Вопрос 68

68. Популяционно-статистический метод изучения генетики человека.

Популяционно-статистический метод позволяет выявить закономерности распределения генов и генотипов в популяциях. Эта закономерность была установлена в 1908 году английским математиком Дж.Харди и немецким врачом В. Вайнбергом независимо друг от друга. Поэтому закон стали называть их именами.

Закон справедлив для «идеальных популяций», отвечающих следующим требованиям:

1. размеры популяций велики

2. спаривание происходит случайным образом

3. отсутствует мутационный процесс

4. плодовитость особей с любыми генотипами одинакова

5. отсутствует миграция особей

Закон Харди-Вайнберга включает два положения:

1) сумма частот аллелей одного гена в идеальных популяциях – величина постоянная

p + q = 1, где р – частота доминантного аллеля, q – частота рецессивного аллеля

2) сумма частот доминантных гомозигот, гетерозигот и рецессивных гомозигот в идеальной популяции величина постоянная.

p^2 + 2pq + q^2 = 1, где p^2 – частота доминантных гомозигот, 2pq - частота гетерозигот, q^2 – частота рецессивных гомозигот

Вопрос 69

69. Современные представления о видообразовании. Элементарные эволюционные факторы и пути видообразования.

Развитие эволюционного учения к настоящему времени завершилось созданием синтетической теории эволюции (СТЭ). Согласно СТЭ каждый вид образуется путем изменения вида предшественника и в свою очередь может явиться предшественником другого вида.

В эволюционном процессе можно выделить два взаимозависимых процесса – микроэволюцию и макроэволюцию. При этом под микроэволюцией понимают видообразование, а под макроэволюцией – формирование группировок надвидового уровня: типов, классов, отрядов и т.д.

Основные положения СТЭ:

1. Вид состоит из множества морфологически, биохимически, экологически и генетически отличных, но репродуктивно не изолированных единиц-популяций и подвидов.

2. Обмен аллелями возможен лишь внутри вида, который представляет собой генетически целостную и замкнутую систему.

3. Материалом для эволюции служат изменения наследственности – мутации.

4. Мутационный процесс, волны численности, дрейф генов, изоляция – факторы-поставщики материала для отбора – носят случайный и ненаправленный характер.

5. Единственный направляющий фактор эволюции – естественный отбор.

6. Наименьшая эволюционная единица – популяция, а не особь.

7. Эволюция носит дивергентный характер, т.е. один таксон может стать предком нескольких дочерних таксонов.

8. Эволюция носит постепенный и длительный характер.

9. Макроэволюция, эволюция на уровне выше вида, идет лишь путем микроэволюции.

10. Эволюция не носит направленного к какой-то цели характера, она ненаправлена, но прогнозируема. Оценивая возможное влияние среды можно предсказать общее направление эволюции.

Микроэволюцией называются явления и процессы, происходящие в пределах вида, в его элементарных эволюционных единицах-популяциях, и приводящие к видообразованию.

Сущность микроэволюции можно представить последовательностью следующих событий:

1. изменение генофондов популяций под влиянием элементарных эволюционных факторов (ЭЭФ).

2. изменение состава популяций вследствие движущего или дизруптивного естественного отбора.

3. «закрепление» новых признаков под влиянием изоляции и действием стабилизирующего отбора.

Элементарными эволюционными факторами (ЭЭФ) называют факторы, нарушающие генетическое равновесие популяций и приводящие к изменению их генофондов. К ним относят:

1. мутации (генные, хромосомные, геномные) – внезапные ненапрвленные изменения генетического материала, которые усиливают генетическую неоднородность популяций, создавая возможность для их эволюционирования в разных направлениях (дивергенции)

2. рекомбинативная наследственная изменчивость также обеспечивает возникновение генетической неоднородности популяций. Она возникает в результате новых комбинаций генов в генотипах потомков по сравнению с родительскими генотипами вследствие кроссинговера, а также независимого расхождения хромосом в анафазе I мейоза и случайной встречи гамет при оплодотворении.

3. популяционные волны – периодические и апереодические колебания численности организмов в популяциях. Резкие перепады погоды, наводнения, засухи, морозы и другие события вызывают массовую гибель или резкий подъем численности тех или иных популяций. Это приводит к резкому изменению концентрации различных генов внутри популяций.

4. изоляция – т.е. возникновение различных барьеров (географического, физиологического), ограничивающих либо исключающих свободное скрещивание исходных форм, усиливая их расчленение и закрепляя возникшие генетические и морфофизиологические разлиячия популяций.

5. дрейф генов – случайные изменения частот аллелей в генофонде небольших по численности популяций, не обусловленных их приспособительной ценностью. Дрейф генов обычно наблюдается в 3 ситуациях: при резких падениях, а затем подъемах численности (волнах жизни), при заселении новых районов небольшой группой особей (эффект основателя) и при изоляции.

Все перечисленные факторы ни в отдельности, ни в совокупности не направляют эволюционный процесс. Единственным направляющим фактором выступает естественный отбор, который может быть назван «творческим». Различают следующие формы отбора:

1. по направленности:

a) против гомозигот

б) против гетерозигот

2. по результатам:

a) стабилизирующий – сохранение в популяции среднего фенотипа (значение признака)

б) движущий – изменение фенотипов в определенном направлении – усиление или ослабление средних значений.

в) дизруптивный (разрывающий) – действует против особей со средними и промежуточными формами фенотипа (признака) и поддерживает несколько других фенотипов

3. по точке приложения:

а) индивидуальный

б) групповой

Пути видообразования:

1. филитическое – это процесс, при котором новый вид образуется в результате постепенного превращения во времени одного вида в другой в результате изменений условий среды обитания во всем ареале.

2. дивергентное (истинное) – процесс, ведущий к увеличению количества видов за счет разделения первоначального единого вида на 2 или более в результате возникновения изоляционных барьеров, способствующих углублению различий между видами под воздействием естественного отбора вплоть до генетической изоляции.

3. гибридизация – процесс, в результате которого новый вид образуется путем слияния двух первоначально существующих видов.

При возникновении изоляций (географических, генетических) различают 2 пути образования видов:

1. аллопатрическое (географическое) видообразование. Новый вид возникает из одной или группы смежных популяций, расположенных на периферии ареала исходного вида. При этом препятствие к скрещиванию первично обусловлено пространственной (географической) изоляцией популяций.

2. симпатрическое видообразование. Новый вид возникает внутри ареала исходного вида. Изоляция с самого начала является генетической