Admin

Генетика популяций

Популяция представляет собой совокупность особей одного вида, занимающих определенный ареал, свободно скрещивающихся друг с другом, имеющих общую генетическую основу и в той или другой степени изолированных от других популяций данного вида. Популяция складывается под влиянием условий существования на основе взаимодействия трех факторов эволюции: наследственности, изменчивости и естественного отбора.

Совокупность различных наследственных факторов, которыми обладают организмы, входящие в популяцию, называют генофондом популяции. Генофонд популяции с течением времени меняется: с одной стороны, он обедняется в результате вымирания организмов, заключающих определенные гены, а с другой стороны — обогащается благодаря мутациям, дающим начало новым генам, и спонтанным скрещиваниям с другими популяциями. Решающее значение для изменения генофонда популяций имеет воздействие естественного отбора, который устраняет организмы с признаками, имеющими на данном этапе отрицательное значение в борьбе за существование, и содействует организмам с положи тельными признаками.

Изучение наследования в популяциях связано с изучением их генетического состава в сменяющихся поколениях, то есть определением частот различных генотипов и аллелей.

Известно, что среди организмов с половым размножением существуют две различные группы: с самооплодотворением и перекрестным оплодотворением. Проявления закономерностей наследования в популяциях самооплодотворяющихся и перекрестно-оплодотворяющихся организмов различны.

Например, при самоопылении гетерозиготных по окраске цветка растений гороха (F1) (А — красная, а — белая) в потомстве (F2) получится расщепление 1 АА : 2 Аа : 1 аа, или в процентном отношении 25 АА : 50 Аа : 25 аа. Следовательно, в F2 50% растений гомозиготы (25% АА + 25% аа) и 50% — гетерозиготы. В следующем поколении (F3) число гомозиготных генотипов составит уже 75% и, наконец, в F10 — 99,80%, число гетерозигот при этом уменьшится до 0,20%.

Генетическая сущность самооплодотворения (самоопыления) сводится к тому, что гены, находящиеся в гетерозиготном состоянии, переходят в гомозиготное состояние, иначе говоря, идет процесс разложения популяции на линии с различными генотипами (процесс гомозиготизации).

Следовательно, в дикой природе популяции растений-самоопылителей представлены преимущественно гомозиготными формами. Аналогичное явление свойственно и сортам самоопыляющихся растений: пшенице, ячменю и т. д. Практически такие популяции и сорта представлены чистыми линиями, группами потомков одного самоопыляющегося растения.

У высших растений и животных — перекрестно-опылителей — к гомозиготизации приводит родственное скрещивание, или инбридинг, широко применяемое в селекции. У человека к такому же результату приводят родственные браки.

У перекрестнооплодотворяющихся организмов формирование и поддержание популяции основано на свободном скрещивании особей с различными генотипами.

Представим, что в какой-то группе особей встречаются только формы, гомозиготные по разным аллелям одного гена, то есть АА и аа, и число их одинаково. Такая группа будет производить равное число мужских и женских гамет с геном А и а (0,5 А и 0,5 а). Если особи будут свободно скрещиваться между собой, то встреча гамет при оплодотворении будет являться случайным событием. В результате осуществятся следующие комбинации:


При этом доминантные гомозиготы АА возникают с частотой 0,25, гетерозиготы Аа — 0,5 и рецессивные гомозиготы — 0,25. В следующем поколении при таком же условии равновероятного образования разных типов гамет частота их с доминантной аллелью А будет равной 0,5/0,25 от доминантных гомозигот АА + 0,25 от гетерозигот Аа. Частота гамет с рецессивной аллелью а составит также 0,5/0,25 от гомозигот аа + 0,25 от гетерозигот Аа, то есть соотношение гамет будет такое же, как в предыдущем поколении.

Следовательно, при свободном скрещивании из поколения в поколение относительные частоты генов (и соответственно гомо- и гетерозигот) не меняются. Эту закономерность по имени установивших ее ученых называют законом Харди-Вайнберги (1908). Этот закон справедлив при соблюдении определенных условий: 1) популяция должна быть достаточно велика; 2) должен отсутствовать отбор;

3) не должно возникать новых мутаций; 4) не должна происходить миграция особей с иными генотипами из соседних популяций данного вида.

Знание частоты встречаемости некоторых признаков в человеческом обществе позволяет рассчитывать частоту генов, например, частоту аллелей групп крови, различных заболеваний и др. Зная распространение той или иной полезной или вредной для селекции мутации, можно рассчитать вероятность встречаемости ее в гомо- и гетерозиготном состоянии, что необходимо для выбора методов селекции.

Генетические исследования природных популяций показали, что при относительной фенотипической однородности они насыщены разнообразными рецессивными мутациями. По достижении высокой концентрации мутаций становится вероятным скрещивание особей, несущих аллельные рецессивные гены. В результате мутации проявятся фенотипически и попадут под контроль естественного отбора. Таким образом, каждый вид и каждая его популяция представляет собой сложную гетерозиготную систему, таящую в себе, по выражению И. И. Шмальгаузена, «резерв наследственной изменчивости».

__________________
Телеграм-канал ЖЕЛЕЗНОДОРОЖНИК

Если у вас возникли вопросы по работе сайте - пишите на почту admin@scbist.com