Генетические процессы в популяциях - СОВРЕМЕННЫЕ ПРЕДСТАВЛЕНИЯ О МЕХАНИЗМАХ И ЗАКОНОМЕРНОСТЯХ ЭВОЛЮЦИИ. МИКРОЭВОЛЮЦИЯ

В разных популяциях одного вида частота мутантных генов неодинакова. Практически нет двух популяций с совершенно одинаковой частотой встречаемости одного и того же варианта признака. Эти различия могут быть обусловлены тем, что популяции обитают в неодинаковых условиях внешней среды. Направленное изменение частоты генов в популяциях обусловлено действием естественного отбора. Но и близко расположенные, соседние популяции могут отличаться друг от друга столь же значительно, как и далеко расположенные. Это объясняется тем, что в популяциях ряд процессов приводит к ненаправленному случайному изменению частоты генов, или, другими словами, к преобразованию их генетической структуры.

Например, дрейф генов при миграции животных или растений. На новом месте обитания поселяется незначительная часть исходной популяции. Генофонд вновь образованной группы неизбежно меньше генофонда родительской популяции, и частота генов в ней будет значительно отличаться от частоты генов исходной популяции. Гены, до того редко встречающиеся, вследствие полового размножения быстро распространяются среди членов новой популяции. В то же время широко распространенные гены могут отсутствовать, если их не было в генотипе основателей новой популяции.

Другой пример. Природные катастрофы — лесные или степные пожары, наводнения и т.п. — вызывают массовую неизбирательную гибель живых организмов, особенно малоподвижных форм (растений, беспозвоночных, рептилий, земноводных и др.). Особи, избежавшие гибели, остаются в живых благодаря чистой случайности. В популяции, пережившей катастрофическое понижение численности, частоты аллелей будут иными, чем в исходной популяции. Вслед за спадом численности начинается массовое размножение, начало которому дает оставшаяся немногочисленная группа организмов. Генетический состав этой группы и определит генетическую структуру всей популяции в период ее расцвета. При этом некоторые мутации — варианты аллелей могут совсем исчезнуть, а концентрация других резко повыситься.

В биоценозах часто наблюдаются периодические колебания численности популяций, связанные со сменой сезона года. В неблагоприятный период — в средней полосе зимой, во время засухи в экваториальной полосе и т.д. — происходит массовая неизбирательная гибель организмов. Например, в малоснежную зиму почва промерзает на большую, чем обычно, глубину и организмы (мыши, кроты, личинки беспозвоночных), зимующие в ней, погибают.

Изменение частот аллелей в популяциях связано также с колебаниями численности в результате взаимоотношений типа “хищник — жертва”. Усиленное размножение объектов охоты хищников на основе увеличения кормовых ресурсов приводит в свою очередь к усиленному размножению хищников. Увеличение же численности хищников вызывает массовое уничтожение их жертв. Недостаток кормовых ресурсов обусловливает сокращение численности хищников (рис. 19.1) и восстановление размеров популяций жертв.

Рис. 19.1. Взаимоотношения “хищник — жертва”. На диаграмме численности особей светлая линия — заяц; темная — лиса

Эти и другие колебания численности (“волны численности”) изменяют частоту генов в популяциях, делая их отличными друг от друга, в чем и состоит их эволюционное значение.

К изменениям частоты генов в популяциях приводит также ограничение обмена генами между ними вследствие пространственной (географической и экологической) изоляции. Как мы уже говорили, реки служат преградой для сухопутных видов, горы и возвышенности разделяют равнинные популяции. Каждая из изолированных популяций обладает специфическими особенностями, связанными с условиями жизни. Важное следствие изоляции — близкородственное скрещивание (инбридинг). Благодаря инбридингу рецессивные аллели, распространяясь в популяции, проявляются в гомозиготном состоянии, что снижает жизнеспособность организмов. В человеческих популяциях изоляты с высокой степенью инбридинга встречаются в горных районах, на островах. Сохранила еще значение изоляция отдельных групп населения по кастовым, религиозным, расовым и другим причинам.

Эволюционное значение различных форм изоляции состоит в том, что она закрепляет и усиливает генетические различия между популяциями, а также в том, что разделенные части популяции или вида в различных условиях подвергаются неодинаковому давлению отбора.

Таким образом, изменения частоты генов, вызванные теми или иными факторами внешней среды, служат основой возникновения различий в генетической организации популяции и в дальнейшем обусловливают образование новых видов. Поэтому изменения популяций в ходе естественного отбора называют микроэволюцией.

Опорные точки

• В природе часто встречаются резкие колебания численности особей, связанные с массовой неизбирательной гибелью организмов.

• Генотипы случайно сохранившихся особей определяют генофонд новой популяции в период ее расцвета — эффект основателя.

Вопросы и задания для повторения

1. Какие процессы приводят к изменению частоты встречаемости генов в популяциях?

2. Почему разные популяции одного вида отличаются по частоте генов?

3. Что такое микроэволюция?

4. Охарактеризуйте взаимоотношения типа “хищник — жертва”.

5. Каково эволюционное значение изоляции популяций одного вида?

6. В чем причина гетерозиготности природных популяций?

7. Какова эволюционная роль мутаций?

8. Почему популяции в настоящее время считают элементарными эволюционными единицами?