Генетические основы эволюции

Слайд 1

Слайд 2

План: Понятие о микроэволюции Элементарный эволюционный материал (мутации и комбинации) Элементарная единица эволюции (популяция) Элементарное эволюционное событие (закон Харди- Вайнберга )

Слайд 3

Понятие о микроэволюции Микроэволюция — начальный этап эволюционного процесса, который протекает внутри вида и приводит к образованию новых видов. Учение о микроэволюции развито Н. В. Тимофеевым-Ресовским.

Слайд 4

Микроэволюция осуществляется непосредственно внутри популяций, где встречаются особи с различными генотипами, и является следствием происходящих там мутаций и комбинаций генов. Естественный отбор постепенно меняет генный состав популяции (генофонд), что может привести к образованию нового подвида, а затем и вида.

Слайд 5

Элементарный эволюционный материал Мутации и комбинации — элементарный эволюционный материал. Мутации генов и хромосом — единственный источник новых изменений. Они возникают медленно, но непрерывно и затрагивают любые, даже биологически важные признаки, такие, как способность к скрещиванию, плодовитость, общая жизнеспособность и др. Конечно, несколько появившихся мутаций еще не изменят популяцию. Но, возникая непрерывно, они будут накапливаться из поколения в поколение в гетерозиготном, скрытом виде, пока вероятность скрещивания гетерозиготных особей не будет достаточно большой.

Слайд 6

В результате такого скрещивания мутация попадает в гетерозиготное состояние и особи, несущие ее, будут отличаться от своих сородичей какими-то признаками, например окраской глаз, нечувствительностью к определенным химическим препаратам и т. д. Если эти признаки окажутся полезными в условиях существования популяции, они подхватятся естественным отбором и через 1—2 поколения число особей, обладающих ими, значительно возрастет. Выход какой-либо мутации на эволюционную арену—чрезвычайно важное событие в жизни популяции и вида в целом.

Слайд 7

Изучение большого числа природных популяций подтвердило вывод С. С. Четверикова о их насыщенности разнообразными мутациями. В разных популяциях частоты мутантных генов различны. Практически нет двух популяций, в которых мутации возникали бы с одинаковой частотой и затрагивали бы одни и те же признаки. Все это, вместе взятое, дает основание полагать, что именно мутации являются элементарным эволюционным материалом, с которым «работает» естественный отбор.

Слайд 8

Элементарная единица эволюции Установление наименьшей единицы, где осуществляются первичные эволюционные преобразования, имеет принципиальное значение для понимания сложных процессов исторического развития органического мира и для дальнейшего развития эволюционного учения. В результате многостороннего изучения вида было выработано общепринятое положение, согласно которому вид — это сложная система, имеющая свою структуру, состоящая из ряда внутривидовых подразделений, а основной единицей существования, воспроизводства и эволюции вида является популяция , обладающая собственной эволюционной судьбой. Термин « популяция » введён в 1903 году датским генетиком В. Иогансеном (1857-1927).

Слайд 9

Популяция — многочисленная группа особей одного вида, живущая длительное время (большое число поколений) на определенной части ареала данного вида, где нет заметных преград для случайного свободного скрещивания особей этой группы. Связанные в единое целое организмы популяции характеризуются общностью генетической программы и возможностью (через скрещивание) свободного обмена генетической информацией. В популяцию объединяется многочисленная группа особей вида, что обеспечивает надежность ее существования в сложных условиях среды обитания, воспроизводства, поддержания численного соотношения полов, возрастных групп и т. д. Эволюционируют не отдельные особи, а популяции.

Слайд 11

Типы популяций Популяции могут занимать разные по размеру площади и условия в пределах местообитания одной популяции тоже могут быть не одинаковы. По этому признаку выделяют три типа популяций: элементарную, экологическую, географическую .

Слайд 12

Вид как целостная замкнутая система может существовать на протяжении неограниченного времени, и его можно было бы принять за эволюционную единицу. Однако вид распадается на составляющие его части - популяции. Популяция благодаря большой численности особей представляет собой не­прерывный поток поколений. Вот почему роль элементарной эволюционной единицы приходится все-таки признать не за видом, а за популяцией.

Слайд 13

Элементарное эволюционное явление Закон Харди — Вайнберга — основа математических построений генетики популяций и современной эволюционной теории. Сформулирован независимо друг от друга математиком Годфри Харди (Англия) и врачом Вильгельмом Вайнбергом (Германия) в 1908 г.

Слайд 14

Этот закон утверждает, что частоты аллелей и генотипов в данной по­пуляции будут оставаться постоянными из поколения в поколение при выполнении следующих условий: численность особей популяции достаточно велика (в идеале — бесконечно велика), спаривание происходит случайным образом (т. е. осуществ­ляется панмиксия ), мутационный процесс отсутствует, от­сутствует обмен генами с другими популяциями, естественный отбор отсутствует, т. е. особи с разными генотипами одинаково плодовиты и жизнеспособны. Иногда этот закон форму­лируют иначе: в идеальной популяции частоты аллелей и геноти­пов постоянны . (Поскольку описанные выше условия выполнения данного закона и есть свойства идеальной популяции.)

Слайд 15

Математи­ческая модель закона отвечает формуле: Рассмотрим этот закон на простом примере: Назовем два аллеля А и а. Тогда у особей могут встречаться четыре следующие комбинации этих аллелей: АА, аа , аА , Аа . Если обозначить через p и q частоту встречаемости индивидуумов с аллелями А и а соответственно, то согласно закону Харди— Вайнберга : p 2 +2pq+q 2 =100%, где p2 — частота встречаемости индивидуумов с аллелями АА, 2pq — с аллелями Аа или аА , а q2 — частота встречаемости индивидуумов с аллелями аа . Эти частоты, при соблюдении сформулированных выше условий, будут оставаться постоянными из поколения в поколение, независимо от изменения количества индивидуумов и от того, насколько велики (или малы) p и q. p 2 +2pq+q 2 =1

Слайд 16

Главное применение закона Харди— Вайнберга в генетике при­родных популяций — вычисление частот аллелей и генотипов. Благодаря открытию закона Харди— Вайнберга процесс микроэволюции стал доступен непосредственному изучению: о его ходе можно судить по изменениям из поколения в поколение частот генов (или генотипов).

Слайд 17

Таким образом, несмотря на то что этот закон действителен для идеальной популяции, которой нет и не может быть в природе, он имеет огромное практическое значение, так как дает возможность рассчитать частоты генов, изменяющиеся под влиянием различных факторов микроэволюции .

Слайд 18

Спасибо за внимание!