Mikroevolutsioon ja makroevolutsioon: mikroevolutsioon

Mikroevolutsioon

Mikroevolutsioon ja makroevolutsioon

  • Sissejuhatus
  • Mikroevolutsioon
  • Spetsifikatsioon
  • Makroevolutsioon

Mikroevolutsioon on konkreetse liigi genoomi ehk geenivaramu muutus suhteliselt lühikese geoloogilise ajaperioodi jooksul populatsiooni piires isendite edukalt paljunevate muutuste tõttu. Evolutsioon on muutus liigi geenivaramus nii, et organism saab uueks liigiks. Keskkonnarõhk soosib muutusi, mis võimaldavad organismil selles keskkonnas edukamalt paljuneda. Mõni keskkonnatingimus on teistest karmim ja organismidel võib tekkida vajadus rohkem kohaneda, et ellu jääda? Piirkondades, kus keskkonnarõhk on stabiilne või organismid on sellega kohanenud, on populatsioonid muutumatud. Huvitaval kombel on mittelahustuvas populatsioonis alleeli sagedus , genotüübi sagedus ja fenotüübi sagedus jäävad sisse geneetiline tasakaal . Teisisõnu, geenide juhuslik valik sugulise paljunemise ajal ei muuda geenide geneetilist koosseisu geenivaramu selle elanikkonna jaoks. Seda nähtust valgustas saksa arsti Weinbergi ja briti matemaatiku Hardy matemaatiline arutluskäik, kes mõlemad töötasid iseseisvalt 1908. aastal. Nende ühiseid jõupingutusi tuntakse nüüd Hardy-Weinbergi tasakaalumudelina.



ruutjuur 29-st

Hardy-Weinbergi tasakaal

Hardy-Weinbergi tasakaalu demonstreerimiseks eeldame, et G ja g on domineerivad ja retsessiivsed alleelid tunnusel, kus GG = roheline, gg = kollane ja Gg = oranž. Oletame, et meie 1000 inimese arvatavas populatsioonis on 600 GG genotüüpi, 300 Gg ja 100 gg. Iga alleeli alleel ja genotüübi sagedus arvutatakse jagades kogu populatsioon iga genotüübi arvuks:

  • GG = 600/1000 =, 6
  • Gg = 300/1 000 = 0,3
  • päeva = 100/1000 = .1

Pärast alleeli sageduse kindlakstegemist võime ennustada alleeli esinemissagedust esimese järglaste põlvkonnas.

Kõigepealt määrake esimese põlvkonna võimalike alleelide koguarv. Kuna sellel kujuteldaval juhul on igal organismil 2 alleeli ja seal on 1000 organismi, on esimese põlvkonna järglaste võimalike alleelide arv:

  • 2 1000 = 2000

Järgmisena uurige iga alleeli võimalust. G alleeli puhul tuleb arvestada nii GG kui ka Gg isikutega. Eraldi võttes

  • GG = 2600 = 1,200
  • + Gg = 300
  • 1500
Bionote

Kiri lk kasutatakse domineeriva alleeli alleelide sageduse (.75) ja retsessiivse alleeli (.25) q tuvastamiseks. Pange tähele, et lk + mida = 1.

Seetõttu on G alleeli sagedus:

  • 1500/2000 =, 75

G alleeli jaoks on arvutus sarnane:

  • Päevad = 300
  • + päevad = 2 100 = 200
  • 500

G alleeli sagedus on seega:

  • 500/2000 = .25

Hardy-Weinberg oskab ennustada ka teise põlvkonna genotüübi sagedusi. Eelmise näite järgi on alleelide sagedused ainsateks võimalikeks alleelideks p =, 75 (G) ja q =, 25 g) pärast meioosi. Seetõttu on GG järglaskonna tõenäosus lk lk = lk 2või (, 75) (, 75) = 55 protsenti. Gg-võimaluse korral on alleeli sagedused q q või (.25) (.25) = 6 protsenti. Heterosügootse genotüübi puhul võib domineeriv alleel pärineda mõlemalt vanemalt, seega on kaks võimalust: Gg = 2 pq = 2 (, 75) (. 25) = 39 protsenti.

Pange tähele, et protsendid võrduvad 100 ja alleelisagedustega ( lk ja mida ) on identsed esimese põlvkonna genotüübi sagedusega! Kuna selles hüpoteetilises olukorras ei ole variatsioone, on see Hardy-Weinbergi tasakaalus ning nii geeni kui alleeli sagedused jäävad muutumatuks seni, kuni neid mõjutavad väline jõud (jõud). Seetõttu on populatsioon stabiilses tasakaalus, ilma et fenotüüpsetes omadustes oleks kaasasündinud muutusi. Nagu kirjas Ajalooline areng ning evolutsiooni ja loodusliku valiku mehhanismid, ei püsi populatsioonid keskkonnarõhu tõttu Hardy-Weinbergi tasakaalus kuigi kaua.

2013. aasta 10 parimat laulu

Hardy-Weinbergi võrrand toob esile asjaolu, et suguline paljunemine ei muuda geenivaramu alleeli sagedusi. Samuti aitab see tuvastada geneetilist tasakaalu populatsioonis, mis looduslikus keskkonnas harva eksisteerib, kuna viis tegurit mõjutavad Hardy-Weinbergi tasakaalu ja loovad oma meetodi mikroevolutsioon . Pange tähele, et neli esimest ei hõlma looduslikku valikut:

  • Mutatsioon
  • Geenide ränne
  • Geneetiline triiv
  • Juhuslik paaritus
  • Looduslik valik

Loodusliku valiku mudeli põhjalikumaks kajastamiseks vaadake jaotist Ajalooline areng ning evolutsiooni ja loodusliku valiku mehhanismid.

Biotermid

TO mutatsioon on geeni pärilik muutus ühe erineva mehhanismi abil, mis muudab olemasoleva alleeli DNA järjestust, et luua sellele geenile uus alleel.

Mutatsioon

Mikroevolutsiooni esmane mehhanism on uute alleelide moodustumine mutatsioon . Spontaansed vead DNA replikatsioonis tekitavad koheselt uusi alleele, samas kui füüsikalised ja keemilised mutageenid, näiteks ultraviolettvalgus, tekitavad mutatsioone pidevalt madalama kiirusega. Mutatsioonid mõjutavad geneetilist tasakaalu, muutes DNA-d, luues seeläbi uued alleelid, mis võivad seejärel saada populatsiooni reproduktiivse geenivaramu osaks. Kui uus alleel loob järglastele eelise, võib uue alleeliga isendite arv järjestikuste põlvkondade jooksul dramaatiliselt suureneda. Selle nähtuse põhjuseks ei ole alleeli kuidagi ülepakkumine, vaid uue alleeli omavate isikute edukas paljunemine. Kuna mutatsioonid on ainus protsess, mis loob uusi alleele, on see ainus mehhanism, mis lõpuks suurendab geneetilisi variatsioone.

Geenide ränne

Geenide ränne on alleelide liikumine populatsiooni või sealt välja kas inimeste sisserände või väljarände kaudu. Kui geenid voolavad ühest populatsioonist teise, võib see voog suurendada üksikute populatsioonide geneetilist varieeruvust, kuid see vähendab populatsioonide geneetilist varieeruvust, muutes need homogeensemaks. Geenide ränne on reproduktiivne isolatsioon , mis kipub olema geneetiliselt Hardy-Weinbergi tasakaalu lähedal.

Geneetiline triiv

Geneetiline triiv on nähtus, kus juhuslikud või juhuslikud sündmused muudavad populatsiooni alleelisagedusi. Geneetilisel triivil on tohutu mõju väikestele populatsioonidele, kus geenivaramu on nii väike, et väiksemad juhuslikud sündmused mõjutavad kõvasti Hardy-Weinbergi aritmeetikat. Üksiku organismi või väikeste organismirühmade võimetus paljuneda tekitab väikeses populatsioonis suure geneetilise triivi, kuna kadunud on geenid, mida järgmisele põlvkonnale ei levinud. Seevastu suuri populatsioone, statistiliselt määratletud rohkem kui 100 paljuneva isendina, mõjutavad üksikud juhuslikud sündmused proportsionaalselt vähem ja säilitavad madala geneetilise triiviga stabiilsema alleeli sageduse.

Kahte tüüpi geneetilise triivi toimimist, kui modifitseeritakse suurt populatsiooni, et seda statistiliselt pidada väikeseks populatsiooniks: killustatuse ja pioneeriefekt.

The killustatuse efekt on teatud tüüpi geneetiline triiv, mis tekib siis, kui looduslik nähtus, näiteks tulekahju või orkaan, või inimese põhjustatud sündmus, näiteks elupaikade hävitamine või ülejahtimine, jagab populatsiooni valikuliselt või vähendab, nii et see sisaldab vähem geneetilist varieeruvust kui kunagi varem suur elanikkonnast. Suur elanikkond võib killustuda, kui inimtekkeline tamm loob suure järve, kus kunagi hõlpsasti ümber voolav jõgi ei takistanud liikumist. Samamoodi võib uus maantee isoleerida liike mõlemalt poolt. Tulemuseks on väike fragment, mis eraldub reproduktiivselt põhirühmast. Killustatud rühm ei eraldunud loodusliku valiku tõttu, seega võib see sisaldada fragmenti või kogu suurema populatsiooni kogu geneetilist variatsiooni.

Bionote

Isegi väikeste populatsioonide taastumisel on nende geneetiline varieeruvus endiselt nii madal, et nad jäävad ühe katastroofilise sündmuse tõttu väljasuremisohtu.

Bionote

Loomaaiad kulutavad palju aega, raha ja energiat, et suurendada oma geneetilist mitmekesisust, leides paaritamiseks uusi aretusorganisme, tavaliselt teistest loomaaedadest.

The pioneeriefekt tekib alati, kui väike rühm eraldub suuremast populatsioonist uue territooriumi koloniseerimiseks. Sarnaselt killustatuse efektiga jäävad pioneerid, mis võivad koosneda ainult ühest seemnest või paarituspaarist, väljasuremisohuks, kuna neil puudub põhikeha geneetiline mitmekesisus ja seetõttu on vähem tõenäoline, et nad saaksid järglasi, kes suudaksid üle elada muutused keskkond. Kuigi pioneeripopulatsioon paljuneb edukalt, pole geenivariatsioon suurenenud. Seega on muutuvas keskkonnas ellujäämisega seotud oht endiselt olemas!

Juhuslik paaritumine

Hardy-Weinbergi võrrand eeldab, et kõigil isastel on võrdne võimalus kõigi emaste viljastamiseks. Kuid looduses on see harva tõsi paljude tegurite, näiteks geograafilise läheduse tõttu, nagu juurtega taimedel. Tegelikult on ülim juhuslik paaritus eneseväetamine, mis on mõnel taimel tavaline. Muudel juhtudel on paljunemisperioodi lähenedes soovitavate kaaslaste arv piiratud nii nende kohaloleku (või puudumise) kui ka võistlevate eellas rituaalidega. Lõpuks, botaanikud ja zooloogid harrastavad juhuslikku paaritumist, kui nad üritavad majanduslikuks kasuks aretada rohkem ja paremaid organisme.

Katkend raamatust The Complete Idiot's Guide to Biology 2004, autor Glen E. Moulton, Ed. D. Kõik õigused on kaitstud, sealhulgas reprodutseerimise õigus tervikuna või osaliselt mis tahes kujul. Kasutatakse kokkuleppel Alfa raamatud , Penguin Group (USA) Inc. liige

kes oli kõigi aegade noorim president

Selle raamatu tellimiseks otse kirjastajalt külastage Penguin USA veebisaiti või helistage numbril 1-800-253-6476. Selle raamatu saate osta ka aadressilt Amazon.com ja Barnes & Noble .