Что понимают под генетическим равновесием популяции
Вид и его критерии
1. Дайте определения понятий.
Биология – система наук, объектами изучения которой являются живые существа и их взаимодействие с окружающей средой.
Критерии вида – характерные признаки и свойства, по которым одни виды отличаются от других.
2. Заполните таблицу.
Критерии вида
3. Что такое виды-двойники? Приведите примеры.
Два разных вида могут не различаться по анатомическому строению, быть морфологически сходными, но в природе не скрещивающихся из-за наличия разных хромосомных наборов. Так, под названием «крыса черная» различают два вида-двойника: крыс, имеющих в кариотипе 38 и 49 хромосом; под названием «малярийный комар» существует 6 внешне не различимых видов-двойников; у рыбки щиповки – 3 вида двойника.
4. Как проявляется целостность вида?
Ни один из критериев в отдельности не может служить для определения вида. Охарактеризовать вид можно только по их совокупности.
Популяция – структурная единица вида и единица эволюции
1. Дайте определения понятий.
Популяция – группа одновидовых организмов, занимающих определенный участок территории внутри ареала вида, свободно скрещивающихся между собой и частично или полностью изолированных от других популяций.
Генофонд популяции – совокупность количества генетического материала, который слагается из генотипов отдельных особей.
3. Что изучает популяционная генетика?
Популяционная генетика изучает процессы изменения генетического состава популяций, возникновения новых свойств организмов и их закрепление посредством естественного отбора.
4. Как влияют мутационные процессы на генетический состав популяции?
Мутационный процесс ведет к увеличению разнообразия генофонда. Мутации распространяются и закрепляются благодаря комбинативной изменчивости.
5. Какое значение имеет мутационный процесс для эволюционных преобразований?
Мутационный процесс – это постоянный источник наследственной изменчивости. Вследствие мутаций изменяется генофонд популяции, что под воздействием различных факторов представляет собой элементарные эволюционные изменения. Мутационный процесс формирует резерв наследственной изменчивости в генофонде каждой популяции и виде в целом. Поддерживая высокую степень генетического разнообразия популяций, он создает основу для естественного отбора и микроэволюции.
6. В чем проявляется способность популяции приспосабливаться (адаптироваться) к новым условиям среды?
Крупные изменения снижают приспособленность популяции. В популяции имеются запасы таких аллелей, которые не приносят ей какой-либо пользы в данное время; они сохраняются в гетерозиготном состоянии. Но когда в результате изменения условий они вдруг оказываются полезными, их частота под действием отбора начинает возрастать, и в конечном счете они становятся основным
генетическим материалом.
Движущие силы эволюции и их влияние на генофонд популяции
1. Дайте определение понятий.
Дрейф генов – явление ненаправленного изменения частот аллельных вариантов генов в популяции, обусловленное случайными статистическими причинами, в результате которого изменяется и обедняется генофонд малой популяции по сравнению с его исходным состоянием.
Волны жизни – резкие колебания численности особей популяции вследствие естественных причин.
Изоляция – исключение или затруднение свободного скрещивания между особями одного вида; является элементарным эволюционным фактором, действующим на микроэволюционном уровне, и приводит к видообразованию.
2. Что понимают под генетическим равновесием в популяциях?
Постоянство частот встречаемости различных аллелей. Это ситуация, при которой распределение аллелей в популяции остается постоянным из поколения в поколение (при отсутствии отбора или мутаций).
3. Заполните таблицу.
Нарушения генетического равновесия в популяциях
5. Составьте схему
Эволюционные факторы
Результаты эволюции
1. Дайте определения понятий.
Микроэволюция – эволюционные изменения, протекающие на популяционном, внутривидовом уровне.
Видообразование – процесс возникновения новых биологических видов и изменения их во времени.
Макроэволюция – процесс образования из видов новых родов, из родов – новых семейств и так далее.
2. Заполните таблицу.
3. Чем отличаются процессы аллопатрического и симпатрического видообразования?
Симпатрическое видообразование связано с расхождением групп особей одного вида и обитающих на одном ареале по экологическим признакам. При этом особи с промежуточными характеристиками оказываются менее приспособленными. Расходящиеся группы формируют новые виды. Особенностью симпатрического пути видообразования является то, что он приводит к возникновению новых видов, всегда морфологически близких к исходному виду. Лишь в случае гибридогенного возникновения видов появляется новая видовая форма, отличная от каждой из родительских.
Аллопатрическое видообразование вызывается разделением ареала вида на
несколько изолированных частей. Возникновение географических преград (горных хребтов, морских проливов и пр.) приводит к возникновению изолятов — географически изолированных популяций. Прерывание потока генов между изолятами, с одной стороны, и действие естественного отбора, с другой, приводят к их репродуктивной изоляции и образованию самостоятельных видов.
4. Составьте схему.
Эволюционный процесс
5. Заполните таблицу.
Доказательства макроэволюции
Биологический прогресс и биологический регресс
1. Дайте определения понятий.
Ароморфоз – это крупные, масштабные эволюционные изменения, которые ведут к общему подъему организации, повышают интенсивность жизнедеятельности, но не являются узкими приспособлениями к резко ограниченным условиям существования.
Идиоадаптация – это мелкие эволюционные изменения, которые повышают приспособленность организмов к определенным условиям среды обитания.
Дегенерация – это эволюционные изменения, которые ведут к упрощению организации, к утрате ряда систем или органов и часто связана с переходом к паразитическому образу жизни.
2. Заполните таблицу.
Типы эволюционных изменений.
3. Каковы основные направления эволюции? Приведите примеры каждого из них.
Главные направления эволюции:
Ароморфозы: у животных – появление живорождения, способности к поддержанию постоянной температуры тела, возникновение замкнутой системы кровообращения, у растений — появление цветка, сосудистой системы, способности к поддержанию и регулированию газообмена в листьях.
Идиоадаптации: защитная окраска животных или приспособления некоторых рыб (камбала, сом) к жизни у дна – уплощение тела, окраска под цвет грунта, развитие усиков и пр.; приспособления к полету у некоторых видов млекопитающих (летучие мыши, белки-летяги). У растений – приспособления к перекрестному опылению цветка насекомыми или ветром, приспособления к рассеиванию семян.
Дегенерации: у паразитов возникают специфические приспособления (часто весьма изощренные) к условиям жизни внутри хозяина. У паразитических червей появляются присоски, крючки, получают значительное развитие органы размножения. У свиного цепня, лентецов и других червей нет кишечника, слабо развита нервная система, отсутствует способность к передвижению. У растений-паразитов (повилика) – отсутствие вегетативных органов (лист), вместо корней – присоски.
4. Заполните таблицу.
Сравнительная характеристика биологического прогресса и биологического регресса
5. Какова, на ваш взгляд, роль человека в процессах биологического регресса?
Деятельность человека является мощным фактором биологического регресса видов, нужных и полезных ему. Например, появились микробы, устойчивые к действию лекарств, и насекомые, устойчивые к ядохимикатам и т.д.. При посеве человек вторгается в живую природу, уничтожает на больших площадях дикие популяции, заменяя их немногочисленными искусственными. Усиленное истребление человеком многих видов ведет к биологическому регрессу, который грозит им вымиранием.
Синтетическая теория эволюции
1. Дайте определения понятия.
Синтетическая теория эволюции (современный дарвинизм) – современная эволюционная теория, которая представляет собой учение об эволюции органического мира, разработанное на основе данных современной генетики, экологии и классического дарвинизма.
2. Заполните таблицу.
Развитие эволюционного учения в ХХ веке.
3. Сформулируйте основные положения (постулаты) синтетической теории эволюции.
1. элементарной единицей эволюции считается локальная популяция;
2. материалом для эволюции являются мутационная и рекомбинационная изменчивость;
3. естественный отбор рассматривается как главная причина развития адаптаций, видообразования и происхождения надвидовых таксонов;
4. дрейф генов и принцип основателя выступают причинами формирования нейтральных признаков;
5. вид есть система популяций, репродуктивно изолированных от популяций других видов, и каждый вид экологически обособлен;
6. видообразование заключается в возникновении генетических изолирующих механизмов и осуществляется преимущественно в условиях географической изоляции.
4. Почему можно считать, что синтетическая теория эволюции в основном развивается в русле идей, заложенных Ч. Дарвином?
Синтетическая теория эволюции вскрыла глубинные механизмы эволюционного процесса, накопила множество новых фактов и доказательств эволюции живых организмов, объединила данные многих биологических наук. Тем не менее, синтетическая теория эволюции (или неодарвинизм) находится в русле тех идей и направлений, которые были заложены Ч. Дарвином. Объединение дарвинизма с экологией и генетикой в 20-х годах подготовило почву для создания синтетической теории эволюции. Учение Дарвина – это основа, остов современной теории, оно дало толчок дальнейшему развитию эволюции как науки.
Многообразие видов
1. Дайте определение понятий.
Биоразнообразие – разнообразие жизни во всех её проявлениях; разнообразие на трёх уровнях организации: генетическое разнообразие, видовое разнообразие и разнообразие экосистем.
Естественная классификация – система классификации, отражающая естественную общность организмов, при которой каждая таксономическая категория соответствует группе организмов, которые имеют общего предка.
Дарвинизм – это: в узком смысле – направление эволюционной мысли, приверженцы которого согласны с основными идеями Дарвина в вопросе эволюции (современная их форма представлена в синтетической теории эволюции), согласно которым главным (хотя и не единственным) фактором эволюции является естественный отбор. В широком смысле нередко (и не совсем правильно) употребляется для обозначения эволюционного учения или эволюционной биологии в целом.
3. Заполните таблицу.
Соотношение основных систематических групп, используемых в классификации животных и растений.
4. Можно ли использовать данные систематики для доказательства эволюции? Ответ обоснуйте.
Да, можно. В систематике главное доказательство эволюции заключается в том, что все живые существа можно расположить в иерархическую систему таксономических единиц – виды, роды, семейства, отряды, классы и типы. Это означает, что все организмы связаны между собой филогенетически. Принадлежность организмов к тем или иным систематическим группам свидетельствует о том, что большинство промежуточных форм, существовавших в прошлом, вымерло. Таким образом, все разнообразие живой природы можно объяснить происхождением от общих предков на основе борьбы за существование. Будучи генетически различными, виды представляют собой независимо эволюционирующие и репродуктивно изолированные единицы. Поскольку можно предполагать, что у генетически сходных видов общий предок существовал в менее отдаленном прошлом по сравнению с генетически различными видами, то степень генетических различий является мерой, на основе которой сейчас совершенствуют филогенетическое (родословное) древо.
5. Каково значение сохранения многообразия видов в природе?
Биоразнообразие – один из факторов оптимального функционирования биосферы в целом. Биоразнообразие обеспечивает устойчивость экосистем к внешним воздействиям и поддерживает в них равновесие. Живое от неживого отличается большим разнообразием и способностью не только его сохранять, но и существенно увеличивать по мере эволюции. Вообще эволюция жизни на Земле – это процесс увеличения разнообразия живых организмов, форм и уровней их организации, процесс возникновения механизмов, обеспечивающих устойчивость живых систем и экосистем в постоянно изменяющихся условиях нашей планеты. Именно способность экосистем поддерживать равновесие, используя для этого наследственную информацию живых организмов, и делает биосферу в целом и экосистемы вещественно-энергетическими системами в полном смысле.
6. Что понимают под устойчивым развитием биосферы?
Сохранение биосферы как естественной основы всей жизни на Земле, ее устойчивость и естественная эволюция, с тем чтобы дальнейшее развитие человечества происходило в гармонии с природой. Формирование хозяйственной деятельности человека, не разрушающей биосферу, а ее сохраняющей. Биосфера с этой точки зрения должна рассматриваться уже не только как кладовая и поставщик ресурсов, а как фундамент жизни, сохранение которого должно быть обязательным условием для существования и дальнейшей эволюции человека и природы.
Популяции и их роль в эволюции
теория по биологии 🌿 эволюция
Группы особей, на которые делится вид, образуют популяции. Очевидно, что целый вид не обитает в сплоченном коллективе.
С точки зрения биологии, популяция – группа одновидовых организмов, занимающих определенный участок территории внутри ареала вида, свободно скрещивающихся между собой и частично или полностью изолированных от других популяций.
Виды раздробились на популяции из-за того, что наша среда неоднородна: есть географические преграды, такие как леса, реки, горы, а также ограниченность ресурсов необходимых для жизнедеятельности. Так организмы объединились в группы и разошлись по разным территориям, чтобы обеспечить себя всем необходимым.
Генетика популяции
У каждой популяции сформирован свой генофонд – совокупность всех генотипов особей из данной популяции. Почему же популяции, которые относятся к одному и тому же виду имеют свой индивидуальный генофонд? Дело в том, что как раз-таки из-за географической изоляции и расселения по разным территориям ареала, особи скрещиваются с теми, которые ближе, то есть внутри популяции. Так, с каждым новым поколением, накапливается все больше мутаций. Раз генетический материал так мельчает, то как же популяции продолжают свое существование? Это возможно из-за того, что происходит мутационный процесс (мутагенез), в результате которого становится возможной наследственная изменчивость.
Мутации возникают абсолютно случайно, совершенно не зависят от условий среды (если мы не говорим о мутационных факторах, таких, как например, ультрафиолетовое излучение). Чаще всего отклонения по признакам закрепляются в рецессивном гене и несут негативные последствия для организма. Из-за скрещивания близкородственных видов, что особенно часто встречается в маленьких популяциях, увеличивается вероятность составления комбинации двух рецессивных гомозигот. Сам признак можно наследовать и в гетерозиготе, но не в таком объеме проявления.
Именно мутационный процесс создает генетический материал для эволюции, формирует основу для наследственной изменчивости. Богатый генетический материал – основа для естественного отбора и микроэволюции (например, появления подвида в ходе эволюции популяции).
Генетическое равновесие в популяциях
На частоту встречаемости аллелей в генотипе популяции влияют сразу несколько факторов:
Если условия более-менее стабильные, то в популяции наблюдается генетическое равновесие, т.е постоянство частот встречаемости различных аллелей.
Причины нарушения генетического равновесия
А) Миграции. Если мигрирует часть популяции, то, очевидно, ее генофонд будет меньше, чем генофонд популяции, от которой она отделилась. Кроме того, эта мигрировавшая часть сократит и генофонд своей бывшей популяции. Если же, мигрирующая популяция сможет влиться в другую, то генофонд будет увеличен.
Б) Разделение популяции на части природными барьерами.
Генофонды частей популяции будут отличаться, так как разделение произойдет случайным образом. Будущее новых популяций зависит от того, какие особи в них попали: с благоприятными признаками или нет.
В) Катастрофы. С одной стороны, резко сокращают численность популяции. Часто это происходит без шанса на попытку выживания, как, например, при лесном пожаре. С другой стороны, если это что-то вроде засухи, есть вероятность, что выживут те, кто смогут приспособиться к дефициту воды. А это проявление большей приспособленности. Естественно, и такой вид катаклизмов приводит к резкому сокращению популяции, что не может иметь хороший исход.
Если кто-то забыл, что такое популяция, то повторите обязательно:
Популяция — это совокупность организмов одного вида, длительное время обитающих на одной территории и частично или полностью изолированных от особей других таких же групп
Положения, подтверждающие, что популяция является «единицей эволюции»: мутационный процесс начинается в популяции; разные популяции обладают разными генофондами; вид не может быть единицей эволюции, так как его ареал, как правило, разорван на составные части.
pазбирался: Ксения Алексеевна | обсудить разбор | оценить
Генетическое равновесие – определение и примеры
Определение генетического равновесия
Генетическое равновесие – это термин, используемый для описания состояния статического или неизменного, аллель Частоты в Население через некоторое время. Как правило, в естественной популяции частоты аллелей имеют тенденцию сдвигаться с течением поколений, и на популяцию действуют различные силы. Это может быть вызвано многими факторами, включая естественный отбор, генетический дрейф, мутация и другие, которые насильственно меняют частота аллелей, Однако, если популяция находится в генетическом равновесии, эти силы отсутствуют или компенсируют друг друга. Приведенные ниже примеры показывают генетическое равновесие в контексте моделирования и в естественном контексте.
Примеры генетического равновесия
Равновесие Харди-Вайнберга
При моделировании динамики популяции ученые часто используют модель Харди-Вайнберга. Это уравнение берет частоты аллелей в популяции и умножает их, используя принципы Площадь Пуннетта моделировать распределение аллелей при спаривании. Изображение этой модели можно увидеть ниже.
Эта диаграмма следует за ген, который имеет два аллеля (А) и (а). Частота аллелей каждого аллеля представлена буквами «р» и «q». Согласно модели Харди-Вайнберга, эти частоты аллелей не будут меняться от поколения к поколению без внешних воздействий. Другими словами, генетическое равновесие происходит при отсутствии таких вещей, как естественный отбор и генетический дрейф. Если (A) и (a) являются единственными аллелями в системе, то частоты (A), добавленные к (a), должны быть равны 1. Поэтому в системе с генетическим равновесием частота генотипов у потомства может быть Расчетное умножение частот аллелей. Гомозиготные доминантные особи (AA) можно оценить по p2 или частоте (A) в квадрате. То же самое относится и к гомозиготным рецессивным индивидуумам (аа); в генетическом равновесии их можно оценить как q2. гетерозиготный люди могут быть оценены 2pq. При генетическом равновесии сумма всех генотипических частот для каждого гена равна 1. В математических терминах: p2 + 2pq + q2 = 1.
В начале 1900-х годов наука о наследовании стала новой и интересной областью. Грегор Мендель показал в 1800-х годах, что организмы несут две копии каждого гена. Эти копии могут быть разных форм или аллелей. Тем не менее, ученые все еще сталкиваются с большими вопросами о том, как аллели изменяются со временем. Одной из фундаментальных проблем того времени было понимание того, как гены взаимодействуют друг с другом, особенно доминантные и рецессивные гены. Некоторые предполагали, что доминантный аллель естественно увеличится в популяции. Это было опровергнуто независимо несколькими учеными, использующими математику. Однако только Харди и Вайнберг обычно связывают свое имя с законом. Генетическое равновесие в этой идеализированной ситуации обычно называют равновесием Харди-Вайнберга.
Генетическое равновесие благодаря сбалансированному отбору
В природе все не так идеально, как предположения, сделанные в модели Харди-Вайнберга. Это не означает, что генетическое равновесие не может существовать. На самом деле, легко придумать сценарий, в котором генетическое равновесие поддерживается в условиях естественного отбора. Выбор должен просто применяться в равной степени к другому присутствующему аллелю. Таким образом, частота аллелей будет поддерживаться, и популяция останется в генетическом равновесии.
Это может быть продемонстрировано гипотетической группой животных. Для наших целей мы рассмотрим популяцию кузнечиков, имеющую только два аллеля для гена, который кодирует их цвет. Один аллель кодирует зеленый: Cg. Аллель Cb кодирует коричневый. Гомозиготные особи для любого аллеля будут такого цвета. Тем не менее, в нашем гипотетическом случае представьте, что гетерозиготные особи (CgCb) становятся зелеными, а коричневыми – частично. Поле полно этих кузнечиков, с равными частями каждого типа кузнечика.
Теперь новый хищник вводится в поле. Птица несется по полю, собирая кузнечиков. Птица использует цветовое зрение, чтобы выбрать свою добычу, а сплошных зеленых и коричневых кузнечиков легко отнять. Гетерозиготные кузнечики имеют естественную маскировку и не могут быть видны птицам. Понятно, что эти сорта будут отбираться со временем. В конце концов, это изменит распределение генотипов. Однако до тех пор, пока гомозиготы отбираются одинаково, частоты аллелей не изменятся. Пока организм при употреблении в пищу общее соотношение аллелей не изменится, поскольку гетерозиготы отбираются и содержат оба аллеля, сохраняя соотношение. Поэтому генетическое равновесие поддерживается даже перед лицом этого баланса.
Случайное генетическое равновесие
Существует большое разнообразие сил, которые действуют на население генетика, Хотя Харди-Вайнберг предполагает, что эти силы не работают, одинаково вероятно, что они могут уничтожить друг друга. Харди-Вайнберг предполагает, что популяция не испытывает селекцию, мутацию или какую-либо иммиграцию или эмиграцию, которые нарушали бы частоты аллелей. Как и в случае с кузнечиками, легко придумать ситуацию, в которой эти силы могли бы уравновешивать друг друга и поддерживать частоты аллелей.
В то время как сила отбора может активно пытаться удалить аллель из популяции, мутация может сохранить его в популяции. Это верно для многих генетических условий, созданных нефункционирующими аллелями. Естественно, селекция пытается уменьшить эти мутированные аллели, но скорость мутации может удерживать заболевание на некотором базовом уровне в популяции. Это будет случай генетического равновесия, вызванного слиянием нескольких факторов. Можно также увидеть, как мутация может быть легко заменена множеством других факторов, которые могут служить той же цели.
викторина
1. Ученый наблюдает за небольшой популяцией броненосцев. Со временем частоты аллелей этой небольшой популяции изменяются, но ученый не может точно определить причину изменения. Похоже, это не естественный отбор любого рода. Что из следующего является причиной, по которой популяция не находится в генетическом равновесии?A. Генетический дрейфB. Новый хищник сдвигает аллелиC. Ученый плохо измеряет
Ответ на вопрос № 1
верно. Причиной изменения частоты аллелей является, скорее всего, генетический дрейф. Учитывая, что небольшая популяция содержит только несколько аллелей, случайная потеря индивидуума может быть очень заметна. Меньшее население означает, что разнообразие вид проводится только в нескольких лицах. Потеря одного из них в случайной аварии, и целый раздел разнообразия теряется.
2. Ваш одноклассник пытается доказать, что генетическое равновесие является доказательством того, что, по крайней мере, некоторые популяции не эволюционируют. Что вы им скажете?A. Они верны!B. Эволюция – это процесс во времени, где равновесие – это только одна точка на этой временной шкале.C. Равновесие означает, что эволюция закончена
Ответ на вопрос № 2
В верно. По пути в супермаркет вы останавливаетесь для пешехода. В то время как ваша скорость для этой части путешествия была нулевой, это не значит, что путешествие не произошло. То же самое относится и к генетическому равновесию. Это просто показывает, что частоты аллелей не изменяются, по крайней мере, на этом этапе путешествия. Мы знаем, что эволюция существует, потому что мы видим, как популяции меняются со временем на новые виды.
3. В популяции 8 улиток. Есть две белые улитки, шесть розовых улиток и две красные улитки. Розовые улитки – гетерозиготы. Это население в равновесии?A. даB. нетC. Недостаточно информации
Ответ на вопрос № 3
С верно. Из этого вопроса вы можете сделать много вещей. Например, вы можете рассчитать частоты аллелей различных аллелей, а также генотипические отношения. Однако, чтобы определить, находится ли эта популяция в равновесии, нам нужно наблюдать за следующим поколением. Затем мы могли бы сравнить генотипические частоты, полученные из модели Харди-Вайнберга, с фактическими частотами популяции. Только тогда мы можем сказать, поддерживает ли популяция генетическое равновесие.