Какой из генотипов испытывает большее давление

Больше всего давление естественного отбора испытывают

Больше всего давление естественного отбора испытывают

Опасности существования популяции

Наиболее опасным для существования популяции птиц является:

1) появление нового паразита
2) уменьшение количества корма на данной территории
3) увеличения численности хищника
4) наводнение

Истребление одного вида другим

Полное истребление одного вида другим:

1) возможно в результате хищничества
2) паразитизма
3) конкуренции
4) как правило, невозможно

Примеры конкуренции

Примером конкуренции организмов является:

1) повилика, растущая на других растениях
2) сурепка на пшеничном поле
3) клубеньковые бактерии на корнях бобовых
4) гриб-трутовик на березе

Приспособления к непостоянным условиям среды

Наиболее важным приспособлением млекопитающих к жизни в непостоянных условиях среды можно считать способность к:

1) саморегуляции
2) анабиозу
3) охране потомства
4) высокой плодовитости

Приспособление организмов к факторам среды

Организмы, как правило, приспосабливаются:

1) к нескольким, наиболее важным экологическим факторам
2) к одному, наиболее существенному фактору
3) в основном к абиотическим факторам
4) в основном к биотическим факторам

    • 1) к нескольким, наиболее важным экологическим факторам

Ограничивающие факторы для бурых водорослей

Ограничивающим фактором на больших океанических глубинах для бурых водорослей будет:

1) большое количество осадочных пород
2) количество углекислого газа
3) освещенность
4) температура воды

Ограничивающий фактор

Ограничивающим фактором называется фактор:

1) снижающий выживаемость вида
2) по значению несколько ниже оптимального
3) с широким диапазоном значений
4) только антропогенный

Биологический оптимум

Биологическим оптимумом называется:

1) отрицательное действие биотических факторов
2) наилучшее сочетание абиотических факторов, влияющих на организм
3) наилучшее сочетание всех факторов, влияющих на организм
4) положительное действие биотических факторов

    • 3) наилучшее сочетание всех факторов, влияющих на организм

Свойства живых систем

Свойство живых систем, испытывающее наибольшее давление естественного отбора, — это:

1) способность организмов к росту
2) высокая плодовитость
3) способность к саморегуляции
4) способность к обмену веществ

Факторы среды

Содержание в почве или воде солей азота и фосфора относят к факторам

1) биотическим
2) абиотическим
3) антропогенным
4) ограничивающим

Источник

Интенсивность естественного отбора (давление отбора)

Дж. Б. С. Холдейн (1932) писал: «Если Дарвин мыслил словами, то его сегодняшние последователи должны мыслить числами». Установлено, что действие отбора зависит от коэффициента отбора — интенсивности элиминации. Коэффициент отбора обозначают символом S. Значение коэффициента естественного отбора варьирует от 0 до 1. При S = 0 отбор не происходит, при S = 1 элиминируются все особи популяции, при S =0,1 элиминируется 10%, при S = 0,5 — 50 %. Например, если из 100 родившихся особей с определенным признаком выжили и размножались все, отбор равен 1. В природе таких ситуаций не бывает. А если сохранятся и размножатся 99, коэффициент ЕО будет равен 0,01. В природных популяциях коэффициент отбора не превышаете 0,1—0,2.

Эффективность естественного отбора — это изменение частот генов за определенное время. Эффективность естественного отбора особенно очевидна при действии его против доминантного гена. При S = 1 популяция за одно поколение может избавиться от доминантного генотипа. Эффективность отбора против рецессивных генов длительна. Это связано с тем, что рецессивные аллели долгое время сохраняются гетерозиготами.

Эффективность отбора в значительной степени зависит от исходной концентрации гена в популяции. При очень низких и очень высоких концентрациях отбираемого признака (гена) отбор действует слишком медленно. При средних же концентрациях эффективность отбора велика, даже при низких величинах коэффициента отбора. Дж. Б. С. Холдейн выдвинул концепцию «платы за отбор», согласно которой процесс полного замещения одного гена другим представляет собой дорогостоящую и длительную процедуру «Оплачивается» отбор гибелью членов популяции.

Замещение старого гена новым, превосходящим его аллелем, влечет генетическую гибель носителей старого аллеля (они вносят в каждом поколении все меньший и меньший вклад в генофонд). Суммарное число особей, гибнущих в процессе полного замещения одного гена другим в 10—20—100 раз и более превышает число взрослых размножающихся особей в одном поколении. Популяция может оказаться «платежеспособной», так как «оплата» не одновременная, а растянута на много поколений. Но если популяция не в состоянии «уплатить» такую цену, выдержать этот «налог смерти» за эволюционное новшество, она вымирает. По этой причине произошли бесчисленные вымирания в течение истории биосферы.

Источник

Больше всего давление естественного отбора испытывают

В 1859 году Чарльз Дарвин опубликовал книгу «Происхождение видов путем естественного отбора, или Сохранение избранных пород в борьбе за жизнь». В ней, в частности, был предложен новый взгляд на причины эволюционного развития организмов. Дарвин указал на три основных фактора эволюции: наследственность (способность организмов передавать врождённые признаки от поколения к поколению), изменчивость (появление различных фенотипов внутри популяции) и отбор (подавление генотипов организмов, фенотипы которых менее других приспособлены к внешним условиям). О наследственности и изменчивости было рассказано в предыдущих параграфах; перейдём теперь к отбору.

Отбор в популяции происходит благодаря тому, что организмы, лучше приспособленные к внешним условиям, выживают и размножаются, а хуже приспособленные чаще гибнут и/или оставляют меньше потомства. Роль отбирающего фактора играет окружающая среда. Отбор увеличивает приспособленность популяции к условиям внешней среды.

Читайте также:  Какое давление в ресивере камаза

При увеличении численности популяции внешние условия (например, пища) становятся сдерживающим фактором, что приводит к конкуренции в популяции (к борьбе за существование ). Особи, имеющие благодаря своему фенотипу преимущество в этой конкуренции, оставят потомство и выживут.

С точки зрения генов отбор – это процесс, определяющий, какие аллели будут переданы потомкам, обеспечив им преимущество в конкурентной борьбе. Изменения частот аллелей могут вести к эволюционным изменениям, основной причиной которых является появление мутантных аллелей. Особенно быстро рецессивный мутантный аллель может распространиться в популяции, будучи сцепленным с каким-либо доминантным аллелем, имеющим важное значение для жизнедеятельности организма. Мутантные аллели, связанные с небольшие изменения в фенотипе, могут накапливаться и производить эволюционные изменения.

Важной характеристикой отбора является его давление . Давление отбора зависит от внешних факторов среды (это выражается в форме борьбы с неблагоприятными условиями), межвидовой конкуренции (в частности, от наличия хищников и паразитов), а также внутривидовой конкуренции (прежде всего определяемой численностью популяции). Интенсивность отбора показывает скорость эволюционных изменений в популяции. Возрастание давления отбора (например, в результате сужения диапазона условий среды) является консервативным фактором, помогающим популяции лучше приспособиться к внешним условиям. Становящаяся в результате этого более узкой специализация вида в определённых обстоятельствах может привести к вымиранию популяции при изменении этих условий. Наоборот, ослабление интенсивности отбора, наступающее, обычно, при уменьшении внешних ограничивающих факторов (например, уменьшается количество хищников, вид проникает в новую для него среду) способствует увеличению видового разнообразия.

Отбор делится на три основных типа.

  • Стабилизирующий отбор. Происходит при отсутствии внешних изменений и относительно слабой конкуренции. Подавляет генотипы особей с крайними отклонениями признаков (например, слишком больших или слишком маленьких). Поддерживает стабильность популяции и не способствует эволюции.
  • Направленный отбор. Происходит в ответ на изменения условий обитания. Сдвигает фенотип в ту или другую сторону; при достижении нового состояния равновесия прекращается. Приводит к эволюционным изменениям.
  • Дизруптивный отбор. Начинает действовать при наличии в популяции не одного, а двух и более благоприятных фенотипов. Разделяет популяцию на две группы; при прекращении потока генов между группами популяция может разделиться на два вида, которые будут конкурировать между собой уже менее сильно.

Направленный отбор лежит в основе искусственного отбора , широко используемого человеком при разведении животных и растений. При искусственном отборе человек создаёт направленное давление отбора, приводящее к усилению в популяции какого-либо ценного признака (надои молока, размер плодов и т. п.). Изоляция популяций, в которых производится искусственный отбор, приводит к созданию новых пород и сортов, генотипы которых не смешиваются. При инбридинге избирательно скрещивают между собой особи из одной породы. Длительный инбридинг может привести к снижению плодовитости; поэтому его иногда чередуют с аутбридингом , когда между собой скрещивают генетически далёких особей одного вида из разных пород или сортов. В растениеводстве нередко скрещивают между собой даже особей разных видов; возникающие в результате этого гибриды могут превосходить по многим ценным признакам родительские особи. Наука, изучающая методы выведения новых сортов растений и пород животных, называется селекцией .

Естественный отбор происходит в природе без вмешательства человека. Дарвин постулировал естественный отбор, анализируя результаты искусственного отбора. Дело в том, что естественный отбор происходит очень медленно по сравнению с жизнью человека. Естественный отбор зависит от скорости размножения особей. Бурное развитие химической промышленности и появление пестицидов и антибиотиков привело к существенному подавлению генотипов тех организмов, фенотипы которых были неустойчивы к этим веществам (например, болезнетворных бактерий или вредных насекомых). Особи, у которых появился мутантный аллель, обеспечивающий устойчивость по отношению к яду, выживали, а их генотип при отсутствии конкуренции стремительно распространился по всей популяции. В ответ учёные создают новые формы активных веществ, и процесс продолжается по кругу.

В случае, когда популяция, находящаяся в устойчивом состоянии, представлена несколькими различными формами (например, с различной окраской), говорят о явлении полиморфизма . Существуют переходный полиморфизм, возникающий обычно при постепенном замещении одной формы другой, и сбалансированный полиморфизм, создающийся при существовании популяции в стабильных условиях внешней среды. Примером сбалансированного полиморфизма может служить наличие двух полов у животных и растений или разные группы крови у человека. Ещё одним примером может служить ген серповидной анемии: гомозиготы по доминантному (мутантному) аллелю имеют эритроциты серповидной формы и обычно умирают от этой болезни в раннем детстве, гомозиготы по рецессивному аллелю (с нормальными эритроцитами) часто болеют малярией, а гетерозиготы не болеют и имеют нормальные эритроциты.

Источник

➤ Adblock
detector

Источник

11.2. Мутации, естественный отбор, миграции, изоляция в популяциях. Примеры

К числу факторов генетической динамики популяции, нарушающих ее равновесное состояние, относятся: мутационный процесс, отбор, генетический дрейф, миграции, изоляция.

Мутации и естественный отбор

В каждом поколении генофонд популяции пополняется вновь возникающими мутациями. Среди них могут быть как абсолютно новые изменения, так и уже имеющиеся в популяции мутации. Этот процесс  называют мутационным давлением. Величина мутационного давления зависит от степени мутабильности отдельных генов, от соотношения прямых и обратных мутаций, от эффективности системы репарации, от наличия в среде мутагенных факторов. Кроме того, на величине мутационного давления сказывается то, в какой мере мутация влияет на жизнеспособность и плодовитость особи.

Исследования показывают, что природные популяции насыщены мутантными генами, которые в основном находятся в гетерозиготном состоянии. Мутационный процесс создает первичную генетическую изменчивость популяции, с которой далее предстоит действовать естественному отбору. В случае смены внешних условий и изменения направления отбора  резерв мутаций позволяет популяции в короткие сроки адаптироваться к новой ситуации.

Читайте также:  Каким считается атмосферное давление при температуре

Эффективность отбора зависит от того, является ли мутантный признак доминантным или рецессивным. Очищение популяции от особей с вредной доминантной мутацией может быть достигнуто за одно поколение, если ее носитель не оставляет после себя потомства. В то же время вредные рецессивные мутации ускользают от действия отбора, если они находятся в гетерозиготном состоянии, и особенно в тех случаях, когда отбор действует в пользу гетерозигот. Последние часто имеют селективное преимущество перед гомозиготными генотипами за счет более широкой нормы реакции, которая повышает адаптационный потенциал их обладателей. При сохранении и размножении гетерозигот одновременно увеличивается вероятность выщепления рецессивных гомозигот. Отбор в пользу гетерозигот носит название уравновешивающего.

Ярким примером этой формы отбора может служить ситуация с наследованием серповидно-клеточной анемии. Эта болезнь широко распространена в некоторых районах Африки. Она вызвана мутацией гена, кодирующего синтез b-цепи гемоглобина, при которой происходит замена одной аминокислоты (валин) на другую (глютамин). Гомозиготы по этой мутации страдают тяжелой формой малокровия, почти всегда приводящей к гибели в раннем возрасте. Эритроциты таких людей имеют форму серпа. Гетерозиготность по этой мутации не ведет к малокровию. Эритроциты у гетерозигот имеют нормальную форму, но содержат 60% нормального и 40% измененного гемоглобина. Это говорит о том, что у гетерозигот функционируют оба аллеля — нормальный и мутантный. Поскольку гомозиготы по мутантному аллелю полностью устраняются из воспроизводства, то следовало бы ожидать снижения частоты вредного гена в популяции. Однако в некоторых африканских племенах доля гетерозигот по этому гену составляет 30-40%. Причина этой ситуации заключается в том, что люди, имеющие гетерозиготный генотип, менее подвержены заражению тропической лихорадкой, вызывающей высокую смертность в этих районах, по сравнению с нормой. В связи с этим отбор сохраняет оба генотипа: нормальный (доминантная гомозигота) и гетерозиготный. Воспроизведение из поколения в поколение двух разных генотипических классов особей в популяции обозначается как сбалансированный полиморфизм. Он имеет адаптивное значение.

Существуют и другие формы естественного отбора. Стабилизирующий отбор сохраняет норму, как наиболее отвечающий сложившимся условиям вариант генотипа, устраняя возникающие уклонения от нее. Эта форма отбора обычно действует в том случае, когда популяция длительное время находится в относительно стабильных условиях существования. В противоположность этому, движущий отбор сохраняет новый признак, если возникающая мутация оказывается полезной и дает ее носителям какое-либо преимущество. Отбор дизруптивный (разрывающий) действует одновременно в двух направлениях, сохраняя крайние варианты развития признака. Типичный пример этой формы отбора привел Ч. Дарвин. Он касается сохранения на островах двух форм насекомых: крылатых и бескрылых, которые обитают с разных сторон острова — подветренной и безветренной.

Основной результат деятельности естественного отбора сводится к увеличению числа особей с признаками, в направлении которых идет отбор. Одновременно отбираются также сцепленные с ними признаки и признаки, находящиеся с первыми в коррелятивных взаимоотношениях. По генам, которые контролируют признаки, не затрагиваемые отбором, популяция может длительное время находиться в состоянии равновесия, и распределение генотипов по ним будет близко к формуле Харди-Вайнберга.

Естественный отбор действует широко и затрагивает одновременно многие стороны жизнедеятельности организма. Он направлен на сохранение полезных для организма признаков, которые повышают его адаптивность и дают преимущество перед другими  организмами. В отличие от этого, действие искусственного отбора, который имеет место в популяциях культурных растений и домашних животных, является более узким и чаще всего затрагивает признаки, которые полезны для человека, а не для их носителей.

Генетический дрейф

Большое влияние на генотипическую структуру  популяций оказывает действие случайных причин. К их числу относятся: колебания численности популяции, возрастной и половой состав популяций, качество и количество пищевых ресурсов, наличие или отсутствие конкуренции, случайный характер выборки, дающей начало следующему поколению и др. Изменение частот генов в популяции по случайным причинам американский генетик С. Райт назвал генетическим дрейфом, а Н.П. Дубинин — генетико-автоматическим процессом. Особенно заметный эффект на генетическую структуру популяций оказывают резкие колебания численности популяции — популяционные волны, или волны жизни. Установлено, что в малочисленных популяциях динамические процессы протекают значительно более интенсивно, и при этом увеличивается роль случайности в накоплении отдельных генотипов. При сокращении численности популяции в ней могут случайно сохраняться одни мутантные гены, а другие так же случайно элиминироваться. При последующем увеличении численности популяции число этих сохранившихся генов может быстро возрастать. Скорость дрейфа обратно пропорциональна размеру популяции. В момент снижения численности дрейф идет особенно интенсивно. При очень резком сокращении численности популяции может возникнуть угроза ее вымирания. Это так называемая  ситуация “бутылочного горлышка”. Если популяции удастся выжить, то в результате дрейфа генов произойдет изменение их частот, что отразится на структуре нового поколения.

Генетико-автоматические процессы особенно отчетливо протекают в изолятах, когда группа особей выделяется из большой популяции и образует новое поселение. Таких примеров много в генетике популяций человека. Так, в штате Пенсильвания (США) живет секта меннонитов, насчитывающая несколько тысяч человек. Браки здесь допускаются только между членами секты. Начало изоляту положили три супружеские пары, поселившиеся в Америке в конце XVIII в. Для этой группы людей характерна необычайно высокая концентрация плейотропного гена, который в гомозиготном состоянии обусловливает особую форму карликовости с полидактилией. Около 13% членов этой секты гетерозиготны по этой редкой мутации. Вероятно, что здесь имел место “эффект родоначальника”: случайно один из основателей секты был гетерозиготным по этому гену, а близкородственные браки способствовали распространению этой аномалии. В других группах меннонитов, разбросанных по территории США, такого заболевания не обнаружено.

Читайте также:  Какие травы от артериального давления

Миграции

Еще одной причиной изменения частот генов в популяции являются миграции. Во время перемещения групп особей и скрещивания их с членами другой популяции осуществляется перенос генов из одной популяции в другую. Эффект миграции зависит от размера группы мигрантов и различия в частотах генов между обменивающимися популяциями. Если исходные частоты генов в популяциях сильно различаются, то может произойти существенный сдвиг частот. По мере прохождения миграций идет выравнивание генетических различий между популяциями. Конечным результатом давления миграций служит установление по всей системе популяций, между которыми идет обмен особями, некоторой средней концентрации для каждой мутации.

Примером роли миграций может служить распределение генов, определяющих у человека группы крови системы АВ0. Для Европы характерно преобладание группы А, для Азии — группы В. Причина различий, как считают генетики, кроется в крупных миграциях населения, происходивших с Востока на Запад в период от 500 до 1500 гг. нашей эры.

Изоляция

Если особи одной популяции полностью или частично не скрещиваются с особями других популяций, такая популяция испытывает процесс изоляции. Если разобщение наблюдается на протяжении ряда поколений, а отбор действует в разном направлении в разных популяциях, то происходит процесс дифференциации популяций. Процесс изоляции действует как на внутрипопуляционном, так и на межпопуляционном уровне.

Различают два основных типа изоляции: пространственная, или механическая, изоляция и биологическая изоляция. Первый тип изоляции возникает либо под воздействием природных географических факторов (горообразование; возникновение рек, озер и других водоемов; извержение вулкана и др.), либо в результате деятельности человека (распашка земель, осушение болот, лесопосадки и пр.). Одно из следствий пространственной изоляции — образование прерывистого ареала вида, который характерен, в частности, для голубой сороки, соболя, травяной лягушки, осоки, обыкновенного вьюна.

Биологическая изоляция подразделяется на морфо-физиологическую, экологическую, этологическую и генетическую. Все эти виды изоляции характеризуются возникновением репродуктивных барьеров, ограничивающих или исключающих свободное скрещивание.

Морфо-физиологическая изоляция возникает, в основном, на уровне репродуктивных процессов. У животных она часто связана с различиями в строении копулятивных органов, что особенно характерно для насекомых и некоторых грызунов. У растений существенную роль играют такие признаки, как размер пыльцевого зерна, длина пыльцевой трубки, совпадение сроков созревания пыльцы и рылец.

При этологической изоляции у животных препятствием служат различия в поведении особей в репродуктивный период, например, наблюдается безуспешное ухаживание самца за самкой.

Экологическая изоляция может проявляться в разных формах: в предпочтении определенной репродуктивной территории, в разных сроках созревания половых клеток, скорости размножения и др. Например, у морских рыб, мигрирующих для размножения в реки, в каждой реке складывается особая популяция. Представители этих популяций могут различаться по величине, окраске, времени наступления половой зрелости и другим признакам, имеющим отношение к процессу репродукции.

Генетическая изоляция включает разные механизмы. Чаще всего она возникает из-за нарушений нормального течения мейоза и образования нежизнеспособных гамет. Причинами нарушений могут быть полиплоидия, хромосомные перестройки, ядерно-плазменная несовместимость. Каждое из этих явлений может приводить к ограничению панмиксии и бесплодию гибридов, а следовательно, к ограничению процесса свободного комбинирования генов.

Изоляция редко создается каким-то одним механизмом. Обычно одновременно имеют место несколько разных форм изоляции. Они могут действовать как на стадии, предшествующей оплодотворению, так и после него. В последнем случае система изоляции является менее экономичной, т.к. впустую тратится значительное количество энергетических ресурсов, например, на производство стерильного потомства.

Перечисленные факторы генетической динамики популяций могут действовать поодиночке и совместно. В последнем случае может наблюдаться либо кумулятивный эффект (например, мутационный процесс + отбор), либо действие одного фактора может снизить эффективность действия другого (например, появление мигрантов может снизить эффект от дрейфа генов).

Изучение динамических процессов в популяциях позволило С.С. Четверикову (1928) сформулировать идею генетического гомеостаза. Под генетическим гомеостазом он понимал равновесное состояние популяции, ее способность сохранять свою генотипическую структуру в ответ на действие факторов внешней среды. Основным механизмом поддержания равновесного состояния является свободное скрещивание особей, в самих условиях которого, по словам Четверикова, заложен аппарат стабилизации численных соотношений аллелей.

Рассмотренные нами генетические процессы, протекающие на уровне популяций, создают основу для эволюции более крупных систематических групп: видов, родов, семейств, т.е. для макроэволюции. Механизмы микро- и макроэволюции во многом сходны, различным является только масштаб происходящих изменений.

Читайте также другие статьи темы 11 «Генетика и эволюция»:

  • 11.1. Генетика популяций. Микроэволюция. Закон Харди-Вайнберга
  • 11.3. Макроэволюция: анагенез и кладогенез

► Вопросы и задания по теме «Генетика и эволюция»

Перейти к чтению других тем книги «Генетика и селекция. Теория. Задания. Ответы»:

  • Тема 1. История развития генетики
  • Тема 2. Законы Менделя
  • Тема 3. Взаимодействие генов
  • Тема 4. Сцепление генов. Кроссинговер
  • Тема 5. Генетика пола. Половые хромосомы. Наследование, сцепленное с полом
  • Тема 6. Молекулярные основы наследственности
  • Тема 7. Ген и геном
  • Тема 8. Генная инженерия: ее развитие и методы
  • Тема 9. Мутационная изменчивость
  • Тема 10. Модификационная изменчивость
  • Тема 12. Генетика человека
  • Тема 13. Генетические основы селекции

Источник