5.19: Популяційна генетика

Last updated

Oct 23, 2022
Save as PDF
- 5.18: Біогеографія
- 5.20: Сили еволюції

$\newcommand{\vecs}[1]{\overset { \scriptstyle \rightharpoonup} {\mathbf{#1}} }$

$\newcommand{\vecd}[1]{\overset{-\!-\!\rightharpoonup}{\vphantom{a}\smash {#1}}}$

$\newcommand{\id}{\mathrm{id}}$

$\newcommand{\Span}{\mathrm{span}}$

$\newcommand{\kernel}{\mathrm{null}\,}$

$\newcommand{\range}{\mathrm{range}\,}$

$\newcommand{\RealPart}{\mathrm{Re}}$

$\newcommand{\ImaginaryPart}{\mathrm{Im}}$

$\newcommand{\Argument}{\mathrm{Arg}}$

$\newcommand{\norm}[1]{\| #1 \|}$

$\newcommand{\inner}[2]{\langle #1, #2 \rangle}$

$\newcommand{\Span}{\mathrm{span}}$

$\newcommand{\id}{\mathrm{id}}$

$\newcommand{\Span}{\mathrm{span}}$

$\newcommand{\kernel}{\mathrm{null}\,}$

$\newcommand{\range}{\mathrm{range}\,}$

$\newcommand{\RealPart}{\mathrm{Re}}$

$\newcommand{\ImaginaryPart}{\mathrm{Im}}$

$\newcommand{\Argument}{\mathrm{Arg}}$

$\newcommand{\norm}[1]{\| #1 \|}$

$\newcommand{\inner}[2]{\langle #1, #2 \rangle}$

$\newcommand{\Span}{\mathrm{span}}$

Джинси проти генів. У чому різниця?

Вдосталь. Один у вас є на все життя, інший просто триває кілька років. Один є основою для передачі рис з одного покоління в інше. Деякі джинси ви часто міняєте. Але що відбувається, коли ви змінюєте частоту гена? По суті, еволюція - це зміна частот генів всередині популяції.

Гени в популяціях

Дарвін знав, що для еволюції потрібні спадкові варіації. Однак він нічого не знав про закони генетики Менделя. Закони Менделя були знову відкриті на початку 1900-х років. Тільки тоді вчені змогли повністю зрозуміти процес еволюції. Тепер ми знаємо, що варіації рис є спадковими. Ці варіації визначаються різними алелями. Ми також знаємо, що еволюція обумовлена зміною алелів з часом. Скільки часу? Це залежить від масштабів еволюції.

Мікроеволюція відбувається протягом відносно короткого періоду часу в межах популяції або виду. Гранти спостерігали цей рівень еволюції у в'юрках Дарвіна (див. Концепцію «Біогеографія»).
Макроеволюція відбувається за геологічний час вище рівня виду. Запис викопних копалин відображає цей рівень еволюції. Це є результатом мікроеволюції, що відбувається протягом багатьох поколінь.

Пам'ятайте, що індивіди не еволюціонують. Їх гени з часом не змінюються. Одиницею еволюції є населення. Популяція складається з організмів одного виду, які мешкають в одній місцевості. З точки зору еволюції чисельність населення вважається відносно замкнутою групою. Це означає, що більшість спаровування відбувається всередині популяції. Наука, яка фокусується на еволюції в популяціях, - це популяційна генетика. Це поєднання еволюційної теорії та генетики Менделя.

Генофонд

Генетичний склад індивіда - це генотип індивіда. Популяція складається з безлічі генотипів. В цілому вони складають генофонд популяції. Генофонд складається з усіх генів всіх членів популяції. Для кожного гена генофонд включає в себе всі різні алелі для гена, які існують в популяції. Для даного гена популяція характеризується частотою різних алелів в генофонді.

Частоти алелів

Частота алелів - це те, як часто алель виникає в генофонді відносно інших алелів для цього гена. Подивіться на приклад в таблиці нижче. Населення в таблиці налічує 100 членів. У статево розмножується виду кожен член популяції має по дві копії кожного гена. Тому загальна кількість копій кожного гена в генофонді становить 200. Ген у прикладі існує в генофонді в двох формах, алелі А і а. Знаючи генотипи кожного члена популяції, ми можемо підрахувати кількість алелів кожного типу в генофонді. У таблиці показано, як це робиться.

Генотип	Кількість особин у популяції з цим генотипом	Кількість алелів А, внесених до генофонду цим генотипом	Кількість алелів a, внесених до генофонду цим генотипом
АА	50	50 × 2 = 100	50 × 0 = 0
Аа	40	40 × 1 = 40	40 × 1 = 40
аа	10	10 × 0 = 0	10 × 2 = 20
Підсумки	100	140	60

Нехай буква р позначає частоту алеля А. Нехай буква q позначає частоту алель а. Ми можемо обчислити p і q наступним чином:

p = кількість алелей А/загальна кількість алелей = 140/200 = 0,7
q = кількість алелелів/загальна кількість алелей = 60/200 = 0,3
Зверніть увагу, що р + q = 1.

Еволюція відбувається в популяції, коли частоти алелів змінюються з часом. Що призводить до зміни частот алелів? На це питання відповіли Годфрі Харді та Вільгельм Вайнберг у 1908 році (див. Концепцію теореми Гарді-Вайнберга).

Резюме

Мікроеволюція відбувається протягом короткого періоду часу у популяції або виду. Макроеволюція відбувається протягом геологічного часу вище рівня виду.
Населення - одиниця еволюції.
Генофонд популяції складається з усіх генів усіх членів популяції.
Для даного гена популяція характеризується частотою різних алелів в генофонді.

Дізнатися більше

Використовуйте цей ресурс, щоб відповісти на наступні питання.

Еволюція на http://www.nature.com/scitable/definition/evolution-78.

Як визначається еволюція в цьому ресурсі?
Як макроеволюція пов'язана з мікроеволюцією?
Як впроваджуються генетичні зміни?
Що таке генетичний дрейф?

Рецензія

Порівняйте мікроеволюцію з макроеволюцією.
Чому популяції, а не індивіди, є одиницями еволюції?
Що таке генофонд?
Припустимо, що популяція з 50 особин має такі числа генотипів для гена з двома алелями, B і b: BB = 30, Bb = 10, і bb = 10. Обчисліть частоти двох алелей в генофонді популяції.