Вопрос 8. Уровни биологического разнообразия. Генетическое, видовое, экосистемное разнообразие.

3 основных уровня биоразнообразия систем : генетическое, видовое и разнообразие экосистем. Иногда в отдельную категорию выделяют разнообразие ландшафтов, отражающее особенности территориального устройства и влияние местных, региональных и национальных культур общества.

Все типы биологического разнообразия взаимосвязаны между собой: генетическое разнообразие обеспечивает разнообразие видов. Разнообразие экосистем и ландшафтов создает условия для образования новых видов. Повышение видового разнообразия увеличивает общий генетический потенциал живых организмов Биосферы. Каждый вид вносит свой вклад в разнообразие - с этой точки зрения не существует бесполезных и вредных видов.

Генетическое разнообразие отражает внутривидовое разнообразие и обусловлено изменчивостью особей, оно часто обеспечивается репродуктивным поведением особей внутри популяции. Особи внутри популяции обычно генетически отличаются друг от друга. Генетическое разнообразие связано с тем, что особи обладают незначительно отличающимися генами – участками хромосом, которые кодируют определенные белки.

Установлено, что редкие виды имеют меньшее генетическое разнообразие, чем широко распространенные, и соответственно они более подвержены угрозе вымирания при изменении условий окружающей среды.

Видовое разнообразие, отражает разнообразие живых организмов (растений, животных, грибов и микроорганизмов). На сегодняшний день таксономистами определено примерно 1,75 млн. видов (UNER-WCMC 2000).

Точное число обитающих на нашей планете видов не может привести никто, но известно, что число видов животных значительно превосходит число видов растений, грибов и бактерий. Известно также, что среди животных по числу зарегистрированных видов лидируют насекомые. Их многообразие таково, что по числу видов они превосходят не только всех остальных животных, но также растения и микроорганизмы вместе взятые. В царстве растений пальму первенства уверенно держат покрытосеменные, или цветковые.

Разнообразие экосистем охватывает различия между типами экосистем, разнообразием сред обитания и экологических процессов. Отмечают разнообразие экосистем не только по структурным и функциональным составляющим, но и по масштабу – от микробиогеоценоза до биосферы. Иногда в отдельную категорию выделяют разнообразие ландшафтов, отражающее особенности территориального устройства и влияние местных, региональных и национальных культур общества.

Вопрос 9. Уровень генетического разнообразия, как основа биологического разнообразия. Понятие аллелей и их частоты. Закон и уравнение Харди-Вайнберга, условия его выполнения. Условия, повышающие генетическое разнообразие. Условия, понижающие генетическое разнообразие.

Уровень генетического разнообразия, как основа биологического разнообразия.

Биологи́ческое разнообра́зие — разнообразие жизни во всех её проявлениях, а также показатель сложности биологической системы, разнокачественности её компонентов. Также под биоразнообразием понимают разнообразие на трёх уровнях организации: генетическое разнообразие, видовое (разнообразие видов в экосистемах) и экосистемное разнообразие.

Генетическое разнообразие (генетический полиморфизм) - разнообразие популяций по признакам или маркерам генетической природы (или разнообразие генов и их вариантов — аллелей).

Существование генетического полиморфизма – обязательное условие сохранения биоразнообразия.

Оно характеризуется несколькими измеряемыми параметрами:

- средняя гетерозиготность (частота встречаемости, или доля гетерозигот, в популяции);

- генетическое расстояние - мера генетического различия (дивергенции) между видами, подвидами, или популяциями одного вида. Малое генетическое расстояние означает генетическое сходство, большее генетическое расстояние означает меньшее генетическое сходство.

- число аллелей на локус.

Понятия аллелей и их частоты

Алле́ли— различные формы одного и того же гена, расположенные в одинаковых участках (локусах) гомологичных хромосом, определяют направление развития конкретного признака.

Гомологичные хромосомы - пара хромосом приблизительно равной длины, с одинаковым положением центромеры и дающие одинаковую картину при окрашивании.

Если аллелей гена существует больше двух, то говорят о множественном аллелизме (Пример - группы крови системы AB0 у человека). Если два аллеля одного гена в клетках организма одинаковы, то такой организм (или клетка) называется гомозиготным (АА или аа). Если аллели разные, то организм называется гетерозиготным (Аа).

Типы аллельных взаимодействий:

-Полное доминирование - один аллель гена (доминантный) полностью скрывает присутствие другого (рецессивного). Пример: А - карие глаза; а - голубые глаза. Человек с генотипом Аа имеет карие глаза

-Неполное - гетерозиготный генотип будет иметь промежуточное значение признака. Например, у родительских форм растений белый (aa) и красный (AA) цветок, а у их гибрида в первом поколении (Aa) — розовый

- Кодоминирование - взаимодействие двух доминантных аллельных генов (Пример – 4 гр кр у чел.)

Доминирование, связанное с полом

-Межаллельная комплементация - взаимодействия аллельных генов, при котором возможно формирование нормального признака у организма, гетерозиготного по двум мутантным аллелям этого гена.

- Аллельное исключение и Множественный аллелизм

Частота аллели - Вероятность проявление отдельной алели. Для выражения частоты используют формулу p+q=1 p - частота доминантного аллеля; q – частота рецессивного аллеля

Закон и уравнение Харди - Вайнберга, условия его выполнения.

Закон гласит, что частота гомозиготных и гетерозиготных организмов в условиях свободного скрещивания остается постоянной, т.е пребывает в состоянии равновесия.

Относительные частоты генов популяции не изменяются из поколения в поколение при следующих условиях: - популяция должна быть велика; - отсутствие давление е.о; - отсутствие мутации генов;

- нет дрейф генов ( процесс случайного ненаправленного изменения частот аллелей в популяции)

- в популяции особи свободно скрещиваются; - нет миграций особей из соседних популяций.

И соответствовать уравнению:

(р + q)2 = р2+ 2pq+ q2 =1. Где р и q – частоты доминантного и рецессивного аллелей соответственно, р2 – частота гомозиготного доминантного генотипа (АА), 2рq – частота гетерозиготного генотипа (Аа), q2 – частота гомозиготного рецессивного генотипа (аа).

Условия, повышающие генетическое разнообразие.

- генная мутация. Затрагивают отдельные участки гена, что, обуславливает появление нового варианта признака, т. е. аллели, а не нового признака как такового. Изменение в последовательности нуклеотидов: выпадение, вставка, замена и т.п. Например, замена а на т. Причины – нарушения при удвоении (репликации) ДНК.

- комбинативная изменчивость - изменчивость, которая возникает вследствие рекомбинации генов во время слияния гамет (сочетание уже имеющихся генов). В основе комбинативной изменчивости лежат три процесса: обмен участками гомологичных хромосом (кроссинговер); независимое расхождение гомологичных хромосом при образовании половых клеток; случайное сочетание гамет при оплодотворении.

- Поток генов – это обмен генами между популяциями одного вида в результате свободного скрещивания их особей.

- Половое размножение. При п.р. происходит объединение генетической информации двух родительских организмов, что обуславливает значительную комбинативную изменчивость.

Условия, снижающие генетическое разнообразие.

1. Дрейф генов - процесс случайного ненаправленного изменения частот аллелей в популяции. Дрейф генов наблюдается среди малых популяций.

2. Популяционные волны или волны жизни – это колебания численности особей, характерные для любой популяции живых организмов.

3. Изоляция - исключение или ограничение свободной передачи генов (свободного скрещивания) между особями двух групп (популяций) в пределах одного вида. Если популяции остаются изолированными на протяжении ряда поколений, то они могут дивергировать по генотипической структуре, особенно если отбор в них действовал в разном направлении. И это может дать начало новым видам.

4. Инбридинг - скрещивание близкородственных форм в пределах одной популяции организмов (животных или растений). Последствия инбридинга: повышение гомозиготности; проявление рецессивных аллелей; при обычно отрицательном эффекте рецессивных аллелей влечёт за собой ослабление особей (инбредная депрессия).