальной частоты аллелей. Также существует высокая вероятность (2/16), что в результате дрейфа генов один аллель будет утрачен полностью.

Первый слайд презентации: Изменения генофонда популяций

Изменения генофонда популяций

Изображение слайда

2

О сложном термине «генофонд» простым языком

Популяция представляет собой совокупность живых представителей одного вида, находящихся в полной или частичной изоляции от своих собратьев. Данная статья поможет узнать вам о ней подробнее со всеми особенностями.

Генофонд, или как его еще называют генный пул, является одним из базовых понятий популяционной генетики.

Данный термин означает все множество форм генов определенной группы существ, находящихся в изоляции. Такое разнообразие обеспечивает лучшее приспособление живых существ к условиям окружающей среды.

Например, сегодня количество выживаемых коричневых воробьев больше, чем серых. Но если условия поменяются, то все может стать наоборот. Погибают лишь отдельные особи, но благодаря спасательному гену, целая популяция продолжает свое существование.

Понятие генофонда было сформулировано еще в 30-е годы 20 века. Его ввел советский генетик Серебровский А.С. Такое обозначение было выбрано для подчеркивания всего богатства генов. На западе термин ввел Ф.Г. Должанский.

инфографика Генофонд

Литература

  • Воронцов Н.Н., Сухорукова Л.Н. Эволюция органического мира. — М.: Наука, 1996. — С. 93-96. — ISBN 5-02-006043-7
  • Грин Н., Стаут У., Тейлор Д. Биология. В 3 томах. Том 2. — М.: Мир, 1996. — С. 287-288. — ISBN 5-03-001602-3
Рейтинг
( 1 оценка, среднее 5 из 5 )
Загрузка ...