13. Генетические процессы в больших популяциях. Закон Харди-Вайнберга и условия его выполнения. Генетические процессы в малых популяциях. Гомозиготизация.

Генетические процессы в больших популяциях: В больших популяциях, при отсутствии влияния других факторов эволюции, частоты аллелей и генотипов стремятся к стабильности и описываются законом Харди-Вайнберга.

• Большой размер популяции минимизирует влияние случайных факторов (генетический дрейф).

Закон Харди-Вайнберга:

Формулировка: В идеальной (пангмиктической) популяции, при отсутствии действия эволюционных факторов (мутаций, миграций, естественного отбора, генетического дрейфа), частоты аллелей и генотипов остаются постоянными из поколения в поколение.

Математическое выражение: Пусть p – частота доминантного аллеля (А), q – частота рецессивного аллеля (а). p + q = 1(сумма частот всех аллелей данного гена равна 1).

p² + 2pq + q² = 1 (распределение частот генотипов):

• p² – частота гомозигот по доминантному аллелю (АА).

• 2pq – частота гетерозигот (Аа).

• q² – частота гомозигот по рецессивному аллелю (аа).

Значение: Является нулевой гипотезой в популяционной генетике, отправной точкой для изучения эволюционных изменений. Если частоты отклоняются от предсказанных законом, это указывает на действие эволюционных факторов.

Условия выполнения закона Харди-Вайнберга (условия для "идеальной популяции"):

1. Большой размер популяции:Исключает случайные колебания частот аллелей (генетический дрейф).

2. Отсутствие мутаций: Новые аллели не возникают, старые не исчезают.

3. Отсутствие миграций (изолированность): Нет притока или оттока генов.

4. Отсутствие естественного отбора: Все генотипы одинаково жизнеспособны и плодовиты.

5. Панмиксия (случайное скрещивание): Каждый член популяции имеет равные шансы скреститься с любым другим членом противоположного пола.

Генетические процессы в малых популяциях:

• В малых популяциях закон Харди-Вайнберга не соблюдается, и эволюционные изменения могут происходить быстрее под влиянием случайных факторов.

• Генетический дрейф (эффект Сьюолла-Райта): Случайные колебания частот аллелей в малой популяции от поколения к поколению. Может привести к полной фиксации одного аллеля и потере другого.

• Эффект основателя: Изменение частот аллелей, когда новая популяция формируется небольшой группой особей, отделившейся от большой исходной популяции.

• Эффект "бутылочного горлышка": Резкое сокращение численности популяции из-за внешних факторов (катастрофы), что приводит к значительному изменению частот аллелей у выживших особей и снижению генетического разнообразия.

Гомозиготизация — это процесс увеличения доли гомозиготных особей в популяции.

Причины:

• Инбридинг (близкородственное скрещивание): Систематическое скрещивание генетически близких особей.

• Генетический дрейф: В малых популяциях случайная потеря одних аллелей и фиксация других приводит к увеличению гомозиготности.

• Последствия гомозиготизации (особенно инбридинга): Инбридинговая депрессия: Снижение жизнеспособности, плодовитости, устойчивости к заболеваниям у потомства из-за проявления вредных рецессивных аллелей в гомозиготном состоянии.

• Потеря генетического разнообразия: Снижение способности популяции адаптироваться к изменяющимся условиям среды.

• Фиксация аллелей: Увеличение вероятности того, что все особи популяции будут гомозиготны по определенным аллелям.