4.Дрейф генов

На генетическую структуру популяции может оказывать влияние также дрейф генов. Это касается малочисленных популяций, в которых могут быть представлены не все аллели, типичные для данного вида. Случайные события, например, преждевременная гибель особи, бывшей единственным обладателем какого-то аллеля, приведут к исчезновению этого аллеля в популяции. Точно так же, как некий аллель может исчезнуть из популяции, его частота может случайным образом увеличиться. Это случайное изменение концентрации аллелей в популяции и называется дрейфом генов, который открыли С. Райт и Р. Фишер и независимо одних советские ученые Н.П. Дубинин и Д.Д. Ромашов, назвавшие это явление генетико-автоматическими процессами. Влияние дрейфа генов на изменение генетической структуры малочисленной популяции было доказано экспериментально. В пробирки с кормом посадили по две самки и два самца мух дрозофил, гетерозиготных по аллелю А (из генотипа Аа). В такой искусственно созданной малой популяции соотношение нормального (А) и мутантного (а) аллелей было одинаковым. Спустя несколько поколений оказалось, что частота мутантного аллеля меняется случайным образом. В некоторых популяциях он был утрачен, а в других, наоборот. Все особи стали гомозиготными по мутантному аллелю; часть популяций содержала нормальный и мутантный аллели. Таким образом, несмотря на то, что мутантные особи менее жизнеспособны, в некоторых небольших популяциях вопреки естественному отбору мутантный аллель полностью «вытеснил» нормальный. Небольшую популяцию он может привести к гибели, а может сделать ее еще более приспособленной к данной среде или усилить ее дивергенцию от родительской популяции.

Таким образом, генетическое разнообразие в популяциях достигается совокупным влиянием мутаций, их комбинаций. Волн жизни, потока генов и дрейфа генов. Поскольку большинство из этих процессов вызывается воздействием на особей популяции тех или иных экологических факторов среды, а результатом воздействия является изменение генов и генотипов особей, в совокупности эти факторы получили название генетико-экологические факторы эволюции.

Вопросы самоконтроля

1.Назовите основные факторы эволюции органического мира.

2.Что такое борьба за существование.

3.Каково значение борьбы за существование.

4.Перечислите формы борьбы за существование.

5.Что такое естественный отбор.

6.Назовите виды естественного отбора.

7.В каких условиях действует движущий отбор , к чему он приводит.

8.Назовите элементарные факторы эволюции?

9.Носят ли элементарные факторы эволюции направленный характер?

Тема 31. Биологический вид

Задание № 1

1.Прочитайте ниже изложенный учебный материал.

2.Проанализируйте таблицы из приложения

3.Ответьте на вопросы самоконтроля.

Вид, его критерии.

ВИД – это совокупность особей, обладающих наследственным сходством морфологических и биохимических, физиологических особенностей, свободно скрещивающихся между собой и дающих плодовитое потомство, приспособленных к определенным условиям жизни и занимающих в природе определенную область – ареал.

Каждый вид живых организмов можно описать совокупностью характерных черт, свойств, которые называются признаками вида.

Признаки вида, с помощью которых один вид можно отличить от другого называются критериями вида. Наиболее часто используют шесть общих критериев вида: морфологический, физиологический, географический, экологический, генетический и биохимический. Сущность каждого из них заключается в следующем.

Морфологический критерий- - понимают совокупность внешних признаков организма. Долгое время этот критерий был главным и даже единственным. По внешнему виду, размерам и окраске оперения можно, например, легко отличить большого пестрого дятла от зеленого дятла, малого пестрого дятла и желны, большую синицу от хохлатой, длиннохвостой. По внешнему виду побегов и соцветий, размерам и расположению листьев легко различают клевер луговой, клевер ползучий, клевер люпиновый, клевер горный и другие виды растений.

Морфологический критерий самый удобный и поэтому широко используется в систематике. Однако он недостаточен для различения видов, которые имеют значительное морфологическое сходство. В природе достаточно часто встречаются так называемые виды- двойники, которые практически не различаются по внешнему виду. Около 5% всех видов насекомых, птиц, рыб, амфибий, червей составляют виды- двойники. Морфологический критерий также не «работает», когда особи одного и того же вида резко различаются между собой по внешнему виду (полиморфные виды). Простейший пример полиморфизма – половой диморфизм – морфологические различия между мужскими и женскими особями одного и того же вида. Так, например, еще К. Линей на основании особенностей морфологического строения отнес самца и самку утки кряквы к разным видам. Полиморфизм характерен для многих видов. В Англии у 70 видов бабочек наряду с особями со светлой окраской имеются и темно окрашенные формы. Существуют улитки, взрослые особи которых имеют окраску раковины от светло – желтой до темно – коричневой и зеленой. Затруднительно использование морфологического критерия при диагностике одомашненных видов. Породы, выведенные человеком, могут значительно отличаться друг от друга, оставаясь в пределах одного вида ( например, породы голубей).

Физиологический критерий – заключается в сходстве жизненных процессов, в первую очередь в возможности скрещивания между особями одного вида с образованием плодовитого потомства. Между разными видами существует физиологическая изоляция. Представители разных видов, как правило, не скрещиваются, или потомство их бесплодно. Нескрещиваемость видов объясняется различиями в строении полового аппарата, сроках размножения и др. В то же время между некоторыми видами живых организмов скрещивание возможно, при этом могут образовываться плодовитые гибриды ( зяблики, канарейки, вороны, зайцы, ивы, тополя и др.).

Географический критерий – основан на том, что каждый вид занимает определенную территорию или акваторию (это определенный ареал вида). Он может быть большим или меньшим, прерывистым или сплошным. Многие виды занимают разные ареалы. Но огромное число видов имеет совпадение, т.е. накладывающиеся или перекрывающиеся ареалы. Кроме того, существуют виды, не имеющие четких границ распространения. А также виды – космополиты, обитающие на огромных пространствах суши или океана. Космополитическими являются некоторые обитатели внутренних водоемов – рек и пресноводных озер (виды рдестов, ряски, тростник). Обширный набор космополитов среди сорных растений, синантропных животных (постельный клоп, рыжий таракан, комнатная муха, а также одуванчик лекарственный, ярутка полевая, пастушья сумка и др.).

Существуют также виды, которые имеют разорванный ареал. Так, например, липа растет в Европе, проникая на восток до Тобольска, и вновь встречается в Кузнецком Алатау и Красноярском крае. Голубая сорока имеет две части ареала – западноевропейскую и восточносибирскую. В силу этих обстоятельств географический критерий, не является абсолютным.

Экологический критерий – это совокупность факторов внешней среды, в которой существует вид. Иными словами, каждый вид занимает определенную экологическую нишу. Так, например, лютик едкий произрастает на пойменных лугах, лютик ползучий – по берегам рек и канав, лютик жгучий – заболоченных местах. Существуют, однако, виды, которые не имеют строгой экологической приуроченности. Это, во-первых, синантропные виды (виды, обитающие рядом с человеком или его жилищем) – вши, клопы, тараканы, мухи, крысы, мыши и т.п. Во-вторых, комнатные и культурные растения, сорняки, домашние животные, которые находятся под опекой человека.

Генетический критерий - это характерный для каждого вида набор хромосом, строго определенное их количество, размеры и форма. Это – главный видовой признак. Для подавляющего большинства видов характерен строго определенный кариотип. Например, два близких вида черных крыс различаются по числу хромосом: у одного вида 38 хромосом, у другого – 48. Открытие методов, способствовавших изучению морфологии митотических хромосом определило возникновение целого направления в биологии –кариосистематики, которое внесло определенный вклад, соответствующее поправки и уточнения в построенную на основе морфологических признаков филогенетическую схему.

Однако и это критерий не является универсальным. Во-первых, у многих разных видов число хромосом одинаково и форма их сходна. Так, например, многие виды из семейства бобовых имеют 22 хромосомы (2n). Во-вторых, в пределах одного и того же вида могут встречаться особи с разным числом хромосом. Что является результатом мутаций. Например, ива козья имеет диплоидное (38) и тетраплоидное (76) число хромосом. У серебристого карася встречаются популяции с набором хромосом 100, 150, 200, тогда как нормальное число хромосом их равно 50. Таким. Образом в случае возникновения полиплоидных или анеуплоидных форм на основе генетического критерия нельзя достоверно определить принадлежность особей к конкретному виду.

Биохимический критерий- это различие химического состава и прежде всего белков. Известно, что синтез определенных высокомолекулярных веществ свойственен лишь определенным группам видов. Например, по способности образовывать и накоплять алкалоиды различаются виды растений в пределах семейств пасленовых сложноцветных, лилейных, орхидных. Или, к примеру, для двух видов бабочек из рода амата диагностическим признаком являются два фермента –фосфоглюкомутаза и эстераза -5. Однако этот критерий не находит широкого применения – он трудоемкий и далеко не универсальный. Существует значительная внутривидовая изменчивость практически всех биохимических показателей, вплоть до последовательности аминокислот в молекулах белков и нуклеотидов в отдельных участках ДНК.

Таким образом, ни один из критериев в отдельности не может служить для определения вида. Охарактеризовать вид можно по совокупности всех критериев.