MFK_2014_osen_Globalnie_izmeneniya_7
.pdf
Какие биологические факторы сильнее действуют на вымирание?
Генетические
факторы
Экологические свойства видов
Image: http://en.wikipedia.org/wiki/Libra_(astrology)
Биологические факторы вымирания – генетика (1)
Фундаментальной причиной вымирания может быть падение генетического разнообразия –
хотя классический пример гепарда как будто этого не подтверждает
Гепард (Acinonyx jubatus) –
животное с высоким Современный ареал гепарда
генетическим грузом в силу
«бутылочного горлышка»
низкой численности
Природоохранный статус гепарда согласно IUCN Red List - VU
Источник: http://ru.wikipedia.org/wiki/Гепард http://en.wikipedia.org/wiki/Cheetah
Биологические факторы вымирания – генетика (2)
Накопление мутаций как возможный фактор вымирания
Мутации, в конечном счете, единственный источник генетической изменчивости de novo. Однако благоприятных мутаций мало. Почти все мутации снижают приспособленность.
Неблагоприятные мутации – летальные, вредные, слабовредные. Летальные и вредные с сильно выраженным эффектом отсекаются на индивидуальном уровне, в эволюции большой роли не играют, поскольку не могут быть переданы потомкам. Слабовредные мутации, напротив, играют значительную роль в эволюции.
ДНК
(дезоксирибонуклеиновая кислота)
Источник: http://en.wikipedia.org/wiki/DNA
«Морфология» мутаций
•Геномные – изменение числа хромосом (например, полиплоидизация)
•Хромосомные (делеция, дупликация, инверсия и транслокация)
•Нуклеотидные (точковые) – замены, делеции и вставки нуклеотидов
Азотистые основания, входящие в ДНК и РНК
3
1
Аденин (A) |
Гуанин (G) |
Цитозин (C) Тимин (T) Урацил (U) |
Два типа замен – транзиции и трансверсии
Азотистые основания – пурины (аденин и гуанин) и пиримиды (цитозин, тимин и урацил)
Транзиция – замена пурина на пурин и пиримидина на пиримидин Трансверсия – замена пурина на пиримидин и пиримидина на пурин
Классификация точковых мутаций «по смыслу»
1)Сохранение смысла кодона из-за вырожденности генетического кода (синонимическая замена нуклеотида)
2)Изменение смысла кодона, приводящее к замене аминокислоты (несинонимическая замена нуклеотида)
3)Образование бессмысленного кодона (нонсенс-мутация, или образование стоп-кодона)
4)Мутация, обратная к 3), то есть замена стоп-кодона на
смысловой кодон
Вырожденность генетического кода: 61 кодон кодирует 20 аминокислот
Несинонимические нуклеотидные замены, приводящие к замене аминокислоты, - это и есть мутации в узком смысле, темп накопления которых у данного вида мы хотим найти.
Вырожденность генетического кода
Таблица генетического кода:
синонимические и несинонимические нуклеотидные замены
Схема с сайта: http://www.geneticsolutions.com/...530:1873
Эффективность отбора и скорость накопления мутаций
Показатель скорости накопления слабовредных мутаций
(точнее, эффективности отбора против таких мутаций) –
отношение доли несинонимических
(то есть изменяющих аминокислоту) нуклеотидных замен к доле синонимических нуклеотидных замен,
Ka/Ks
От неблагоприятных мутаций к вымиранию -
генетический дрейф и генетический груз
отбор
дрейф
Неблагоприятные |
|
|
мутации |
Генетический |
вымирание |
|
груз |
|
«Объем» мутаций подпитывается новыми мутациями, сокращается «очищающим» отбором и поддерживается генетическим дрейфом
Эффективность отбора зависит от численности
Высокая численность
Низкая численность
отбор
дрейф
Отбор неэффективен в популяциях с низкой численностью, а дрейф – наоборот (population bottleneck –
популяционное узкое место,
«бутылочное горлышко»)