Фактори, що впливають на зміну частот алелей в популяції

Популяція – сукупність вільносхрещуваних особин одного виду, яка тривалий час існує на певній частині ареалу відносно відокремлено від інших сукупностей того самого виду. У сучасній біології популяція розглядається як елементарна одиниця еволюції, бо саме в ній відбуваються елементарні еволюційні події та процеси.

Закон Харді-Вайнберга говорить: при відсутності збурюючих процесів частоти генів в популяції не змінюються. Однак у реальному житті гени постійно знаходяться під впливом процесів, що змінюють їх частоти. Без таких процесів еволюція просто не відбувалася б. Саме в цьому сенсі закон Харді-Вайнберга аналогічний першим законом Ньютона — він задає точку відліку, по відношенню до якої аналізуються зміни, викликані еволюційними процесами. До останніх належать мутації, міграції та дрейф генів.

Мутації є основним джерелом генетичної мінливості, але їхня частота дуже низька. Мутація — процес надзвичайно повільний, тому якщо мутування відбувалося саме по собі, а не в контексті дії інших популяційних факторів (наприклад, дрейфу генів або міграції), то еволюція проходила б неймовірно повільно.

Міграцією називається процес переміщення особин з однієї популяції в іншу і подальше схрещування представників цих двох популяцій. Міграція забезпечує «потік генів», тобто зміна генетичного складу популяції, обумовлене надходженням нових генів. Міграція не впливає на частоту алелів у виду в цілому, однак в локальних популяціях потік генів може істотно змінити відносні частоти алелів за умови, що у «старожилів» і «мігрантів» вихідні частоти алелів різні.

Дрейф генів – це випадкова і неспрямована зміна частот зустрічальності певних алелей та їхніх поєднань у популяції. Найчіткіше це явище виявляється в нечисленних популяціях завдяки обмеженню вільного схрещування при розмноженні. Дрейф генів разом з популяційними хвилями може призводити до прояву рецесивних мутантних генів наперекір природному добору. Випадковим дрейфом генів називається зміна частот алелей в ряду поколінь, що є результатом дії випадкових причин, наприклад, різким скороченням розміру популяції у результаті війни чи голоду.

ФАКТОРИ, ЩО ВПЛИВАЮТЬ НА ДИНАМІКУ ЗМІНИ ЧАСТОТ ГЕНОТИПІВ У ПОПУЛЯЦІНачало формыї

Мутації, міграція, відбір і дрейф генів впливають на динаміку частот як конкретних алелів, так і цілісних генотипів. Певні типи схрещування впливають тільки на частоти генотипів. Серед цих процесів — інбридинг і ассортативное схрещування.

Інбридинг являє собою один з варіантів невипадкового схрещування, коли потомство проводиться особами, які є генетичними родичами один одному. Оскільки родинні особини в генетичному відношенні більш подібні між собою, ніж не складаються в спорідненні організми, остільки інбридинг веде до підвищення частоти гомозигот і зниження частоти гетеро-зигот у порівнянні з теоретично очікуваної при випадковому схрещуванні (хоча частоти алелів при цьому не змінюються). Крайнім випадком інбридингу є самозапилення або самозапилення — форми розмноження, які широко поширені у деяких видів рослин. Загальна закономірність полягає в тому, що у популяціях інбридинг підвищує частоту фенотипового прояву шкідливих рецесивних алелей, оскільки підвищує ймовірність «зустрічі» двох рецесивних генів, що визначають те чи інше відхилення від норми.

Мірою генетичних наслідків інбридингу служить коефіцієнт інбридингу, що представляє собою ймовірність того, що у будь-якої особини в даному локусі опиняться два алелі, ідентичні за походженням, тобто точні копії алелю, наявного у генотипі одного з прабатьків цієї особини в якомусь із попередніх поколінь. Коефіцієнт інбридингу зазвичай позначається буквою F

Подібно інбридингу, ассортативность шлюбів впливає тільки на частоти генотипів, але не на частоти алелів. Якщо ми задумаємося про вплив окремо взятого локусу на ознаку, за якою відбувається ассортативный підбір, то виявиться, що ассортативность, як і інбридинг, знижує гетерозиготність. Іншими словами, в результаті ассортативности гомозиготи укладають шлюби з гомозиготами, а ге-терозиготы в кожному поколінні виробляють одну або кілька гомозигот. У кінцевому рахунку, якщо ассортативность виражена досить сильно, вона може істотно знизити генетичну мінливість популяції. Наприклад, відмінності за зростом і вагою являють собою в основному результат впливу безлічі генів. Якщо б ознака зростання не був суттєвим фактором при виборі супутника життя і високі жінки виходили заміж за невисоких чоловіків так само часто, як і за високих, то нащадки високих жінок були б середнього зросту. Однак добре відомо, що подружжя підбираються по зростанню невипадково, діти високих жінок найчастіше мають високих батьків, що, в свою чергу, робить високими і їх. У цьому сенсі ассортативность збільшує розкид за ознакою в популяції, оскільки діти від ассортативных шлюбів мають фенотипическое значення ознаки, що відстоїть від среднепопуляционного далі, ніж якщо б шлюби укладалися випадково.