Популяции синицы. Факторы, определяющие динамику численности. Биотический (репродуктивный) потенциал. Таблица выживания куропатки. Типы динамики численности популяций. Изменение численности популяции. Смертность. Факторы, определяющие колебания. Моновольтинные виды. Теория взаимодействия популяций. Логистическая модель роста численности популяции. Таблицы выживания. Уравнение экспоненциального роста численности популяции.

«Типы динамики популяции» - Показатель. Схема. Графики выживаемости. Профессор Г. А. Викторов. Массовый нерест. Доля животных. Два типичных варианта. Таблицы плодовитости и выживаемости. Регуляция. Величина биотического потенциала. Интенсивность. Многолетние циклы динамики. Снижение смертности. Динамика численности популяции. Массовое развитие ложногусениц. Динамика популяций. Динамика популяций животных организмов. Факторы внешней среды.

«Изучение популяции» - Рождаемость – способность к увеличению численности. Структура популяции. Понятие демэкологии. Понятие о популяции. WWF. Популяция - элементарная группировка особей одного вида. Кривые выживаемости. Эффект группы. Внутривидовые взаимоотношения в популяции. Межвидовые взаимоотношения в популяции. Пространственные подразделения популяции. Половая структура – соотношение особей по полу. Элементарная (микропопуляция).

«Показатели популяции» - Популяционные волны. Совокупность особей одного вида. Логистический рост. Удельная рождаемость. Экспоненциальный рост. Популяции. Кривые выживания. Скорость изменения численности популяции. Количественные показатели популяции. Показатели структуры. Динамика роста численности популяций. Статические показатели. Выживаемость. Динамические показатели. Воздействие экологических факторов. Выживание.

«Популяционная генетика» - Генетические процессы. Генетическая популяция. Решение задачи. Расчёт частот встречаемости генотипов. Мутационное давление. Составляем пропорцию. Генотип. Закономерность. Закон Харди-Вайнберга. Условия панмиксии. Расчет частоты аллелей. Фактический ряд. Теоретические частоты. Решение типовых задач. Влияние мутаций. Расчет частоты аллелей у гетерозигот. Ген. Изменение за поколение. Aa гетерозигот. Популяция сокращается.

«Характеристики популяции» - Подвид. Закономерность. Популяции разных видов. Популяция или вид. Закон о состоянии популяционного равновесия. Алгоритм применения закона. Вычислить частоту встречаемости в популяции любого доминантного и рецессивного гена. Популяция. Отдельная особь. Определения популяции. Частота доминантного аллеля. Борьба за существование. Давайте подумаем. Типы популяций. Частоты аллелей. Термин. Характеристики популяции.

Слайд 2

Давайте подумаем 2

Слайд 3

Проблемный вопрос:

Популяция или вид –элементарная единица эволюции? 3

Слайд 4

ВидПодвид

Популяции Стая Стадо Прайд (табун) (семья) 4

Слайд 5

Термин популяция былвведен в 1903годуВ. Иогансеном

Для обозначения неоднородной в генетическом отношении группы особей одного вида в отличии от однородной чистой линии 5

Слайд 6

Проанализируйте следующие определения популяции:

Совокупность особей одного вида, занимающих обособленную территорию в пределах ареала вида, свободно скрещивающихся друг с другими той или иной степени изолированных от других популяций данного вида. Любая, способная у самовоспроизведению совокупность особей одного вида, более или менее изолированная в пространстве и времени от других аналогичных совокупностей одного и того же вида. Совокупность особей одного вида, обладающих общим генофондом и занимающих определенную территорию. Совокупность особей одного вида, в течение длительного времени населяющего определенное пространство, и внутри которой осуществляется, в известной степени панмиксия (скрещивание) и отделенная от других совокупностей той или иной степенью изоляции. 6

Слайд 7

Используйте имеющейся материал для формулирования понятия – популяция

Популяция (от лат. Poрulos – народ, население) - 7

Слайд 8

Характеристики популяции

Экологические: Эволюционно – генетические: - Ареал - Норма реакции - Численность особей - Частота генов, генотипов и - Плотность фенотипов - Динамика - Внутрипопуляционный - Возрастной состав полиморфизм - Половой состав - Генетическое единство 8

Слайд 10

Особенности популяции: 1. Особи одной популяции характеризуются максимальным сходством признаков Вследствие высокой возможности скрещивания внутри популяции и одинаковым давлением отбора. 2.Популяции генетически разнообразны Вследствие непрерывно возникающей наследственной изменчивости 3. Популяции одного вида отличаются друг от друга частотой встречаемости тех или иныхпризнаков В разных условиях существования естественному отбору подвергаются разные признаки 4. Каждая популяция характеризуется своим специфическим набором генов - генофондом 10

Слайд 11

5. В популяциях идет борьба за существование. 6. Действует естественный отбор Благодаря которому выживают и оставляют потомство лишь особи с полезными в данных условиях изменениями. 7. В зонах ареала, где граничат разные популяции одного вида, происходит обмен генами между ними Обеспечивающий генетическое единство вида 8. Взаимосвязь между популяциями способствует Большей изменчивости вида и лучшей приспособленности его к условиям обитания 9. Вследствие относительной генетической изоляции Каждая популяция эволюционирует независимо от других популяций того же вида Являясь элементарной единицей эволюции 11

Слайд 12

Типы популяций

Географические Экологические Локальные Элементарные Лес в Подмосковье Клесты обита- Грызуны на Семья грызунов и на Урале ющие в еловом склонах и дне и сосновом оврага лесу 12

Слайд 13

Ответьте на поставленные вопросы:

Может ли отдельная особь быть единицей эволюции? 2. Может ли вид быть единицей эволюции? Почему популяцию считают единицей эволюции? Объясните. Ответьте на вопросы тестового задания: 13

Слайд 14

Популяции разных видов отличаются

Размерами Численностью Возрастным Формами особей и половым совместного составом существования 14

Слайд 15

Закономерности наследования признаков

Автогамных популяциях Аллогамных популяциях Особям этих популяций Особям этих популяций свойственно самооплодот- свойственно раздельнопо- ворение лость и перекрестноопы- ляемость Изучал датский ботаник Установили в 1908 В. Иогансен Дж. Харди и В. Вайнберг закономерность, полу- чившая название закона Харди-Вайнберга 15

Слайд 16

Закон Харди-Вайнберга

В идеальной популяции частоты аллелей и генотипов постоянны. При условии: - численность особей популяции достаточно велика; - спаривание (панмиксия) происходит случайным образом; - мутационный процесс отсутствует; - отсутствует обмен генами (дрейф генов, поток генов, волны жизни) с другими популяциями; - естественный отбор отсутствует (т.е. особи с разными генотипами одинаково плодовиты и жизнеспособны). 16

Слайд 17

Алгоритм применения Закона Харди Вайнберга

Допустим, что в популяции свободно скрещиваются особи с генотипами АА и аа. F1 генотип потомства - Аа F2 произойдет расщепление -1АА: 2Аа:1аа Обозначим: частоту доминантного аллеля - p частоту рецессивного аллеля - g2 То частота этих аллелей в F1 будет: Р Аа. Аа 17

Слайд 18

Обозначение

Р - частота доминантного аллеля g - частота рецессивного аллеля p2 - гомозиготный доминантный генотип 2pq - гетерозиготный генотип q2- гомозиготный рецессивный генотип. Сумма встречаемости всех трех генотипов - АА, Аа, аа =1, то частота встречаемости каждого генотипа будет следующей: 1АА: 2Аа: аа 0,25: 0,50: 0.25 18

Слайд 19

Используя закон Харди -Вайнберга, можно вычислить частоту встречаемости в популяции любого доминантного и рецессивного гена, а также различных генотипов, пользуясь формулами:

Слайд 20

Практическая работа: «Моделирование закона Харди-Вайнберга(работа выполняется в группах)

Цель: выяснить частоту всех возможных генотипов, образуемых различным сочетанием данных аллельных генов. Оборудование: мешочки с шариками (60 белых и 40 красных), три сосуда. Ход работы: 1. Красные шарики моделируют доминантный ген А, белые - рецессивный ген а. 2. Вытаскивайте из мешочка по 2 шарика одновременно. 3. Записывайте какие комбинации шариков по цвету наблюдаются. 4. Подсчитайте число каждой комбинации: сколько раз вытащили два красных шарика? Сколько раз - красный и белый шарики? Сколько раз вытащили два белых? Запишите полученные вами цифры. 5. Обобщите ваши данные: какова вероятность вытащить оба красных шарика? Оба белых? Белый и красный? 6. По полученным вами цифрам определите частоту генотипов АА, Аа и аа в данной модельной популяции. 7. Укладываются ли ваши данные в формулу Харди-Вайнберга P2(АА) + 2 pq(Аа) + q2(аа) =1 ? 8. Обобщите данные всего класса. Согласуются ли они с законом Харди-Вайнберга? Сделайте вывод по результатам работы. 20

Слайд 21

Давайте подумаем!

1.Сформулируйте закон о состоянии популяционного равновесия. 2.При каких условиях соблюдается закон Харди-Вайнберга? 3.Почему проявление закона Харди-Вайнберга можно обнаружить только при бесконечно большой численности популяции? 21

Посмотреть все слайды

дифференциального окрашивания хромосом. Позволяет выявить индивидуальные возрастные и половые особенности хромосом. Есть такие варианты хромосом, которые увеличивают жизнеспособность особей. Но есть и такие, которые снижают жизнеспособность: бесплодие, рождение детей с хромосомной патологией (1% рождается, более 100% - четкая клиническая картина – синдром. Антигенный биохимический полиморфизм. Обуславливает разнообразие людей по белкам- ферментам и антигенам. Это ведет к тому, что у каждого человека могут быть свои особенности реагирования на химические, физические и биологические факторы среды обитания. На основании этого сформировались новые направления в генетике: экогенетика (вариант индивидуальных ответов на условия среды); фармакогенетика (реакция на лекарство).

Клинический полиморфизм. Проявляется в том, что существует много переходных форм от здоровья к болезни и много различных вариантов внутри одной болезни. Все это приводит к исключительной гетерогенности наследственных заболеваний, и для того, чтобы врач правильно мог поставить диагноз, надо уметь составлять родословную, изучить фенотип, принимая клиента, обязательно надевать ""генетические очки"", чтобы правильно составить родословную.

Описание презентации по отдельным слайдам:

1 слайд

Описание слайда:

Тема: «Генетика популяций» Задачи: Изучить генетические основы структуры и эволюции популяций. Научиться решать задачи, связанные с генофондом популяций.

2 слайд

Описание слайда:

Популяция - это совокупность особей одного вида, длительное время обитающих на определенной территории, свободно скрещивающихся друг с другом, имеющих общее происхождение, определенную генетическую структуру и в той или иной степени изолированных от других таких совокупностей особей данного вида. Популяция не только единица вида, форма его существования, но и единица эволюции. Характеристика популяции

3 слайд

Описание слайда:

Элементарный эволюционный материал – мутации (?). Элементарная эволюционная единица – популяция. (По Ламарку? По Дарвину?) В основе микроэволюционных процессов, завершающихся видообразованием, лежат генетические преобразования в популяциях. Изучением генетической структуры и динамики популяций занимается особый раздел генетики - популяционная генетика. Характеристика популяции

4 слайд

Описание слайда:

С генетической точки зрения, популяция является открытой системой, а вид - закрытой. В общей форме процесс видообразования сводится к преобразованию генетически открытой системы в генетически закрытую. Каждая популяция имеет определенный генофонд и генетическую структуру. Генофондом популяции называют совокупность генотипов всех особей популяции. Под генетической структурой популяции понимают соотношение в ней различных генотипов и аллелей. Характеристика популяции

5 слайд

Описание слайда:

Одними из основных понятий популяционной генетики являются частота генотипа и частота аллеля. Под частотой генотипа (или аллеля) понимают его долю, отнесенную к общему количеству генотипов (или аллелей) в популяции. Частота генотипа, или аллеля, выражается либо в процентах, либо в долях единицы. Так, если ген имеет две аллельные формы и доля рецессивного аллеля а составляет ¾ (или 75%), то доля доминантного аллеля А будет равна ¼ (или 25%) общего числа аллелей данного гена в популяции. Характеристика популяции

6 слайд

Описание слайда:

Характеристика популяции Популяции самоопыляющихся и перекрестноопыляющихся растений существенно отличаются друг от друга. Впервые исследование генетической структуры популяции было предпринято В.Иоганнсеном в 1903 г. В качестве объектов исследования были выбраны популяции самоопыляющихся растений. Исследуя в течение нескольких поколений массу семян у фасоли, он обнаружил, что у самоопылителей популяция состоит из генотипически разнородных групп, так называемых чистых линий, представленных гомозиготными особями.

7 слайд

Описание слайда:

Характеристика популяции Причем из поколения в поколение в такой популяции сохраняется равное соотношение гомозиготных доминантных и гомозиготных рецессивных генотипов. Их частота в каждом поколении увеличивается, в то время как частота гетерозиготных генотипов будет уменьшаться. Таким образом, в популяциях самоопыляющихся растений наблюдается процесс гомозиготизации, или разложения на линии с различными генотипами.

8 слайд

Описание слайда:

Закон Харди-Вайнберга Большинство растений и животных в популяциях размножаются половым путем при свободном скрещивании, обеспечивающем равновероятную встречаемость гамет. Равновероятную встречаемость гамет при свободном скрещивании называют панмиксией, а такую популяцию - панмиктической. В 1908 г. английский математик Г.Харди и немецкий врач Н.Вайнберг независимо друг от друга сформулировали закон, которому подчиняется распределение гомозигот и гетерозигот в панмиктической популяции, и выразили его в виде алгебраической формулы.

9 слайд

Описание слайда:

Закон Харди-Вайнберга Частоту встречаемости гамет с доминантным аллелем А обозначают p, а частоту встречаемости гамет с рецессивным аллелем а - q. Частоты этих аллелей в популяции выражаются формулой p + q = 1 (или 100%). Поскольку в панмиктической популяции встречаемость гамет равновероятна, можно определить и частоты генотипов. Харди и Вайнберг, суммируя данные о частоте генотипов, образующихся в результате равновероятной встречаемости гамет, вывели формулу частоты генотипов в панмиктической популяции: АА + 2Аа + аа = 1 P2 + 2pq + q2 = 1

10 слайд

Описание слайда:

Закон Харди-Вайнберга Пользуясь этими формулами, можно рассчитать частоты аллелей и генотипов в конкретной панмиктической популяции. Однако действие этого закона выполняется при соблюдении следующих условий: Неограниченно большая численность популяции, обеспечивающая свободное скрещивание особей друг с другом; Все генотипы одинаково жизнеспособны, плодовиты и не подвергаются отбору; Прямые и обратные мутации возникают с одинаковой частотой или настолько редко, что ими можно пренебречь; Отток или приток новых генотипов в популяцию отсутствует.

11 слайд

Описание слайда:

Закон Харди-Вайнберга В реально существующих популяциях выполнение этих условий невозможно, поэтому закон справедлив только для идеальной популяции. Несмотря на это, закон Харди-Вайнберга является основой для анализа некоторых генетических явлений, происходящих в природных популяциях. Например, если известно, что фенилкетонурия встречается с частотой 1:10000 и наследуется по аутосомно-рецессивному типу, можно посчитать частоту встречаемости гетерозигот и гомозигот по доминантному признаку.

12 слайд

Описание слайда:

Закон Харди-Вайнберга Больные фенилкетонурией имеют генотип q2(аа) = 0,0001. Отсюда q = 0,01. p = 1 - 0,01 = 0,99. Частота встречаемости гетерозигот равна 2pq, равна 2 х 0,99 х 0,01 ≈ 0,02 или ≈ 2%. Частота встречаемости гомозигот по доминантному и рецессивному признакам: АА = p2 = 0,992 = 0,9801 ≈ 98%, аа = q2 = 0,012 = 0,0001 = 0,01%.

13 слайд

Описание слайда:

Закон Харди-Вайнберга Факторы, изменяющие генетическую структуру популяции: Изменение равновесия генотипов и аллелей в панмиктической популяции происходит под влиянием постоянно действующих факторов, к которым относятся: 1. Мутационный процесс; 2. Популяционные волны; 3. Изоляция; 4. Естественный отбор; 5. Дрейф генов и другие. Именно благодаря этим явлениям возникает элементарное эволюционное явление - изменение генетического состава популяции, являющееся начальным этапом процесса видообразования.

14 слайд

Описание слайда:

Закон Харди-Вайнберга Задача: Ген в популяции имеет две аллельные формы и доля рецессивного аллеля а составляет ¾ (или 75%). Какова частота встречаемости каждого генотипа в данной популяции?

15 слайд

Описание слайда:

Популяция: Популяция - это совокупность особей одного вида, длительное время обитающих на определенной территории, свободно скрещивающихся друг с другом, имеющих общее происхождение, определенную генетическую структуру и в той или иной степени изолированных от других таких совокупностей особей данного вида. Генофонд популяции: Генофондом популяции называют совокупность генотипов всех особей популяции. Элементарный эволюционный материал: Мутации. Элементарная эволюционная единица: Популяция. Элементарное эволюционное явление: Изменение генофонда популяции. Генетическая структура популяции: Под генетической структурой популяции понимают соотношение в ней различных генотипов и аллелей. Идеальная популяция: Популяция, в которой выполняются 4 условия: Неограниченно большая численность популяции, обеспечивающая свободное скрещивание особей друг с другом; Нет мутаций, или прямые и обратные мутации возникают с одинаковой частотой или настолько редко, что ими можно пренебречь; Нет миграций, или отток или приток новых генотипов в популяцию отсутствует. Нет отбора; Подведем итоги:

16 слайд

Описание слайда:

Почему популяция – открытая структура, а вид – закрытая? Скрещивание между особями разных популяций возможно, между особями разных видов - нет. Почему закон Харди-Вайнберга не применим для гороха? Горох – самоопылитель. В популяциях самоопыляющихся растений наблюдается процесс гомозиготизации, или разложения на линии с различными генотипами. Какая популяция называется панмиктической? Популяция, в которой обеспечивается равновероятная встречаемость гамет при свободном скрещивании (панмиксия). Подведем итоги:

17 слайд

Описание слайда:

Закон Харди-Вайнберга Задача: На острове Умнак в 1824 г. добыто чернобурых – 40 лисиц (ВВ), сиводушек – 95 (Вb), красных лисиц 51 (bb). Определите частоты генотипов, частоты аллелей, сравните наблюдаемые соотношения с теоретическими. Разделим численность особей с каждым генотипом на общую численность и получим следующие частоты генотипов: ВВ: 40/186 = 0,215; Вb: 95/186 = 0,511; bb: 51/186 = 0,274. Определим частоты аллелей. Поскольку каждая особь имела два аллеля (одинаковых или разных), то общее число аллелей равно удвоенному числу особей в выборке: р(В) = (2ВВ + Вb)/2(ВВ + Вb + bb) = (2 х 40 + 95)/2(40 + 95 + 51) = 0,470. g = 1 - p = 0,530. Ожидаемое соотношение генотипов должно быть: ВВ = 0,4702 = 0,221; Вb = 2 х 0,470 х 0,530 = 0,498 и bb = 0,5302 = 0,281. Если мы умножим эти значения на число особей в выборке, мы получим, что при состоянии равновесия в популяции должны быть 0,221 х 186 = 41 черных, 0,498 х 186 = 93 сиводушек и 0,281 х 186 = 52 красных лисицы.

18 слайд

Описание слайда:

Закон Харди-Вайнберга Задача: На полуострове Нушагак в 1824 г. добыто чернобурых – 1 лисиц (ВВ), сиводушек – 7 (Вb), красных лисиц 121 (bb). Определите частоты генотипов, частоты аллелей, сравните наблюдаемые соотношения с теоретическими. Разделим численность особей с каждым генотипом на общую численность (129) и получим следующие частоты генотипов: ВВ: 1/129 = 0,0078; Вb: 7/129 = 0,054; bb: 121/129 = 0,938 . Определим частоты аллелей. Поскольку каждая особь имела два аллеля (одинаковых или разных), то общее число аллелей равно удвоенному числу особей в выборке: р(В) = (2ВВ + Вb)/2(ВВ + Вb + bb) = (2 х 1 + 7)/2(1 + 7 + 121) = 0,0349. g = 1- p = 0,9651. Ожидаемое соотношение генотипов должно быть: ВВ = 0,03492 = 0,0012; Вb = 2 х 0,0349 х 0,9651 = 0,0674 и bb = 0,96512 = 0,9314. Если мы умножим эти значения на число особей в выборке, мы получим, что при состоянии равновесия в популяции должны быть 0,0012 х 129 = 0,15 черных; 0,0674 х 129 = 9 сиводушек и 0,9314 х 129 = 120 красных лисицы.

19 слайд

Описание слайда:

Закон Харди-Вайнберга Задача: На острове Умнак в 1824 г. жили 40 чернобурых лисиц (ВВ), 95 сиводушек (Вb), 51 красная лисица (bb). Предположим, что в результате эпидемии погибли красные лисицы. Определите частоты генотипов и частоты аллелей в оставшихся лисиц в этом и следующем поколении лисиц. Разделим численность особей с каждым генотипом на общую численность и получим следующие частоты генотипов: ВВ: 40/135 = 0,2963; Вb: 95/135 = 0,7037. Определим частоты аллелей. Поскольку каждая особь имела два аллеля (одинаковых или разных), то общее число аллелей равно удвоенному числу особей в выборке: р(В) = (2ВВ + Вb)/2(ВВ + Вb) = (2 х 40 + 95)/2(40 + 95) = 0,648. g = 1 - p = 0,352. В следующем поколении соотношение генотипов должно быть: ВВ = 0,6482 = 0,42; Вb = 2 х 0,648 х 0,352 = 0,456; bb = 0,3522 = 0,124. Установится новое равновесное состояние популяции.

Показатели популяции:Генофонд – совокупность
генов популяции
Показатели
популяции:
численность;
плотность - численность популяции,
приходящаяся на единицу площади;
рождаемость;
смертность;
возрастная структура;
распределение в пространстве;
кривая роста и т.д..

популяционная генетика

Популяция – единица эволюции

СТЭ (синтетическая теория эволюции)=

дарвинизм + генетика

Дарвинизм и СТЭ

Чарлз Дарвин
(1809-1882)
С.С. Четвериков
(1880-1959)

Теория Дарвина
Результат
эволюции
Единица
эволюции
СТЭ
1.Повышение приспособленности к условиям среды
2.Увеличение многообразия организмов
Вид
Популяция
Факторы
эволюции
Наследственность,
изменчивость, борьба за
существование
Мутационная и комбинативная
изменчивость, популяционные
волны, дрейф генов, изоляция
Движущие
силы
Естественный отбор (Е.О.)
как результат борьбы за
существование
Естественный отбор (Е.О.),
накапливающий случайные
мутации

Частоты аллелей

У человека частота
доминантного аллеля,
определяющего
нормальную пигментацию
кожи, волос и глаз, равна
99%.
Рецессивный аллель,
детерминирующий
отсутствие пигментации –
так называемый
альбинизм, - встречается
с частотой 1%.

Частота
доминантного
аллеля (p)
0.99
+
Частота
рецессивного
аллеля (g)
=1
+
0.01
=1
p+g=1

Частоты отдельных аллелей в
генофонде позволяют вычислять
генетические изменения в данной
популяции и определять частоту
генотипов.
«В бесконечно большой популяции
из свободно скрещивающихся особей
в отсутствие мутаций,
избирательной миграции
организмов с различными генотипами
Математическая зависимость
имежду
давления
естественного отбора
частотами аллелей и генотипов в
популяциях
была установлена в 1908
г.
первоначальные
частоты
независимо друг от друга английским
доминантного
и рецессивного
аллелей
математиком Дж. Харди
и немецким
врачом В. Вайнбергом. Эта
сохраняются постоянными
зависимость получила название закон
Хардииз
– Вайнберга
(равновесие
Харди
поколения
в поколение».
Godfrey Hardy,
– Вайнберга).
Wilhelm Weinberg

Закон Харди-Вайнберга

частоты доминантного и рецессивного аллелей в данной
популяции будут оставаться постоянными из поколения в
поколение при наличии определенных условий:
1) размеры популяции велики;
2) спаривание происходит случайным образом;
3) новых мутаций не возникает;
4) все генотипы одинаково плодовиты, т.е. отбора не
происходит;
5) поколения не перекрываются;
6) не происходит ни эмиграции, ни иммиграции, т.е.
отсутствует обмен генами с другими популяциями.

Любые изменения частоты аллелей
должны быть обусловлены нарушением
одного или нескольких перечисленных
выше условий.
Все эти нарушения способны вызвать
эволюционное изменение.
Эти изменения и их скорость можно
изучить и измерить с помощью уравнения
Харди – Вайнберга.

Если имеется два организма, один гомозиготный
по доминантному аллелю A, а другой – по
рецессивному аллелю a, то все их потомки будут
гетерозиготными
P
G1
AA
A A
aa
a a
F1
Aa Aa
Aa Aa

Если наличие доминантного аллеля A обозначить
символом p, а рецессивного аллеля a – символом q, то
картину скрещивания между особями F1, возникающие
при этом генотипы и их частоты можно представить
следующим образом:
F1
Aa
G2
A a
p q
F2
AA
p
2
2Aa
2pq
Aa
A a
p q
aa
q
2

Гаметы самки
Гаметы самца
А (р)
А (р)
а (g)
АА
(р·р)
а (g)
Аа
(р·g)
Аа
аа
(р·g)
(g·g)
Геометрическое представление закона Харди-Вайнберга

Частоты аллелей

p q 1
p – частота доминантного аллеля;
q – частота рецессивного аллеля.

Частоты генотипов

2
2
p 2 pq q 1
p2 – доминантные гомозиготы;
2pq – гетерозиготы;
q2 – рецессивные гомозиготы.

Задача

Определить частоту встречаемости гена
альбинизма у людей, если один человек из
10000 – альбинос, т.е. частота
альбинотического генотипа составляет 1
на 10000.

Решение

Поскольку аллель
альбинизма рецессивен,
альбинос должен быть
гомозиготным по
рецессивному гену, т.е. на
языке теории вероятности
1
q
0,0001
10000
Тогда
q 0,0001 0,01
2

Поскольку,

А если
p q 1 p 1 q 1 0,01 0,99
p 0,99и
, то
q 0,01
2 pq 2 0,99 0,01 0,0198
Иными словами, примерно 2% (1,98%Аа + 0,01%аа)
индивидуумов в данной популяции несут аллель альбинизма
либо в гетерозиготном, либо в гомозиготном состоянии.
Ответ: …

Некоторые наследственные метаболические дефекты и частоты рецессивных гомозиготных и гетерозиготных генотипов

Гетерозиготных особей, нормальных по фенотипу, но обладающих рецессивным геном, который в гомозиготном состоянии может вызвать нарушение

Гетерозиготных особей, нормальных по
фенотипу, но обладающих рецессивным геном,
который в гомозиготном состоянии может вызвать
нарушение метаболизма, называют носителями.
Существование в популяции неблагоприятных
аллелей в составе гетерозиготных генотипов
называют генетическим грузом.
Как показывают вычисления с использованием
уравнения Харди – Вайнберга, частота
носителей в популяции всегда выше, чем можно
было бы ожидать на основании фенотипического
проявления данного дефекта.

Серповидноклеточная анемия

частота аллеля
серновидноклеточности
Здоровые красные кровяные
тельцадопод микроскопом
Умирает
половозрелости
выглядят как вогнутая линза.
Такая форма40%
позволяет им
«протискиваться» через узкие капилляры,
ответвляющиеся от
10-20%
Гетерозиготы
устойчивы
к
малярии!
артерий. Нездоровые кровяные тельца похожи на полумесяц
4%
или имеют форму «лодочки». Они менее упруги,
что часто
приводит к застою крови в капиллярах.

ФАКТОРЫ, ВЫЗЫВАЮЩИЕ ИЗМЕНЕНИЯ В ПОПУЛЯЦИЯХ

(элементарные эволюционные
факторы)

МУТАЦИОННЫЙ ПРОЦЕСС

Мутационный процесс,
изменяя частоту одного аллеля
по отношению к другому,
оказывает на генофонд
популяции прямое действие.
За счет мутантных аллелей
происходит формирование
резерва наследственной
изменчивости.
Благодаря мутационному
процессу поддерживается
высокий уровень
наследственного разнообразия
природных популяций.
Совокупность аллелей,
возникающих в результате
мутаций, составляет
элементарный эволюционный
материал.
С. С. Четвериков

НЕСЛУЧАЙНОЕ СКРЕЩИВАНИЕ (половой отбор)

ПОПУЛЯЦИОННЫЕ ВОЛНЫ

-
-
-
вспышки численности,
периодические или
непериодические
значительные изменения
числа особей в популяции.
Причины:
периодичность активности
Солнца;
природные катастрофы;
количество корма/ погодные
условия;
деятельность человека
и т.п.

Тема популяционных волн в искусстве

ДРЕЙФ ГЕНОВ

случайное ненаправленное изменение частот
генов в популяции.
Эффект бутылочного
горлышка
Эффект основателя

«Только весенние воды нахлынут, и без того они сотнями гинут…» Некрасов

Выживают лишь
немногие особи, и
приспособленность не
играет роли, скорее
случай (в лице д.Мазая)

Антропологи полагают, что первые
современные люди пережили эффект
бутылочного горлышка около 100 000
лет назад, и объясняют этим
генетическое сходство людей между
собой.
Даже у представителей кланов
гориллы, обитающих в одном
африканском лесу, больше
генетических вариантов, чем у всех
человеческих существ на планете.

Эффект основателя – другая причина дрейфа генов. При этом несколько особей (или даже одна, но беременная) заселяют новое место

Британский подвид
благородного оленя
(Cervus elaphus scoticus)
сформировался в течение
8000 лет со времени
образования пролива
Ламанш. Когда же
несколько пар вида
интродуцировали в
Новую Зеландию, то за
несколько десятилетий
эти олени успешно
освоили новые
местообитания и стали
сильнее отличаться от
своей родительской
популяции, чем
британский олень от
материковой расы.
Вот он – благородный олень из Новой Зеландии

Пример эффекта основателя у человека:

Секта меннонитов в Пенсильвании, США
насчитывает сейчас около 8 000 человек,
все - потомки трёх супружеских пар,
эмигрировавших в 1770 году. 13% из них
страдают редкой формой карликовости с
многопалостью. Видимо, один из предков
был гетерозиготным носителем этой
мутации.

Частота аллеля В по системе групп крови АВ0 в популяциях людей

ИЗОЛЯЦИЯ

- возникновение любых барьеров,
препятствующих скрещиванию особей
ВИДЫ
1) географическая
ИЗОЛЯЦИИ
2) экологическая
3) репродуктивная
(биологическая)

Американский бизон, или буффало
(Bison bison)
Зубр, или европейский бизон
(Bison bonasus)
Географическая изоляция
наблюдается при разделении
исходного ареала вида
различными природными
барьерами

БЛИЗКИЕ ВИДЫ РАЙСКИХ СОРОК
Черногорлая астрапия
Великолепная астрапия
Астрапия принцессы Стефании
Райские сороки живут в
тропических лесах Новой
Гвинеи. Каждый из пяти
видов обитает на своем
горном хребте,
отделенном от
остальных саванной.
Морфологические
различия между видами
настолько существенны,
что изначально они были
описаны в качестве
отдельных родов.

экологическая изоляция

наблюдается при несовпадении мест обитания
популяций одного вида или нескольких близких
видов
лесной конёк
луговой конёк

Пример экологической изоляции.
Озеро Тана (Эфиопия) заселено комплексом
близкородственных видов рыб-барбусов.
Поскольку других видов рыб в озере очень
мало, то барбусы освоили все доступные
экологические ниши.
Форма, питающаяся смешанной пищей
Хищник
Добывает насекомых, планктон и мальков рыб у поверхности воды

Еще пример экологической изоляции: Сорняк большой погремок: возникли 2 расы по срокам цветения – до и после покоса. У рас цветки разного отт

Еще пример экологической
изоляции: Сорняк большой погремок:
возникли 2 расы по срокам цветения
– до и после покоса. У рас цветки
разного оттенка.

Приливно-отливная полоса тропических морей населена
множеством манящих крабов. Самцы этих ракообразных
совершают своей огромной клешней сложные манящие движения,
отпугивая конкурентов и одновременно подманивая самку. Один из
видов - Uca tetragonon обитает в нижней части литорали (части
берега, затопляемой во время прилива), среди осколков ракушек,
обломков отмерших кораллов; его можно встретить и на песчаных
и илистых почвах. Второй краб - Uca perplexa живет в верхней
части литорали и встречается только на илистых грунтах.

Виды репродуктивной изоляции

Репродуктивная
a)
b)
c)
d)
(биологическая)
–
этологическая - различия в поведении;
временнааясуществование
- различные сроки размножения;
морфологическая
- различия
в размерах,
биологических
барьеров,
пропорциях и структуре организмов и отдельных
органов; препятствующих
генетическая - различия наследственного
межпопуляционному
аппарата, приводящие к несовместимости
половых клеток.
скрещиванию

Изоляция у человека

Те же механизмы, что и в природе,
Плюс различные социальные барьеры,
например, сословные, религиозные или
имущественные (о чём создано много
художественных произведений – «Ромео и
Джульетта», «Анна Каренина», «Юнона и
Авось» и др.
В наше время изолирующие барьеры
быстро разрушаются.

Таким образом, в ходе микроэволюции:

В популяциях накапливаются различия,
которые позволяют приспосабливаться к
разным условиям
Возникает дивергенция
Со временем могут возникнуть новые
виды
Со временем виды становятся родами,
семействами и т.д.