30120

Генетика популяций. Генетическая структура популяций и идеальная популяция

Доклад

Биология и генетика

При описании систем скрещивания в идеальной популяции широко используется понятие панмиксии случайного свободного скрещивания при котором вероятность встречи гамет не зависит ни от генотипа ни от возраста скрещивающихся особей. Если исключить половой отбор то к панмиктической популяции применима концепция гаметного резервуара согласно которой в популяции в период размножения формируется гаметный резервуар генный пул включающий банк женских гамети банк...

Русский

2015-01-16

37.55 KB

6 чел.

Генетика популяций: С точки зрения генетики, популяция – это генетическая система, обладающая исторически сложившейся генетической структурой. Основные положения популяционной генетики сложились на основании изучения природных и модельных популяций высших раздельнополых животных (моллюсков, насекомых, позвоночных), которые воспроизводят себя с помощью нормального полового размножения – амфимиксиса, или объединения женских и мужских гамет. В таких случаяхгруппировка особей, способных скрещиваться между собой и производить полноценное (т.е. жизнеспособное и плодовитое) потомство, называется генетической, или менделевской популяцией. В свою очередь, потомки, достигшие половозрелости, также должны скрещиваться между собой и производить полноценное потомство, то есть популяция должна существовать длительное число поколений. Таким образом, с точки зрения генетики, популяция представляет собой множество особей, объединенных достаточно высокой степенью родства.

В рамках генетического подхода выделяется представление об идеальной популяции.

Идеальная популяция – это абстрактное понятие, которое широко используется в моделировании микроэволюционных процессов. При описании систем скрещивания в идеальной популяции широко используется понятие панмиксии – случайного свободного скрещивания, при котором вероятность встречи гамет не зависит ни от генотипа, ни от возраста скрещивающихся особей. Если исключить половой отбор, то к панмиктической популяции применима концепция гаметного резервуара, согласно которой в популяции в период размножения формируется гаметный резервуар (генный пул), включающий банк женских гамети банк мужских гамет. Если члены популяции равноудалены друг от друга, то встреча гамет и формирование зигот происходят случайным образом. (Подробнее понятие идеальной популяции будет рассмотрено ниже.)

Реальные популяции в большей или меньшей степени отличаются от идеальной. Одним из наиболее существенных отличий является множество способов воспроизведения. По способу воспроизведения различают следующие типы популяций:

амфимиктические – основным способом размножения является нормальное половое воспроизведение;

амфимиктические панмиктические – при формировании брачных пар наблюдается панмиксия (свободное скрещивание);

амфимиктические инбредные – при формирование брачных пар наблюдается близкородственное скрещивание (инбридинг, инцухт, инцест); крайним случаем близкородственного скрещивания является самооплодотворение;

апомиктические – наблюдаются различные отклонения от нормального полового процесса, например, апомиксис, партеногенез, гиногенез, андрогенез; наблюдается у агамных (бесполых) форм;

клональные – при отсутствии полового процесса и размножении только вегетативным путем или с помощью спор бесполого размножения (например, конидий); частным случаем клонирования является полиэмбриония – развитие нескольких зародышей из одной зиготы:

комбинированные – например, клонально-амфимиктические при метагенезе у кишечнополостных (чередовании бесполого и полового размножения) и гетерогонии (чередовании партеногенетического и амфимиктического поколений у червей, некоторых членистоногих и низших хордовых).

 Генетическая структура популяций

Каждая популяция обладает собственной генетической структурой. Генетическая структура популяций определяется исходным соотношением аллелей, естественным отбором и элементарными эволюционными факторами (мутационный процесс и давление мутаций, изоляция, популяционные волны, генетико-автоматические процессы, эффект основателя, миграции и др.). Для описания генетической структуры популяций используются понятия «аллелофонд» и «генофонд».

Аллелофонд. Аллелофонд популяции – это совокупность аллелей в популяции. Если рассматриваются два аллеля одного гена: А и а, то структура аллелофонда описывается уравнением: pA + qa = 1. В этом уравнении символом pA обозначаетсяотносительная частота аллеля А, символом qaотносительная частота аллеля а.

Популяции, в которых структура аллелофонда остается относительно постоянной в течение длительного времени, называются стационарными.

Если рассматриваются три аллеля одного гена: а1, а2,, а3, то структура аллелофонда описывается уравнением: p а1 + q а2+ r а3 = 1. В этом уравнении символами p, q, r обозначаются соответствующие частоты аллелей.

Если рассматриваются несколько аллелей нескольких генов (a, b, c), то структура аллелофонда описывается системой уравнений:

p1 a1 + p2 a2 + p3 a3 + ... + pi ai = 1

q1 b1 + q2 b2 + q3 b3 + ... + qi bi = 1

r1 c1 + r2 c2 + r3 c3 + ... + ri ci = 1

.......................................................

В этих уравнениях символами pi, qi, ri обозначены относительные частоты аллелей разных генов. Однако в простейших случаях рассматриваются только моногенные диаллельные системы, например: А–а. В популяции с общей численностью особейNобщ и известной численностью особей с генотипами АА, Аа, аа относительные частоты аллелей рассчитываются по формулам:

 

p (A) =

2 Í N (AA) + N (Aa)

2 Í N общ.

 

q (a) =

2 Í N (aa) + N (Aa)

2 Í N общ.

 

или q (a) = 1 – р (А)

 Генофонд. Термин генофонд употребляется в разных значениях. Основоположник учения о генофонде и геногеографии Александр Сергеевич Серебровский называл генофондом «совокупность всех генов данного вида..., чтобы подчеркнуть мысль о том, что в лице генофонда мы имеем такие же национальные богатства, как и в лице наших запасов угля, скрытых в наших недрах» (1928). Однако это выражение в настоящее время используется для определения генетического потенциала, а генофондом называют совокупность всех генотипов в популяции.

При изучении природных популяций часто приходится сталкиваться с полным доминированием: фенотипы гомозигот ААи гетерозигот Аа неразличимы. Кроме того, в природе широко распространено полигенное определение признаков, причем типы взаимодействия неаллельных генов (комплементарность, эпистаз, полимерия) не всегда известны. Поэтому на практике часто изучают не генофонд, а фенофонд популяций, то есть соотношение фенотипов. В настоящее время развивается раздел генетики популяций, который называется фенетика популяций. 

Генотипическое равновесие существует в популяции, если соотношение генотипов в ней неизменно.

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:

p² + 2pq + q² = 1

Где p² — доля гомозигот по одному из аллелей; p — частота этого аллеля; q² — доля гомозигот по альтернативному аллелю; q — частота соответствующего аллеля; 2pq — доля гетерозигот.

Биологический смысл закона:

Процесс наследования не влияет сам по себе на частоту аллелей в популяции, а возможные изменения её генетической структуры возникают вследствие других причин.

Условия действия закона:

Закон действует в идеальных популяциях, состоящих из бесконечного числа особей, полностью панмиктических и на которых не действуют факторы отбора.

Равновесие закона в реальных популяциях:

На реальные популяции в той или иной степени действуют факторы, небезразличные для поддержания равновесия Харди — Вайнберга по каким-либо генетическим маркерам. В популяциях многих видов растений или животных распространены такие явления как инбридинг и самооплодотворение — в таких случаях происходит уменьшение доли или полное исчезновение класса гетерозигот. В случае сверхдоминирования наоборот, доли классов гомозигот будут меньше расчётных.

Практическое значение закона:

В медицинской генетике закон Харди-Вайнберга позволяет оценить популяционный риск генетически обусловленных заболеваний, поскольку каждая популяция обладает собственным аллелофондом и, соответственно, разными частотами неблагоприятных аллелей. Зная частоты рождения детей с наследственными заболеваниями, можно рассчитать структуру аллелофонда. В то же время, зная частоты неблагоприятных аллелей, можно предсказать риск рождения больного ребёнка.

В селекции — позволяет выявить генетический потенциал исходного материала (природных популяций, а также сортов и пород народной селекции), поскольку разные сорта и породы характеризуются собственными аллелофондами, которые могут быть рассчитаны с помощью закона Харди-Вайнберга. Если в исходном материале выявлена высокая частота требуемого аллеля, то можно ожидать быстрого получения желаемого результата при отборе. Если же частота требуемого аллеля низка, то нужно или искать другой исходный материал, или вводить требуемый аллель из других популяций (сортов и пород).

В экологии — позволяет выявить влияние самых разнообразных факторов на популяции. Дело в том, что, оставаясь фенотипически однородной, популяция может существенно изменять свою генетическую структуру под воздействием ионизирующего излучения, электромагнитных полей и других неблагоприятных факторов. По отклонениям фактических частот генотипов от расчётных величин можно установить эффект действия экологических факторов. (При этом нужно строго соблюдать принцип единственного различия. Пусть изучается влияние содержания тяжелых металлов в почве на генетическую структуру популяций определённого вида растений. Тогда должны сравниваться две популяции, обитающие в крайне сходных условиях. Единственное различие в условиях обитания должно заключаться в различном содержании определённого металла в почве).


 

А также другие работы, которые могут Вас заинтересовать

37220. Финансовая политика 39 KB
  Содержание финансовой политики: Разработка общей концепции финансовой политики определение ее основных направлений целей главных задач. Управление финансовой деятельностью государства и других субъектов экономики. Основа финансовой политики стратегические направления которые определяют долгосрочную и среднесрочную перспективу использования финансов и предусматривают решение главных задач вытекающих из особенностей функционирования экономики и социальной сферы страны. Задачами финансовой политики является: обеспечение условий для...
37221. Экономическое развитие общества 77.5 KB
  На процесс общественного воспроизводства с одной стороны влияет множество факторов: количество и качество материальных финансовых трудовых ресурсов предпринимательские способности субъектов хозяйствования ускорение научнотехнического прогресса степень развития рыночных отношений и другие факторы. Но с другой стороны этот процесс представляет собой конфликтное взаимодействие и противоборство различных сил природного и общественного характера которые в совокупности создают объективные условия для проявления различного рода...
37222. Структура оборотных средств предприятия 40.5 KB
  Структура оборотных средств предприятия Оборотные производственные фонды это часть производственных фондов которые участвуют в одном производственном процессе сразу переносят свою стоимость на себестоимость продукции и требуют своего возмещения по каждому производственному циклу. Фонды обращения это сумма денежных средств предприятия вложенная в процесс реализации продукции и необходимая для обслуживания этого процесса. Организация оборотных средств необходимая для их эффективного использования включает: определение состава и...
37223. Экономическое содержание и классификация основных средств 58 KB
  Экономическое содержание и классификация основных средств В соответствии с ПБУ 6 01 Учет основных средств утвержденным приказом Минфина РФ от 30 марта 2001 г. При этом объект основных средств должен быть предназначен для использования в производстве продукции выполнении работ оказании услуг или для управленческих нужд организации и способен приносить организации экономические выгоды доход в будущем. В составе основных средств учитываются также: капитальные вложения на коренное улучшение земель осушительные оросительные и другие...
37224. Содержание, методы и информационная база анализа финансового состояния предприятия 74.5 KB
  Финансовое состояние организации определяет конкурентоспособность организации ее потенциал в деловом сотрудничестве позволяет оценить в какой степени гарантированы экономические интересы самого предприятия и его партнеров. Финансовое состояние организации отражает конечные результаты ее деятельности характеризующиеся определенной совокупностью показателей которые интересуют различные группы пользователей: менеджеров организации и в первую очередь финансовых менеджеров; персонала организации; собственников предприятия в том числе его...
37225. Доходы организации и их классификация 55.5 KB
  Суммы полученные в порядке предварительной оплаты продукции товаров работ услуг; авансы в счет оплаты продукции товаров работ услуг; суммы полученных задатков; суммы полученных залогов если договором предусмотрена передача заложенного имущества залогодержателю; суммы полученные в погашение кредита займа предоставленного заемщику. Доходы организации в зависимости от их характера условий осуществления и направлений деятельности подразделяются на: Доходы от обычных видов деятельности выручка от продажи продукции и товаров а также...
37226. Содержание и классификация расходов предприятия 43.5 KB
  Термин расходы в большей степени имеет отношение к бухгалтерскому учету затрат в целях налогообложения прибыли . В соответствии с Положением по бухгалтерскому учету Расходы организации ПБУ10 99 утвержденным приказом Министерства финансов РФ от 6 мая 1999г. Расходы предприятия в зависимости от их характера условий осуществления и направлений деятельности организации подразделяются на: Расходы по обычным видам деятельности расходы связанные с изготовлением продукции и продажей продукции приобретением и продажей товаров выполнением...
37227. Экономическое содержание, функции и виды прибыли 60 KB
  Экономическое содержание функции и виды прибыли. Экономическая сущность прибыли является одной из сложных и дискуссионных проблем в современной экономической науке. Экономическое содержание прибыли проявляется в выполняемых ею функциях среди которых можно выделить следующие: Прибыль характеризует экономический эффект полученный в результате деятельности организации т. Стимулирующая функция прибыли проявляется в том что прибыль выступает основным внутренним источником формирования финансовых ресурсов организации обеспечивающих ее развитие...
37228. Практика и перспективы использования технических средств в учреждении культуры 40.5 KB
  Кроме финансовой затратности изготовления жестких декораций имеется и несколько отрицательных художественнопостановочных моментов их применения. Смена жестких декораций не всегда возможна в течение концерта или спектакля по техническим и экономическим причинам. Проекционные декорации создаваемые позволяют радикальным образом решить все проблемы связанные с использованием жестких декораций следующим образом. Проецируемый слайд точно вписывается в подвешенный экран без геометрических искажений создавая полную иллюзию реальности создаваемых...