Закон Харди — Вайнберга — это закон популяционной генетики — в популяции бесконечно большого размера, в которой не действует отбор, не идет мутационный процесс, отсутствует обмен особями с другими популяциями, не происходит дрейф генов, все скрещивания случайны — частоты генотипов по какому-либо гену (в случае если в популяции есть два аллеля этого гена) будут поддерживаться постоянными из поколения в поколение и соответствовать уравнению:
pІ + 2pq + qІ = 1
Где pІ — доля гомозигот по одному из аллелей; p — частота этого аллеля; qІ — доля гомозигот по альтернативному аллелю; q — частота соответствующего аллеля; 2pq — доля гетерозигот.
Биологический смысл закона Харди — Вайнберга:
Процесс наследования не влияет сам по себе на частоту аллелей в популяции, а возможные изменения её генетической структуры возникают вследствие других причин.
Элементарные эволюционные факторы (
- Мутационный процесс
Постоянная мутационная изменчивость и комбинации при скрещиваниях дают новые сочетания генов в генофонде, что неизбежно вызывает наследственные изменения в популяции. Мутационный процесс постоянно увеличивает генетическую гетерогенность популяции, вследствие сохранения рецессивных мутаций в гетерозиготах. Но сам мутационный процесс без участия других факторов эволюции не может направлять изменение природной популяции. Он является лишь поставщиком элементарного эволюционного материала.
- Популяционные волны. Дрейф генов
Популяционными волнами называют периодические колебания численности особей популяции. Причинами этих колебаний могут быть различные абиотические и биотические факторы среды. При резком сокращении численности популяции (сезонные колебания, сокращение ресурсов) среди оставшихся в живых немногочисленных особей могут быть редкие генотипы. Если в дальнейшем численность восстановится за счет этих особей, то это приведет к случайному изменению частот генов в генофонде. Таким образом, популяционные волны являются поставщиком эволюционного материала. Если популяция мала по численности, то в результате случайных событий некоторые особи независимо от своей генетической конституции могут оставить или не оставить потомство, вследствие чего частоты некоторых генов могут резко меняться за одно поколение. Случайное изменение частот генов в генофонде популяции называется дрейф генов.
- Изоляция
Изоляция обусловлена возникновением разнообразных факторов, препятствующих свободному скрещиванию. Размножение идет преимущественно в пределах изолята, прекращается обмен генетической информацией с другими группами. Это способствует закреплению начальной стадии изменения генофонда обособившейся группы, становлению ее как самостоятельной генетической системы. Различают пространственную и биологическую изоляцию.
Пространственная изоляция связана с территориально-географическими (водные преграды, горные хребты, места непригодные для жизни) и экологическими (расселение по разным экологическим нишам) факторами разобщения популяции. Значение пространственной изоляции зависит от величины индивидуальной активности особей вида.
К биологической изоляции могут относиться особенности поведения, изменения строения и физиологической активности, сроков размножения и ряда других факторов, препятствующих скрещиванию. После оплодотворения возможны нарушения конъюгации хромосом и ряд других изменений, приводящих к развитию полностью или частично стерильных гибридов, а также гибридов с пониженной жизнеспособностью.
Эволюционное значение разных форм изоляции состоит в том, что она закрепляет и усиливает генетические различия между популяциями.
Изменения частот генов, вызванные рассмотренными выше факторами эволюции, носят случайный, ненаправленный характер и даже их совместное действие не приводит к устойчивому осуществлению направленного процесса эволюции. Направляющим фактором является естественный отбор.
-Естественный отбор
Принцип естественного отбора Дарвина имеет основополагающее значение в эволюционной теории. Естественный отбор является направленным, движущим фактором эволюции органического мира. В настоящее время представления об естественном отборе пополнены новыми фактами, расширились и углубились. Естественный отбор следует понимать как избирательное выживание и возможность оставления потомства отдельными особями. Биологическое значение особи, давшей потомство, определяется вкладом ее генотипа в генофонд популяции. Отбор действует в популяции, его объектами являются фенотипы отдельных особей. Фенотип организма формируется на основе реализации информации генотипа в определенных условиях среды.
Таким образом, отбор из поколения в поколение по фенотипам ведет к отбору генотипов, так как потомкам передаются не признаки, а генные комплексы. Для эволюции имеют значение не только генотипы, но и фенотипы и фенотипическая изменчивость.)
воздействуют на элементарный эволюционный материал (мутации) на уровне элементарной эволюционной структуры (популяции) и вызывают в ней элементарные эволюционные явления (стойкие и длительные изменения генофонда популяции). В случае жесткой изоляции это может привести к образованию нового кариотипа, что и будет свидетельствовать об образовании нового вида.
ЭКЗАМЕНАЦИОННЫЙ БИЛЕТ № 28
1. Иксодовые клещи обитают в тайге не всюду. Они скапливаются на листьях растений вблизи просек, вырубок, звериных троп и прицепляются к шерсти проходящих мимо животных или к одежде человека. Если такого клеща не снять вовремя с одежды, он заползает под нее, присасывается к телу человека и пьет его кровь. При этом он выпускает слюну, в которой содержится вещество, препятствующее свертыванию крови. В слюне находится также и вирус энцефалита.
Самка клеща нападает на крупных животных — диких и домашних. Насосавшись крови, она откладывает большое количество яиц, из которых выходят личинки. Для того чтобы перейти в следующую фазу развития, личинка клеща должна напиться крови какого-либо мелкого дикого животного, например бурундука, полевки, крота, а из птиц — овсянки, поползня, дрозда. После этого личинка превращается в нимфу, а та, также напившись крови мелкого животного, превращается во взрослого клеща. В крови животных может находиться вирус энцефалита, и тогда личинка или нимфа клеща, питаясь его кровью, заражается энцефалитом. Возбудитель энцефалита сохраняется и в организме взрослого клеща. Он и заражает человека.
Чтобы предохранить себя от клещевого энцефалита, нужно носить в тайге специальную защитную одежду с плотно застегивающимся воротником и манжетами на руках и ногах. Следует часто осматривать тело и одежду и снимать прицепившихся клещей. Советские врачи и микробиологи ведут сейчас в природных очагах клещевого энцефалита активную борьбу с клещами. На скалистых берегах и на заболоченных лугах Восточной Азии, где гнездится много птиц, люди иногда заболевают японским энцефалитом. Возбудитель болезни — другой вирус, который переносят комары от птицы к птице или к человеку.
