Генетика популяції

Популяційна генетика вивчає генетичну різноманітність у популяції й закономірності змін цієї різноманітності у наступних поколіннях (у часі) і в різних частинах ареалу (у просторі). Генетична структура популяцій визначається багатством популяційного генофонду. При пристосуванні особин до умов навколишнього середовища, генофонд забезпечує загальні властивості виду і його особливості. Підтримання високого рівня генетичної гетерогенності - обов’язкова умова збереження стійкості популяційної системи у навколишньому середовищі. У підтриманні генетичної гетерогенності важливу роль відіграють ієрархія і статеве домінування, статева вибірковість, рухомість і розселення. Якщо весь діапазон індивідуальної мінливості адаптивних властивостей у популяції зобразити у вигляді варіаційної кривої, то її середні характеристики відображатимуть “налаштування” цих властивостей на найбільш типові й стійкі умови середовища. При зміні цих умов більш пристосованими, адаптованими є особини, що не входять у середню групу, а мають ознаки, адекватні зміненим умовам. Саме ці особини забезпечують виживання й наступне відновлення популяції. Чим генетично більш різноманітна популяція, тим вищі можливості її пристосування (виживання, територіального поширення) до умов навколишнього середовища. На генетичну однорідність популяції впливають різні генетично популяційні процеси: дрейф генів, мутації, міграційні процеси, системи схрещування.

Дрейф генів – це випадкові зміни генних частот, викликані кінцевою чисельністю популяції. При утворенні гамет відбуваються випадкові події - мутації, коли батьківський алель перетворюється в інший алель, що був або не був раніше у популяції. Імовірність, з якою відбувається мутація, називається частото ю, або темпом мутації. Темпи мутації різних генів коливаються від 10^–4 до 10^–7 на покоління. Мутаційний процес призводить до збільшення генетичної мінливості популяцій. Популяції одного виду не ізольовані одна від одної, завжди відбувається обмін особинами - міграції. Міграції, як і мутації, збільшують генетичну різноманітність. Окрім того, потік генів, що зв’язує популяції, призводить до їхньої генетичної подібності. Формування генетичної різноманітності пов’язано із системою схрещування усередині виду. У популяційній генетиці схрещування називають випадковим, якщо генотипи особин не впливають на утворення шлюбних пар. Якщо у шлюбній парі перевагу мають особини протилежного фенотипу (негативне асортативне схрещування), у генотипі потомства будуть проявлятися нові сполучення алелей. Відповідно, у популяції з'являться особини або проміжного фенотипу, або фенотипу, що різко відрізняється від фенотипу батьків.

Неоднорідний внесок особин з різними генотипами у відтворення популяції називають добором. Розходження у плодючості, виживанні, статевій активності тощо призводять до того, що одні особини залишають більше статевозрілих нащадків, ніж інші з іншим набором генів. Добір значно впливає на зміну генетичної структури популяції рослинних і тваринних організмів.

Генетична різноманітність у популяції людини зумовлюється природними та антропогенними (соціальними) екологічними факторами. Генетично активні фактори поділяються на фізичні, хімічні й біологічні. До фізичних факторів належать температура, іонізуюча радіація, ультрафіолетове випромінювання, високочастотне електромагнітне випромінювання, ультразвук тощо. Хімічні генетично активні фактори набагато різноманітніші. До них належать будь-які речовини, які прямо або опосередковано порушують структуру й відтворення молекул ДНК. Генетичною активністю володіють вихлопні гази автотранспорту й викиди в атмосферу виробничих підприємств, органічні сполуки ртуті, поліциклічні вуглеводні. Багатьом хімічним сполукам не властива генетична активність, однак вони легко активуються внутрішньоклітинними метаболітами, а іноді й сполуками, що перебувають у навколишньому середовищі.

Генетичні зміни у популяціях в еволюційних процесах є вагомими. Еволюцію можна визначити як незворотню зміну генофондів популяцій у часі. Вона відбувається шляхом нагромадження мутаційних змін ДНК, виникнення нових генів, хромосомних перетворень тощо.

Контрольні питання.

1. Сутність першого закону термодинаміки.

2. Сутність другого закону термодинаміки.

3. Що стверджує закон Вернадського-Бауера?

4. Що таке біосфера, хто запропонував цей термін?

5. Охарактеризуйте будову та властивості біосфери.

6. Поняття про ноосферу, її складові частини.