Факторы эволюции – биология

Факторы эволюции

Факторы Эволюции

Презентация по биологии

Ученицы 11 «А» класса

МБОУ «Школа» №58

город Нижний Новгород

Биткиной Ксении.

Содержание:

Наследственная изменчивость.
Мутации. Их виды и свойства.
Популяционные волны.
Дрейф генов как фактор эволюции.
Изоляция как фактор эволюции.

Наследственная изменчивость

К наследственной изменчивости относят изменения признаков организма, которые определяются генотипом и сохраняются в ряду поколений.

Иногда это крупные изменения, например коротконогость, отсутствие рогов у домашнего скота, отсутствие пигмента (альбинизм) или оперения.

В результате таких изменений возникли также карликовый рост душистого горошка, красная береза, растения, дающие махровые цветки, но чаше это мелкие, едва заметные уклонения от нормы. Наследственные изменения называют мутациями.

Дарвин называл наследственную изменчивость неопределенной, индивидуальной изменчивостью, подчеркивая тем самым ее случайный, ненаправленный характер и относительную редкость. Мутации возникают вследствие изменения структуры гена (т. е.

последовательности нуклеотидов в ДНК) или хромосом и служат единственным источником генетического разнообразия внутри вида. Благодаря мутационному процессу появляются различные варианты генов, составляя резерв наследственной изменчивости.

Однако бесконечное разнообразие генотипов живых организмов, уникальность каждого генотипа обусловлены комбинативной изменчивостью — перекомбинацией хромосом в процессе полового размножения и участков хромосом в процессе кроссинговера.

При этом типе изменчивости сами гены не изменяются, изменяются их сочетания и характер взаимодействия в генотипе.

Мутации

Мутации бывают доминантные и рецессивные. Большинство мутаций рецессивны и не проявляются у гетерозигот. Это очень важно для существования вида.

Мутации в данных условиях оказываются, как правило, вредными, так как вносят нарушения в тонко сбалансированную систему биохимических реакций.

При изменении условий внешней среды некоторые мутации могут оказываться полезными и носители таких мутаций получают преимущество в процессе естественного отбора.

В гомозиготном состоянии мутации нередко понижают жизнеспособность или плодовитость особи. Мутации, резко снижающие жизнеспособность, частично или полностью останавливающие развитие, называются полулетальными или летальными, У человека к таким мутациям относятся ген гемофилии и ген серповидно-клеточной анемии, определяющий синтез аномального гемоглобина.

Если мутация возникает в половых клетках, то она обнаруживается только в следующем поколении. Такие мутации называют генеративными. Мутации могут происходить и в соматических клетках, проявляясь лишь у данного организма. Но при бесполом размножении они могут передаваться потомству.

Генные Мутации

К мутациям относится также изменение числа хромосом.

Вследствие нерасхождения какой-либо пары гомологичных хромосом в мейозе одна из образовавшихся гамет содержит на одну хромосому меньше, а другая на одну хромосому больше, чем в нормальном гаплоидном наборе. При слиянии с другой гаметой возникает зигота с меньшим или большим числом хромосом по сравнению с диплоидным набором, характерным для вида.

Свойства Мутаций

они возникают внезапно, скачкообразно;
они наследуются, т. е. стойко передаются из поколения в поколение;
мутации не направлены: мутировать может любой локус, вызывая изменения как незначительных, так и жизненно важных признаков;
одни и те же мутации могут возникать повторно;
по своему проявлению они могут быть как полезными, так и вредными, как доминантными, так и рецессивными.

Популяционные волны

Популяционные волны – это вспышки численности. периодические или непериодические значительные изменения числа особей в популяции. С. С. Четвериков назвал популяционные волны и 1905 г. “волнами жизни”. Например, у клестов максимум численности наблюдается раз в три года.

Период колебаний численности у мышевидных грызунов – около 10 лет, у белок – 8-11 лет, бабочки-белянки – 10-12, североамериканского зайца-беляка и рыси на севере Канады – 9-10, саранчи – около 11 лет. Масштабы колебаний численности у популяций разных видов обычно разные.

Так, численность майского жука на пике волны увеличивается в миллион раз, сибирского шелкопряда – в 12 млн. раз, зайцев в Канаде – в 10 раз.

Флуктуации численности вызываются самыми различными причинами. И они не всегда одинаковые для разных видов.

Периодические колебания численности популяций, имеющих 10-11-летний период, объясняются периодичностью активности Солнца: количество пятен на Солнце меняется с периодом в 11 лет. Как “земное эхо солнечных бурь” (А. А. Чижевский) на Земле меняется погода.

В связи с этим изменяется продуктивность фитоценозов – изменяется количество корма для растительноядных животных, происходят изменения по всем цепям питания экосистем.

Дрейф генов как фактор эволюции

Мы можем рассматривать дрейф генов как один из факторов эволюции популяций. Благодаря дрейфу частоты аллелей могут случайно меняться в локальных популяциях, пока они не достигнут точки равновесия – утери одного аллеля и фиксации другого. В разных популяциях гены «дрейфуют» независимо.

Поэтому результаты дрейфа оказываются разными в разных популяциях – в одних фиксируется один набор аллелей, в других – другой. Таким образом, дрейф генов ведет с одной стороны к уменьшению генетического разнообразия внутри популяций, а с другой стороны – к увеличению различий между популяциями, к их дивергенции по ряду признаков.

Эта дивергенция в свою очередь может служить основой для видообразования. В ходе эволюции популяций дрейф генов взаимодействует с другими факторами эволюции, прежде всего с естественным отбором. Соотношение вкладов этих двух факторов зависит как от интенсивности отбора, так и от численности популяций.

При высокой интенсивности отбора и высокой численности популяций влияние случайных процессов на динамику частот генов в популяциях становится пренебрежимо малым. Наоборот, в малых популяциях при небольших различиях по приспособленности между генотипами дрейф генов приобретает решающее значение.

В таких ситуациях менее адаптивный аллель может зафиксироваться в популяции, а более адаптивный может быть утрачен.

Как мы уже знаем, наиболее частым последствием дрейфа генов является обеднение генетического разнообразия внутри популяций за счет фиксации одних аллелей и утраты других. Мутационный процесс, напротив, приводит к обогащению генетического разнообразия внутри популяций. Аллель, утраченный в результате дрейфа, может возникать вновь и вновь за счет мутирования.

Поскольку дрейф генов – ненаправленный процесс, то одновременно с уменьшением разнообразия внутри популяций, он увеличивает различия между локальными популяциями. Этому противодействует миграция.

Если в одной популяции зафиксирован аллель А , а в другой а , то миграция особей между этими популяциями приводит к тому, что внутри обеих популяций вновь возникает аллельное разнообразие.

Эффект бутылочного горлышка

Эффект бутылочного горлышка сыграл, по-видимому, очень значительную роль в эволюции популяций человека. Предки современных людей в течение десятков тысяч лет расселялись по всему миру. На этом пути, множество популяций полностью вымирало. Даже те, которые уцелели, часто оказывались на грани вымирания.

Их численность падала до критического уровня. Во время прохождения через «бутылочное горлышко» численности частоты аллелей менялись по-разному в разных популяциях. Определенные аллели утрачивались полностью в одних популяциях и фиксировались в других.

После восстановления численности популяций их измененная генетическая структура воспроизводилась из поколения в поколение..

Эти процессы, по-видимому, и обусловили, то мозаичное распределение некоторых аллелей, которое мы сегодня наблюдаем в локальных популяциях человека.

Ниже представлено распределение аллеля В по системе групп крови АВ0 у людей.

Значительные отличия современных популяций друг от друга могут отражать последствия дрейфа генов, который происходил в доисторические времена в моменты прохождения предковых популяций через «бутылочное горлышко» численности.

Эффект основателя

Животные и растения, как правило, проникают на новые для вида территории (на острова, на новые континенты) относительно малыми группами. Частоты тех или иных аллелей таких группах могут значительно отличаться от частот этих аллелей в исходных популяциях.

За вселением на новую территорию следует увеличение численности колонистов. Возникающие многочисленные популяции воспроизводит генетическую структуру их основателей.

Это явление американский зоолог Эрнст Майр, один их основоположников синтетической теории эволюции, назвал эффектом основателя .

Частота аллеля В по системе групп крови АВ0 в популяциях людей

Изоляция как фактор эволюции

Еще Ч. Дарвин указывал, что изоляция – очень важный эволюционный фактор, так как она приводит к расхождению признаков особей в пределах одного вида и предотвращает скрещивание особей разных видов между собой.

Условно можно расчленить изоляцию на первичную и вторичную. Основные изолирующие механизмы формируются у зарождающихся видов на стадии первичной изоляции как своеобразный «побочный продукт» их эволюции.

Эта изоляция обеспечивается различными «внешними» факторами: географическими барьерами (географическое видообразование) или продолжительным биотопическим или сезонным разобщением (экологическое видообразование).

После того, как первичная изоляция исчезает, и уже имеющиеся изолирующие механизмы достаточно надежны, происходит «тонкая настройка» и совершенствование докопуляционных изолирующих механизмов: естественный отбор благоприятствует тем особям, которые имеют врожденную способность избирательно спариваться с особями своего вида. Именно такие особи оставляют в среднем больше потомства, так как уже сформировавшиеся послекопуляционные изолирующие механизмы снижают успех межвидового спаривания.

Отбор на усиление репродуктивной изоляции иногда приводит к тому, что особи близкородственных видов из области совместного обитания отличаются друг от друга сильнее, чем особи из других частей их ареалов. Такое явление называется « смещением признаков ».

Смещение признаков у скальных поползней

В Содержание

Список литературы:

«Общая биология. Базовый уровень» Сивоглазов В.И., Агафонова И.Б., Захарова Е.Т.
http://www.darwin.museum.ru/
http://mylearn.ru/
http://schools.keldysh.ru/
http://evolution2.narod.ru/

Источник: https://multiurok.ru/files/faktory-evoliutsii.html

Движущие силы эволюции человека. Биологические и социальные факторы эволюции. Основные стадии эволюции человека

Основными тенденциями в развитии эволюции человека были прямохождение, увеличение объема мозга и усложнение его организации, развитие руки, удлинение периода роста и развития. Развитая рука с хорошо выраженной хватательной функцией позволила человеку успешно использовать, а затем и изготавливать орудия.

Это дало ему преимущества в борьбе за существование, хотя по своим чисто физическим качествам он значительно уступал животным. Важнейшей вехой в развитии человека было приобретение умения сначала использовать и поддерживать, а затем и добывать огонь.

Сложная деятельность по изготовлению орудий, добыванию и поддержанию огня не могла обеспечиваться врожденным поведением, а требовала индивидуального поведения. Поэтому возникла необходимость в значительном расширении возможности обмена сигналами и появилась речь-фактор, принципиально отличающая человека от других животных.

Появление новых функций в свою очередь способствует ускоренному развитию. Так, использование рук для охоты и защиты и питания размягченной на огне пищей, сделало ненужным наличие мощных челюстей, что позволило увеличить объем мозговой части черепа за счет его лицевой части и обеспечить дальнейшее развитие умственных способностей человека.

Возникновение речи способствовало развитию более совершенной структуры общества, разделению обязанностей между его членами, что также давало преимущества в борьбе за существование. Таким образом, факторы антропогенеза можно разделить на биологические и социальные.

Биологические факторы – наследственная изменчивость, борьба за существование, естественный отбор, а также мутационный процесс, изоляция – применимы к эволюции человека.

Под их влиянием в процессе биологической эволюции произошли морфологические изменения обезьяноподобного предка – антропоморфозы. Решающим шагом на пути от обезьяны к человеку стало прямохождение. Это привело к освобождению руки от функций передвижения.

Рука начинает использоваться для осуществления разнообразных функций – хватания, удержания, бросания.

Не менее важными предпосылками антропогенеза были особенности биологии предков человека: стадный образ жизни, увеличение объема головного мозга по отношению к общим пропорциям тела, бинокулярное зрение.

К социальным факторам антропогенеза можно отнести трудовую деятельность, общественный образ жизни, развитие речи и мышления. Социальные факторы стали играть ведущую роль в антропогенезе. Однако жизнь каждого индивидуума подчиняется биологическим законам: сохраняются мутации как источник генотипической изменчивости, действует стабилизирующий отбор, устраняя резкие отклонения от нормы.

Факторы антропогенеза

1) Биологические

естественный отбор на фоне борьбы за существование дрейф генов изоляция наследственная изменчивость

2) Социальные

общественная жизнь сознание речь трудовая деятельность

На первых этапах эволюции человека главенствующую роль играли биологические факторы, а на последних – социальные. Труд, речь, сознание самым тесным образом связаны друг с другом, В процессе труда происходило сплочение членов общества и быстрое развитие способа общения между ними, в качестве которого выступает речь.

Общие предки человека и человекообразной обезьяны – мелкие древесные насекомоядные плацентарные млекопитающие жили в мезозое. В палеогене кайнозойской эры от них отделилась ветвь, приведшая к предкам современных человекообразных обезьян – парапитекам.

Парапитеки дриопитеки австралопитеки питекантроп синантроп неандерталец кроманьонец современный человек.

Анализ палеонтологических находок позволяет выделить основные этапы и направления исторического развития человека и человекообразных обезьян.

Современная наука дает следующий ответ: у человека и современных человекообразных обезьян был общий предок.

Далее их эволюционное развитие пошло по пути дивергенции (расхождения признаков, накопления различий) в связи с приспособлением к конкретным и различным условиям существования.

Родословная человека

Насекомоядные млекопитающие парапитеки:

Проплиопитеки Гиббон, Орангутан
Дриопитеки Шимпанзе, Горилла, Австралопитеки Древнейшие люди (питекантроп, синантроп, гейдельбергский человек) Древние люди (неандертальцы) Новые люди (кроманьонец, современный человек
Подчеркнем, что представленная выше родословная человека носит гипотетический характер. Напомним также, что если название предковой формы оканчивается на «питек», то речь идет о пока еще обезьяне. Если в конце названия стоит «антроп», то перед нами – человек. Правда, это не означает, что в его биологической организации обязательно отсутствуют признаки обезьяны. Необходимо понимать, что признаки человека в данном случае преобладают. Из названия «питекантроп» следует, что у данного организма наблюдается сочетание признаков обезьяны и человека, причем в приблизительно равной пропорции. Дадим краткую характеристику некоторым из предполагаемых предковых форм человека.

ДРИОПИТЕК

Жил приблизительно 25 млн. лет назад.

Характерные черты развития:

значительно мельче человека (рост около 110 см); вел преимущественно древесный образ жизни; вероятно, манипулировал предметами; орудия труда отсутствуют.

АВСТРАЛОПИТЕК

Жил приблизительно 9 млн. лет назад

Характерные черты развития:

рост 150–155 см, вес до 70 кг; объем черепа – около 600 см3; вероятно, использовал предметы в качестве орудий для добывания пищи и защиты; характерно прямохождение; челюсти массивнее, чем у человека; сильно развитые надбровные дуги; совместная охота, стадный образ жизни; часто доедали остатки добычи хищников

ПИТЕКАНТРОП

Жил приблизительно 1 млн. лет назад

Характерные черты развития:

рост 165–170 см; объем мозга около 1100 см3; постоянное прямохождение; формирование речи; овладение огнем

СИНАНТРОП

Жил, вероятно, 1–2 млн. лет назад

Характерные черты развития:

рост около 150 см; прямохождение; изготовление примитивных каменных орудий труда; поддержание огня; общественный образ жизни; каннибализм

НЕАНДЕРТАЛЕЦ

Жил 200–500 тыс. лет назад

Характерные признаки:

Биологические:

рост 165–170 см; объем мозга 1200–1400 см3; нижние конечности короче, чем у современных людей; бедренная кость сильно изогнута; низкий скошенный лоб; сильно развитые надбровные дуги

Социальные:

жили группами по 50–100 особей; использовали огонь; изготовляли разнообразные орудия труда; строили очаги и жилища; осуществляли первые захоронения погибших собратьев; речь, вероятно, более совершенная, чем у питекантропа; возможно, возникновение первых религиозных представлений; умелые охотники; сохранялся каннибализм

КРОМАНЬОНЕЦ

Жил 30–40 тыс. лет назад

Характерные признаки:

Биологические:

рост до 180 см; объем мозга около 1600 см3; отсутствует сплошной надглазничный валик; плотное телосложение; развитая мускулатура

Социальные:

жил в родовой общине; строил поселения; изготовлял сложные орудия труда из кости и камня; умел шлифовать, сверлить; сознательно захоранивал умерших собратьев; появляются зачаточные религиозные представления; развитая членораздельная речь; носил одежду из шкур; целенаправленная передача опыта потомкам; жертвовал собой во имя племени или семьи; бережно относился к старикам; возникновение искусства; приручение животных; первые шаги земледелия

СОВРЕМЕННЫЙ ЧЕЛОВЕК

Живет в настоящее время на всех материках

Характерные признаки:

Биологические:

рост 160–190 см; объем мозга около 1600 см3; наличие разных рас

Социальные:

сложные орудия труда;
высокие достижения в науке, технике, искусстве, образовании

Источник: http://ebiology.ru/dvizhushhie-sily-evolyucii-cheloveka-biologicheskie-i-socialnye-faktory-evolyucii-osnovnye-stadii-evolyucii-cheloveka/

Элементарные эволюционные факторы (стр. 1 из 2)

Федеральное агентство по образованию РФ

Государственное образовательное учреждение высшего профессионального образования

«Дальневосточная государственная социально-гуманитарная академия»

Кафедра экологии и биологии

Эссе по биологии на тему:

Элементарные эволюционные факторы

Выполнила:

Студентка4291

Тарасова О.О.

Проверил:

преподаватель

Макаренко В.П.

Биробиджан, 2010

Введение

Для идеальных популяций характерно выполнение закона Харди-Вайнберга,В соответствии с этим законом, при относительно постоянных условиях, частота аллелей в популяции остается неизменной из поколения в поколение. В этих условиях популяция находится в состоянии генетического равновесия, в ней не происходят эволюционные изменения.

Однако в природе нет идеальных условий, и не существует идеальных популяций. С эволюционно-генетической точки зрения популяция может считаться элементарной единицей эволюционного процесса, а устойчивое изменение её наследственных особенностей — элементарным эволюционным явлением.

Такой подход позволяет выделить основные эволюционные факторы (мутационный процесс, изоляция, волны численности, естественный отбор) и эволюционный материал (мутации). Под влиянием факторов эволюции – мутационного процесса, изоляции, естественного отбора и др.

– генетическое равновесие в популяции постоянно нарушается, происходит элементарное эволюционное явление – изменение генофонда популяции. Элементарное эволюционное явление – изменение генофонда популяции происходит под влиянием элементарных факторов эволюции – мутационного процесса, изоляции, дрейфа генов, естественного отбора.

Однако дрейф генов, изоляция и мутационный процесс не определяют направленности процесса эволюции, то есть выживания особей с определенным, соответствующим среде обитания генотипом. Единственным направляющим фактором эволюции является естественный отбор.

Популяция, как элементарная единица эволюционного процесса Наименьшая эволюционная единица, в которой проходят микроэволюционные процессы, – популяция. Материалом для естественного отбора служат, как правило, очень мелкие, дискретные единицы наследственности мутации. На популяцию оказывают давление эволюционные факторы: мутационный процесс, волны численности, изоляция, естественный отбор. Мутационный процесс, волны численности факторы-поставщики материала для эволюции носят случайный и ненаправленный характер. Изоляция усиливает действие факторов-поставщиков эволюционного материала, ее давление на популяцию также не направленно. происходит изменение генотипического состава популяции – ведущий пусковой механизм эволюционного процесса. По современным воззрениям (иногда называемым «синтетической теорией эволюции»), все основные пусковые механизмы эволюции (на всех её уровнях) протекают внутри видов, т. е. на микроэволюционном уровне. Микроэволюция завершается видообразованием, т. е. возникновением видов, репродуктивно изолированных от исходных и других близких видов. Поэтому нет принципиальных различий между микроэволюцией и макроэволюцией, различающихся лишь временными и пространственными масштабами. Единственный направляющий фактор эволюции естественный отбор. Эволюция носит постепенный, дивергентный и длительный характер, этапом которой является видообразование. Вид состоит из множества подвидов и популяций. Обмен аллелями, «поток» генов возможны лишь внутри вида; вид генетически целостная и замкнутая система. Эволюция непредсказуема. Важно подчеркнуть, что синтетическую теорию эволюции не следует рассматривать как законченное учение. Нужно внести дополнения и поправки, выдвинутые современной эволюционной биологией: В небольших изолированных популяциях важный фактор эволюции дрейф генов. Эволюция носит не только постепенный, но и внезапный характер. Эволюция может быть предсказуема. Оценивая прошлую историю, генотипическое окружение и возможное влияние среды, можно предсказать общее направление эволюции. Изучение эволюционной теории на основе опорных знаний по дарвинизму и генетике позволяет показать эволюционную биологию как интенсивно развивающуюся науку, точнее ее главное направление – Популяционную генетику – науку о генетических основах популяции. Это теоретическая область генетики, изучающая наследственную преемственность в популяциях, занимающаяся генетическим описанием и математическим исследованием самих популяций, и сил, на них действующих, где широко используются математические закономерности.

Мутационный процесс

Один из главных факторов эволюции – мутационный процесс. Мутации были открыты в начале XX в. голландским ботаником и генетиком Де Фризом (1848-1935). Главной причиной эволюции он считал именно мутации. В то время были известны только крупные мутации, затрагивающие фенотип.

Поэтому Де Фриз полагал, что виды возникают в результате крупных мутаций сразу, скачкообразно, без естественного отбора. Дальнейшие исследования показали, что многие крупные мутации вредны. Поэтому многие ученые считали, что мутации не могут служить материалом для эволюции. Лишь в 20-х гг. нашего столетия отечественные ученые С.С.Четвериков (1880-1956) и И.И.

Шмальгаузен (1884-1963) показали роль мутаций в эволюции. Было установлено, что любая природная популяция насыщена, как губка, разнообразными мутациями. Чаще всего мутации рецессивны, находятся в гетерозиготном состоянии и не проявляются фенотипически. Именно эти мутации и служат генетической основой эволюции.

При скрещивании гетерозиготных особей эти мутации у потомков могут переходить в гомозиготное состояние. Отбор из поколения в поколение сохраняет особей с полезными мутациями. Полезные мутации сохраняются естественным отбором, вредные – накапливаются в популяции в скрытом виде, создавая резерв изменчивости.

Это приводит к изменению генофонда популяции, что в целом сводится к влиянию на свойства, обусловленные изменчивостью и наследственностью особей в популяции, обусловливающие сходство и несходство потомства с родителями и с более отдаленными предками.

Изменчивость и что способствует её возникновению

Дарвин отметил соотносительный характер наследственной изменчивости: длинные конечности животных почти всегда сопровождаются удлиненной шеей, у бесшерстных собак наблюдаются недоразвитые зубы. Связан с тем, что один и тот же ген оказывает влияние на формирование не одного, а двух и более признаков.

В основе всех видов наследственной изменчивости лежит изменение гена или совокупности генов. Поэтому, проводя отбор по одному, нужному признаку, следует учитывать возможность появления в потомстве других, иногда нежелательных признаков, соотносительно с ним связанных. Неопределенная изменчивость, которая затрагивает хромосомы или гены, т.е.

материальные основы наследственности, она обусловлена изменением генов или образованием новых комбинаций их в потомстве. комбинативная – вызван новой комбинацией генов в потомстве, соотносительная – связана с тем, что один и тот же ген оказывает влияние на формирование не одного, а двух и более признаков.

В каждой популяции благодаря естественному отбору накапливаются определенные полезные мутации. Через несколько поколений изолированные популяции, обитающие в разных условиях, будут различаться по ряду признаков.

ИЗОЛЯЦИЯ (от франц.

isolation – отделение, разобщение), возникновение барьеров (территориально-механических, экологических, поведенческих, физиолого-морфологических, генетических), препятствующих свободному скрещиванию организмов; одна из причин разобщения и углубления различий между близкими формами и образования новых видов.

Накоплению наследственных различий между популяциями способствует изоляция, благодаря которой между особями разных популяций не происходит скрещивания, а значит, и обмена генетической информацией.

Широко распространена пространственная, или географическая, изоляция, когда популяции разделены различными преградами: реками, горами, степями и т.п. Например, даже в близкорасположенных реках обитают разные популяции рыб одного и того же вида.

Различают также экологическую изоляцию, когда особи разных популяций одного вида предпочитают разные места и условия обитания. Так, в Молдавии у желтогорлой лесной мыши образовались лесные и степные популяции.

Особи лесных популяций более крупные, питаются семенами древесных пород, а особи степных популяций – семенами злаков. Физиологическая изоляция возникает в том случае, когда у особей разных популяций созревание половых клеток происходит в разные сроки. Особи таких популяций не могут скрещиваться. Например, в озере Севан обитают две популяции форели, нерест которых происходит в разные сроки, поэтому они не скрещиваются между собой. Существует также поведенческая изоляция. Брачное поведение особей разных видов различается. Это препятствует их скрещиванию. Механическая изоляция связана с различиями в строении органов размножения.

Изменение частот аллелей в популяциях может происходить не только под влиянием естественного отбора, но и независимо от него. Частота аллеля может измениться случайным образом.

Это обеспечивают стохастические эволюционные факторы, которые также играют огромную роль в эволюционных процессах, происходящих на популяционно-видовом уровне.

К ним относятся популяционные волны (волны «жизни», волны численности) и дрейф генов (генетикоавтоматические процессы).

ДРЕЙФ ГЕНОВ (дрейф-движение) – явление случайного и ненаправленного изменения генетической структуры популяции, сопровождающееся вынесением какого-либо аллеля гена на эволюционную арену. К примеру, если численность резко идет на убыль (наводнение, пожар и т.д.

) остается несколько особей (биологические свойства не имеют никаких значений) в дальнейшем эта популяция (пережив катастрофы) и определит генетическую структуру новой популяции, при этом некоторые бывшие мутации исчезнут, а другие мутации возникнут.

Например, преждевременная гибель особи – единственной обладательницы какого-либо аллеля приведет к исчезновению этого аллеля в популяции. Дрейф генов обычно снижает генетическую изменчивость в популяции, главным образом в результате утраты редко встречающихся аллелей.

Этот механизм эволюционных изменений особенно эффективен в небольших популяциях. Однако только естественный отбор на основе борьбы за существование способствует сохранению особей с определенным генотипом, соответствующим среде обитания

Источник: http://MirZnanii.com/a/8590/elementarnye-evolyutsionnye-faktory

открытая библиотека учебной информации

Подумайте!

Будет ли происходить отбор в однородной популяции, к примеру в популяции особей, вегетативно размножившихся от одного растения?

■Наследственная изменчивость. Фактором, который обеспечивает возникновение нового генетического материала в популяции и новых комбинаций этого материала, является наследственная, или генотипическая, изменчивость. Существует две формы такой изменчивости: комбинативная и мутационная (§ 3.16).

Мутации с определœенной частотой возникают у всœех живых организмов.

Разные гены изменяются приблизительно с равной вероятностью, в связи с этим мутационные изменения затрагивают всœе признаки и свойства организмов, в том числе влияющие на жизнеспособность и размножение.

Мутации возникают ненаправленно, не имеют приспособительного значения, т. е. обусловливают ту самую неопределœенную наследственную изменчивость, о которой говорил Дарвин.

Доминантные мутации (В) проявляются в первом же поколении, и их дальнейшая судьба зависит от их значимости. Вредные мутации приведут к гибели организма или к снижению его жизнеспособности.

Даже если особь не погибнет, у нее значительно снизится вероятность оставить потомство, т. е. естественный отбор довольно быстро удалит носителœей таких мутаций из популяции.

Нейтральные и полезные в данных природных условиях мутации сохранятся в следующих поколениях.

При этом гораздо чаще происходят рецессивные мутации (Ь), которые могут в течение длительного времени в скрытом виде передаваться из поколения в поколение. Носительство рецессивных мутаций (гетерозиготное состояние — ВЬ) в большинстве случаев не оказывает влияние на жизнеспособность особи и, следовательно, отбор на таких особей действовать не будет.

С течением времени, когда в популяции накопится достаточное количество гетерозиготных особей, несущих такую мутацию, эти мутации могут перейти в гомозиготное состояние (ЬЬ). Дальнейшая судьба этих мутаций зависит от степени их значимости для организмов.

Полезные признаки будут сохраняться в популяции, а обладатели вредных удаляться с помощью естественного отбора.

Степень «полезности» мутации определяется теми условиями среды, в которых обитает конкретная популяция. При изменении этих условий может изменяться и значимость мутаций: то, что вредно при сочетании одних факторов среды, может оказаться полезно в другой ситуации.

Количество возникающих мутаций выражают процентом гамет одного поколения, содержащих какую-либо вновь возникшую мутацию. У хорошо изученных видов плодовой мушки дрозофилы 25% всœех половых клеток содержат ту или иную мутацию, у мышей и крыс — около 10%. Как видно из этих чисел, количество элементарного эволюционного материала достаточно велико.

Возникновение мутаций — элементарных единиц наследственной изменчивости приводит к увеличению генетического разнообразия популяции.

Это разнообразие усиливается в результате создания случайных генетических комбинаций при скрещиваниях.

Рецессивные мутации в гетерозиготном состоянии образуют скрытый резерв изменчивости, который может быть использован при изменении условий существования популяции.

Мутационный процесс является лишь поставщиком элементарного эволюционного материала. Его давление на природные популяции всœегда существует и поддерживает генетическое разнообразие этих популяций на высоком уровне. В то же время благодаря своей случайной природе мутационный процесс не способен оказывать направляющее влияние на процесс эволюции.

■Популяционные волны. В естественных условиях численность популяции постоянно меняется (§ 4.6). Такие периодические и непериодические (случайные) колебания численности особей, составляющих популяцию, называют популяционными волнами.

В результате неких случайных причин, таких как нехватка кормов, эпидемии или влияние хищников, количество особей в популяции может резко сократиться, т. е. носители определœенных генотипов погибнут.

В маленькой по размеру популяции некоторые особи, независимо от своего генотипа, в силу случайных причин могут оставить или не оставить потомства, что приведет к изменению частот встречаемости тех или иных аллелœей в популяции. При этом некоторые аллели могут совсœем исчезнуть из популяции. Процесс случайного ненаправленного изменения частот аллелœей в популяции называют дрейфом генов.

В итоге генофонд оставшейся популяции будет существенно отличаться от генофонда исходной популяции. Такое явление, при котором популяция проходит через период малой численности, получило название эффект «бутылочного горлышка».

В случае если в дальнейшем влияние неблагоприятных факторов исчезнет и популяция восстановит свою численность до исходного уровня, ее генотипическая структура будет являться отражением генотипов тех особей, которые прошли через «бутылочное горлышко». В результате случайного дрейфа генов генетически однородные популяции, обитающие в сходных условиях, могут постепенно утратить свое первоначальное сходство. Τᴀᴋᴎᴍ ᴏϬᴩᴀᴈᴏᴍ, колебания численности (популяционные волны) вызывают изменения генетической структуры популяции.

Итак, наследственная изменчивость и популяционные волны относятся к первой группе факторов, которые вызывают случайные изменения в генофонде популяции. При этом для того, чтобы в дальнейшем популяция могла развиваться независимо на основе своего собственного генофонда, необходима ее изоляция от других подобных популяций.

■ Изоляция. Пока между популяциями существует поток генов, они не могут накопить существенные генетические различия. Изоляция приводит к прекращению обмена наследственной информацией и превращает популяцию в самостоятельную генетическую систему. Изоляция — это ограничение или полное отсутствие скрещиваний особей разных популяций.

Различают пространственную и экологическую изоляцию.

Пространственная изоляция связана с существованием географических преград между популяциями, к примеру горных хребтов, пустыней, водоемов и др.

При экологической изоляции препятствия к скрещиванию порождаются свойствами самих организмов, а не географическими преградами. К примеру, два близких вида мух-дрозофил, обитающих в западной части

Северной Америки, имеют разные пищевые предпочтения и питаются дрожжами разных видов. Вместе с тем, особи одного вида активны преимущественно утром, а другого — в вечернее время, в связи с этим между ними возникает изоляция.

Эволюционное значение разных форм изоляции состоит по сути в том, что они закрепляют и усиливают генетические различия между популяциями, а следовательно, создают предпосылки для дальнейшего преобразования этих популяций в отдельные виды.

Почему дрейф генов играет особо важную роль в эволюции малочисленных групп организмов?

Итак, такие факторы эволюции, как наследственная изменчивость, по- пуляционные волны и изоляция изменяют генофонд популяций и обеспечивают их независимое существование, создавая условия для действия главного эволюционного фактора — естественного отбора.

Вопросы для самоконтроля

1. Назовите основные факторы эволюции.

2. Какой фактор обеспечивает возникновение нового генетического материала в популяции?

3. Будет ли действовать отбор на носителœей рецессивных мутаций?

4. Приведите пример, иллюстрирующий изменение значимости мутации при изменении условий среды.

5. Способен ли мутационный процесс оказывать направляющее влияние на процесс эволюции и почему?

6. Что такое дрейф генов?

7. Какой фактор приводит к прекращению обмена генетической информацией между популяциями? Каково его эволюционное значение?

Факторы эволюции – биология