Популяционная генетика

Естественный отбор как механизм адаптивной эволюции был предложен А. Уоллесом и Ч. Дарвином на основе анализа популяций, показавшего, что

1)особям в популяции свойственна фенотипическая изменчивость,

2)различия связанные с этой изменчивостью могут передаваться потомству,

3)рождается больше организмов, чем выживает и размножается,

4)различные особи обладают разной способностью к выживанию и размножению.

При действии всех четырех факторов в популяции при смене поколений изменяется соотношение фенотипов, т.е. популяция эволюционирует.

Изменение удельной частоты различных фенотипических признаков в популяции связано с изменениями удельной частоты аллелей, влияющих на эти признаки.

Популяционная генетика – раздел эволюционной биологии, посвященный изучению изменения частоты аллелей.

Популяции и генофонд

Популяция – это группа особей одного вида, живущих на одной территории и реально или потенциально скрещивающихся между собой. Особи в пределах популяции имеют разные генотипы, мы можем подсчитать частоты встречаемости отдельных аллелей и генотипов и их изменения при смене поколений.

Генофонд состоит из всех гамет, производимых всеми способными к размножению особями популяции за одно поколение. Доля гамет, несущих определенный аллель в генофонде, отражает частоту встречаемости данного аллеля в популяции. Динамическая природа популяций может со временем приводить к изменениям генофонда популяции.

По определению Н.В, Тимофеева-Ресовского, популяция - это группа особей определенного вида, которая:

1)в течение достаточно длительного времени (большого числа поколений) населяет конкретный ареал;

2)в той или иной степени случайно скрещивается в его пределах;

3)не имеет внутри себя заметных изоляционных барьеров; отделена от соседних групп этого вида той или иной степенью давления тех или иных форм изоляции.

Данное определение указывает на те характеристики группы индивидов, изучение которых необходимо для определения границ популяции.

При анализе популяций человека необходим учет этнических характеристик населения, естественно-исторических и социально- исторических данных.

Расчет числа аллелей

Для измерения частоты встречаемости разных аллелей в конкретном локусе необходимо определить генотипы большого числа особей в популяции. Иногда проводят по фенотипам, иногда по анализу белков и ДНК.

Делеция в гене человека CCR5 делает особь устойчивой к инфицированию HIV- 1 изменением поверхностного рецептора для вируса.

Мутантный аллель (Δ32) можно отличить от нормального (1) аллеля ПДРФ анализом.

Аллель 1 продуцирует фрагмент 332-bp и фрагмент 403-bp; аллель Δ32 - фрагмент 332-bp и фрагмент 371-bp.

Гетерозиготы продуцируют три полосы.

Частота (в %) аллеля

CCR5-Δ32 в Европе

демонстрирует четкий градиент с севера на

юг.

Аллель Δ32 практически отсутствует в популяциях неевропейского происхождения.

Закон Харди-Вайнберга

Модель (закон Харди-Вайнберга) показывает, что происходит с аллелем и генотипом в идеальной популяции при принятии ряда допущений – на популяцию не действует отбор (равная частота выживания и

репродуктивная способность), не происходят мутации (не возникает новых аллелей), не происходит миграции особей,

популяция бесконечно велика (можно пренебречь случайными эффектами), особи в популяции скрещиваются случайным образом (панмиксия).

Такая идеальная популяция обладает следующими свойствами – частота аллелей не меняется от поколения к поколению (нет эволюции популяции), после одного поколения случайного скрещивания можно предсказать

частоты генотипов, исходя из исходных частот аллелей.

Благодаря этой модели можно выделить факторы эволюции.