Тема 13. Генетическая структура популяции

Задания

1. Уяснить понятие популяции.

2. Запомнить формулы для определения частот доминантного и рецессивного генов одной аллельной пары, уравнение Харди-Вайнберга.

3. Решение задач по вычислению генной, генотипической и фенотипической структуры популяции.

Литература

1. Гуляев Г.В. Генетика. – 3-е изд., перераб. и доп. – М. : Колос, 1984. – С. 311-327.

2. Гуляев Г.В. Задачник по генетике. – М. : Колос, 1973. – С. 31-33.

3. Абрамова З.В. Практикум по генетике. – 4-е изд., перераб. и доп. – Л. : Агропромиздат, Ленингр. отд-ние, 1992. – С. 164-167.

4. Щеглов Н.И. Сборник задач и упражнений по генетике (с решениями). – Краснодар : МП «Экоивест», 1991. – 34 с.

Пояснение к заданиям. Популяция – это совокупность особей одного вида, заселяющих определённую территорию, свободно скрещивающихся друг с другом и в той или иной степени изолированных от других совокупностей. У перекрёстноопыляющихся растений популяция формируется путём свободного скрещивания особей с разным генотипом. Наследственная структура следующего поколения воспроизводится на основе разнообразных сочетаний гамет при оплодотворении. Поэтому численность особей того или иного генотипа в каждом поколении будет определяться частотой встречаемости разных гамет, произведённых генотипически различными родительскими особями.

Математическую зависимость между частотами аллелей и генотипов в популяции установили два учёных, в честь которых она и была названа законом Харди-Вайнберга. Из этого закона следует, что состав популяции в отношении исходного соотношения аллелей остаётся постоянным от одного поколения к другому. Поэтому, если обозначить частоту доминантного аллеля А, равную p, а частоту рецессивного аллеля а, равную q, то pА + qа = 1. Это уравнение позволяет определить генную структуру популяции. Зная частоту одного из генов, можно вычислить частоту другого гена и частоты всех генотипов и фенотипов.

Г енотипическую и фенотипическую структуру популяции определяют по уравнению Харди-Вайнберга – p²AA + 2pqAa + q²aa (рисунок 47).

Несмотря на то, что закономерности, установленные Харди-Вайнбергом, правильны только для идеальной популяции, этот закон очень важен и для анализа динамики генетических преобразований естественных популяций и для изучения эволюционных процессов.

Из закона Харди-Вайнберга вытекает следующее:

а) число гомозиготных доминантных особей равно квадрату частоты доминантного гена (p²);

б) число гомозиготных рецессивных особей равно квадрату частоты рецессивного гена (q²);

в) число гетерозиготных особей равно удвоенному произведению частот обоих аллелей (2рq).

Процессы формирования популяции и её динамика составляет микроэволюцию. Движущими эволюционными факторами, которые определяют изменение генетического состава популяции из поколения в поколение, являются следующие:

1) мутации,

2) естественный отбор,

3) дрейф генов,

4) миграция.

Мутации привносят в популяцию новый генотип, который будет вовлечён в систему скрещиваний и полученное потомство подвергнуто отбору. Если мутационное изменение имеет преимущество над другими признаками, то эта форма получит распространение в данной популяции, а если мутантная форма уступает ранее существовавшим (а такое случается чаще), то она будет сразу или постепенно элиминирована (устранена).

В зависимости от складывающихся особенностей изменения генотипов в популяции действие отбора можно охарактеризовать тремя типами. Стабилизирующий отбор элиминирует крайние (пограничные) формы фенотипов. Дизруптивный отбор проявляется при меньшей приспособленности центральной группы растений вариационного ряда распределения. В результате образуются две или большее количество групп растений (новых популяций). Движущий отбор связан, как правило, с изменившимися условиями произрастания и реакцией популяции на преимущественное развитие определённых групп вариационного ряда, элиминацией противоположных групп и своеобразным «смещением» центра вариационного ряда (рисунок 48).

Дрейф генов можно представить при изоляции группы организмов на каком-нибудь небольшом острове или при уничтожении большинства особей на какой-либо территории в результате стихийного бедствия (пожар, эпифитотии вредных микроорганизмов, массовое распространение вредителей и др.). Дальнейшее размножение организмов и эволюция популяции пойдёт на основе случайно оставшегося количества некоторых представителей бывшей сбалансированной популяции по различным группам растений.

Миграции. В любую популяцию путём скрещивания могут включиться, мигрировать генотипы из другой пограничной популяции. Это приведёт к изменению частоты имевшихся аллелей и к сглаживанию границ между популяциями. В популяцию могут также мигрировать из другой новые, ранее отсутствовавшие в ней гены. Это ещё в большей степени усиливает генетическое разнообразие популяции. Наследственная структура каждого следующего поколения воспроизводится на основе разнообразных сочетаний гамет при оплодотворении. Поэтому численность особей того или иного генотипа в каждом поколении будет определяться частотой встречаемости разных гамет, произведённых генотипически различными родительскими особями.