Berkat studi tentang proses genetik dalam populasi organisme hidup, teori evolusi telah dikembangkan lebih lanjut. Kontribusi besar untuk genetika populasi dibuat oleh ilmuwan Rusia S.S. Chetverikov. Dia menarik perhatian pada kejenuhan populasi alami dengan mutasi resesif, serta fluktuasi frekuensi gen dalam populasi tergantung pada tindakan faktor lingkungan, dan memperkuat posisi bahwa kedua fenomena ini adalah kunci untuk memahami proses evolusi.

Memang, proses mutasi merupakan sumber variabilitas herediter yang terus bekerja. Gen bermutasi pada frekuensi tertentu. Diperkirakan rata-rata satu gamet dari 10 ribu - 1 juta gamet membawa mutasi yang baru muncul pada lokus tertentu. Karena banyak gen bermutasi secara bersamaan, 10-15% gamet membawa alel mutan tertentu. Oleh karena itu, populasi alami jenuh dengan berbagai macam mutasi. Karena variabilitas kombinatif, mutasi dapat didistribusikan secara luas dalam populasi. Kebanyakan organisme heterozigot untuk banyak gen. Dapat diasumsikan bahwa sebagai hasil dari reproduksi seksual, organisme homozigot akan terus berkembang biak di antara keturunannya, dan proporsi heterozigot akan terus menurun. Namun, ini tidak terjadi. Faktanya adalah bahwa dalam sebagian besar kasus, organisme heterozigot lebih baik beradaptasi daripada yang homozigot.

Mari kita kembali ke contoh kupu-kupu ngengat birch. Tampaknya kupu-kupu berwarna terang, homozigot untuk alel resesif (aa), yang hidup di hutan dengan batang pohon birch gelap, harus segera dihancurkan oleh musuh, dan satu-satunya bentuk di bawah kondisi kehidupan ini haruslah kupu-kupu berwarna gelap, homozigot untuk alel dominan (AD). Tetapi untuk waktu yang lama di hutan birch jelaga di Inggris selatan, kupu-kupu ngengat birch ringan terus-menerus ditemukan. Ternyata ulat homozigot untuk alel dominan tidak mencerna daun birch yang tertutup jelaga dan jelaga, sedangkan ulat heterozigot tumbuh jauh lebih baik pada makanan ini. Oleh karena itu, fleksibilitas biokimia yang lebih besar dari organisme heterozigot mengarah pada kelangsungan hidup mereka yang lebih baik dan tindakan seleksi mendukung heterozigot.

Jadi, meskipun sebagian besar mutasi di bawah kondisi spesifik ini berbahaya, dan dalam keadaan homozigot, mutasi cenderung mengurangi kelangsungan hidup individu, mereka bertahan dalam populasi karena seleksi yang mendukung heterozigot. Untuk memahami transformasi evolusioner, penting untuk diingat bahwa mutasi yang berbahaya di satu lingkungan dapat meningkatkan kelangsungan hidup dalam kondisi lingkungan lainnya. Selain contoh di atas, berikut ini dapat ditunjukkan. Mutasi yang menyebabkan keterbelakangan atau tidak adanya sayap pada serangga tentu saja berbahaya dalam kondisi normal, dan individu tanpa sayap dengan cepat digantikan oleh yang normal. Tetapi di pulau-pulau samudera dan melewati gunung, di mana angin kencang bertiup, serangga seperti itu memiliki keunggulan dibandingkan individu dengan sayap yang berkembang normal.

Dengan demikian, proses mutasi merupakan sumber cadangan variabilitas herediter populasi. Dengan mempertahankan tingkat keragaman genetik yang tinggi dalam populasi, ini memberikan dasar bagi seleksi alam untuk beroperasi.

Tinjau pertanyaan dan tugas

Apa pola populasi-genetik yang dilakukan ahli biologi Rusia S.S. Chetverikov?

Berapa frekuensi mutasi satu gen tertentu dalam kondisi alami keberadaan individu?

Apa alasan heterozigositas populasi alami?

Apa peran evolusioner dari mutasi?

Lebih lanjut tentang topik Bab 16. EVOLUSI MIKRO. 141. PERAN EVOLUSIONER MUTASI:

1. PROGRAM PERKEMBANGAN EVOLUSIONER Pikiran Universal memiliki program perkembangan evolusioner, yang tertanam dalam pikiran kita pada tingkat bawah sadar.

PERHATIAN!!! MATERI INI TELAH REVISI, TAMBAH DAN TERMASUK DALAM BUKU “Penciptaan atau Evolusi? Berapa umur Bumi? SILAKAN BUKA HALAMAN UNTUK MEMBACA -->

Sadar akan kurangnya bukti dan argumen yang menentang evolusi antarspesies, neo-Darwinis mengajukan teori baru - "Seleksi alam ditambah mutasi." Artinya, sumber perubahan evolusioner, menurut pendapat mereka, adalah mutasi acak, sebagai akibatnya individu yang tidak dapat hidup dihancurkan oleh mekanisme seleksi alam, dan yang berhasil hidup dan berkembang lebih jauh. Dan begitulah evolusi terjadi. Namun, teori ini sepenuhnya salah. Karena mutasi, seperti seleksi alam, tidak berkontribusi pada evolusi interspesifik.

Mutasi adalah penghancuran DNA yang sudah ada, yang dapat disebabkan oleh radiasi atau pengaruh eksternal lainnya. Mutasi mengubah lokasi nukleotida yang membentuk molekul DNA, menyebabkan konsekuensi negatif. Tidak ada satu pun kasus yang terbukti di mana mutasi telah memainkan peran positif dengan meningkatkan organisme apa pun. Ini hanya dapat menyebabkan fenomena abnormal, misalnya, pertumbuhan kaki dari belakang atau telinga dari perut. Setiap mutan selalu kehilangan sesuatu yang diperlukan untuk kehidupan dan perkembangan penuh selanjutnya. Sebagai akibat dari mutasi, informasi baru tidak dapat ditambahkan ke molekul DNA. Dengan demikian, mutasi tidak dapat memasukkan sesuatu yang baru ke dalam konten genetik sel, yang berarti bahwa bahkan pada intinya mereka tidak dapat memunculkan evolusi "vertikal". Artinya, mutasi tidak akan membuat genus baru - kupu-kupu dari tawon. Bahkan di bawah kendali di laboratorium, tidak mungkin menciptakan ciptaan baru yang lebih baik dengan bantuan mutasi. Selama enam puluh tahun, ahli genetika di seluruh dunia telah mengubah gen lalat untuk membuktikan teori evolusi. Tetapi spesies baru belum dibiakkan, dan bahkan tidak ada satu pun individu yang lebih layak. Lalat yang dimutasi bisa langsung mati, dimutilasi, atau menjadi mandul.

PERAN MUTASI DALAM EVOLUSI. SELEKSI ALAM

Metode radiokarbon salah

Medan magnet bumi melemah

Lapisan "menusuk"

Erosi tanah pada tingkat awal

Bulan berumur kurang dari 10.000 tahun

Pertumbuhan Penduduk Sesuai dengan Zaman Alkitabiah di Bumi

Bulan dekat dengan Bumi

Cincin es menunjukkan bukan tahun

Terumbu karang telah tumbuh kurang dari 5.000 tahun

Dinosaurus adalah saksi yang dapat diandalkan

Semua manusia adalah keturunan dari pasangan yang sama

Peradaban dan tulisan berumur kurang dari 5.000 tahun

Lapisan bumi tidak memiliki penanggalan sendiri. Lapisan geologi. Skala geologi

Kurangnya bukti ilmiah. Kent Hovind

Berkat studi tentang proses genetik dalam populasi organisme hidup, teori evolusi menerima dorongan baru dan pengembangan lebih lanjut. Ilmuwan Rusia S. Chetverikov memberikan kontribusi besar pada genetika populasi. Dia menarik perhatian pada kejenuhan populasi alami dengan mutasi resesif, serta fluktuasi frekuensi gen dalam populasi, tergantung pada tindakan faktor lingkungan, dan memperkuat posisi bahwa kedua fenomena ini adalah kunci untuk memahami proses evolusi.

Memang, proses mutasi merupakan sumber variabilitas herediter yang terus bekerja. Gen bermutasi pada frekuensi tertentu. Diperkirakan rata-rata satu gamet dari 10 ribu - 1 juta gamet membawa mutasi yang baru muncul pada lokus tertentu. Karena banyak gamet bermutasi secara bersamaan, 10-15% gamet membawa alel mutasi tertentu. Oleh karena itu, populasi alami jenuh dengan berbagai macam mutasi. Karena variabilitas kombinatif, mutasi dapat didistribusikan secara luas dalam populasi. Kebanyakan organisme heterozigot untuk banyak gen. Dapat diasumsikan bahwa sebagai hasil dari reproduksi seksual, organisme homozigot akan terus menonjol di antara keturunannya, dan proporsi heterozigot akan terus menurun. Namun, ini tidak terjadi. Faktanya adalah bahwa dalam sebagian besar kasus, organisme heterozigot lebih baik beradaptasi daripada yang homozigot.

Dalam contoh kupu-kupu, ngengat birch, tampaknya kupu-kupu berwarna terang, homozigot untuk alel resesif (aa), yang hidup di hutan dengan batang pohon birch gelap, harus segera dihancurkan oleh musuh dan kupu-kupu berwarna gelap homozigot untuk alel dominan harus menjadi satu-satunya bentuk dalam kondisi habitat tersebut.(AA). Tetapi untuk waktu yang lama di hutan birch jelaga di Inggris Selatan, kupu-kupu ngengat birch ringan terus-menerus ditemukan. Ternyata ulat homozigot untuk alel dominan tidak mencerna daun birch yang tertutup jelaga dan jelaga, sedangkan ulat heterozigot tumbuh jauh lebih baik pada makanan ini. Oleh karena itu, fleksibilitas biokimia yang lebih besar dari organisme heterozigot mengarah pada kelangsungan hidup mereka yang lebih baik dan tindakan seleksi mendukung heterozigot.

Jadi, meskipun sebagian besar mutasi di bawah kondisi spesifik ini berbahaya, dan dalam keadaan homozigot, mutasi cenderung mengurangi kelangsungan hidup individu, mereka bertahan dalam populasi karena seleksi yang mendukung heterozigot.

Untuk memahami transformasi evolusioner, penting untuk diingat bahwa mutasi yang berbahaya di satu lingkungan dapat meningkatkan kelangsungan hidup dalam kondisi lingkungan lainnya. Selain contoh di atas, berikut ini dapat ditunjukkan. Mutasi yang menyebabkan keterbelakangan atau tidak adanya sayap pada serangga tentu saja berbahaya dalam kondisi normal, dan individu tanpa sayap dengan cepat digantikan oleh yang normal. Tetapi di hamparan samudera dan melewati gunung, di mana angin kencang bertiup, serangga seperti itu memiliki keunggulan dibandingkan individu dengan sayap yang berkembang normal.

Dengan demikian, proses mutasi merupakan sumber cadangan variabilitas herediter populasi. Dengan mempertahankan tingkat keragaman genetik yang tinggi dalam populasi, ini memberikan dasar bagi seleksi alam untuk beroperasi.

Proses genetik dalam populasi

Dalam populasi yang berbeda dari spesies yang sama, frekuensi mutasi gen tidak sama. Praktis tidak ada dua populasi dengan frekuensi kemunculan sifat mutasi yang sempurna. Perbedaan ini mungkin disebabkan oleh fakta bahwa populasi hidup dalam kondisi lingkungan yang tidak setara. Perubahan terarah dalam frekuensi gen dalam populasi disebabkan oleh aksi seleksi alam. Tetapi bahkan terletak dekat, populasi tetangga dapat berbeda satu sama lain sama pentingnya dengan yang terletak jauh. Ini dijelaskan oleh fakta bahwa dalam populasi sejumlah proses menyebabkan perubahan acak yang tidak terarah dalam frekuensi gen, atau, dengan kata lain, struktur genetiknya.

Misalnya, selama migrasi hewan atau tumbuhan, sebagian kecil dari populasi asli muncul di habitat baru. Kumpulan gen dari populasi yang baru terbentuk pasti lebih kecil dari kumpulan gen dari populasi induk, dan frekuensi gen di dalamnya akan berbeda secara signifikan dari frekuensi gen dari populasi asli. Gen, sampai sekarang jarang, dengan cepat menyebar melalui populasi baru melalui reproduksi seksual. Pada saat yang sama, gen yang tersebar luas mungkin tidak ada jika tidak ada dalam genotipe pendiri populasi baru.

Contoh lain. Bencana alam - kebakaran hutan atau padang rumput, banjir, dll. - menyebabkan kematian organisme hidup yang masif dan tak terhindarkan, terutama bentuk tidak aktif: tanaman, jamur, moluska, amfibi, dll. Individu yang lolos dari kematian tetap hidup karena kebetulan murni. Pada populasi yang selamat dari bencana, terjadi penurunan jumlah. Dalam hal ini, frekuensi alel akan berbeda dari populasi aslinya. Setelah penurunan jumlah, reproduksi massal dimulai, yang awalnya diberikan oleh kelompok yang tersisa, tidak banyak. Komposisi genetik kelompok ini menentukan struktur genetik seluruh populasi pada masa jayanya. Dalam hal ini, beberapa mutasi mungkin benar-benar hilang, sementara konsentrasi yang lain mungkin secara tidak sengaja meningkat tajam.

Dalam biocenosis, fluktuasi periodik dalam jumlah populasi yang terkait dengan hubungan seperti "predator - mangsa" sering diamati. Peningkatan reproduksi item mangsa predator berdasarkan peningkatan sumber daya makanan mengarah, pada gilirannya, peningkatan reproduksi predator. Peningkatan jumlah predator menyebabkan pemusnahan massal korbannya. Kurangnya sumber makanan menyebabkan penurunan jumlah predator dan pemulihan ukuran populasi mangsa. Fluktuasi populasi ini disebut gelombang populasi. Mereka mengubah frekuensi gen dalam populasi, yang merupakan signifikansi evolusioner mereka.

Pembatasan pertukaran gen di antara mereka juga menyebabkan perubahan frekuensi gen dalam populasi, karena isolasi spasial. Sungai berfungsi sebagai penghalang bagi spesies terestrial, pegunungan dan ketinggian mengisolasi populasi dataran rendah. Setiap populasi yang terisolasi memiliki ciri-ciri khusus yang terkait dengan kondisi kehidupan. Konsekuensi penting dari isolasi adalah persilangan yang terkait erat - perkawinan sedarah. Karena perkawinan sedarah, alel resesif, menyebar dalam suatu populasi, muncul dalam keadaan homozigot, yang mengurangi kelangsungan hidup organisme. Pada populasi manusia, isolat dengan tingkat perkawinan sedarah yang tinggi ditemukan di daerah pegunungan dan di pulau-pulau. Terisolasinya kelompok-kelompok penduduk tertentu karena kasta, agama, ras, dan alasan-alasan lainnya juga tetap memiliki arti penting.

Signifikansi evolusioner dari berbagai bentuk isolasi adalah bahwa ia melanggengkan dan memperkuat perbedaan genetik antara populasi, dan bahwa bagian-bagian yang terbagi dari suatu populasi atau spesies dikenai tekanan seleksi yang tidak setara.

Dengan demikian, perubahan frekuensi gen yang disebabkan oleh berbagai faktor lingkungan menjadi dasar munculnya perbedaan antar populasi dan selanjutnya menentukan transformasinya menjadi spesies baru. Oleh karena itu, perubahan populasi dalam proses seleksi alam disebut mikroevolusi.

pertanyaan tes

1. Karya S. Chetverikov di bidang genetika populasi.

2. Peran evolusioner dari mutasi.

3. Proses mutasi merupakan sumber cadangan variabilitas herediter populasi.

4. Perubahan frekuensi gen dalam suatu populasi.

5. Apa itu mikroevolusi?

Mutasi adalah perubahan genotipe secara terus-menerus yang terjadi karena pengaruh faktor eksternal dan internal. Nenek moyang istilah ini adalah Hugo de Vries, seorang ahli botani dan genetika Belanda. Proses terjadinya mutasi disebut mutagenesis. Dalam artikel hari ini, kita akan menyentuh topik mutasi dan berbicara tentang peran mutasi dalam proses evolusi.

Penyebab fenomena

Hal ini ditandai oleh dua kualitas - spontanitas dan induksi. Penampilan ditandai oleh spontanitas dan terjadi pada setiap tahap perkembangan organisme. Adapun lingkungan, itu harus alami.

Jenis mutasi yang diinduksi adalah perubahan genetik pada genom yang terjadi karena paparan berbagai mutagen. Organisme ditempatkan baik dalam buatan (eksperimental) atau dalam kondisi lingkungan yang tidak menguntungkan.

Sel hidup menganggap mutagenesis sebagai proses alami bagi mereka. Proses utama yang bertanggung jawab untuk mutasi meliputi: replikasi dan perbaikan DNA yang terganggu, proses transkripsi, dan rekombinasi genetik.

Mutagenesis dan modelnya

Pendekatan ilmiah khusus membantu dalam menjelaskan dan memahami sifat dan mekanisme munculnya mutasi. Perubahan polimerase didasarkan pada teori ketergantungan langsung dan unik dari mutasi pada kesalahan polimer DNA. Dalam model mutagenesis pembuat tato yang diusulkan oleh dua ahli biologi terkenal, gagasan pertama kali dikemukakan bahwa lapisan utama mutasi terletak pada kemungkinan basis DNA untuk ditempatkan dalam bentuk pembuat tato yang berbeda.

Klasifikasi awal mutasi

Ahli genetika Meller membuat klasifikasi mutasi berdasarkan jenis perubahan fungsi gen. Akibatnya, jenis berikut muncul:

1. Amorf. Selama mutasi, gen kehilangan hampir semua fungsinya. Contoh mutasi adalah perubahan pada Drosophila.
2. hipomorfik. Alel yang berubah terus bertindak sesuai dengan skenario yang sama seperti yang liar. Sintesis produk protein dilakukan dalam jumlah yang lebih kecil.
3. Antimorfik. Perubahan sifat mutan. Contoh mutasi adalah beberapa butir jagung - mereka berubah menjadi ungu, bukan ungu.
4. Neomorfik.

Klasifikasi mutasi yang terlambat

Dalam buku-buku referensi ilmiah modern disebutkan klasifikasi formal, yang didasarkan pada perubahan yang terjadi dalam berbagai struktur. Berdasarkan pembagian ini, mutasi berikut dibedakan:

1. genomik.
2. kromosom.
3. Genetik.

Perubahan kromosom dikaitkan dengan mutasi genom, yang jumlah totalnya tidak berkorelasi dengan set halogen.

Mutasi kromosom dikaitkan dengan penataan ulang kromosom individu dalam jumlah besar. Dalam hal ini, materi genetik kehilangan sebagian atau, sebaliknya, menggandakannya.

Adapun mutasi gen, hanya sedikit mengubah struktur DNA gen, tidak seperti spesies lain, tetapi kemunculannya lebih sering terjadi.

Dalam spesies gen, subspesies lain dibedakan, yang disebut mutasi titik. Ini menggantikan satu basa nitrogen dengan yang lain.

Juga terjadi bahwa bahaya mutasi secara bertahap digantikan oleh kegunaan. Dorongan untuk perubahan tersebut adalah kondisi yang terus berubah untuk keberadaan organisme. Jadi apa peran mutasi?

Ambil seleksi alam sebagai contoh, proses evolusi terkenal yang sangat bergantung pada variabilitas. Mari kita pertimbangkan peran evolusioner dari mutasi menggunakan contoh mutan melanistik (individu dengan warna gelap), yang ditemukan oleh ilmuwan Inggris abad ke-14 saat mempelajari ngengat birch. Selain kupu-kupu, yang biasanya dicat dengan warna terang, ditemukan juga kupu-kupu lain yang warnanya jauh lebih gelap. Alasan untuk perbedaan yang begitu kuat adalah gen yang bermutasi.

Faktanya adalah bahwa habitat biasa kupu-kupu seperti itu adalah pohon, di mana batangnya tumbuh subur. Revolusi industri yang terjadi pada tahun-tahun awal, bersama dengan polusi parah pada lapisan atmosfer, menyebabkan kematian lumut. Jelaga muncul di batang yang dulu terang, yang mengganggu kamuflase alami.Semua ini mengarah pada fakta bahwa individu yang habitatnya adalah kawasan industri mengubah warna morf mereka dari terang menjadi gelap. Peran mutasi evolusioner seperti itu telah membantu banyak kupu-kupu bertahan hidup, sementara kerabat mereka yang tidak begitu sukses menjadi korban serangan burung pemangsa.

Perubahan serupa terjadi di berbagai spesies di seluruh dunia. Munculnya sifat-sifat yang berguna seperti itu, yang merupakan dasar dari peran evolusioner mutasi, mengarah pada fakta bahwa seleksi alam memunculkan subspesies dan spesies baru di antara organisme hidup. Mutasi terjadi sepanjang waktu karena itu adalah kemampuan alami dari gen kita.

Informasi lebih lanjut tentang mutasi dapat ditemukan di buku teks biologi dan literatur ilmiah khusus.

1. Lengkapi kalimatnya.

Prioritas dalam studi proses genetik dalam populasi adalah milik ilmuwan Rusia yang luar biasa S.S. Chetvertikov.

2. Jawab apa peran evolusioner dari mutasi.

Proses mutasi merupakan sumber cadangan variabilitas herediter populasi. Dengan mempertahankan tingkat keragaman genetik yang tinggi dalam populasi, ini memberikan dasar bagi seleksi alam untuk beroperasi.

3. Pengamatan populasi alami menunjukkan bahwa sebagian besar organisme heterozigot untuk banyak gen. Berikan penjelasan untuk fenomena ini.

Sebagian besar organisme heterozigot untuk banyak gen, yaitu, dalam sel mereka, kromosom berpasangan membawa bentuk berbeda dari gen yang sama. Paling sering, organisme seperti itu lebih baik beradaptasi dengan lingkungan daripada yang homozigot.

4. Jelaskan alasan perbedaan struktur genetik populasi spesies yang sama.

Perbedaan genetik antar populasi ada karena mereka sering hidup di habitat yang berbeda. Perubahan terarah dalam frekuensi gen disebabkan oleh aksi seleksi alam. Selain itu, bahkan jika populasi terletak berdekatan satu sama lain, proses terjadi dalam populasi yang mengarah pada perubahan acak yang tidak terarah dalam frekuensi gen, yaitu struktur genetik.

5. Berikan definisi kumpulan gen suatu populasi (spesies).

Kumpulan gen populasi adalah totalitas semua gen dalam suatu populasi.

6. Tuliskan apa yang dimaksud dengan cadangan variabilitas herediter dan apa signifikansi biologisnya.

Cadangan variabilitas herediter adalah proses mutasi.

Signifikansi biologisnya- mutasi menjadi dasar keragaman genetik populasi, yang nantinya dapat membentuk spesies baru. Artinya, mutasi dapat menyebabkan spesiasi.

7. Perluas makna pernyataan: "Beberapa mutasi berbahaya memiliki signifikansi evolusioner yang positif." Berikan contoh.

Dalam beberapa kondisi yang tidak biasa, mutasi membantu untuk bertahan hidup dan memberikan keuntungan atas individu lain. Misalnya, pada beberapa spesies serangga, mutasi diamati di mana sayap tidak berkembang. Dalam kondisi normal, ini berbahaya, tetapi di pulau dan melewati gunung, di mana angin kencang bertiup, tidak adanya sayap memungkinkan serangga untuk hidup secara normal.

8. Pilih dari pilihan di bawah jawaban yang benar untuk pertanyaan dan garis bawahi.

Manakah dari faktor berikut yang merupakan faktor pemasok (faktor pemasok) dari heterogenitas genetik populasi?

Jawaban: isolasi, proses mutasi, seleksi alam, gelombang populasi, migrasi.

9. Lengkapi kalimatnya.

Faktor evolusioner yang memperkuat dan mengkonsolidasikan perbedaan genetik antara populasi adalah isolasi.