Краткое содержание: Параграф §7 / Биология 11 класс

Начало эволюционного процесса: микроэволюция и ее составляющие

Эволюция представляет собой многоуровневый процесс, включающий микроэволюцию и макроэволюцию. Микроэволюция – это преобразования внутри вида, которые являются основой для образования новых видов. Она включает приспособительную перестройку, которая не всегда доходит до конечной стадии видообразования. Часто в результате микроэволюционных процессов возникают приспособления (адаптации), которые обеспечивают длительное существование организмов в неизменных условиях среды.

Первоначальным источником возникновения новых признаков или изменений в организмах являются мутации. Изучение репликации ДНК и РНК показало, что ошибки копирования неизбежны. Последовательность нуклеотидов в ДНК может существенно отличаться от исходной, особенно благодаря многократной дубликации участков.

Выделяют три основных вида мутаций:

• Генные мутации – вызывают изменения качества какого-либо белка, а значит, и признака.
• Хромосомные мутации – приводят к перестройке структуры хромосом, вызывая новые сочетания генов и меняя признаки.
• Геномные мутации (изменения кариотипа) – связаны с изменениями числа хромосом.

Полезные изменения могут сохраняться в популяции. Через несколько поколений они могут встречаться у значительной части особей. Вредные и летальные мутации, напротив, часто приводят к гибели организмов.

Другой источник возникновения новых признаков – это комбинации, то есть сочетание генов, возникающее в результате полового размножения. Следовательно, мутации и комбинации являются элементарным эволюционным материалом, то есть основой наследственной изменчивости.

Популяция как элементарная единица эволюции

Элементарной единицей эволюции признается популяция, а не особь или вид. Популяция – это совокупность особей одного вида, которые населяют определенную территорию внутри ареала и свободно скрещиваются между собой, что отличает их от других групп.

Популяция обладает рядом характеристик, важных для эволюции:

• Популяционный ареал – пространство, которое она занимает. Его величина зависит от численности особей и их репродуктивной активности.
• Генофонд – совокупность всех генов, принадлежащих особям данной популяции. В результате скрещиваний между особями популяции происходит постоянный обмен генами, и популяция становится единой системой с общим генофондом. Сочетание мутантных генов внутри популяции приводит к появлению особей с новыми признаками, что является элементарным эволюционным явлением.

Закон генетического равновесия Харди-Вайнберга

Закон генетического равновесия (закон Харди-Вайнберга), независимо открытый английским математиком Дж. Харди и немецким врачом В. Вайнбергом, утверждает, что в идеальной популяции соотношение частот встречаемости доминантного и рецессивного генов остается неизменным из поколения в поколение.

Идеальная популяция – это теоретическая модель, обладающая следующими признаками:

• Неограниченно большая численность.
• Свободное скрещивание (панмиксия) – случайное скрещивание особей.
• Отсутствие мутационного процесса.
• Отсутствие естественного отбора.
• Отсутствие миграции особей.

Этот закон описывается формулой: \[ p + q = 1 \], где \( p \) – частота встречаемости доминантного аллеля \( A \), а \( q \) – частота встречаемости рецессивного аллеля \( a \). В результате свободного скрещивания при условии, что все особи в популяции гомозиготны по этой паре аллельных генов, в следующем поколении \( F_1 \) будут следующие генотипы: \( AA (p^2) \), \( Aa (pq) \), \( aA (qp) \), \( aa (q^2) \). Суммарная частота гетерозигот \( Aa \) и \( aA \) равна \( 2pq \).

Соотношение частот генотипов в первом поколении: \( p^2(AA) : 2pq(Aa) : q^2(aa) \). В следующем поколении гетерозиготы дают такое же число гамет \( A \) и \( a \). Соотношение частот генотипов в идеальной популяции остается неизменным и описывается уравнением: \[ p^2(AA) + 2pq(Aa) + q^2(aa) = 1 \].

В реальных популяциях условия идеальной популяции не выполняются:

1. Численность всегда ограничена.
2. Панмиксия не всегда соблюдается.
3. Происходят мутации.
4. Идет миграция особей.

Таким образом, закон генетического равновесия носит вероятностный характер и может быть реализован только в очень больших, идеальных популяциях. В реальных популяциях, вследствие их генетической неоднородности, условия равновесия постоянно нарушаются, что является основой эволюционного процесса.