5 Genetinio pusiausvyros veiksniai

Kai kurie pagrindiniai veiksniai, turintys įtakos genetinei pusiausvyrai ir sukeliantys populiacijos kintamumą, yra tokie: (A) mutacijos (B) rekombinacijos seksualinės reprodukcijos metu (C) genų dreifas (D) genų migracija (genų srautas) (E) natūralus pasirinkimas .

Remiantis Hardy-Weinberg pusiausvyros įstatymu, santykinis alelių dažnis populiacijoje lytiniu būdu reprodukuojančių organizmų populiacijoje išlieka pastovus, kai:

i) Gyventojai yra pakankamai dideli, kad būtų galima nepaisyti mėginių ėmimo

ii) poravimas vyksta atsitiktinai;

(iii) mutacija neįvyksta arba jei taip, abiem kryptimis toks pat greitis yra toks pat

iv) Visi gyventojai išgyvena ir turi vienodą atgaminimo lygį

Veiksniai, turintys įtakos Hardy-Weinberg pusiausvyrai:

Yra penki veiksniai, kurie turi įtakos genetinei pusiausvyrai ir sukelia gyventojų įvairovę. Šie veiksniai vadinami evoliuciniais agentais.

(A) mutacijos:

Jiems būdinga:

i) Tai staigūs, dideli ir paveldimi genetinės medžiagos pokyčiai.

(ii) mutacijos yra atsitiktinės (nediskriminuojamos) ir atsiranda visomis kryptimis.

(iii) Dauguma mutacijų yra žalingos arba neutralios. Apskaičiuota, kad tik viena iš 1000 mutacijų yra naudinga.

(iv) Mutacijos greitis yra labai mažas, ty vienas milijonas arba vienas iš kelių milijonų genijų. Tačiau mutacijos greitis yra pakankamas, kad būtų pasiektas didelis genetinis kintamumas.

(v) Tam tikros mutacijos yra predaptyvios ir pasirodo net ir be konkrečios aplinkos poveikio. Tai išreiškia ir tampa naudinga tik tada, kai po naujos aplinkos poveikio, kuri tik pasirenka anksčiau įvykdytas mutacijas.

Escherichia coli egzistuojančių mutacijų egzistavimą eksperimentiškai parodė Esther Lederberg (1952) replikacijos bandymo eksperimente (paaiškinta neo-darvinizme).

(vi) Remiantis atitinkamos genetinės medžiagos kiekiu, mutacijos yra trijų tipų (7.15 lentelė):

vii) Remiantis jų kilme, mutacijos yra dviejų tipų (7.16 lentelė):

7.16 lentelė. Spontaninių ir sukeltų mutacijų skirtumai.

viii) Mutacijų reikšmė:

a) Mutacijos sukuria ir palaiko populiacijos skirtumus.

(b) Jie taip pat įveda naujus genus ir alelius genų baseine (7.45 pav.).

c) Mutacijų sukaupimas per daugelį kartų gali lemti išsiskyrimą.

(B) Rekombinacijos seksualinės reprodukcijos metu:

Rekombinacija apima chromosomų genų pertvarkymą. Rekombinacijos tikimybė yra daugiau tiems organizmams, kurie patiria seksualinę reprodukciją, kuri apima gametogenezę, po kurios apvaisinama.

Seksualinė reprodukcija apima rekombinacijas per tris etapus:

i) perėjimas (7.46 pav.):

Tai apima genetinės medžiagos mainus tarp homologinių chromosomų be seserinių chromatidų.

Kirtimo mechanizmas apima šiuos etapus:

(a) „Synapsis“ apima homologinių chromosomų susiejimą per miozės 1 Prophase 1 zygoteno stadiją, kad susidarytų dvigubai.

(b) Tetrado formavimasis, kaip kiekvienas dvivalentis, susidaro iš keturių chromatidų per pojiteno stadiją.

(c) Chiasmos susidarymas dėl homologinių chromosomų, nesusijusių su seserimis, krekingo, kad susidarytų X formos taškai, vadinami chiasma.

d) Perėjimas į kitą vietą apima keitimąsi genetine medžiaga.

(ii) nepriklausomai pasirinkus chromosomas:

Metafazės-I metu bivalentai surenka ašies pusiaują dviejose pusiaujo arba metafazių plokštelėse. Anafazės I metu homologinės chromosomos pereina į priešingus polius. Tai vadinama disjunkcija ir sumažina chromosomų skaičių. Įvykiai atsiranda, kai tikimybė susitarti su dviašiais metadazės metafazės metu.

Gautų rekombinacijų skaičius priklauso nuo bivalentų skaičiaus organizme ir yra gaunamas pagal formulę 2 ⁿ (kur n reiškia bivalentų skaičių), pvz., Žmogui, galimų genčių derinių skaičius bus 8, 6 x 10 ⁶ (2 ²³ ).

iii) Atsitiktinai tręšiant:

Tai reiškia, kad lytinių ląstelių susiliejimas, pvz., Žmogus, yra galimų susiformavusių zigotų tipų skaičius yra 70 x 10 ¹² . Taip yra todėl, kad bet koks spermos, turinčios bet kokį genų derinį, gali sujungti su bet kuriuo kiaušialąsteliu su bet kokiu genų deriniu.

Reikšmė:

Dėl rekombinacijos, nors vyksta tik jau egzistuojančių personažų perskirstymas ir nėra naujų genų, tačiau tai lemia skirtingų požymių perskirstymą skirtingiems gyventojų individams. Skirtingi deriniai duoda skirtingų organizmų genotipo ir fenotipo įvairovę. Taigi rekombinacija yra evoliucijos agentas.

(C) Genetinis dreifas:

Tai atsitiktinis alelių dažnio pokytis, atsirandantis dėl atsitiktinių svyravimų. Jis pasižymi:

(i) Tai yra binominė geno baseino atrankos klaida, ty, kad aleliai, kurie sudaro naujos kartos geną, yra dabartinės populiacijos alelių pavyzdys.

(ii) Genetinis dreifas visada veikia alelių dažnį ir yra atvirkščiai proporcingas populiacijos dydžiui. Taigi genetinis dreifas yra svarbiausias labai mažose populiacijose, kuriose yra didesnės galimybės vytis, o tai padidina recidyvinių alelių homozigotinių asmenų dažnumą, kurių daugelis gali būti žalingi.

(iii) Genetinis dreifas atsiranda tada, kai maža grupė atskiria nuo didesnės populiacijos ir gali neturėti visų alelių arba gali skirtis nuo tėvų populiacijos tam tikrų genų dažniuose. Tai paaiškina skirtumą tarp salų gyventojų ir žemyno gyventojų.

(iv) Mažos populiacijos atveju atsitiktinis įvykis (pvz., sniego audra) gali padidinti nedidelio prisitaikymo vertės simbolio dažnį.

(v) Genetinis dreifas taip pat gali veikti per įkūrėjo efektą. Dėl to genetinis dreifas gali sukelti dramatiškus alelių dažnių pokyčius populiacijoje, gautoje iš mažų kolonizatorių grupių, vadinamų steigėjais, į naują buveinę.

Šie steigėjai neturi visų alelių, randamų jų šaltinių populiacijoje. Šie steigėjai greitai skiriasi nuo tėvų populiacijos ir gali sudaryti naują rūšį, pvz., Darvino raukšlių evoliuciją Galapagų salose, kurios tikriausiai buvo kilusios iš kelių pradinių steigėjų.

vi) Gyventojų trūkumas (7.47 pav.):

Tai alelių dažnių sumažėjimas, kurį sukelia drastiškas gyventojų skaičiaus sumažėjimas, vadinamas populiacijos gedimu, pvz., Gepardų populiacijos sumažėjimas Afrikoje dėl per didelio medžioklės. Kadangi tam tikras genų kiekis yra ribotas, populiacijų silpnoji vieta dažnai neleidžia rūšiai atkurti savo buvusio turtingumo, todėl nauji gyventojai turi daug ribotą genų grupę nei didesnė tėvų populiacija.

(D) genų migracija (genų srautas):

Dauguma populiacijų yra tik iš dalies izoliuotos nuo kitų tos pačios rūšies populiacijų. Paprastai tarp gyventojų gyvena migracija (emigracija iš kai kurių asmenų iš gyventojų) arba imigracija (kai kurių gyventojų grupės įėjimas į kitą tos pačios rūšies populiaciją).

Imigracija lemia naujų alelių įtraukimą į esamą genų telkinį ir pakeičia alelio dažnius. Alelių dažnių pokyčių laipsnis priklauso nuo imigrantų ir vietinių gyventojų genotipų skirtumų.

Jei nėra daug genetinių skirtumų, nedidelis migrantų skaičius nedidins alelio dažnių. Tačiau, jei populiacijos yra genetiškai gana skirtingos, nedidelis imigracijos kiekis gali lemti didelius alelių dažnių pokyčius.

Jei migruojantys asmenys susilieja su vietinių gyventojų nariais, vadinamais hibridizacija, jie gali įnešti daug naujų alelių į vietos populiacijos geno fondą. Tai vadinama genų migracija. Jei konkretūs hibridai yra derlingi, tai gali sukelti naują evoliucijos tendenciją, dėl kurios atsiranda naujų rūšių.

Šis alelių pridėjimas ar pašalinimas, kai žmonės patenka į kitą vietovę arba iš jos išvyksta, vadinamas genų srautu. Neribotas genų srautas mažina skirtumus tarp genų grupių ir mažina skirtingų populiacijų išskirtinumą.

7.17 lentelė. Mikro evoliucijos ir makro evoliucijos skirtumai.

(E) Gamtos pasirinkimas:

i) Apibrėžimas:

Procesas, kuriuo lyginamuoju būdu geriau pritaikyti individai iš heterogeninės populiacijos yra palankesni gamtai per mažiau pritaikytus asmenis, vadinamas gamtos atranka.

ii) mechanizmas:

Natūralios atrankos procesas vyksta diferencialiniu būdu.

Tai reiškia, kad tie asmenys, kurie geriausiai prisitaiko prie aplinkos, išgyventi ilgiau ir atgamina didesniu greičiu ir gamina daugiau palikuonių nei tie, kurie yra mažiau pritaikyti.

Taigi formuotojai prisideda prie proporcingai didesnio geno kiekio kitai kartai, o mažiau pritaikyti asmenys gamina mažiau palikuonių. Jei daug kartų kartojasi daugintis, tuomet tų genų, kurie gamina daugiau palikuonių, genai taps dominuojantys populiacijos genų fonde (7.48 pav.):

Dėl lytinio bendravimo yra laisvas genų srautas, kad tam tikruose individuose atsirandantis genetinis kintamumas palaipsniui plinta nuo vieno demeso į kitą, nuo demes iki populiacijos, o tada kaimyninių seserų populiacijų ir galiausiai daugumos narių. rūšis. Taigi natūrali atranka sukelia progresuojančius genų dažnių pokyčius, ty adaptyviųjų genų dažnis didėja, tuo tarpu sumažėja mažiau adaptyvių genų dažnis.

Taigi natūralus neo-darvinizmo atranka veikia kaip kūrybinė jėga ir veikia per lyginamąją reprodukcinę sėkmę. Tokių pokyčių kaupimasis lemia naujos rūšies kilmę.

(iii) Gamtos atrankos tipai:

Trys skirtingi natūralių pasirinkimų tipai:

1. Stabilizavimo arba balansavimo pasirinkimas:

Tai veda prie organizmų, turinčių pernelyg specializuotų simbolių, ir palaiko homogeninę populiaciją, kuri yra genetiškai pastovi. Jis skatina vidutinius arba normalius fenotipus, o pašalina asmenis su ekstremaliomis išraiškomis. Šiuo atveju daugiau asmenų gauna vidutinę simbolių vertę.

Jis sumažina skirtumus, bet nekeičia vidutinės vertės. Tai lemia labai lėtą evoliucijos tempą. Jei sudarysime grafinę kreivę, ji yra varpinė. Varpinės formos kreivė susiaurėja dėl ekstremalių variantų pašalinimo (7.49 pav.).

Pavyzdys:

Žmogaus ląstelių anemija (paaiškinta neo-darvinizmo).

2. Kryptinis arba laipsniškas pasirinkimas:

Šioje atrankoje gyventojai keičiasi į vieną konkrečią kryptį kartu su aplinkos pokyčiais. Kadangi aplinka nuolat keičiasi, išgyvena naujus simbolius išgyvenantys organizmai, kiti - palaipsniui (7.50 pav.).

Tuo tarpu asmenys, esantys vienoje ekstremalioje padėtyje (mažiau pritaikyti), yra pašalinami, o kitiems ekstremaliems asmenims (labiau pritaikytiems) teikiama pirmenybė. Tai sukuria vis daugiau ir labiau pritaikytų gyventojų, kai tokia atranka veikia daugeliui kartų. Šio tipo atrankos metu daugiau asmenų gauna ne vidutinės vertės reikšmę.

Pavyzdžiai:

Pramonės melanizmas (paaiškinta neo-darvinizme):

Šiuo metu šviesių spalvų kandžių (Biston betularia) skaičius palaipsniui sumažėjo, o melaninių kandžių (B. carbonaria) skaičius padidėjo, rodant kryptinį pasirinkimą.

DDT atsparūs uodai (paaiškinti neo-darvinizme):

Šiuo metu buvo pašalinti jautrūs uodai ir padidėjo atsparūs. Taigi atsparių uodų populiacija padidėjo, rodydama kryptinį pasirinkimą.

3. Sutrikimas pasirinkimas:

Tai natūralios atrankos rūšis, kuri skatina ekstremalias tam tikrų bruožų išraiškas, kad padidintų gyventojų skirtumus. Jis sulaužo homogenišką populiaciją į daugelį adaptyvių formų. Tai lemia subalansuotą polimorfizmą.

Šio tipo atrankoje abiejuose pasiskirstymo kreivės galuose daugiau asmenų gauna periferinio pobūdžio reikšmę. Tokia atranka yra reta ir pašalina daugumą narių, turinčių vidutinę išraišką, todėl du bruožai pasižymi savybės pasiskirstymu (7.51 pav.).

Pavyzdys:

Jūroje trys sraigių rūšys, ty baltos spalvos; yra rudos spalvos ir juodos spalvos. Baltos spalvos sraigės yra nematomos, kai jos yra apsuptos. Juoda spalvos sraigės yra nematomos, kai akmuo yra plikas. Bet rudos spalvos sraigės yra valgomos plėšrūnų abiem sąlygomis. Taigi jie yra palaipsniui pašalinti.