Как поступить
в Онлайн-школу и получить аттестат?

Подробно расскажем о том, как перевестись на дистанционный формат обучения, как устроены онлайн-уроки и учебный процесс, как улучшить успеваемость и повысить мотивацию!

Нажимая на кнопку, я соглашаюсь на обработку персональных данных

Конспект урока: Факторы эволюции, вызывающие изменения в генофонде

Эволюция

Факторы эволюции, вызывающие изменения в генофонде популяций

План урока

  • Вступление
  • Факторы, меняющие генофонд популяции
  • Наследственная изменчивость
  • Популяционные волны
  • Миграции

Цели урока

  • Знать определения: генофонд, мутации
  • Знать факторы, меняющие генофонд популяции
  • Уметь находить причины изменения генофонда популяции
  • Уметь делать выводы по графику

Разминка

  • Какие силы действуют на популяцию в естественной среде?

 

Вступление 

 

Принцип равновесия Харди-Вайнберга гласит, что при наличии определенных условий частота аллелей остается постоянной из поколения в поколение. В этих условиях популяция будет находиться в состоянии генетического равновесия, и никаких эволюционных изменений происходить не будет. Такая идеальная модель не встречается в реальном мире. Нет в природе популяций, которые живут в постоянных неменяющихся условиях. Конечно изменения в окружающей среде происходят медленно, сотни или тысячи лет. Но если взглянуть на историю развития живых существ, мы увидим, что популяции меняются, трансформируются. Давайте разберемся какие механизмы при этом происходят, какие силы двигают процессом.


Генофонд – совокупность генов и аллелей, которые имеются у особей данной популяции.


Изменчивость – общее свойство живых существ, способность организмов изменять свои признаки. Давайте разберемся как происходит изменение признаков живых организмов в пределах популяции. Существует две формы изменчивости: наследственная и ненаследственная (модификационная). 

Рис. 1. Формы изменчивости Рис. 1. Формы изменчивости

Модификационная изменчивость не вызывает изменений генотипа организма. Она проявляется, когда особь попадает под влияние новых условий среды. Чтобы приспособится, организм изменяется. Но у этих изменений есть границы, обусловленные заданным генотипом. Появляются, новые признаки, которые не затрагивают гены, соответственно не передаются следующему поколению.  Такая форма изменчивости не может изменять генофонд популяции.

Суть наследственной изменчивости, в том, что причина появления новых признаков – изменения в хромосомах, генах. А гены передаются по наследству, вносят вклад в генофонд популяции.

Наследственная изменчивость бывает двух типов.

 

Комбинативная наследственная изменчивость возникает вследствие рекомбинации генов во время слияния гамет. Причины: независимое расхождение хромосом в ходе мейоза и их случайные сочетания, кроссинговер. Процесс перетасовки генов приводит к образованию новых генотипов, изменению их частоты. В этом случае аллели остаются постоянными.


Пример 1

 

При скрещивании серого и белого кроликов может появиться черное потомство.


Однако многие эволюционные изменения обычно происходят вслед за появлением новых аллелей, а главным источником служат мутации.

 

Наследственная (генотипическая) мутационная изменчивость вызвана действием на организм мутагенов, вследствие чего возникают мутации. 


Мутация – стойкое изменение генома.

 

Признаки мутаций:

  • Возникают внезапно;
  • Проявляются по-разному (нейтральные/негативные/позитивные);
  • Ненаправленны (спонтанны), мутировать может любой участок хромосомы, вызывая изменения как незначительных, так и жизненно важных признаков;
  • Передаются из поколения в поколение.


Мутации не имеют приспособительного характера, они случайны. Эффект мутации сильно зависит от того, какой ген подвержен изменению. Доминантные мутации (А) покажут себя в первом поколении потомков. Если в данных условиях признак оказался вреден, то результатом будет гибель организма или снижение вероятности оставить потомство. Нейтральные и полезные сохраняются.

 

Гораздо чаще происходят рецессивные мутации (а). Они никак себя не проявляют, только передаются от родителей к потомкам. Такие мутации не заметны до тех пор, пока в популяции не накопится достаточное количество носителей (Аа). Тогда появляется вероятность рождения особи с этим рецессивным признаком (аа). Дальнейшая судьба таких мутаций зависит от степени полезности гена в тех условиях среды, в которых обитает данная популяция. Стоит отметить, что «полезность» признаков носит относительный характер. Один и тот же ген может быть, как вреден, так и полезен.


Рис. 2. Мутации крыльев у насекомых Рис. 2. Мутации крыльев у насекомых

Пример 2

 

Часто встречается у насекомых мутация крыльев (рис. 2). Обычно такая мутация носит негативный характер и даже приводит к гибели организма. Но ученые нашли случаи, когда эта мутация оказалась нейтральной. На островах, где постоянно дуют ветры, крылья насекомым не нужны.


Разберем случай, когда ген оказался полезным. Особи, обладатели данного признака, будучи более адаптированными, имеют преимущество в конкуренции с сородичами. Такие организмы чаще оставляют потомство, что меняет генофонд популяции. Через некоторое время большинство особей этой группы будут наделены новыми признаками. Итог мутации: увеличение генетического разнообразия популяции.

 

Популяционные волны

 

Рис. 3. Популяционные волны Рис. 3. Популяционные волны

Рассмотрим случай, когда генофонд изменяется из-за сокращения или увеличения численности особей в популяции. Ведь любой организм является носителем генов. Чем больше особей, тем больше вариаций аллелей. Снижение численности приведет к сокращению генофонда. 

В естественных условиях количество организмов в популяции постоянно меняется. Такие периодические и случайные колебания численности называют популяционными волнами.


Пример 3

 

Часто колебания численности связано с прессом хищников. На рис. 3 изображен график численности популяции зайца и др. Изменение численности жертвы (красная кривая на графике) опережает изменения численности хищников. Простыми словами, если в данных условиях обитания мало хищников, то популяция зайца растет. Такой рост численности благоприятно влияет на хищников, ведь теперь больше шансов добыть пищу. В условиях избытка еды, численности волков, лис начинают расти, пока всех зайцев не переловят. Тогда наступит ситуация: мало зайцев и много хищников. Если мало еды, численность последних начнет падать.


В момент снижения численности популяции можно наблюдать дрейф генов. О дрейфе генов говорят в тех случаях, когда изменения частоты генов в популяциях бывают случайными и не зависят от естественного отбора. В случае снижения численности, в популяции могут быть представлены не все гены, типичные для данного вида. Точно так же, как некий аллель может исчезнуть из популяции, частота его может и повыситься случайным образом. И теперь развитие генофонда пойдет по совершенно иному пути. Случайный дрейф генов не предсказуем. 


Пример 4

 

У североамериканских индейцев (коренных жителей) отсутствует ген группы крови Ib. Соответственно, у них имеются только I(0) и II(А) группы крови. Причиной могла послужить изоляция немногочисленной группы людей, перешедших через Берингов пролив во время оледенения. Они остались на территории континента, отрезанного от остальной популяции. Среди них не оказалось носителей генов Ib и развитие их генофонда отличалось от остальной части мира.


Дрейф генов можно наблюдать на примере явления под названием «бутылочного горлышка» (рис. 4). Если по какой-либо причине, не связанной с естественным отбором, численность популяции сильно сократилась, затем факторы, вызвавшие уменьшение количества особей, перестали действовать, популяция возвращается в исходное состояние. Но ее генофонд сильно отличается от того, что был до фактора. Все дело в том, что в момент наименьшей численности в популяции остались только гены переживших  давление фактора особей. Остальные аллели уже утеряны.

Рис. 4. Эффект «бутылочного горлышка»: А-семена фасоли; Б-популяция насекомых Рис. 4. Эффект «бутылочного горлышка»: А-семена фасоли; Б-популяция насекомых

Популяционные волны не вносят новых признаков в генофонд. Они влияют на частоту встречаемости генов в популяции.


Миграции

 

Миграции приводят к обмену генами между разными популяциями. Мутации, возникшие в одной группе особей, распространяются на все в пределах одного вида. Генофонд двух популяций во время миграции становится общим, что не может влиять на эволюционные процессы. Для того чтобы популяция преобразовывалась в нечто новое, необходима изоляция.


Миграция – передвижение организмов, вызванное изменением условий существования или в связи с прохождением нового цикла развития.               


Рис. 5. Монгольский дзерен Рис. 5. Монгольский дзерен

Пример 5

 

На стыке 2009 и 2010 годов из-за отсутствия кормов на территории Монголии началась стихийная миграция занесенных в Красную книгу РФ дзеренов с территории Монголии в Россию. 


Контрольные вопросы:

     

  1. К чему приводят популяционные волны?
  2. Приведите пример популяционных волн в природе.
  3. Могут ли мутации оказывать направляющее действие на процесс эволюции популяции? Почему?
  4. Будет ли действовать отбор на носителей рецессивных мутаций?


 

Ответы

  1. Приводят к изменению генофонда популяций.
  2. Сезонные колебания численности насекомых, сезонные колебания численности однолетних растений, отношения двух популяций «хищник-жертва».
  3. Нет, так как мутации случайны. А значение новых признаков относительно, в зависимости от конкретных условий среды.
  4. Нет, рецессивные признаки не проявляются. А значит естественный отбор их не учитывает.

Предыдущий урок
Расы человека, их происхождение и единство
Эволюция
Следующий урок
Макроэволюция
Эволюция
  • Неорганические и органические кислоты

    Химия

  • Модели и моделирование
  • Простейшие задачи в координатах. Уравнение сферы

    Геометрия

Зарегистрируйся, чтобы присоединиться к обсуждению урока

Добавьте свой отзыв об уроке, войдя на платфому или зарегистрировавшись.

Отзывы об уроке:
Пока никто не оставил отзыв об этом уроке