Элементарные эволюционные факторы

Классификация элементарных эволюционных факторов

Эволюционные факторы традиционно делят на две большие группы в зависимости от их функций и влияния на популяцию.

1. Основные ЭЭФ Их главная функция заключается в обеспечении появления совершенно новых аллелей, хромосом и целых хромосомных наборов. К этой группе относятся:

• Мутационный процесс.
• Популяционные волны.
• Изоляция.
• Естественный отбор.

2. Дополнительные ЭЭФ Эти процессы не создают принципиально новый материал, но активно изменяют частоты существующих аллелей и общую генетическую структуру популяции. С действием этих факторов связаны такие явления, как эффект Болдуина и эффект «бутылочного горлышка». В эту группу входят:

• Миграция (также известная как поток генов).
• Мейотический драйв и другие сопутствующие механизмы.

Мутации и генетическое окружение

Организмы, у которых возникшая мутация проявляется фенотипически, называются мутантами. При этом характер ее проявления сильно зависит от конкретной группы организмов.

Важный вклад в понимание этих процессов внес Рональд Фишер, опубликовавший в 1930 году труд «The genetical theory of natural selection». Согласно его теории, внешнее проявление любого гена напрямую зависит от его генетического окружения. Это окружение формируется за счет сложных взаимодействий генов по типу плейотропии и полимерии.

Ключевую роль в этом процессе играет рекомбинация. Она создает принципиально новые генные сочетания, формируя такое окружение, которое позволяет скрытой мутации наконец проявиться в фенотипе. Только после этого мутация попадает под действие естественного отбора.

Результат действия отбора сводится к двум направлениям:

1. Уничтожение тех генных сочетаний, которые затрудняют жизнь особи или ее размножение.
2. Сохранение селективно нейтральных и выгодных сочетаний, которые в дальнейшем подвергаются размножению и постоянному тестированию условиями среды.

Типы носительства и генеративные мутации

В популяционной генетике выделяют несколько важных понятий, связанных с проявлением признаков:

• Носители мутации — это организмы, являющиеся гетерозиготными по рецессивному мутантному аллелю. Их главная особенность в том, что мутация у них совершенно не проявляется в фенотипе, а следовательно, не подвергается давлению естественного отбора.
• Селективно нейтральные мутации — генетические изменения, которые не подвергаются сколько-нибудь заметному действию отбора.

Важное правило: при построении эволюционных моделей исследователи рассматривают исключительно генеративные мутации (возникающие в половых клетках). Генетические мозаики в эволюционных расчетах не учитываются.

Взаимосвязь генетики популяций и среды на примерах

Действие эволюционных факторов можно проследить на стыке генетики популяций и иммунитета. Например, существует доказанная корреляция между группой крови человека и его устойчивостью к инфекциям.

Исторически люди с определенной группой крови не могли вырабатывать достаточное количество противочумных антител, из-за чего погибали. Ярким примером работы отбора служит популяция индейцев Америки: они практически не поражались чумой, и на сегодняшний день частота аллеля $I^0$ в их популяции составляет более 90%.

Другой мощный эволюционный фактор — популяционные волны (демографические взрывы). Например, сибирский шелкопряд (Dendrolimus sibiricus) способен скачкообразно увеличивать свою численность в 12 миллионов раз. В процессе своего развития он проходит классические стадии: личинка, куколка и взрослое насекомое.

Вопросы с занятий и экзамена

Что ещё разобрать по теме

• Механизмы рекомбинации и формирование генетического окружения
• Взаимодействие генов: плейотропия и полимерия
• Эффект Болдуина и эффект «бутылочного горлышка»
• Мейотический драйв и миграция как эволюционные факторы
• Динамика популяционных волн на примере Dendrolimus sibiricus

Другие темы раздела «Элементарные эволюционные факторы»

Материал подготовлен преподавателями Школы Сеченова по учебной программе медицинских вузов. Носит образовательный характер.