Лекция: ЧАСТЬ 1. ПОПУЛЯЦИЯ – ЭЛЕМЕНТАРНАЯ ЕДИНИЦА ЭВОЛЮЦИИ
Микроэволюция – процесс необратимых преобразований генетико-экологической структуры популяций, приводящий к изменениям внутри популяций, формированию полиморфной структуры вида и, в своей высшей степени, к возникновению нового вида. Микроэволюция идет на основе двух противоположных процессов: с одной стороны, мутации и рекомбинации все время пополняют генетическое разнообразие популяции, с другой стороны, отбор, действуя подобно решету, сокращает это разнообразие, уничтожая менее приспособленные особи.
Задание 1.Дайте определение популяции. Что такое «менделевская популяция (дем)»?
________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________
Задание 2.Популяции, как групповые объединения, обладают рядом специфических свойств, которые не присущи отдельно взятой особи. Групповые особенности – основные характеристики популяций. К ним относятся: 1) численность; 2) плотность; 3) рождаемость; 4) смертность; 5) прирост популяции; 6) темп роста. Дайте краткую характеристику этих показателей.
Численность____________________________________________________________________
Плотность _____________________________________________________________________
Рождаемость ___________________________________________________________________
Смертность ____________________________________________________________________
Прирост________________________________________________________________________
Темп роста _____________________________________________________________________
Задание 3.Популяции свойственна определенная организация. Распределение особей по территории, соотношения групп по полу, возрасту, морфологическим, физиологическим, поведенческим и генетическим особенностям отражают структуру популяции. Структура популяций имеет приспособительный характер. Раскройте сущность основных показателей структуры популяций.
Половая структура ______________________________________________________________
________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________
Возрастная структура______________________________________________________
____________________________________________________________________________________________________________________________________________________
Пространственная структура ___________________________________________________
________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________
Этологическая структура _______________________________________________________
________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________
Задание 4.Как известно, совокупность генотипов всех особей популяции образует ее генофонд. Для диплоидных организмов генофонд популяции, насчитывающей N особей, состоит из 2N гаплоидных геномов. Каждый геном содержит всю генетическую информацию, полученную организмом от одного из родителей. Таким образом, генофонд популяции из N особей включает в себя по 2N генов каждого локуса и N пар гомологичных хромосом. Исключение составляют половые хромосомы и сцепленные с полом гены, представленные в каждом гетерогаметном организме в одном экземпляре. Необходимым условием эволюции является существование наследственной изменчивости – мутационной и рекомбинационной. Охарактеризуйте эти формы изменчивости. Каково их значение для эволюции?
Мутационная изменчивость______________________________________________________
________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________
Генные мутации _______________________________________________________________
________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________
Хромосомные мутации _________________________________________________________
А. Изменения в структуре хромосом _____________________________________________
________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________
Б. Изменения в числе хромосом___________________________________________________
________________________________________________________________________________
1) Центрическое слияние________________________________________________________
________________________________________________________________________________
2) Центрическое разделение _____________________________________________________
________________________________________________________________________________
3) Анэуплоидия_________________________________________________________________
________________________________________________________________________________
4) Моноплоидия и полиплоидия ___________________________________________________
________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________
Рис. 38. Типы хромосомных мутаций.
Делеция – выпавший из хромосомы участок. Дупликация – удвоение какого-либо участка хромосомы, Инверсии, транслокации – меняют расположение генов в хромосоме. При центрическом слиянии из двух хромосом, соединившихся своими центромерами, образуется одна. Центрическое разделение (диссоциация) – процесс, обратный слиянию: одна хромосома разделяется на две
Рекомбинационная изменчивость _________________________________________________ ________________________________________________________________________________
Кроссинговер__________________________________________________________________
________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________
Перекомбинация хромосом при скрещиваниях ______________________________________
________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________
Задание 5.Наряду с наследственной изменчивостью, существует модификационная (фенотипическая) изменчивость. Чем она обусловливается? Что такое «норма реакциигенотипа»? Что такое «кривая Гаусса»? Изобразите кривую нормы реакции генотипа с соответствующими обозначениями.
________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________
Рис. 39. Кривая нормы реакции
Обозначения: ___________________________________________________________________
_______________________________________________________________________________
Задание 6.Раскройте смысл понятия «популяционные волны». Какие факторы обусловливают колебания численности популяции? Каково значение популяционных волн для процесса микроэволюции?
Популяционные волны ___________________________________________________________
________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________
Задание 7.Дайте определения понятиям «миграция» (поток генов), «случайный дрейфгенов», «эффект основателя». Какое значение для эволюции имеют эти явления?
Миграция_______________________________________________________________________
________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________
Дрейф генов_____________________________________________________________________
________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________
Эффект основателя _____________________________________________________________
________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________
Задание 8.Определите способ изоляции, проанализировав следующие примеры:
1) ________________________. Суринамский мукоед (мелкий жучок, часто повреждающий сухие продукты питания) был случайно вывезен человеком из Евразии в Австралию, Южную Америку и Африку. Здесь он великолепно освоился и вошел в число массовых вредителей продовольственных запасов. Карантинные службы на протяжении уже более чем 100 лет тщательно контролируют ввоз и вывоз продуктов.
2) ________________________. В озере Севан обитают 5 рас форели, размножение которых происходит в разные месяцы.
3) _____________________________. В результате транслокации группа особей в популяции кузнечика Морабы стала обладателями 17 хромосом (в норме – 15).
4) _____________________________. Самцы (хорошо видят, слабо светятся) и самки (плохо видят, ярко светятся) глубоководных червей полихет начинают одновременно светиться в период полового созревания. Загрязнение морских вод продуктами распада нефти привело к тому, что часть самок и самцов в популяции стали созревать в разное время.
Рис. 40. Пример географической изоляции: разорванный ареал серны.
В горах Европы возникло 10 рас этого вида. Генетические различия между географическими расами вначале незначительны и еще не переходят границ вида, но в результате дальнейших мутаций, рекомбинаций, а также изменившегося в новом ареале давлении отбора эти генетические различия могут увеличиваться (см. также рис. 37)
Задание 9 (для самостоятельной работы).У первоцвета в популяциях обнаружен суперген (несколько тесно сцепленных генов), ответственный за определение двух фенотипов цветка: «игольчатый» и «бахромчатый» (рис. 41). У игольчатого длинный столбик пестика и низко расположенные пыльники. Бахромчатый имеет короткий столбик пестика и высоко приподнятые пыльники. Такое взаимно дополнительное расположение пестика и тычинок облегчает перекрестное опыление между этими двумя фенотипами с помощью насекомых, посещающих цветки обоих типов. Какое это имеет значение?
________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________
Рис. 41. Два фенотипа первоцвета Primula (А – игольчатый, Б – бахромчатый)