41030

Генетика популяций, Экологическая характеристика популяций

Лекция

Биология и генетика

Размеры ареала – от активности организмов и особенностей природных условии. Возрастная структура популяций организмов разных видов варьирует в зависимости от продолжительности жизни интенсивности размножения возраста достижения половой жизни. Генетические характеристики популяции: Генофонд аллелефонд совокупность аллелей образующих генотипы организмов данной популяции....

Русский

2015-01-16

59 KB

7 чел.

Лекция № 14: «Генетика популяций».

Популяционная генетика - отрасль генной науки, изучающая наследственность и изменчивость на популяционно-видовом уровне организации жизни. Она изучает:

  •  закономерности изменения из поколения в поколения генетической структуры популяций:
  •  природу факторов, вызывающих эти изменения.

 Закон Харди-Вайнберга (1908г. мат-к + врач) – закон генетической стабильности популяции: при определении условии соотношении аллелей генов в генофонде популяции остается постоянным в ряду поколении.

Вид - совокупность особей, сходных по основным морфологическим и функциональным признакам, кариотипу, поведенческим реакциям, имеющих общее происхождение, заселяющих определенную территорию (ареал), в природных условиях скрещивающихся исключительно между собой и при этом производящих плодовитое потомство.

Популяцияmin самовоспроизводящуюся группа особей одного вида, населяющих определенную территорию (ареал) достаточно долго (в течении многих поколении).

      

Экологическая характеристика популяций:

1.Размеры ареала – от активности организмов и особенностей природных условии.

2.Численность особей – существует min значение численности, при которых популяция способна поддерживать себя во времени. Сокращения численности ниже min ведет к вымиранию. Величина популяций постоянно колеблется, что зависит от изменений экологической ситуаций (в благоприятных условиях у кроликов = 10000 особей осенью, после холодной зимы приблизительно = 100)

3.Возрастная структура популяций организмов разных видов варьирует в зависимости от продолжительности жизни, интенсивности размножения, возраста достижения половой жизни.

4. Половой состав популяций обуславливается эволюционно закрепленными механизмами формирования:

  •  первичного (на момент зачатия)
  •  вторичного (на момент рождения )
  •  третичного (во взрослом состоянии) соотношения полов. (106муж. : 100жен. 2-е; 16-18лет - 1:1; 50лет - 85муж. : 100жен.; 80лет - 50муж. : 100жен.)

Генетические характеристики популяции:

Генофонд (аллелефонд)- совокупность аллелей, образующих генотипы организмов данной популяции.

  1.  Наследственное разнообразие - присутствие в генофонде одновременно различных аллелей отдельных генов.            

Резерв наследственной изменчивости - накопление рецессивного гена (а) в генофонде в виде гетерозиготных организмов (Аа), который используется для создания новых комбинации аллелей.

  1.   Генетическое единство - обуславливается достаточным уровнем панмиксии (вероятность случайных скрещиваний)
  2.   Динамическое равновесие доли особей с разными генотипами.

Факторы нарушения генетического равновесия в популяции:

  1.  Мутации - элементарный эволюционный фактор. Мутационный процесс происходит постоянно на протяжении всего периода существования жизни, а отдельные мутации возникают многократно у разных организмов.
  2.  Волны жизни (С.С Четвериков)- периодические или апериодические колебания численности организмов в природных условиях (жив., раст., м/о).
  3.  Изоляция - ограничение свободы скрещиваний (панмиксии) организмов.
    •  Географическая (водоемы, равнины, возвышенности);
    •  Биологическая - внутри видов различие организмов: экологическая (пища, сезон размножения); этологическая или поведенческая (ритуал ухаживания; запахи); физическая или механическая – различия органов размножения и в размерах тела);
    •  Генетическая или репродуктивная - несовместимость гамет, стерильность гибридов, гибель зигот).
  4.  Естественный отбор происходит на всех стадиях онтогенеза организмов, предпосылкой отбора является борьба за существования – конкуренция за пищу, жизненное пространство, партнера для спаривания. В природных условиях Е.О. осуществляется по фенотипу.

В зависимости от результата различают:

  •  Стабилизирующая форма естественного отбора - сохраняет в популяции средний вариант фенотипа или признака, фиксирует, закрепляет полезные признаки и формы в относительно постоянных условиях среды. Мутации, отклоняющиеся от установленной нормы, как правило, не жизнеспособны. Сохраняет результаты предшествующих этапов эволюции.
    •  Движущий (направленный) отбор - последовательное изменения фенотипа в определенном направлении, сдвиг средних значений в сторону их усиления или ослабления. В изменившихся условиях среды большую возможность выжить и оставить потомство имеют особи, генотипы которых обеспечивают формирования новых, наиболее отвечающих этим условиями, признаков. Основа искусственного отбора.
    •  Дизруптивный (разрывающий) отбор - сохраняет несколько разных фенотипов с равной приспособленностью. Действует против особей со средним или промежуточным значением признаков. Поддерживает в популяции состояния генетического полиморфизма.
  1.  Дрейф генов - случайные, не обусловленные действием Е.О. колебания частот аллелей (генетико - автоматические процессы). При значительном размахе колебаний в последующих поколениях создаются условия для потери популяций некоторых аллелей и закрепления других. В результате происходит гомозиготизация особей и затухания изменчивости (популяция = 4 особи, аллель с частотой р=0,125, Аа – одна особь; лесной пожар или выстрел охотника приведет к утрате аллеля, вероятность утраты ½ в случае 1, ¼ - 2, 1/8 - 3 потомков у данной особи; из 4000 организмов, при р=0,125 min 500 особей имеют соответствующий аллель в гомозиготном состоянии).

Утрата (р=0) или закрепления аллелей в (АА, аа) гомозиготном состоянии у всех членов популяции (р=1) вне связи с их приспособительной ценностью. Формирует генофонд малочисленных групп организмов, изолированных от остальной части вида.

 

Особенности человеческих популяций.

Человеческая популяция - группа людей, занимающих общую территорию и свободно вступающих в брак. В формировании популяций людей главную роль играют родственные связи.

Демографические показатели (размер, уровень рождаемости и смертности, возрастной состав, экон.состояние, уклад жизни) оказывают серьезное воздействие на состояние генофондов человеческих популяций через структуру браков.

Популяции из 1500-4000 чел. - демами.

Популяции численностью до 1500 чел – изолятами.

Для демов и изолятов характерно: низкий естественный прирост населения - не более 25% за поколение, частота внутригрупповых браков 80-90% >>, приток лиц из других групп 1-2% <<, следовательно через 4 поколения (100лет) и более члены изолятов являются троюродными братьями и сестрами (сибсами)

В больших популяциях распределение аллелей подчиняется закону Харди - Вайнберга. В Швеции в 1965-1974гг. страдающие фенилкетонурией встречались с частотой 1:40000, следовательно:

 q2 =1/40000 (аа); q=1/200 (а)

р=1-q = 1- 1/200 = 199/200 (А)

2pq=2*(1/200)*(199/200)=398/40000 (Аа). Из 40000 человек: 1 больной, 400 носителей.

 Мутационный процесс у человека сходен с таковым у других организмов. В настоящее время давления мутационного процесса на генофонд человечества усиливается благодаря росту индуцированных мутаций (производственная деятельность, НТР = ионизирующее излучение). Доза в 1 Гр (грей) при низком уровене радиации: муж. 1000-2000 мутаций на миллион живых новорожденных, жен = 900 мутаций; следовательно повышение частоты злокачественных опухолей (лейкозы, рак молочной железы, щитовидной железы).

Популяционные волны. Численность населения возросла с 5 миллионов в эпоху неолита до 6 миллиардов, но изменялась неравномерно. Ускорение прироста - развитие земледелия, индустриализации, НТР, изменения плотности населения (1чел на 3 км2 – 4-900-1200 на 3 км2). 50% населения размещаются на 5% площади суши - неравномерное распределения людей. Ускорение роста численности при ограниченности заселяемой территории способствует усилению миграции. Причина снижения - эпидемия чумы, опасные инфекции.

Естественный отбор в человеческих популяциях утратил функцию видообразования, т.к биологические факторы исторического развития сменились социальными. Выполняет функцию стабилизации генофонда и поддержания наследственного разнообразия.

Стабилизирующий отбор - большая смертность среди недоношенных и переношенных новорожденных, 85% населения Европы имеет в эритроцитах антиген Rh (Rh+), остальные (Rh-) лишены.

Синтез антигена Rh контролирует доминантный ген D (DD,Dd), резус отрицательные люди – dd.

Жен.( Rh-) dd + муж.(Rh+) DD или Dd = плод (Rh+) Dd.

1-вая беременность: при нарушении целостности плаценты в родах Rh+ эритроциты плода проникают в организм матери и иммунизирует его (анти-Rh-антитела).

2-рая беременность: анти-Rh-антитела проникают через плаценту в организм плода и разрушают его эритроциты, развивается гемолитическая болезнь новорожденного (тяжелая анемия), нередко заканчивающаяся смертью.

В настоящее время медицина располагает способами борьбы с этой формой патологии в виде быстрого переливания младенцу резус-отрицательной крови или введения анти-Rh-антител для предотвращения иммунизации матери.


 

А также другие работы, которые могут Вас заинтересовать

13536. Проверка закономерностей методом рассуждений 134 KB
  A5 базовый уровень время – 2 мин Тема: Проверка закономерностей методом рассуждений. Что нужно знать: в общемто никаких знаний из курса информатики здесь не требуется эту задачу можно давать детям начальной школы для развития логического мышления в задачах ...
13537. Поиск и сортировка информации в базах данных 1.19 MB
  Тема: Поиск и сортировка информации в базах данных. Что нужно знать: при составлении условия отбора можно использовать знаки отношений меньше или равно больше или равно не равно последовательность выполнения логических операций в сложных ...
13538. Электронные таблицы 455 KB
  Тема: Электронные таблицы. Что нужно знать: адрес ячейки в электронных таблицах состоит из имени столбца и следующего за ним номера строки например C15 формулы в электронных таблицах начинаются знаком = равно знаки –/ и в формулах означают соответстве...
13539. Кодирование звука 99.5 KB
  Тема: Кодирование звука. Что нужно знать: при оцифровке звука в памяти запоминаются только отдельные значения сигнала который нужно выдать на динамик или наушники частота дискретизации определяет количество отсчетов запоминаемых за 1 секунду; 1 Гц один герц
13540. Кодирование и декодирование информации 241 KB
  К. Поляков 20092011 Тема: Кодирование и декодирование информации. Что нужно знать: кодирование –это перевод информации с одного языка на другой запись в другой системе символов в другом алфавите обычно кодированием называют перевод информации ...
13541. Основные понятия математической логики 589.5 KB
  Основные понятия математической логики. Про обозначения К сожалению обозначения логических операций И ИЛИ и НЕ принятые в серьезной математической логике неудобны интуитивно непонятны и никак не проявляют аналогии с обычной алгеброй. Автор к своем...
13542. Вычисление информационного объема сообщения 166.5 KB
  Вычисление информационного объема сообщения. Что нужно знать: с помощью K бит можно закодировать различных вариантов чисел таблица степеней двойки она же показывает сколько вариантов Q можно закодировать с помощью K бит...
13543. Работа с массивами и матрицами в языке программирования 230 KB
  Тема: Работа с массивами и матрицами в языке программирования1. Что нужно знать: работу цикла for цикла с переменной массив – это набор однотипных элементов имеющих общее имя и расположенных в памяти рядом для обращения к элементу массива используют квадрат
13544. Выполнение алгоритмов для исполнителя 1.18 MB
  Тема: Выполнение алгоритмов для исполнителя. Что нужно знать: правила выполнения линейных разветвляющихся и циклических алгоритмов основные операции с символьными строками определение длины выделение подстроки удаление и вставка символов сцепка двух ст