Меню

Механизмы действия факторов в популяции



Факторы эволюции

Следует выделить четыре основных фактора эволюции: мутационный процесс, изоляция, популяционные волны (и дрейф генов), а также единственный направленный фактор эволюции — естественный отбор.

Мутационный процесс

Мутации (лат. mutatio — изменение) — стойкое изменение генома (наследственного материала), которое может быть унаследовано потомками организма. Процесс возникновения мутаций — мутагенез.

Мутации подразделяются на:

  • Генные
  • Хромосомные
  • Геномные

Виды мутаций

Большинство мутаций возникает спонтанно и вредит организму. Часть мутаций являются рецессивными, поэтому не проявляются и передаются многим поколениям, накапливаясь в генофонде популяции.

Мутации напоминают колоду карт: неизвестно, что выпадет — чаще всего это карты невысокого ранга, козыри — большая удача. Так и мутации, большинство из них вредные, приводят к развитию опухолей. Полезные встречаются гораздо реже. Как игра в карты, все подчиняется случайности.

Шулеры

Популяционные волны

Все виды подвергаются воздействию периодически возникающих популяционных волн — уменьшению или увеличению численности особей. Популяционные волны могут возникать по ряду причин:

  • Сезонные изменения, периодические изменения какого-либо значимого фактора среды
  • Непериодические изменения, например, в результате природных катастроф, изменение численности популяций хищник-жертва
  • Заселение новых территорий, ярким примером которого является бурный рост численности кроликов, завезенных в Австралию

Колебание численности популяций по типу «хищник — жертва» является классическим примером популяционных волн. Представим себе популяцию зайцев (жертв), которая бурно увеличилась в численности. Зайцами питаются лисица, волк (хищники). С увеличением их кормовой базы (зайцев) наблюдается и рост численности хищников, которые поедают зайцев, вследствие чего численность зайцев снижается. С уменьшением кормовой базы, снижается и число хищников. Так в природе устанавливается баланс между хищниками и жертвами.

Популяционные волны

Особенно весомым фактором эволюции популяционные волны выступают в небольших популяциях. Их участие в эволюционном процессе основано на явлении дрейфа генов.

Форма гена — аллель, с которым вы подробнее познакомитесь в ходе изучения генетики, встречается в популяции с определенной частотой. Дрейф генов — изменение частоты встречаемости аллельных вариантов генов.

Дрейф генов обусловлен случайными причинами: у особей образуются гаметы, несущие различные формы аллельных генов. Не все из гамет принимают участие в процессе оплодотворения: здесь вновь руководит случайность. Вследствие этого одни аллельные формы генов могут встречаться в популяции часто, другие — редко.

Если представить, что часть особей, составляющих одну популяцию, погибли по тем или иным причинам, то редкие гены в оставшихся особях могут увеличить свою частоту, то есть в результате размножения оставшихся особей редкие гены начнут встречаться более часто — это и есть дрейф генов.

Дрейф генов

В закрытых популяциях не только животных, но и людей — в религиозных общинах, происходит возрастание гомозиготности популяции, что приводит к снижению ее жизнеспособности и проявлению редких аллелей.

Такое повышение встречаемости аллелей возникает в результате близкородственных браков: проявляются редкие гены, которые часто приводят к заболеваниям.

Амиши

Изоляция

Изоляцией называют невозможность или затруднение свободного скрещивания между особями одного вида. Вследствие этого, генофонды двух популяций становятся независимыми друг от друга. Внутри каждой популяции происходит генотипическая дифференцировка из-за их разобщенности.

Изоляция и видообразование

Популяции приобретают все больше различий, и в результате действия естественного отбора из этих популяций могут образоваться различные новые виды. Выделяется два вида изоляции:

    Географическая (пространственная)

Географическая (греч. geo — земля) изоляция может возникать вследствие географических барьеров — пустыни, горы, водоемы.

  • Биологическая (экологическая, временная)
    • Экологическая — особи обитают на одной территории, но в различных местах обитания (к примеру, разделены друг от друга непроходимой чащей)
    • Временная — изоляция вследствие разновременности половой активности, периода цветения
    • Этологическая — изоляция вследствие различного брачного поведения
    • Механическая — отличия в строении половых органов, невозможность спаривания
  • Географическая и экологическая изоляция

    Естественный отбор

    Изученные нами факторы эволюции: мутации, популяционные волны и дрейф генов, изоляция — все они носят случайный, ненаправленный характер. Они приводят к появлению различных признаков у отдельных особей, которые могут быть как полезны, нейтральны, так и вредны для особи.

    Таким образом, перечисленные факторы создают основу, «базу» для действия единственного направленного фактора эволюции — естественного отбора. В ходе естественного отбора особи с полезными признаками, которые помогают им приспособиться к условиям внешней среды и способствуют выживанию, остаются и размножаются, а особи без этих признаков выживают реже и не продолжают род.

    Естественный отбор

    Закон естественного отбора безапелляционно провозглашает: будь приспособлен — или умри. Выживает в природе не самый сильный, а самый приспособленный. Иногда выжить животным помогает и сила, но гораздо больше других примеров. Многие животные сливаются с окружающей средой: приобретают покровительственную окраску (мимикрию), которая делает их незаметными.

    Иногда безобидные животные, в результате приспособления к внешней среде, приобретают окраску тела, напоминающую окраску опасных хищных животных. Примером может послужить внешнее сходство мухи из семейства журчалок с осой.

    Покровительственная окраска

    Многие хорошо защищенные, ядовитые виды в ходе естественного отбора получили яркую, так называемую предупреждающую окраску. Эта окраска предупреждает хищников об опасности. Если хищник съест такое ядовитое животное, то рискует получить тяжелую интоксикацию и погибнуть.

    Предупреждающая окраска

    Теперь вы понимаете, что признаки животных — различные формы их тела и окраска — являются приспособлениями к условиям внешней среды, это — полезные признаки, которые в ходе естественного отбора позволили животным выжить и размножиться. Таким образом, естественный отбор это отбор особей, с наиболее приспособленным к среде фенотипом.

    Необходимо осознавать относительность приспособленности к окружающей среде. Она помогает выживать лишь при определенных условиях, и, если условия меняются, то окраска может оказаться вовсе не полезной, но даже и вредной. К примеру, при таянии снега заяц-беляк становится еще более заметен на голой земле.

    Относительность приспособленности

    Действие естественного отбора обусловлено несколькими факторами:

    • Генетическое разнообразие особей, на основе которого возникают различные признаки
    • Способность к неограниченному размножению (избыточность потомства)
    • Борьба за существование

    Если первые два фактора очевидны, то третий нуждается в более детальном рассмотрении. Чарльз Дарвин выделял несколько форм борьбы за существование:

      Внутривидовая борьба

    Самая ожесточенная борьба. Происходит между особями, принадлежащими к одному виду. Благодаря внутривидовой борьбе происходит половой отбор: к размножению редко допускаются неприспособленные особи, род продолжают лучшие из лучших.

    Возникает между особями, которые принадлежат к разным видам. Более приспособленный к условиям среды вид побеждает и размножается, менее приспособленный — проигрывает и вымирает. Примером могут послужить формы взаимодействий: хозяин-паразит, хищник-жертва, симбиоз.

    Борьба с неблагоприятными условиями окружающей среды

    В изменяющихся условиях внешней среды выживают наиболее приспособленные особи. Примером такой борьбы являются сезонные миграции птиц, зимняя спячка у животных.

    Формы борьбы за существование

    Формы естественного отбора

    Различают несколько форм отбора:

      Стабилизирующий

    Открыт И.И. Шмальгаузеном. Стабилизирующий отбор приводит к сужению нормы реакции, устраняя отклонения от нее. В результате преимущество получают особи, обладающие средней степенью признака, который характерен для вида или популяции. Этот отбор действует при стабильных (неизменных) условиях среды.

    Примером действия стабилизирующего отбора может послужить буря: во время бури чаще всего выживают птицы со средней длиной крыла, тогда как особи с слишком короткими, или слишком длинными крыльями погибают.

    Читайте также:  Raid Shadow Legends лучшие герои

    Стабилизирующий отбор

    Новый термин, который вы увидели — норма реакции — подразумевает способность генотипа, в зависимости от условий среды, формировать различные фенотипы.

    Чем шире норма реакции, тем более интенсивное влияние оказывает среда на признак. Признаки подразделяются на:

    • C узкой нормой реакции — цвет глаз, число пальцев у человека, окраска цветов растения
    • C широкой нормой реакции — рост и вес человека, размеры листьев растения

    Норма реакции

    Движущий естественный отбор приводит к смещению нормы реакции, в результате чего изменяется среднее значение признака. Этот вид отбора действует при изменяющихся условиях среды.

    Известным примером является индустриальный меланизм — возникновение меланистических форм животных (греч. melanos — чёрный), отличающихся темным окрасом. Это явление началось в Англии со второй половины XIX века вследствие бурного развития промышленности.

    Из-за копоти, оседающей на поверхности стволов деревьев, бабочки со светлой окраской — берёзовые пяденицы — стали заметны на стволах деревьев и легко поедались птицами. В результате остались только приспособленные — бабочки с темным окрасом, которые были незаметны на стволах деревьев, вследствие чего они выживали и размножались.

    Движущий отбор

    Направлен на сохранение в популяции крайних значений признаков, не благоприятствует среднему промежуточному значению признака. В результате в популяции сохраняется более чем одно значение признака.

    Типичным примером является появление в луговых сообществах раноцветущих и поздноцветущих растений. В результате летних покосов, особи со средним значением признака, у которых цветение приходит на середину лета, постепенно исчезают из популяции растений. Выживают и размножаются только те растения, у которых цветение происходит до или после покосов.

    Дизруптивный отбор

    © Беллевич Юрий Сергеевич 2018-2021

    Данная статья написана Беллевичем Юрием Сергеевичем и является его интеллектуальной собственностью. Копирование, распространение (в том числе путем копирования на другие сайты и ресурсы в Интернете) или любое иное использование информации и объектов без предварительного согласия правообладателя преследуется по закону. Для получения материалов статьи и разрешения их использования, обратитесь, пожалуйста, к Беллевичу Юрию.

    Источник

    Описание популяции как элементарной единицы эволюции

    • Популяция как элементарная единица эволюции
    • Механизмы действия факторов в популяции
    • Элементарные факторы эволюции
    • Классификация популяционных волн

    Все живые организмы населяют определенные территории. В процессе их индивидуального развития формируются системы взаимосвязей между живыми организмами, между организмами и средой. Последствием этих взаимосвязей зачастую является увеличение или уменьшение числа особей на единице занимаемой ими территории.

    Процессы, протекающие внутри особей, были тщательно изучены биологами. Ученые пришли к выводу о том, что следует обратить особое внимание на процесс эволюции и ее элементарную единицу — популяцию.

    Популяция как элементарная единица эволюции

    Процесс эволюции длится тысячи и миллионы лет, и потому он не способен затронуть особь в отдельности. В каждом организме протекают онтогенетические изменения, но эволюционный процесс не происходит на уровне одного организма, поскольку генетический материал особи остается неизменным.

    Осторожно! Если преподаватель обнаружит плагиат в работе, не избежать крупных проблем (вплоть до отчисления). Если нет возможности написать самому, закажите тут.

    Элементарная единица эволюции должна удовлетворять следующим требованиям:

    • выступать во времени и пространстве как некое единство;
    • формировать резерв наследственной изменчивости и наследственно изменяться во времени;
    • существовать в определенных природных условиях в течение долгого времени, соизмеримого со сроками видообразования.

    Отдельно взятый организм не соответствует этим требованиям. Точно так же эти условия не удовлетворяет вид в целом, потому как он не существует в пространстве как единое целое. Это объясняется тем, что особи определенного вида распределены неравномерно: они могут образовывать разобщенные группы, а плотность их заселения может отличаться в различных частях мест обитания.

    Справедливо утверждение, что всем вышеприведенным условиям полностью отвечает популяция. Она реально существует в природе, представляет некое единое целое во времени и пространстве и способна наследственно изменяться во времени. Популяция и является элементарной единицей эволюции.

    Специфическая совокупность особей, принадлежащих одному виду, которой свойственно наличие общего генофонда и общая территория называется популяцией.

    При этом, согласно определению, отдельно взятый организм не может являться единицей эволюции, так как она происходит только в группе особей.

    Механизмы действия факторов в популяции

    Факторы внешней среды оказывают влияние только на внешние признаки организма – фенотип, поскольку генотип – это лишь записанная определенным образом в молекулах ДНК наследственная информация. Эта информация может не проявляться фенотипически, но при этом образовывать резерв наследственной изменчивости.

    Проявление этих признаков в фенотипе зависит от частоты встречаемости аллелей, несущих данные мутации. Чем шире они распространяются, тем выше вероятность того, что они проявятся в фенотипе на определенном этапе развития.

    В зависимости от соответствия проявившихся признаков условиям внешней среды, особи-носители этих признаков либо погибают, либо дают потомство, способное к размножению. В результате развития второго сценария возможно вытеснение старого признака новым вместе с носителями этого признака.

    Наблюдения подтвердили, что благодаря перераспределению частот встречаемости отдельных генов увеличивается адаптивная способность популяций к постоянно изменяющимся условиям среды обитания.

    Элементарные факторы эволюции

    Тем не менее есть вероятность возникновения факторов, способных препятствовать свободному скрещиванию особей. Этот процесс биологии называют изоляцией.

    Между изолированными друг от друга популяциями перестает проходить обмен генетической информацией, вследствие чего отличия генофондов популяций увеличиваются и укрепляются. Поэтому со временем они превращаются в разные виды.

    Различают основные виды изоляции:

    • географическая – обусловленная географическими препятствиями (большие расстояния, горы, водные преграды);
    • биологическая – обусловленная биологическими отличиями между особями (экологическая, которая связана со смещением сроков спаривания/цветения; генетическая, связанная с перестройками геномов и хромосом; морфофизиологическая, связанная с размерными отличиями особей и разницей в строении их органов размножения; этологическая, связанная с отличиями в поведении особей в брачный период).

    Еще один фактор эволюции – мутационный процесс.

    Мутации – скачкообразные и устойчивые изменения признаков, которые передаются по наследству. Они приводят к появлению новых генов, поскольку в результате этого процесса возможен переход гена из одного состояния в другое, или его изменение.

    Мутационный процесс является поставщиком элементарного эволюционного материала для естественного отбора.

    Также источником материала для естественного отбора является комбинативная изменчивость. Это образование новых комбинаций из существующих генов. Комбинативная изменчивость создает фенотипическое разнообразие особей в популяции.

    При значительном сокращении численности популяции (к примеру, из-за наводнения или уменьшения пищевых ресурсов) остаются в живых особи с редкими генотипами. Среди небольших популяций случайные события могут повлечь за собой изменения частот некоторых аллелей.

    Процесс случайного ненаправленного изменения частот аллелей и генотипов в популяциях получил название дрейф генов. Согласно теории, одной из главных причин дрейфа генов являются волны жизни.

    Классификация популяционных волн

    Волны жизни — это периодические и непериодические колебания численности популяции.

    Читайте также:  Калибры патроны и классификация стрелкового оружия

    Они характерны для всех без исключения видов живых организмов. Постоянные изменения условий существования являются причиной того, что число доживающих до взрослого состояния особей всегда разное.

    Рассмотрим примеры различных популяционных волн.

    1. Периодические колебания численности короткоживущих организмов характерны для множества отрядов насекомых, грибов, растений и микроорганизмов. Последние зачастую приводят к простудным заболеваниям в весенний и осенний период. Это объясняется волнами массового размножения ряда простейших, являющихся возбудителями инфекционных заболеваний.
    2. Непериодические колебания численности зависят от комплекса разных факторов. Обычно эти колебания касаются многих видов/подвидов растений и животных. Это может привести к коренным перестройкам биогеоценоза. Колебания численности зависят от благоприятных для популяции отношений в пищевых цепях: увеличение пищевых ресурсов или послабление пресса хищников для популяции жертв.
    3. Всплески численности видов на новых территориях, где не водятся их естественные враги. Так в позднее Средневековье в связи с развитием мореходства возросли всплески численности крыс, расселявшихся с мореплавателями по всему миру.
    4. Резкие непериодические колебания численности, связанные с природными катаклизмами. Несколько лет засухи могут стать причиной изменений на больших участках площади: увеличение территории сухих лугов, выгорание торфяных залежей, наступление луговой растительности на болотные участки и т.д.

    Ни один из вышеназванных процессов не может единолично обеспечить протекание эволюционного процесса в биосфере. Для этого и популяционные волны, и изоляция, и мутация, и дрейф генов должны действовать в одном направлении.

    Популяция является элементарной единицей эволюции потому, что она в процессе эволюции выступает как генетическое, репродуктивное и экологическое единство.

    Источник

    Элементарные факторы эволюции

    Элементарный эволюционный процесс — изменение частот аллелей и генотипов в популяции. Элементарные факторы эволюции — факторы, изменяющие частоту аллелей и генотипов в популяции (генетическую структуру популяции). Выделяют несколько основных элементарных факторов эволюции: мутационный процесс, популяционные волны, изоляция, отбор.

    Мутационная и комбинативная изменчивость. Мутационный процесс приводит к возникновению новых аллелей (или генов) и их сочетаний в результате мутаций. В результате мутации возможен переход гена из одного аллельного состояния в другое (А а) или изменение гена вообще (А С). Мутационный процесс, в силу случайности мутаций, не обладает направленностью и без участия других факторов эволюции не может направлять изменение природной популяции. Он лишь поставляет элементарный эволюционный материал для естественного отбора.

    Комбинативная изменчивость возникает в результате образования у потомков новых комбинаций уже существующих генов, унаследованных от родителей. Источниками комбинативной изменчивости являются: перекрест хромосом (рекомбинация), случайное расхождение гомологичных хромосом в мейозе, случайное сочетание гамет при оплодотворении.

    Популяционные волны(волны жизни) — периодические и непериодические колебания численности популяции как в сторону увеличения, так и в сторону уменьшения. Причинами популяционных волн могут быть: периодические изменения экологических факторов среды (сезонные колебания температуры, влажности и т.д.), непериодические изменения (природные катастрофы), заселение видом новых территорий (сопровождается резкой вспышкой численности).

    В качестве эволюционного фактора популяционные волны выступают в малочисленных популяциях, где возможно проявление дрейфа генов. Дрейф генов — случайное ненаправленное изменение частот аллелей и генотипов в популяциях. В малых популяциях действие случайных процессов приводит к заметным последствиям. Если популяция мала по численности, то в результате случайных событий некоторые особи независимо от своей генетической конституции могут оставить или не оставить потомство, вследствие этого частоты некоторых аллелей могут резко меняться за одно или несколько поколений. Так, при резком сокращении численности популяции (например, вследствие сезонных колебаний, сокращения кормовых ресурсов, пожара и т.д.) среди оставшихся в живых немногочисленных особей могут быть редкие генотипы. Если в дальнейшем численность восстановится за счет этих особей, то это приведет к случайному изменению частот аллелей в генофонде популяции.

    Изоляция обусловлена возникновением разнообразных факторов, препятствующих свободному скрещиванию. Между образовавшимися популяциями прекращается обмен генетической информацией, в результате чего начальные различия генофондов этих популяций увеличиваются и закрепляются. Изолированные популяции могут подвергаться различным эволюционным изменениям, постепенно превращаться в разные виды.

    Различают пространственную и биологическую изоляцию. Пространственная (географическая) изоляция связана с географическими препятствиями (водные преграды, горы, пустыни и др.). Биологическая изоляция обусловлена невозможностью спаривания и оплодотворения (в связи с изменением сроков размножения, строения или других факторов, препятствующих скрещиванию), гибелью зигот (вследствие биохимических различий гамет), стерильностью потомства (в результате нарушения конъюгации хромосом при гаметогенезе).

    Эволюционное значение изоляции состоит в том, что она закрепляет и усиливает генетические различия между популяциями.

    Естественный отбор. Изменения частот генов и генотипов, вызванные рассмотренными выше факторами эволюции, носят случайный, ненаправленный характер. Направляющим фактором эволюции является естественный отбор.

    Естественный отбор — процесс, в результате которого выживают и оставляют после себя потомство преимущественно особи с полезными для популяции свойствами. Отбор действует в популяциях, его объектами являются фенотипы отдельных особей. Однако отбор по фенотипам является отбором генотипов, так как потомкам передаются не признаки, а гены. В результате в популяции происходит увеличение относительного числа особей, обладающих определенным свойством или качеством. Таким образом, естественный отбор — это процесс дифференциального (выборочного) воспроизводства генотипов.

    Различают три основные формы естественного отбора: стабилизирующий, движущий и разрывающий (дизруптивный).

    Стабилизирующий отбор направлен на сохранение мутаций, ведущих к меньшей изменчивости средней величины признака. Действует при относительно постоянных условиях окружающей среды, то есть пока сохраняются условия, повлекшие образование того или иного признака или свойства. Например, сохранение у насекомоопыляемых растений размеров и формы цветка, так как цветки должны соответствовать размерам тела насекомого-опылителя. Сохранение реликтовых видов.

    Движущий отбор направлен на сохранение мутаций, изменяющих среднюю величину признака. Возникает при изменении условий окружающей среды. Особи популяции имеют некоторые отличия по генотипу и фенотипу, и при длительном изменении внешней среды преимущество в жизнедеятельности и размножении может получить часть особей вида с некоторыми отклонениями от средней нормы. Вариационная кривая смещается в направлении приспособления к новым условиям существования. Например, возникновение у насекомых и грызунов устойчивости к ядохимикатам, у микроорганизмов — к антибиотикам.

    Разрывающий (дизруптивный) отбор направлен на сохранение мутаций, ведущих к наибольшему отклонению от средней величины признака. Разрывающий отбор проявляется в том случае, если условия среды изменяются так, что преимущество приобретают особи с крайними отклонениями от средней нормы. В результате разрывающего отбора формируется полиморфизм популяции, то есть наличие нескольких, различающихся по какому-либо признаку групп. Например, при частых сильных ветрах на океанических островах сохраняются насекомые либо с хорошо развитыми крыльями, либо с рудиментарными.

    7.1.2.4. Видообразование

    Между особями разных популяций внутри вида возможен процесс скрещивания и образования плодовитого потомства. Однако в результате изоляции популяций скрещивание между ними прекращается, обмена наследственной информацией не происходит и популяции становятся самостоятельными генетическими системами.

    В ходе видообразования осуществляются в основном два процесса: возникновение адаптаций в ответ на изменение условий среды и обособление на основе изоляции новых видов. Различают два основных пути видообразования: аллопатрическое и симпатрическое.

    Читайте также:  Фармакологические группы препаратов классификация таблица

    Аллопатрическое (географическое) видообразование связано с пространственной изоляцией популяций. Пространственная изоляция происходит либо в результате миграции группы особей за пределы ареала исходного вида, либо при расчленении ареала какими-либо преградами (реками, горами и т.п.). В обоих случаях происходит нарушение панмиксии (свободного скрещивания) между группами и разобщение генофондов. С течением времени различия между популяциями увеличиваются и они превращаются в самостоятельные виды.

    Симпатрическое видообразование связано с биологической изоляцией популяций. Оно осуществляется в пределах ареала исходного вида из популяций с перекрывающимися или совпадающими ареалами. Можно выделить несколько способов симпатрического видообразования: путем полиплоидии (в роде табака исходное число хромосом равно 12, но имеются формы с 24, 48, 72 хромосомами); путем гибридизации с последующим удвоением хромосом (межвидовые гибриды растений, например, рябино-кизильник, некоторые виды малины и др.); путем сезонной изоляции (форель оз. Севан по срокам размножения образует озимую и яровую расы).

    Макроэволюция

    Дивергенция и конвергенция

    Макроэволюция — эволюция надвидовых таксонов, в результате которой формируются более крупные систематические группы. В ее основе лежат те же эволюционные факторы, что и в основе микроэволюции.

    Важными процессами макроэволюции являются дивергенция и конвергенция.

    Дивергенция — расхождение признаков в ходе эволюции у родственных групп, развивающихся в разнородных условиях. Она приводит к разделению вида на популяции, род на виды, семейство на роды и т.д. Дивергенция увеличивает разнообразие форм жизни. В результате дивергенции формируются гомологичные органы. Гомологичными называют органы, имеющие единое происхождение независимо от выполняемых функций (конечности позвоночных, видоизменения корня, стебля и листьев у растений).

    Конвергенция— схождение признаков в ходе эволюции у неродственных групп, развивающихся в схожих условиях. Например, акулы, ихтиозавры и дельфины имеют внешнее сходство, но принадлежат к разным систематическим группам: рыбам, пресмыкающимся и млекопитающим соответственно. В результате конвергенции образуются аналогичные органы. Аналогичными называются органы, выполняющие одинаковые функции и имеющие внешнее сходство, но различные по происхождению (жабры рака и рыбы, крыло птицы и бабочки, роющие конечности крота и медведки).

    Источник

    Биология в лицее

    Сайт учителей биологии МБОУ Лицей № 2 г. Воронежа, РФ

    Site biology teachers lyceum № 2 Voronezh city, Russian Federation

    Последствия мутаций для клетки. Мутации, которые ухудшают деятельность клетки в многоклеточном организме, часто приводят к гибели клетки. Если внутри- и внеклеточные защитные механизмы не распознали мутацию, и клетка прошла деление, то мутантный ген передастся всем клеткам — потомкам материнской клетки, в которой произошла мутация.

    Последствия мутаций для организма. Мутации, произошедшие в клетках тела многоклеточных организмов (соматические мутации), передаются лишь дочерним клеткам путём митотического деления. Они, как правило, не наследуются потомками, если только для организмов данного вида не характерно бесполое размножение. Организм с мутацией в соматических клетках (клетках тела) называют мозаичным, потому что он содержит как нормальные клетки, так и мутантные.

    Пёстролистность у томата — результат соматической мутации в одной из клеток листа, которая в результате митотических делений передалась соседним клеткам

    Мутации, произошедшие в половых клетках (генеративные мутации), наследуются потомками. Такие мутации являются основой наследственной изменчивости в живой природе.

    Гаметическая (генеративная) мутация — белые глаза — у дрозофилы приводит к рождению у красноглазых особей белоглазых потомков

    Последствия мутаций для вида. Мутации, переданные через половые клетки следующему поколению, могут вызывать незначительные или значительные нарушения функций дочернего организма или даже приводить к его гибели. Однако в очень редких случаях мутация может привести к появлению у организма нового полезного признака, и тогда последствия мутации оказываются положительными; в этом случае они являются средством адаптации организма к окружающей среде. Существование разных вариантов аллельных генов является результатом закрепления мутаций в генофонде.

    С точки зрения эволюции мутации обеспечивают достаточное генетическое разнообразие, чтобы позволить видам приспособиться к условиям окружающей среды путём естественного отбора.

    Популяционные волны — это вспышки численности, периодические или непериодические значительные изменения числа особей в популяции. Русский биолог, генетик и эволюционист С. С. Четвериков назвал популяционные волны «волнами жизни».

    Популяционные волны наблюдаются у всех видов животных и растений, включая микроорганизмы. Причины таких колебаний часто имеют экологическую природу. Так, размеры популяций жертвы растут при снижении давления на них со стороны популяций хищника, а увеличение кормовых ресурсов способствует росту численности хищников и они активнее истребляют жертв.

    Масштабы колебаний численности у популяций разных видов обычно разные. Например, численность майского жука на пике волны может увеличиться в миллион раз, сибирского шелкопряда — в 12 млн раз, а зайцев — в 10 раз

    При резком сокращении численности какой-либо популяции среди оставшихся в живых особей могут оказаться редкие генотипы. В дальнейшем восстановление численности данной популяции будет идти за счёт выживших особей, что приведёт к изменению частот генов, а значит, и к изменению генофонда популяции.

    Дрейф генов — это случайное изменение генных частот в небольшой, полностью изолированной популяции. Дрейф генов происходит случайным образом, при этом частота аллелей в популяции из поколения в поколение несколько варьирует.

    Пример последствия дрейфа генов — история кошек, завезённых на остров Вознесения. Большим бедствием для местной фауны были крысы, попавшие на остров с одного из затонувших неподалёку кораблей, который зашёл на остров для ремонта. До этого на острове не было хищников, и птицы в огромном количестве гнездились и откладывали яйца прямо на камнях. До прибытия первого военного гарнизона крысы успели уничтожить большую часть прилетающих на остров птиц.

    Для борьбы с крысами на остров привезли кошек. Расплодившись на острове, кошки уничтожили почти всех оставшихся птиц, оказавшихся более легкой добычей, чем крысы. Птицы вынуждены были гнездиться только на соседнем скалистом островке, недосягаемом для котов и крыс .

    Изоляция — ограничение или нарушение свободного скрещивания индивидов и перемешивания разных форм организмов. Изоляция — один из элементарных факторов эволюции.

    В макроэволюционном плане изоляция обусловлена нескрещиваемостью разных видов. В микроэволюционном плане, на внутривидовом уровне, различают 2 основные группы изоляции:

    • географическую, к которой относится возникновение преград между разными частями популяции или разными популяциями (водные барьеры для сухопутных и суша для водных организмов, горы для долинных и долины для горных видов и пр.),
    • биологическую (экологическую, анатомо-морфо-физиологическую и генетическую).

    Эволюционная суть изоляции — это разрыв единого генофонда вида на два и более изолированных друг от друга генофондов, т. е. прекращение обмена между ними генетическим материалом. Разделенные части популяции уже самостоятельно подвергаются действию естественного отбора.

    Конечным результатом изоляции является образование новых подвидов, а затем и видов.

    Изоляция, мутационный процесс и популяционные волны, являясь факторами эволюции, влияют на эволюцию вида, но не направляют ее. Направленность эволюции задается естественным отбором.

    Источник