вопрос. Генетическая структура популяций самоопылителей

Генетическая структура – относительная частота встречаемости в популяции конкретных генотипов в пределах одной аллельной пары.

Как правило представлены одним генотипом и представляют собой чистые линии (будет такой пока не произойдет мутация или перекрестное опыление, т.е. образуется гетерозигота).

При образовании гетерозиготы в каждом последующем поколении будет возрастать число доминантных и рецессивных гомозигот и уменьшаться количество гетерозигот, пока гетерозиготы не исчезнут из популяции.

Изменение частот генотипов при инбридинге в популяции, основанной гетерозиготной формой Аа

Генетическая сущность самооплодотворения

Гены находящиеся в гетерозиготе переходят в гомозиготу, т.е. идет процесс разложения популяции на линии с различными генотипами (АА, Аа, аа).

Генофонд

совокупность всех генов популяции, т.е. всего разнообразия аллелей всех генов.

Частота генотипа – доля особей с данным генотипом в популяции

Частота аллеля – доля данного аллеля среди всех аллелей этого гена в популяции.

Вопрос. Генетическая структура популяции перекрестноопыляемых растений

Динамика генофонда – изменения со сменой поколений

Пусть мы знаем генетическую структуру популяции в данный момент времени

Модель Харди-Вайнберга для панмиктической популяции

Панмиксия – свободное скрещивание.

Любая особь имеет равную вероятность скреститься с любой другой.

Представим процесс размножения родитель-ского поколения, как случайную встречу гамет из общего пула.

Образование зиготы – это случайный выбор двух гамет из пула.

Вероятность того, что первая гамета окажется А – p, что а – q

То же самое для второй гаметы.

Вероятность образования зиготы из двух гамет с определенным аллелем равна произведению вероятностей этих двух событий.

Каким бы ни было соотношение генотипов в родительской популяции, уже в первом поколении потомков оно установится в соответствии с формулой

Равновесное состояние популяции

Соотношение генотипов, установившееся в F₁, будет сохраняться в бесконечном ряду поколений

Для равновесной популяции легко установить частоты аллелей, зная –лишь частоту генотипа аа – Q

p² + 2 pq + q² = 1

АА +2Аа+аа=1

Условия применимости модели Харди-Вайнберга

1. Большая численность популяции: N → ∞
2. Панмиксия (свободное скрещивание).
3. Отсутствие отбора по данному признаку.
4. Отсутствие или одинаковая частота прямых и обратных мутаций
5. Отсутствие миграции, т.е. потока генов между разными популяциями.

Вопрос. Факторы динамики популяции

Отбор как фактор эволюции и изменения структуры популяции

Дрейф генов

Миграции

Мутации

Изоляция

Волны жизни

Действие факторов внешней среды

Направленное скрещивание

Факторы эволюции. Н арушение любого из условий применимости закона Харди-Вайнберга будет приводить к отклонению популяции от равновесного состояния следовательно – к ее эволюции

на популяционном уровне эволюция - это изменение генофонда, т.е. состава и частот аллелей

Поэтому все отклонения от перечисленных условий выполнимости закона Харди‑Вайнберга и называют факторами эволюции

Нарушение условий Харди-Вайнберга:

Дрейф генов

Возникает при малой численности (~ N <100)

Результатом дрейфа является фиксация одного из аллелей и полная утрата другого

Дрейф генов или генетико-автоматические процессы — явление ненаправленного изменения частот аллельных вариантов генов в популяции, обусловленное случайными статистическими причинами.

Механизм дрейфа генов.

В процессе размножения в популяции образуется большое число половых клеток — гамет. Большая часть этих гамет не формирует зигот. Тогда новое поколение в популяции формируется из выборки гамет, которым удалось образовать зиготы. При этом возможно смещение частот аллелей относительно предыдущего поколения.

В отличие от естественного отбора, изменение частот аллелей при дрейфе происходит случайным образом.

Популяционные волны

Присущие всем видам периодические и непериодические изменения численности особей, возникающие под влиянием факторов среды

Человек прошел через бутылочное горлышко

~ 150 тыс. лет назад (время образования вида Homo sapiens)

Между разделенными 50 км. популяциями шимпанзе центральной Африки генетическое разнообразие больше, чем во всем человечестве.

Эффект основателя

Форма генетического дрейфа, связанная с миграцией на новое место небольшой группы из родительской популяции

Эффект основателя

Отделившаяся популяция имеет не только другие частоты аллелей, но и уносит с собой лишь часть генетического разнообразия

· вспомните идею Вавилова о принципе поиска центра происхождения, т.е. родительской популяции

Пример эффекта основателя

Религиозная секта амишей в Пенсильвании – потомки нескольких шведских семей (30 человек) с 1744 г.

Один из основателей имел синдром Эллиса–ван-Кревельда (хондро-эктодермальная дисплазия): низкий рост, полидактилия, пороки сердца.

Сегодня 1 из 200 амишей гомозиготен по этому рецессивному гену, тогда как в остальной части США он крайне редок.

Адаптивная ценность индивида (приспособленность) – число потомков, оставленных им.

Генетический груз – летальные и полулетальные аллели, которыми в гетерозиготном состоянии насыщены природные популяции.

В зависимости от того, какие фенотипы получают преимущество, а какие – отсекаются отбором, выделяют формы естественного отбора

Формы естественного отбора

1) стабилизирующий., способствующий сохранению среднего значения признака (теория стабилизирующего отбора разработана. И. И. Шмальгаузеном);

2) дизруптивный, или рассекающий, способствующий стабилизации крайних значений признака;

3) направленный, или движущий, способствующий непрерывному изменению признака в определенном направлении,

Д. К. Беляев ввел также понятие «дестабилизирующий отбор». Этим термином он обозначил повышение разнообразия в популяции при резком изменении направления отбора, в частности, в популяциях животных при их одомашнивании.

Пример движущего отбора – индустриальный меланизм у бабочек.

Искусственный отбор — избирательное допущение к размножению животных, растений или других организмов с целью выведения новых сортов и пород, обладающих желаемыми качествами. Предшественник современной селекции.

Результатом искусственного отбора является многообразие сортов растений и пород животных.

ФОРМЫ

Индивидуальный и массовый

Позитивный и негативный

Одно и многофакторный

Непрерывный

Клоновый – у вегетативно размножающихся организмов

Мутации

Мутации – единственный источник нового в геноме вида.

Они настолько редки, что не меняют генных частот – но создают то, над чем будут работать дрейф, отбор и другие факторы – новые аллели, т.е. сырой материал для эволюции.