Текст работы

Генетика популяций

Микроэволюция – изучает эволюционные процессы, протекающие в популяциях вида, приводящие к изменению генофонда популяций и образованию новых видов.
Макроэволюция протекает на основе микроэволюционных процессов. Изучает межвидовые взаимоотношения как фактор естественного отбора, условия возникновения, пути и закономерности исторического развития систематических групп надвидового ранга.
Учение о микроэволюции (1937-1938)
Ж.Б. Ламарк - 1809 г. «Философия зоологии»
Ч. Дарвин - 1839, 1859 «Происхождение видов путем естественного отбора»
С.С. Четвериков – 1926 г. «О некоторых моментах эволюционного процесса с точки зрения современной генетики».

А.Н. Северцов 1866-1936
«Морфологические закономерности эволюции» (1931)
Установил пути и направления биологического прогресса и регресса.

И.И. Шмальгаузен – «Организм как целое в индивидуальном историческом развитии»
Механизм эволюции
-мутации
↓
-качественно новый признак
↓
-борьба за существование
↓
-естественный отбор

Природные популяции
-сообщество организмов одного вида, длительно населяющих одну территорию, свободно скрещивающихся между собой и дающих плодовитое потомство.
Характеристики природных популяций:
Численность особей и ее динамика
Популяционный ареал – пространство, в пределах которого может происходить размножение особей популяции. Вероятность размножения будет определяться радиусом репродуктивной подвижности.
Возрастной и половой состав популяции
Этологическая структура
Генетическое единство и целостность
Генетическая гетерогенность разнообразие генотипов в популяции. Поддерживается мутационным процессом и рекомбинацией генов при половом размножении. Позволяет в популяции использовать как вновь возникшие мутации, так и те, которые возникли гораздо ранее и скрыты в гетерозиготном состоянии. Создает резерв наследственной изменчивости.

Длительное, необратимое и направленное изменение генофонда популяции называется элементарным эволюционным явлением.

Человеческие популяции – группа людей, занимающих общую территорию и свободно вступающих в брак.
В формировании популяции людей ведущее значение имеет не общность территории, а родственные связи, что проявляется долей общих аллелей у членов популяции. Доля общих аллелей определяется коэффициентом родства.

Демографические характеристики:
Численность и ее прирост.

	Численность	Внутрипопуляционные браки	Приток генов
Большие	4 тыс. – до 10 тыс.	Менее 70%	Более 10%
Демы	1,5-4 тыс.	80-90%	1-2%
Изоляты	Менее 1,5 тыс.	Свыше 90%	Менее 1%

Рождаемость и смертность (их соотношение определяет прирост популяции)
Возрастная и половая структура
Репродуктивная численность
Брачность – количество браков на 1000 лиц репродуктивного возраста.
Плодовитость – количество детей на 1000 женщин репродуктивного возраста
Семейная структура, система браков
Климатические условия

Генетические характеристики человеческих популяций
Генофонд популяции – совокупность всех генов в популяции
Генетическое единство и целостность
Генетическая гетерогенность – разнообразие генотипов, которое поддерживается мутациями и комбинативной изменчивостью при половом размножении
Внутрипопуляционный полиморфизм

Внутрипопуляционный полиморфизм
-существование двух и более состояний или морфологических форм по одному и тому же признаку.
Гетерозиготный полиморфизм – в популяции действует отбор в пользу гетерозигот (серповидно-клеточная анемия)
Адаптационный – преимущественная выживаемость генетически различных форм в разных климатических условиях (группы крови)
Полиморфные генетические системы
Частота каждого варианта морфотипа превышает пороговое значение 5%
Система гемоглобинов
Система групп крови АВ0 (Н), MN и др.
Система HLA (система главного комплекса несовместимости)
Ферментные системы (трансферрин, глюкоза-6-фосфатдегидрогеназа, лактатдегидрогеназа)

Генетическая структура и ее динамика
-совокупность всех генов и всех генотипов, составляющих генофонд популяций и их динамика

Факторы, влияющие на генофонд популяций: демографические характеристики и элементарные эволюционные факторы

Закон генетического равновесия (1908 г.) Харди-Вайнберга
«При определенных условиях частоты генов и генотипов в популяции находятся в равновесии и остаются неизменными из поколения в поколения»

Условия:
Большая численность
Панмиксия – свободные браки
Отсутствие влияния эволюционных факторов
Одинаковая вероятность образования всех типов гамет, зигот и их одинаковая жизнеспособность.
Демографические характеристики влияют на генетическую структуру популяции через систему браков.
Панимиктические – свободные
Ассортативные – относительно свободные
Инбридинг – родственные браки
Инцестные – запретные браки 1 степени родства
Кровнородственные – сибсы 2 и 3 степени родства
Родственные браки нежелательны, они приводят к инбредной депрессии. У родственников высока степень вероятности гетерозиготности по одному и тому же рецессивному гену. =>если в популяции высока доля родственных браков, это приводит к гомозиготизации популяции по вредному гену.

Элементарные эволюционные факторы
Мутации. Мутационные процесс является поставщиком элементарного эволюционного материала, создавая резерв наследственной изменчивости.
Миграции. Поток генов из популяции в популяцию. Повышают гетерозиготность популяции.

Генетический груз – снижает жизнеспособность популяции за счет накопления вредных рецессивных мутаций.
Мутационный
Сегрегационный (накапливаются, но не проявляются)
Комбинационный – рецессивные мутации, проявляющиеся при половом размножении.
Миграционный – рецессивные мутации, которые привносятся при миграции населения.

Эффекты генетического груза
Гетерозиготный полиморфизм.
Уменьшение продолжительности жизни
Повышенная летальность.
Сниженная фертильность.
Повышенная необходимость мед. Помощи.
Социальная дизадаптация
Популяционные волны – колебания численности популяции
Периодические (сезонные)
Апериодические обусловлены взаимодействием различных абиотических и биотических факторов
Кормовые ресурсы
Вспышки численности видов в новых районах
Резкие колебания численности, связанные с катастрофами, войнами и эпидемиями.
↓
Случайные изменения частоты аллелей и генотипов

Изоляция
Географическая
Биологическая (репродуктивная):
Генетическая
Экологическая
Сезонная
Морфологическая
Этологическая – изоляция, включающая моральные и религиозные ограничения брака.
↓
Способствует дивергенции, инбридингу, дрейфу генов.
Дрейф генов – генетико-автоматический процесс, который происходит только в изолированных малочисленных популяциях, и такая популяция вымирает.

Естественный отбор – процесс, в результате которого выживают и оставляют потомство особи с полезными в данных условиях наследственными признаками.

Виды отбора:
Стабилизирующий – благоприятствует особям со средней нормой реакции, элиминируя особей с крайними нормами реакции.
Движущий – сохраняет особей с новой или распространенной нормой реакции, которая сформировалась в результате изменившихся условий окружающей среды
Дизруптивный – сохраняет особей с крайними вариантами признака, направлен против особей с средним значением признака.

Действие естественного отбора в человеческих популяциях частично нейтрализуется развитием медицины и реабилитацией больных.
Спонтанные аборты составляют примерно 50% всех зачатий, ранняя детская смертность – 2%, мертворождения – 3%, около 20% людей не вступают в брак, примерно 10% браков бесплодны.

Смена биологических факторов в процессе исторического развития социальным привела к тому, что в человеческих популяциях отбор утратил функцию видообразования, выполняет функции стабилизации генофонда и поддержания наследственного разнообразия.

Популяционная генетика является одним из важных направлений современной генетики. Она изучает генофонды популяций, генетическую структуру популяции, ее динамику, взаимодействие факторов, обуславливающих постоянство и изменение генетической структуры популяции.
Формула, отражающая распределение частоты аллелей в популяции:
p(A) + g(a) = 1
Формула, отражающая распределение частот генотипов в популяции:
p2 (AA) + 2pg (Aa) + g2 (aa) = 1