Vďaka štúdiu genetických procesov v populácii živých organizmov sa ďalej rozvíjala evolučná teória. Veľký prínos do populačnej genetiky priniesol ruský vedec S.S. Chetverikov. Upozornil na saturáciu prirodzených populácií recesívnymi mutáciami, ako aj kolísanie frekvencie génov v populáciách v závislosti od pôsobenia faktorov prostredia a zdôvodnil stanovisko, že tieto dva javy sú kľúčom k pochopeniu evolučných procesov.

Mutačný proces je skutočne neustále pôsobiacim zdrojom dedičnej variability. Gény mutujú s určitou frekvenciou. Odhaduje sa, že v priemere jedna gaméta z 10 000 - 1 milióna gamét nesie novovzniknutú mutáciu na určitom lokuse. Keďže mnohé gény mutujú súčasne, 10 – 15 % gamét nesie určité mutantné alely. Preto sú prirodzené populácie nasýtené širokou škálou mutácií. V dôsledku kombinovanej variability môžu byť mutácie v populáciách široko distribuované. Väčšina organizmov je heterozygotná pre mnohé gény. Dalo by sa predpokladať, že v dôsledku sexuálneho rozmnožovania sa medzi potomkami budú neustále množiť homozygotné organizmy a podiel heterozygotov by mal neustále klesať. To sa však nedeje. Faktom je, že v drvivej väčšine prípadov sú heterozygotné organizmy lepšie prispôsobené ako homozygotné.

Vráťme sa k príkladu motýľa brezového. Zdalo by sa, že svetlo sfarbené motýle, homozygotné pre recesívnu alelu (aa), žijúce v lese s tmavými kmeňmi brezy, by mali byť rýchlo zničené nepriateľmi a jedinou formou za týchto životných podmienok by mali byť tmavo sfarbené motýle, homozygotné pre dominantnú alelu (AD). Ale po dlhú dobu v zašpinených brezových lesoch južného Anglicka sa neustále nachádzajú ľahké brezové motýle. Ukázalo sa, že húsenice homozygotné pre dominantnú alelu nestrávia brezové listy pokryté sadzami a sadzami, kým heterozygotné húsenice rastú na tejto potrave oveľa lepšie. Preto väčšia biochemická flexibilita heterozygotných organizmov vedie k ich lepšiemu prežívaniu a selekcia pôsobí v prospech heterozygotov.

Hoci je teda väčšina mutácií za týchto špecifických podmienok škodlivá a v homozygotnom stave majú mutácie tendenciu znižovať životaschopnosť jedincov, v populáciách pretrvávajú vďaka selekcii v prospech heterozygotov. Aby sme pochopili evolučné transformácie, je dôležité si uvedomiť, že mutácie, ktoré sú škodlivé v jednom prostredí, môžu zvýšiť životaschopnosť v iných podmienkach prostredia. Okrem vyššie uvedených príkladov je možné poukázať na nasledujúce. Mutácia, ktorá spôsobuje nedostatočný vývoj alebo úplnú absenciu krídel u hmyzu, je za normálnych podmienok určite škodlivá a bezkrídle jedince sa rýchlo nahradia normálnymi. Ale na oceánskych ostrovoch a horských priesmykoch, kde fúka silný vietor, má takýto hmyz výhodu oproti jedincom s normálne vyvinutými krídlami.

Mutačný proces je teda zdrojom rezervy dedičnej variability populácií. Udržiavaním vysokého stupňa genetickej diverzity v populáciách poskytuje základ pre fungovanie prirodzeného výberu.

Skontrolujte si otázky a úlohy

Aké populačno-genetické vzorce urobil ruský biológ S.S. Chetverikov?

Aká je frekvencia mutácií jedného konkrétneho génu v prirodzených podmienkach existencie jedincov?

Aký je dôvod heterozygotnosti prirodzených populácií?

Aká je evolučná úloha mutácií?

Viac k téme Kapitola 16. MIKREOVOLÚCIA. 141. EVOLUČNÁ ÚLOHA MUTÁCIÍ:

1. PROGRAM EVOLUČNÉHO VÝVOJA Univerzálna Myseľ má program evolučného vývoja, ktorý je včlenený do našej mysle na podvedomej úrovni.

POZOR!!! TENTO MATERIÁL BOL UPRAVENÝ, PRIDANÝ A ZAHRNUTÝ DO KNIHY „Stvorenie alebo evolúcia? Aká stará je Zem? PREČÍTAJTE PROSÍM NA STRÁNKU -->

Uvedomujúc si nedostatok dôkazov a argumentov proti medzidruhovej evolúcii, neodarwinisti predložili novú teóriu – „Prirodzený výber plus mutácia“. To znamená, že zdrojom evolučných zmien sú podľa ich názoru náhodné mutácie, v dôsledku ktorých sú neživotaschopní jedinci zničení mechanizmom prirodzeného výberu a úspešní žijú a postupujú ďalej. A tak sa deje evolúcia. Táto teória je však úplne mylná. Pretože mutácia, podobne ako prirodzený výber, neprispieva k medzidruhovej evolúcii.

Mutácia je zničenie už existujúcej DNA, ktoré môže byť spôsobené žiarením alebo inými vonkajšími vplyvmi. Mutácie menia umiestnenie nukleotidov, ktoré tvoria molekulu DNA, čo spôsobuje negatívne dôsledky. Neexistuje jediný dokázaný prípad, kedy by mutácia zohrala pozitívnu úlohu zlepšením akéhokoľvek organizmu. Môže to spôsobiť iba abnormálne javy, napríklad rast nohy zozadu alebo ucha z brucha. Akýkoľvek mutant vždy stráca niečo potrebné pre ďalší plnohodnotný život a vývoj. V dôsledku mutácie nie je možné do molekuly DNA pridať nové informácie. Mutácie teda nie sú schopné vniesť nič nové do genetického obsahu bunky, čo znamená, že ani v podstate nemôžu viesť k „vertikálnej“ evolúcii. To znamená, že mutáciou nevznikne nový rod - motýľ z osy. Ani pod kontrolou v laboratóriu nie je možné pomocou mutácie vytvoriť nový, lepší výtvor. Genetici na celom svete už šesťdesiat rokov menia gény múch, aby dokázali evolučnú teóriu. No nový druh sa zatiaľ nepodarilo vyšľachtiť a dokonca ani jeden životaschopnejší jedinec. Muty, ktoré boli zmutované, buď okamžite zomreli, boli zmrzačené alebo sa stali sterilnými.

ÚLOHA MÚTÁCIE V EVOLÚCII. PRIRODZENÝ VÝBER

Rádiokarbónová metóda je nesprávna

Magnetické pole Zeme slabne

"Prepichnuté" vrstvy

Erózia pôdy na počiatočnej úrovni

Mesiac má menej ako 10 000 rokov

Populačný rast zodpovedá biblickému veku Zeme

Mesiac blízko Zeme

Ľadové krúžky neukazujú roky

Koralový útes rastie menej ako 5000 rokov

Dinosaury sú spoľahlivými svedkami

Všetci ľudia pochádzajú z rovnakého páru

Civilizácie a písmo staré menej ako 5000 rokov

Vrstvy Zeme nemajú svoje vlastné datovanie. Geologické vrstvy. Geologická mierka

Nedostatok vedeckých dôkazov. Kent Hovind

Vďaka štúdiu genetických procesov v populácii živých organizmov dostala evolučná teória nový impulz a ďalší rozvoj. K populačnej genetike výrazne prispel ruský vedec S. Chetverikov. Upozornil na saturáciu prirodzených populácií recesívnymi mutáciami, ako aj kolísanie frekvencie génov v populáciách v závislosti od pôsobenia faktorov prostredia a zdôvodnil stanovisko, že tieto dva javy sú kľúčom k pochopeniu evolučných procesov.

Mutačný proces je skutočne neustále pôsobiacim zdrojom dedičnej variability. Gény mutujú s určitou frekvenciou. Odhaduje sa, že v priemere jedna gaméta z 10 000 - 1 milióna gamét nesie novovzniknutú mutáciu na určitom lokuse. Pretože mnohé gaméty mutujú súčasne, 10-15 % gamét nesie určité mutačné alely. Preto sú prirodzené populácie nasýtené širokou škálou mutácií. V dôsledku kombinovanej variability môžu byť mutácie v populáciách široko distribuované. Väčšina organizmov je heterozygotná pre mnohé gény. Dalo by sa predpokladať, že v dôsledku sexuálneho rozmnožovania budú medzi potomkami neustále vyčnievať homozygotné organizmy a podiel heterozygotov by mal neustále klesať. To sa však nedeje. Faktom je, že v drvivej väčšine prípadov sú heterozygotné organizmy lepšie prispôsobené ako homozygotné.

V príklade s motýľom brezovým by sa zdalo, že svetlo sfarbené motýle, homozygotné pre recesívnu alelu (aa), žijúce v lese s tmavými kmeňmi brezy, by mali byť rýchlo zničené nepriateľmi a tmavo sfarbené motýle homozygotné pre dominantná alela by sa mala stať jedinou formou v týchto podmienkach biotopu.(AA). Ale po dlhú dobu v zašpinených brezových lesoch južného Anglicka sa neustále nachádzajú ľahké brezové motýle. Ukázalo sa, že húsenice homozygotné pre dominantnú alelu nestrávia brezové listy pokryté sadzami a sadzami, kým heterozygotné húsenice rastú na tejto potrave oveľa lepšie. Preto väčšia biochemická flexibilita heterozygotných organizmov vedie k ich lepšiemu prežívaniu a selekcia pôsobí v prospech heterozygotov.

Hoci je teda väčšina mutácií za týchto špecifických podmienok škodlivá a v homozygotnom stave majú mutácie tendenciu znižovať životaschopnosť jedincov, v populáciách pretrvávajú vďaka selekcii v prospech heterozygotov.

Aby sme pochopili evolučné transformácie, je dôležité si uvedomiť, že mutácie, ktoré sú škodlivé v jednom prostredí, môžu zvýšiť životaschopnosť v iných podmienkach prostredia. Okrem vyššie uvedených príkladov je možné poukázať na nasledujúce. Mutácia, ktorá spôsobuje nedostatočný vývoj alebo úplnú absenciu krídel u hmyzu, je za normálnych podmienok určite škodlivá a bezkrídle jedince sa rýchlo nahradia normálnymi. Ale na oceánskych plochách a horských priesmykoch, kde fúka silný vietor, má takýto hmyz výhodu oproti jedincom s normálne vyvinutými krídlami.

Mutačný proces je teda zdrojom rezervy dedičnej variability populácií. Udržiavaním vysokého stupňa genetickej diverzity v populáciách poskytuje základ pre fungovanie prirodzeného výberu.

Genetické procesy v populáciách

V rôznych populáciách toho istého druhu nie je frekvencia mutačných génov rovnaká. Prakticky neexistujú dve populácie s dokonalou frekvenciou výskytu mutačných znakov. Tieto rozdiely môžu byť spôsobené tým, že populácie žijú v nerovnakých podmienkach prostredia. Smerovaná zmena vo frekvencii génov v populáciách je spôsobená pôsobením prirodzeného výberu. Ale aj blízko umiestnené susedné populácie sa môžu navzájom líšiť rovnako výrazne ako vzdialené. Vysvetľuje to skutočnosť, že v populáciách vedie množstvo procesov k neriadenej náhodnej zmene frekvencie génov, alebo inak povedané, ich genetickej štruktúry.

Napríklad pri migrácii živočíchov alebo rastlín sa nevýznamná časť pôvodnej populácie objaví v novom biotope. Genofond novovytvorenej populácie je nevyhnutne menší ako genofond rodičovskej populácie a frekvencia génov v nej sa bude výrazne líšiť od frekvencie génov pôvodnej populácie. Gény, doteraz zriedkavé, sa rýchlo šíria novou populáciou prostredníctvom sexuálneho rozmnožovania. Zároveň môžu chýbať rozšírené gény, ak neboli v genotype zakladateľov novej populácie.

Ďalší príklad. Živelné pohromy – lesné alebo stepné požiare, povodne a pod. - spôsobiť masívnu, nevyhnutnú smrť živých organizmov, najmä neaktívnych foriem: rastlín, húb, mäkkýšov, obojživelníkov atď. Jednotlivci, ktorí unikli smrti, zostávajú nažive vďaka čistej náhode. V populácii, ktorá prežila katastrofu, dochádza k poklesu počtu. V tomto prípade budú frekvencie alel iné ako v pôvodnej populácii. Po poklese početnosti nastupuje masová reprodukcia, ktorej začiatok je daný zvyšnou, nie početnou skupinou. Genetické zloženie tejto skupiny určuje genetickú štruktúru celej populácie v časoch jej rozkvetu. V tomto prípade môžu niektoré mutácie úplne zmiznúť, zatiaľ čo koncentrácia iných môže náhodne prudko stúpnuť.

V biocenóze sa často pozoruje periodické kolísanie počtu populácií spojených so vzťahmi ako „predátor – korisť“. Zvýšená reprodukcia predmetov koristi predátorov na základe nárastu potravných zdrojov vedie zase k zvýšenému rozmnožovaniu predátorov. Nárast počtu predátorov spôsobuje hromadné ničenie ich obetí. Nedostatok potravinových zdrojov vedie k zníženiu počtu predátorov a obnoveniu veľkosti populácií koristi. Tieto populačné výkyvy sa nazývajú populačné vlny. Menia frekvenciu génov v populáciách, čo je ich evolučný význam.

Obmedzenie výmeny génov medzi nimi vedie aj k zmenám vo frekvencii génov v populáciách v dôsledku priestorovej izolácie. Rieky slúžia ako bariéra pre suchozemské druhy, hory a vyvýšeniny izolujú nížinné populácie. Každá z izolovaných populácií má špecifické črty spojené s životnými podmienkami. Dôležitým dôsledkom izolácie je úzko súvisiace kríženie – inbríding. V dôsledku príbuzenského kríženia sa recesívne alely, šíriace sa v populácii, objavujú v homozygotnom stave, čo znižuje životaschopnosť organizmov. V ľudských populáciách sa izoláty s vysokým stupňom inbrídingu nachádzajú v horských oblastiach a na ostrovoch. Svoj význam si zachovala aj izolácia určitých skupín obyvateľstva z kastových, náboženských, rasových a iných dôvodov.

Evolučný význam rôznych foriem izolácie spočíva v tom, že zachováva a posilňuje genetické rozdiely medzi populáciami a že rozdelené časti populácie alebo druhov sú vystavené nerovnakým selekčným tlakom.

Zmeny vo frekvencii génov spôsobené rôznymi faktormi prostredia teda slúžia ako základ pre vznik rozdielov medzi populáciami a následne podmieňujú ich premenu na nové druhy. Preto sa zmeny v populáciách v priebehu prirodzeného výberu nazývajú mikroevolúcia.

testovacie otázky

1. Práca S. Chetverikova v oblasti populačnej genetiky.

2. Evolučná úloha mutácií.

3. Mutačný proces je zdrojom rezervy dedičnej variability populácií.

4. Zmeny vo frekvencii génov v populácii.

5. Čo je mikroevolúcia?

Mutácia je pretrvávajúca zmena genotypu, ku ktorej dochádza vplyvom vonkajších a vnútorných faktorov. Predchodcom tohto termínu je Hugo de Vries, holandský botanik a genetik. Proces, pri ktorom dochádza k mutáciám, sa nazýva mutagenéza. V dnešnom článku sa dotkneme témy mutácie a povieme si o úlohe mutácie v evolučnom procese.

Príčiny javu

Vyznačuje sa dvoma kvalitami – spontánnosťou a indukčnosťou. Vzhľad sa vyznačuje spontánnosťou a vyskytuje sa v ktorejkoľvek fáze vývoja organizmu. Čo sa týka prostredia, malo by byť prirodzené.

Indukovaný typ mutácie je dedičná zmena v genóme, ku ktorej dochádza v dôsledku vystavenia rôznym mutagénom. Organizmy sú umiestnené buď v umelo vytvorených (experimentálnych) alebo v nepriaznivých podmienkach prostredia.

Živé bunky vnímajú mutagenézu ako pre ne prirodzený proces. Medzi hlavné procesy zodpovedné za mutáciu patria: replikácia a narušená oprava DNA, proces transkripcie a genetická rekombinácia.

Mutagenéza a jej modely

Špeciálne vedecké prístupy pomáhajú pri vysvetľovaní a pochopení podstaty a mechanizmov výskytu mutácií. Polymerázové zmeny sú založené na teórii priamej a jedinečnej závislosti mutácií od chýb DNA polyméru. V modeloch mutagenézy, ktoré navrhli dvaja známi biológovia, sa prvýkrát objavila myšlienka, že hlavná vrstva mutácií spočíva v možnosti lokalizácie báz DNA v rôznych formách tetovačov.

Včasná klasifikácia mutácií

Genetik Meller vytvoril klasifikáciu mutácií na základe typov zmien vo fungovaní génov. V dôsledku toho sa objavili nasledujúce typy:

1. Amorfný. Počas mutácie stráca gén takmer všetky svoje funkcie. Príkladom mutácie je zmena v Drosophila.
2. Hypomorfný. Zmenené alely sa naďalej správajú podľa rovnakého scenára ako divoké. Syntéza proteínového produktu sa uskutočňuje v menšom množstve.
3. Antimorfný. Zmena vlastnosti mutanta. Príkladom mutácie sú niektoré zrnká kukurice – namiesto fialovej sa sfarbia do fialova.
4. Neomorfný.

Neskorá klasifikácia mutácií

V moderných vedeckých príručkách je zmienka o formálnej klasifikácii, ktorá je založená na zmenách prebiehajúcich v rôznych štruktúrach. Na základe tohto delenia sa rozlišujú tieto mutácie:

1. Genomický.
2. Chromozomálne.
3. Genetické.

Zmeny v chromozómoch sú spojené s genómovými mutáciami, ktorých celkový počet nekoreluje s halogénovým súborom.

Chromozomálne mutácie sa pripisujú veľkému preskupeniu jednotlivých chromozómov. V tomto prípade genetický materiál stratí niektorú časť alebo ju naopak zdvojnásobí.

Čo sa týka génovej mutácie, tá na rozdiel od iných druhov len mierne mení štruktúru DNA génu, no jej výskyt sa stáva oveľa častejšie.

V rámci génového druhu sa rozlišuje ďalší poddruh, nazývaný bodová mutácia. Nahrádza jednu dusíkatú bázu druhou.

Stáva sa aj to, že škodlivosť mutácií postupne nahrádza užitočnosť. Impulzom k takýmto zmenám sú neustále sa meniace podmienky existencie organizmov. Akú úlohu teda hrajú mutácie?

Zoberme si ako príklad prírodný výber, známy evolučný proces, ktorý do značnej miery závisí od variability. Uvažujme o evolučnej úlohe mutácie na príklade melanistických mutantov (jedinci s tmavou farbou), ktorých objavili anglickí vedci 14. storočia pri štúdiu brezových morí. Okrem motýľov, ktoré boli namaľované v typických svetlých farbách, sa našli aj iné jedince, ktorých farba bola oveľa tmavšia. Dôvodom takého výrazného rozdielu bol zmutovaný gén.

Faktom je, že zvyčajným biotopom takýchto motýľov sú stromy, na ktorých kmeňoch hojne rastú lišajníky. Priemyselná revolúcia, ktorá prevládala v prvých rokoch, spolu so silným znečistením atmosférických vrstiev viedla k úhynu lišajníkov. Na kedysi svetlých kmeňoch sa objavili sadze, ktoré zasahovali do prirodzeného maskovania.To všetko viedlo k tomu, že jedinci, ktorých biotopom boli priemyselné oblasti, zmenili farbu svojej morfy zo svetlej na tmavú. Takáto evolučná úloha mutácie pomohla mnohým motýľom prežiť, zatiaľ čo ich nie príliš úspešní spravodliví príbuzní sa stali obeťami útokov dravých vtákov.

Podobné zmeny sa vyskytujú u rôznych druhov po celom svete. Vznik takýchto užitočných vlastností, ktoré sú základom evolučnej úlohy mutácie, vedie k tomu, že prirodzený výber vedie k vzniku nových poddruhov a druhov medzi živými organizmami. Mutácia sa deje neustále, pretože je to prirodzená schopnosť našich génov.

Viac informácií o mutácii je možné nájsť v učebniciach biológie a odbornej vedeckej literatúre.

1. Doplňte vetu.

Priorita v štúdiu genetických procesov v populácii patrí vynikajúcemu ruskému vedcovi S. S. Chetvertikov.

2. Odpovedzte, aká je evolučná úloha mutácií.

Mutačný proces je zdrojom rezervy dedičnej variability populácií. Udržiavaním vysokého stupňa genetickej diverzity v populáciách poskytuje základ pre fungovanie prirodzeného výberu.

3. Pozorovania prirodzených populácií ukazujú, že väčšina organizmov je pre mnohé gény heterozygotná. Uveďte vysvetlenie tohto javu.

Väčšina organizmov je heterozygotná pre mnoho génov, to znamená, že vo svojich bunkách párové chromozómy nesú rôzne formy toho istého génu. Najčastejšie sú takéto organizmy lepšie prispôsobené prostrediu ako homozygotné.

4. Vysvetlite dôvod(y) rozdielov v genetickej štruktúre populácií toho istého druhu.

Genetické rozdiely medzi populáciami existujú, pretože často žijú v rôznych biotopoch. Smerovaná zmena vo frekvencii génov je spôsobená pôsobením prirodzeného výberu. Navyše, aj keď sa populácie nachádzajú blízko seba, v populáciách sa vyskytujú procesy, ktoré vedú k neriadenej, náhodnej zmene frekvencie génov, teda genetickej štruktúry.

5. Uveďte definíciu genofondu populácie (druhu).

Genofond populácie je súhrn všetkých génov v populácii.

6. Napíšte, aká je rezerva dedičnej variability a aký je jej biologický význam.

Rezerva dedičnej variability je mutačný proces.

Jeho biologický význam- mutácie vytvárajú základ pre genetickú diverzitu populácií, ktoré môžu neskôr vytvárať nové druhy. To znamená, že mutácie môžu viesť k speciácii.

7. Rozšírte význam výroku: "Niektoré škodlivé mutácie majú pozitívny evolučný význam." Uveďte príklad.

V niektorých neobvyklých podmienkach mutácie pomáhajú prežiť a poskytujú výhodu nad ostatnými jedincami. Napríklad u niektorých druhov hmyzu sa pozoruje mutácia, pri ktorej sa nevyvíjajú krídla. Za normálnych podmienok je to škodlivé, ale na ostrovoch a horských priesmykoch, kde fúka silný vietor, absencia krídel umožňuje hmyzu normálne existovať.

8. Vyberte si z nižšie uvedených možností správnu odpoveď na otázku a podčiarknite ju.

Ktorý (ktorý) z nasledujúcich faktorov je (sú) faktor-dodávateľ (faktory-dodávatelia) genetickej heterogenity populácie?

Odpoveď: izolácia, mutačný proces, prirodzený výber, populačné vlny, migrácia.

9. Doplňte vetu.

Evolučným faktorom, ktorý posilňuje a upevňuje genetické rozdiely medzi populáciami, je izolácia.