Основные факторы генетической динамики популяций

Основными механизмами, высыпающими изменения частот генов в популя­ции, являются:

· гибридизация(способ передачи существую­щих генов из одной популяции в другую). В результа­те гибридизации возникают совершенно новые ком­бинации генов;

· мутации приводят к возникновению наслед­ственных изменений. Генные мута­ции могут возникнуть в любой момент, но проявятся не всегда. Наиболее важными являются мутации, возникающие при гаметогенезе. Накопление в попу­ляции рецессивных летальных, полулетальных и других мутаций образует своеобразный «генетичес­кий груз» данной популяции. Генетический эффект такого груза проявится не сразу, но недооценивать опасность таких генов для будущих поколений нельзя;

· дрейф генов предполагает быстрое измене­ние частот генов в популяции. Дрейф генов часто называют эффектом Райта, изучившего влияние случайности как эволюционного фактора. В неболь­ших популяциях могут возникать колебания частот генов, фиксироваться или утрачиваться случайным образом. В прошлом структура популяции создавала идеальные условия для дрейфа генов. Генетическим дрейфом называется изменение частот аллелей в ряду поколений, вызываемое случайными причинами, например малочисленностью популяции. В таких популяциях не образуются всевозможные комбинации гамет, некоторые генотипы появлялись с наибольшей вероятностью. Случайность оказывается существенным фактором, приводящим к дрейфу генов в следующих ситуациях:

ü ген, создающий эволюционные преимущест­ва, может неоднократно возникать путем мута­ций прежде, чем станет фиксированным; будучи очень редким, он легко утрачивается, не попадая в зиготу;

ü при переселении на новые территории не­большая группа может утратить редко встреча­ющиеся гены, а генный комплекс приспособится к их отсутствию (явление «родоначальника»);

Дрейф генов – процесс совершенно случайный: он относится к особому классу явлений, называемых ошибками выборки.

Правильное представление о численности популяции даёт не общее число особей в популяции, а так называемая эффективная численность, определяемая по числу особей, дающих начало следующему поколению. Это объясняется тем, что в генофонд следующего поколения вносят вклад лишь особи, являющиеся в предыдущем поколении родителями, а не вся популяция в целом.

· естественный отбороказывает на орга­низм свое влияние через фенотипы, формируя гено­типы организмов таким образом, чтобы получае­мые вновь фенотипы оказывались приспособленны­ми к среде обитания. Если индивид обладает при­знаком, обеспечивающим большую жизнеспособ­ность или плодовитость по сравнению с другими членами популяций, то он оставит более многочис­ленное потомство. Показано, что отбор оказывает свое действие посредством репродуктивной приспо­собленности отдельных индивидов или их гамет;

Отбор является самым важным фактором, который изменяет структуру популяций в желанном направлении. Естественный и искусственный отбор значительно влияет на структуру популяций. Например, если в естественных условиях некоторые генотипы будут иметь приоритет над другими, будучи более жизнеспособными, они оставят больше потомков, и структура популяции изменится в сторону приоритетной.

Естественный отбор может происходить на разных этапах – гамет, зигот, эмбриона и постэмбриональном.

В случае искусственного отбора человек выбирает индивидов с высокой продуктивностью, и такие генотипы используются для получения потомков. Таким образом некоторые генотипы выбираются, а другие – исключаются. В следствии структура будущей популяции изменится в сторону искусственного отбора. Искусственный отбор ведёт к исключению из популяций одних генотипов, и к аккумуляции других. К примеру, тех, которые характеризуются большей продуктивностью.

Принципы воздействия искусственного и естественного отбора на структуру популяций одинаковы – они приводят к увеличению частоты генотипов.

Отбор не приводит к потоку новых генов в популяции, но при исключении одних генотипов, способствует изменению частоты аллелей и уже в последующих поколениях будет нарушено соотношение генотипов.

· полиморфизм, некоторые гены в популяци­ях представлены множественными аллелями. По этому признаку популяция будет полиморфной. Форд определил полиморфизм как сосуществова­ние различных обособленных форм по данному признаку особей в одной популяции. Многие при­знаки остаются в популяции более или менее по­стоянно, что приводит к «сбалансированному по­лиморфизму» (например: пол, система группы кро­ви АВО и др.).

Перечисленные выше механизмы, изменяющие частоту генов в пределах популяции, являются причиной возрастания многообразия.

· миграция или поток генов возникает, когда особи из одной популяции перемещаются в другую и скрещиваются с представителями второй популяции. Поток генов не изменяет частот аллелей у вида в целом, но в локальных популяциях они могут измениться, если у старожилов и пришельцев исходные частоты аллелей различны.
В следствие миграции изменяется структура популяции в зависимости от новых поступивших генотипов, часто появляются новые аллели, которые в популяции не наблюдались.

· изоляция.

Если индивиды одной популяции не скрещиваются с индивидами другой популяции, то такая популяция называется изолированной.

Различают 3 типа изоляции:

- географическая

- экологическая

- биологическая

1. Географическая: появляется благодаря географическим условиям (горы, реки, болота), которые не позволяют индивидам других популяций перейти эти барьеры для воспроизводства.

2. Экологическая: появляется как результат климатических факторов. К примеру популяции рыб, которые возвращаются из моря в реки для нереста специфичны для каждой реки.

3. Биологическая: подразделяется на генетическую и физиологическую. Когда происходит нарушение в мейозе, мутац. полиплодия и д. происходит генетическая изоляция с генетическим признаком.

При физиологической изоляции происходят различные изменения в условных рефлексах, в структуре и в физиологии половых органов, охоты и д.

· инбридинг.

В тех случаях, когда скрещивание неслучайно, т. е. особи с определёнными генотипами спариваются между собой чаще, чем этого следует ожидать на основе случайности, говорят о ассортативном скрещивании.

Особенно форму такого скрещивания представляет инбридинг, при котором скрещивание между родственными особями происходит чаще, чем можно было бы ожидать на основе случайности.

Поскольку родственные особи в генетическом отношении более сходны между собой, инбридинг ведёт к повышению частоты гомозигот и снижению частоты гетерозигот по сравнению теоретически ожидаемой при случайном скрещивании, хоты и не изменяет частот аллелей. Самым крайним случаем инбридинга является самооплодотворение или самоопыление. Инбридинг часто применяется в садоводстве и в животноводстве. В популяции инбридинг повышает частоту проявления вредных рецессивных аллелей. Мерой генетических последствий инбридинга служит коэффициент инбридинга. Представляющий собой вероятность того, что у какой-либо особи в данном локусе окажутся 2 аллеля, идентичные по происхождению. 2 аллеля с одинаковой нуклеотидной последовательностью ДНК идентичны по структуре, но не обязательно идентичны по происхождению, поскольку они могли быть унаследованы от предков, не состоящих между собой в родстве.

Селекционеры стремятся вывести сорта растений и породы ж\х, отличающихся максимальными показателями хозяйственно полезных признаков. При этом в качестве родителей в каждом поколении используют наилучшие организмы. Они пытаются получить как можно более однородные сорта и породы. Для этого применяют систематический инбридинг, повышающий гомозиготность. Но известно, что инбридинг обычно приводит к понижению приспособленности потомства вследствие ухудшения характеристик организма как: плодовитость, жизнеспособность, и устойчивость к болезням. Это явление называется инбредной дипрессией. Инбредная дипрессия обусловлена повышением степени гомозиготности по вредным рецессивным аллелям.

Литература

1. Айала, Ф. Современная генетика / Ф. Айала, Дж. Кайгер. – М.: Мир, 1987. – Т.1. – 295 с; Т.2. – 368 с; Т.3.

2. Алиханян, С. И. Общая генетика / С. И. Алиханян, А. П. Акифьев,
Л. С. Чернин. – М.: Высш. шк., 1985.

3. Бокуть, С. Б. Молекулярная биология: молекулярные механизмы хранениия, воспроизведения и реализации генетической информации / С. Б. Бокуть, Н. В. Герасимович, А. А. Милютин. – Мн.:Высш. шк., 2005.

4. Дубинин, Н. П. Общая генетика / Н. П. Дубинин. – М.: Наука, 1986.

5. Жимулев, И. Ф. Общая и молекулярная генетика / И. Ф. Жимулев. – Новосибирск: Изд-во Новосибирского ун-та, 2002.

6. Жученко, А. А. Генетика / А. А Жученко, Ю. Л. Гужов,
В. А. Пухальский. – М.: Колос, 2004.