Дрейф генів - фактор еволюції: причина, значення, приклади

Поряд з природним відбором існує й інший фактор, здатний вплинути на підвищення вмісту мутантного гена. У ряді випадків він навіть може витіснити нормальний аллеломорф. Називається це явище "дрейф генів в популяції". Розглянемо більш докладно, що собою являє цей процес і які його наслідки. дрейф генів

Загальні відомості

Дрейф генів, приклади якого будуть приведені в статті далі, являє собою певні зміни, які фіксуються від покоління до покоління. Вважається, що у цього явища існують свої власні механізми. Деякі дослідники стурбовані тим, що в генофонді багатьох, якщо не всіх, націй зараз досить швидко збільшується обсяг з`являються аномальних генів. Вони визначають спадкову патологію, формують передумови для розвитку безлічі інших захворювань. Вважається також, що патоморфоз (зміна ознак) різних хвороб, в тому числі і хвороб психічного характеру, обумовлює саме дрейф генів. Явище, про яке йде мова, відбувається стрімкими темпами. В результаті ряд психічних розладів приймає невідомі форми, стають невпізнанними при зіставленні з їх описом в класичних виданнях. Разом з цим суттєві зміни відзначаються і безпосередньо в самій структурі психіатричної захворюваності. Так, дрейф генів стирає деякі форми шизофренії, які до цього часу. Замість них з`являються такі патології, які насилу можна визначити за сучасними класифікаторами. дрейф генів в популяції

теорія Райта

Випадковий дрейф генів вивчався за допомогою математичних моделей. Використовуючи цей принцип, Райт вивів теорію. Він вважав, що вирішальне значення дрейфу генів при постійних умовах відзначається в невеликих групах. Вони стають гомозиготними, і мінливість зменшується. Райт також вважав, що внаслідок змін в групах здатні сформуватися негативні спадкові ознаки. В результаті цього вся популяція може загинути, чи не внісши внесок в розвиток виду. Разом з цим велику роль у багатьох групах грає відбір. У зв`язку з цим генетична мінливість всередині популяції знову буде несуттєвою. Поступово група добре пристосується до навколишніх умов. Проте подальші еволюційні зміни будуть залежати від виникнення сприятливих мутацій. Ці процеси проходять досить повільно. У зв`язку з цим і еволюція великих популяцій не відрізняється високою швидкістю. У групах проміжної величини відзначається підвищена мінливість. При цьому утворення нових вигідних генів відбувається випадково, що, в свою чергу, прискорює еволюцію. дрейф генів фактор еволюції

висновки Райта

Коли з популяції втрачається один аллель, з`явитися він може внаслідок певної мутації. Але якщо вид поділяється на кілька груп, в одній з яких відсутній один елемент, в іншій - інший, то ген може мігрувати звідти, де він є, туди, де його немає. Таким чином збережеться мінливість. З огляду на це, Райт зробив висновок, що швидше розвиток відбуватиметься у тих видів, які розділені на численні різні за величиною популяції. При цьому між ними можлива і деяка міграція. Райт був згоден з тим, що природний відбір відіграє дуже істотну роль. Однак разом з цим результатом еволюції є дрейф генів. Він визначає тривалі зміни всередині виду. Крім цього, Райт вважав, що безліч характерних ознак, що виникли за допомогою дрейфу, були байдужі, а в ряді випадків навіть шкідливі для життєздатності організмів. причина дрейфу генів

спори дослідників

З приводу теорії Райта існувало кілька думок. Наприклад, Добжанський вважав, що немає сенсу ставити питання про те, який з факторів більш значущий - природний відбір або генетичний дрейф. Пояснював він це їх взаємодією. По суті, вірогідні наступні ситуації:

  1. У разі якщо в розвитку тих чи інших видів відбір займає чільну позицію, буде відзначатися або спрямована зміна генних частот, або стабільний стан. Останнє буде визначатися навколишніх умов.
  2. Якщо протягом тривалого періоду більш істотним буде дрейф генів, то спрямовані зміни не будуть обумовлені природним середовищем. При цьому несприятливі ознаки, навіть виникли в невеликій кількості, здатні досить широко поширитися в групі.


Слід, однак, відзначити, що безпосередньо сам процес змін, як і причина дрейфу генів, сьогодні вивчені недостатньо. У зв`язку з цим єдиного і конкретного думки про це явище в науці не існує.

Дрейф генів - фактор еволюції

Завдяки змінам відзначається зміна частот алелей. Це буде відбуватися до того моменту, поки вони не досягнуть стану рівноваги. Тобто дрейф генів - ізоляція одного елемента і фіксація іншого. У різних групах такі зміни відбуваються незалежно. У зв`язку з цим підсумки генетичного дрейфу в різних популяціях різні. В кінцевому рахунку в одних фіксується якийсь один набір елементів, в інших - інший. Дрейф генів, таким чином, з одного боку, призводить до зменшення різноманітності. Однак разом з цим він обумовлює і відмінності між групами, дивергенції за деякими ознаками. Це, в свою чергу, може виступати в якості основи для видоутворення. результатом еволюції є дрейф генів

співвідношення впливу



У процесі розвитку генетичний дрейф взаємодіє з іншими факторами. Перш за все, взаємозв`язок встановлюється з природним відбором. Співвідношення вкладів даних факторів залежить від ряду обставин. В першу чергу його визначає інтенсивність відбору. Другою обставиною є чисельність групи. Так, якщо інтенсивність і чисельність високі, випадкові процеси мають мізерно малим впливом на динаміку генетичних частот. При цьому в невеликих групах при несуттєвих відмінностях в пристосованості вплив змін незрівнянно більше. У таких випадках можлива фіксація менш адаптивного алелі, при тому що більш адаптивний буде втрачено.

наслідки змін

Одним з основних результатів генетичного дрейфу виступає збіднення різноманітності всередині групи. Це відбувається за рахунок втрати одних алелей і фіксації інших. Процес мутації, в свою чергу, навпаки, сприяє збагаченню всередині популяцій генетичної різноманітності. За рахунок мутації загублений аллель може виникати знову і знову. У зв`язку з тим що генетичний дрейф являє собою спрямований процес, одночасно зі зниженням внутріпопуляціонного різноманітності збільшується різниця між локальними групами. Протидіє цьому явищу міграція. Так, якщо в одній популяції фіксується аллель "А", а в іншій - "а", то всередині цих груп знову з`являється різноманітність. випадковий дрейф генів

кінцевий підсумок

Результатом генетичного дрейфу стане повне усунення одного алеля і закріплення іншого. Чим частіше елемент зустрічається в групі, тим буде вище ймовірність його фіксації. Як показують деякі розрахунки, можливість закріплення дорівнює частоті аллеля в популяції.

мутації

Вони відбуваються в середньому з частотою 10-5 на ген на гамет на покоління. Все аллели, які виявляються в групах, колись виникли внаслідок мутації. Чим менше популяція, тим нижча ймовірність того, що кожне покоління матиме хоча б одну особину - носія нової мутації. При чисельності в сто тисяч у кожній групи нащадків з ймовірністю, близькою до одиниці, знайдеться мутантний аллель. Однак його частота в популяції, а також можливість його закріплення буде досить низькою. Імовірність, що ця ж мутація з`явиться в тому ж поколінні хоча б у однієї особини при чисельності 10, мізерно мала. Однак якщо вона все ж станеться в даній популяції, то частота мутантного аллеля (1 на 20 алелей), а також шанси на його фіксацію будуть відносно високими. У великих популяціях виникнення нового елемента відбувається відносно швидко. При цьому його закріплення проходить повільно. Нечисленні популяції, навпаки, мутацію очікують довго. Але після її виникнення закріплення проходить швидко. З цього можна зробити наступний висновок: шанс на фіксацію нейтральних алелей знаходиться в залежності тільки від частоти мутаційного виникнення. При цьому чисельність популяції на цей процес не впливає.

значення дрейфу генів

молекулярні годинник

У зв`язку з тим, що частоти появи нейтральних мутацій у різних видів приблизно однакові, швидкість закріплення повинна бути також приблизно рівною. З цього випливає, що кількість змін, що скупчилися в одному гені, має співвідноситися з часом незалежної еволюції даних видів. Іншими словами, чим довший буде період з моменту відділення двох видів з одного предкового, тим більше вони розрізняють мутаційних замін. Цей принцип лежить в основі методу молекулярних еволюційних годин. Так визначається час, який минув з моменту, коли попередні покоління різних систематичних груп почали розвиватися самостійно, не залежачи один від одного.

Дослідження Поллінга і Цукуркендла

Ці два американських вчених виявили, що число відмінностей в амінокислотноїпослідовності в цитохроме і гемоглобіні у тих чи інших видів ссавців тим вище, чим раніше відбулося розбіжність їх еволюційних шляхів. Згодом дана закономірність була підтверджена великим обсягом експериментальних даних. Матеріал включав в себе десятки різних генів і кілька сотень видів тварин, мікроорганізмів і рослин. З`ясувалося, що хід молекулярного годинника здійснюється з постійною швидкістю. Це відкриття, власне кажучи, підтверджується розглянутої теорією. Калібрування годин проводиться окремо для кожного гена. Це обумовлено тим, що частота появи нейтральних мутацій у них різна. Для цього проводиться оцінка кількості замін, що скупчилися в певному гені у таксонів. Їх час дивергенції надійно встановлено за допомогою палеонтологічних даних. Після того як будуть відкалібровані молекулярні годинник, їх можна використовувати далі. Зокрема, з їх допомогою легко виміряти час, протягом якого відбулася дивергенція (розбіжність) між різними таксонами. Це можливо навіть в тому випадку, якщо загальний їх предок ще не виявлено в палеонтологічного літопису.



Увага, тільки СЬОГОДНІ!

Увага, тільки СЬОГОДНІ!