Изменение генофонда популяции как элементарное эволюционное явление

Популяция — совокупность особей одного вида, длительное время обитающих на определённой территории и способных к свободному скрещиванию. Популяции характеризуются своими структурами, динамикой численности и взаимодействием с окружающей средой, включая экологические ниши, которые они занимают^[2].

Генофонд — понятие, описывающее совокупность всех генных вариаций (аллелей) определённой популяции, вида.

Генофонд может изменяться в зависимости от нескольких факторов эволюции. К ним относятся: поток генов, изоляция, естественный и искусственный отбор, дрейф генов, волны жизни и др.

Перенос (поток) генов — перенос аллелей генов из одной популяции в другую. Миграция в популяцию или из неё может привести к значительным изменениям частот аллелей, так как при этом изменяется доля членов популяции, несущих данный аллель.

Постоянный перенос генов между популяциями может привести к объединению двух пулов генов, снижать генетические различия между ними. Поэтому считают, что перенос генов действует против видообразования. Этот фактор воздействует на изменчивость популяции генетических отличиях мигрантов от членов нативной популяции.

Изоляция — исключение или затруднение свободного скрещивания между особями одного вида из разных популяций.

По характеру изолирующих барьеров классифицируют географическую и репродуктивную (биологическую) изоляцию.

Географическая изоляция — обособление определённой популяции от других популяций того же вида каким-либо труднопреодолимым географическим препятствием. Подобная изоляция может возникнуть в результате изменения географических условий в пределах ареала вида или при расселении групп особей за пределы ареала, когда «популяции основателей» могут закрепиться в некоторых обособленных районах с благоприятными для них условиями внешней среды.

Географическая изоляция — один из важных факторов видообразования, так как она препятствует скрещиванию и тем самым обмену генетической информацией между обособленными популяциями.

Репродуктивная (биологическая) изоляция приводит к нарушению свободного скрещивания или образованию стерильного потомства. Классифицируют экологическую, этологическую, временную, анатомо-морфо-физиологическую и генетическую репродуктивную изоляцию. При этологическом характере репродуктивной изоляции для особей разных популяций снижается вероятность оплодотворения ввиду различий в образе жизни и поведения, например, у разных видов птиц отличаются ритуалы ухаживания и брачные песни. При экологическом характере — различаются, условия обитания живых организмов, например, популяции рыб нерестятся в разных местах. При временной изоляции отличаются сроки размножения. При анатомо-морфо-физиологической репродуктивной изоляции у живых организмов возникают различия в строении, размерах отдельных органов половой системы, или возникают различия в биохимических аспектах репродуктивной функции. При генетическом характере репродуктивной изоляции возникают несовместимые гаметы или появляются гибриды с пониженной жизнеспособностью, плодовитостью или стерильностью.

Перечисленные формы репродуктивной изоляции возникают независимо друг от друга и могут сочетаться в любых комбинациях. Однако именно генетическую изоляцию считают одной из самых важных форм репродуктивной изоляции, так как остальные формы репродуктивной изоляции при видообразовании, в конечном итоге, ведут именно к возникновению независимости генофондов двух популяций. Возникновению репродуктивной изоляции часто способствует длительная географическая изоляция.

Естественный отбор —фактор эволюции, в результате действия которого в популяции увеличивается число особей, обладающих более высокой приспособленностью к условиям среды (наиболее благоприятными признаками), в то время как количество особей с неблагоприятными признаками уменьшается.

Искусственный отбор — выбор человеком наиболее ценных в хозяйственном или декоративном отношении особей животных и растений для получения от них потомства с желаемыми свойствами. Современной формой искусственного отбора с участием человека является селекция, результатом чего является многообразие сортов растений и пород домашних животных и их устойчивость.

Дрейф генов — случайные изменения частот аллелей и генотипов, происходящие в небольшой полиморфной популяции при смене поколений.

Один из механизмов дрейфа генов заключается в следующем. В процессе размножения в популяции образуется большое число половых клеток — гамет. Большая часть этих гамет не формирует зигот. Тогда новое поколение в популяции формируется из выборки гамет, которым удалось образовать зиготы. При этом возможно смещение частот аллелей относительно предыдущего поколения.

Волны жизни, или популяционные волны — колебания численности организмов в природных популяциях. Могут быть как периодическими, так и непериодическими.

Это явление наблюдается у любых видов растений и животных, включая микроорганизмы. Данные колебания численности могут быть сезонными либо несезонными, повторяющимися через различные временные промежутки.

Причины колебаний обычно могут иметь экологическую природу. Например, размеры популяций «жертвы» (зайца) увеличиваются при снижении популяции «хищника» (лисицы, рыси, волка). При этом, увеличение кормовых ресурсов способствует росту численности хищников, что, в свою же очередь, интенсифицирует истребление жертв.

Изменение генофонда популяции является основным механизмом, через который происходят эволюционные изменения. Оно позволяет популяциям адаптироваться к изменяющимся условиям окружающей среды и, в конечном итоге, может привести к образованию новых видов.