Genetický drift ako faktor evolúcie. Genetický drift - faktor evolúcie: príčina, význam, príklady Genetický drift vedie k

Evolúcia je proces historického vývoja organického sveta. K evolúcii dochádza pod vplyvom hnacích faktorov, z ktorých hlavným je prirodzený výber.

V procese evolúcie dochádza (výsledky evolúcie):

Zmena, komplikácia organizmov.
Vznik nových druhov(nárast počtu [diverzity] druhov).
Adaptácia organizmov na podmienky prostredia (životné podmienky), napríklad:

odolnosť škodcov voči pesticídom,
odolnosť púštnych rastlín voči suchu,
adaptabilita rastlín na opeľovanie hmyzom,
varovné (svetlé) sfarbenie u jedovatých zvierat,
mimikry (napodobňovanie nie nebezpečného zvieraťa nebezpečným),
ochranné sfarbenie a tvar (neviditeľnosť na pozadí).

Všetka kondícia je relatívna, t.j. prispôsobuje telo iba jednému špecifickému stavu. Keď sa zmenia podmienky, kondícia sa môže stať zbytočnou alebo dokonca škodlivou (tmavý mol na ekologicky čistej breze).

Populácia – jednotka vývoja

Populácia je súbor jedincov toho istého druhu, ktorí dlhodobo žijú v určitej časti areálu (elementárna štruktúra jednotka typu).

V rámci populácie voľný prechod, kríženie medzi populáciami je obmedzené (izolácia).

Populácie toho istého druhu sa od seba mierne líšia, pretože prirodzený výber prispôsobuje každú populáciu špecifickým podmienkam jej výskytu (populácia - jednotka evolúcie).

Mikroevolúcia a makroevolúcia

Mikroevolúcia- sú to zmeny, ku ktorým dochádza v populáciách pod vplyvom hybných síl evolúcie. V konečnom dôsledku vedie k vzniku nového druhu.

Makroevolúcia- ide o proces formovania veľkých systematických celkov, naddruhových taxónov - rodov, čeľadí a vyšších.

VIAC INFORMÁCIÍ: Boj o existenciu a prirodzený výber, Druhy, druhové kritériá, Populácia - divergencia - izolácia - speciácia, Hlavné smery evolúcie, Porovnávacie anatomické dôkazy evolúcie
ČASŤ 2 ÚLOHY: Evolučná teória, populácia, fitness

Testy a úlohy

Vytvorte súlad medzi znakmi biologického systému a systémom, pre ktorý sú tieto znaky charakteristické: 1) populácia, 2) druh. Napíšte čísla 1 a 2 v správnom poradí.
A) základná jednotka vývoja v súlade s STE
B) zástupcovia sa nikdy nemôžu stretnúť z dôvodu izolácie
C) pravdepodobnosť kríženia medzi členmi skupiny je maximálne pravdepodobná
D) sa rozpadne na menšie samostatné skupiny
D) oblasť rozšírenia môže pokrývať niekoľko kontinentov

Vyberte si jednu, najsprávnejšiu možnosť. Výsledkom je adaptácia druhov na ich prostredie
1) vzhľad zmien modifikácie
2) interakcia evolučných faktorov
3) komplikácie ich organizácie
4) biologický pokrok

Vytvorte súlad medzi charakteristikou evolúcie a jej charakteristikou: 1) faktor, 2) výsledok
A) prirodzený výber
B) adaptabilita organizmov na prostredie
B) tvorba nových druhov
D) kombinačná variabilita
D) zachovanie druhov v stabilných podmienkach
E) boj o existenciu

Vyberte si jednu, najsprávnejšiu možnosť. Výsledkom makroevolúcie rastlín je vznik nových
1) typy
2) oddelenia
3) populácie
4) odrody

Vyberte si jednu, najsprávnejšiu možnosť. Uvažuje sa o elementárnej evolučnej jednotke
1) pohľad
2) genóm
3) obyvateľstvo
4) genotyp

Vyberte si jednu, najsprávnejšiu možnosť. Makroevolúcia je historická zmena
1) biocenózy
2) populácie
3) naddruhové taxóny
4) typy

Vytvorte súlad medzi charakteristikami evolučného procesu a úrovňou evolúcie, na ktorej prebieha: 1) mikroevolučná, 2) makroevolučná. Napíšte čísla 1 a 2 v správnom poradí.
A) vznikajú nové druhy
B) vznikajú naddruhové taxóny
C) mení sa genofond populácie
D) pokrok sa dosahuje prostredníctvom idioadaptácií
D) pokrok sa dosiahne prostredníctvom aromorfózy alebo degenerácie

Prečítať text. Vyberte tri pravdivé tvrdenia. Zapíšte si čísla, pod ktorými sú uvedené.
(1) Evolučný proces pozostáva z makroevolúcie a mikroevolúcie. (2) Mikroevolúcia prebieha na úrovni populácie-druhov. (3) Vedúcim faktorom evolúcie je boj o existenciu. (4) Základnou evolučnou jednotkou je trieda. (5) Hlavnými formami prirodzeného výberu sú riadenie, stabilizácia a lámanie.

Vyberte si jednu, najsprávnejšiu možnosť. Nemožno považovať za dôsledok vývoja organizmov
1) adaptabilita organizmov na ich prostredie
2) rozmanitosť organického sveta
3) dedičná variabilita
4) tvorba nových druhov

Vyberte si jednu, najsprávnejšiu možnosť. Výsledky evolúcie zahŕňajú
1) variabilita organizmov
2) dedičnosť
3) prispôsobivosť podmienkam prostredia
4) prirodzený výber dedičných zmien

Vyberte si jednu, najsprávnejšiu možnosť. Viacúrovňové usporiadanie koreňových systémov stromov v lese je zariadenie, ktoré sa vytvorilo pod vplyvom
1) metabolizmus
2) obeh látok
3) hybné sily evolúcie
4) samoregulácia

Vyberte tri ustanovenia syntetickej teórie evolúcie.
1) vývojová jednotka – populácia
2) jednotka evolúcie – druh
3) faktory evolúcie - mutačná variabilita, genetický drift, populačné vlny
4) faktory evolúcie - dedičnosť, variabilita, boj o existenciu
5) formy prirodzeného výberu – hnacie a sexuálne
6) formy prirodzeného výberu – hnacie, stabilizujúce, rušivé

Prečítať text. Vyberte tri vety, ktoré opisujú príklady mimikry v prírode. Zapíšte si čísla, pod ktorými sú uvedené.
(1) Vtáčie samice hniezdiace na zemi prakticky zapadajú do celkového pozadia oblasti. (2) Vajcia a kurčatá týchto druhov vtákov sú tiež neviditeľné. (3) Veľa nejedovatých hadov je veľmi podobných jedovatým. (4) Množstvo bodavého hmyzu alebo hmyzu s jedovatými žľazami má svetlé farby, ktoré odrádzajú každého od skúšania. (5) Včely a ich imitátory, vznášadlá, nie sú pre hmyzožravé vtáky príťažlivé. (6) Niektoré motýle majú na krídlach vzor, ktorý pripomína oči dravca.

Prečítať text. Vyberte tri vety, ktoré popisujú príklady ochranného sfarbenia v prírode. Zapíšte si čísla, pod ktorými sú uvedené.
(1) Vtáčie samice hniezdiace na zemi prakticky zapadajú do celkového pozadia oblasti a ich vajcia a kurčatá sú tiež neviditeľné. (2) Podobnosť s predmetmi v prostredí tiež umožňuje mnohým zvieratám vyhnúť sa zrážkam s predátormi. (3) Množstvo bodavého hmyzu alebo hmyzu s jedovatými žľazami má svetlé farby, ktoré odrádzajú každého od skúšania. (4) V regiónoch Ďalekého severu je biele sfarbenie medzi zvieratami veľmi bežné. (5) Niektoré motýle majú na krídlach vzor, ktorý pripomína oči dravca. (6) U niektorých zvierat škvrnité sfarbenie napodobňuje striedanie svetla a tieňa v okolitej prírode a robí ich menej nápadnými v hustých húštinách.

Pozrite sa na obrázok motýľa brezového a určte (A) typ adaptácie, (B) formu prirodzeného výberu a (C) smer evolúcie, ktorý viedol k vytvoreniu dvoch foriem motýľov. Napíšte tri čísla (čísla pojmov z navrhovaného zoznamu) v správnom poradí.
1) idioadaptácia
2) mimikry
3) konvergencia
4) šoférovanie
5) aromorfóza
6) maskovanie
7) stabilizácia

Zvážte kresbu zobrazujúcu prednú končatinu rôznych cicavcov a určte (A) smer evolúcie, (B) mechanizmus evolučnej transformácie, (C) formu prirodzeného výberu, ktorá viedla k vytvoreniu takýchto orgánov. Pre každé písmeno vyberte zodpovedajúci výraz z poskytnutého zoznamu.
1) aromorfóza
2) stabilizácia
3) všeobecná degenerácia
4) divergencia
5) šoférovanie
6) idioadaptácia
7) morfofyziologická regresia
8) konvergencia

Pozrite sa na obrázok morského koníka a identifikujte (A) typ adaptácie, (B) formu prirodzeného výberu a (C) cestu evolúcie, ktorá viedla k vytvoreniu takejto adaptácie u tohto zvieraťa. Pre každé písmeno vyberte zodpovedajúci výraz z poskytnutého zoznamu.
1) roztrhnutie
2) maskovanie
3) idioadaptácia
4) rozoberacie sfarbenie
5) paralelizmus
6) mimetizmus
7) šoférovanie

Pozrite sa na obrázok kolibríka a mravca a identifikujte (A) typ adaptácie, (B) formu prirodzeného výberu a (C) cestu evolúcie, ktorá viedla k vytvoreniu takýchto adaptácií. Pre každé písmeno vyberte zodpovedajúci výraz z poskytnutého zoznamu.
1) šoférovanie
2) rušivé
3) degenerácia
4) idioadaptácia
5) divergencia
6) špecializácia
7) sexuálny dimorfizmus

Vyberte dve správne odpovede z piatich a zapíšte si čísla, pod ktorými sú uvedené. Aké procesy prebiehajú na úrovni populácie?
1) ontogenéza
2) divergencia
3) embryogenéza
4) aromorfóza
5) voľný prechod

Adblock detektor

Genetický drift ako faktor evolúcie

Genetický drift môžeme považovať za jeden z faktorov evolúcie populácií. Vďaka driftu sa môžu frekvencie alel v miestnych populáciách náhodne meniť, až kým nedosiahnu rovnovážny bod – stratu jednej alely a fixáciu druhej. V rôznych populáciách sa gény „unášajú“ nezávisle. Preto sa výsledky driftu v rôznych populáciách líšia - v niektorých je jedna sada alel pevná, v iných - iná. Genetický drift teda vedie na jednej strane k znižovaniu genetickej diverzity v rámci populácií a na druhej strane k zvyšovaniu rozdielov medzi populáciami, k ich divergencii v množstve znakov. Táto divergencia zase môže slúžiť ako základ pre speciáciu.

Počas evolúcie populácií genetický drift interaguje s inými evolučnými faktormi, predovšetkým s prirodzeným výberom. Pomer príspevkov týchto dvoch faktorov závisí tak od intenzity výberu, ako aj od veľkosti populácií. Pri vysokej intenzite selekcie a veľkej veľkosti populácie sa vplyv náhodných procesov na dynamiku génových frekvencií v populáciách stáva zanedbateľným. Naopak, v malých populáciách s malými rozdielmi vo fitness medzi genotypmi sa genetický drift stáva kľúčovým. V takýchto situáciách sa môže v populácii zafixovať menej prispôsobivá alela, zatiaľ čo prispôsobivejšia sa môže stratiť.

Ako už vieme, najčastejším dôsledkom genetického driftu je vyčerpanie genetickej diverzity v rámci populácií v dôsledku fixácie niektorých alel a straty iných. Naopak, proces mutácie vedie k obohateniu genetickej diverzity v rámci populácií. Alela stratená v dôsledku driftu sa môže znova a znova objaviť v dôsledku mutácie.

Keďže genetický drift je neriadený proces, súčasne s poklesom diverzity v rámci populácií zvyšuje rozdiely medzi miestnymi populáciami. Migrácia tomu bráni. Ak je alela A fixovaná v jednej populácii a alela a v inej, potom migrácia jedincov medzi týmito populáciami vedie k tomu, že v rámci oboch populácií opäť vzniká alelická diverzita.

Populačné vlny a genetický drift. Veľkosť populácie zriedka zostáva konštantná v priebehu času. Po vzostupoch čísel nasledujú poklesy. S.S.Chetverikov ako jeden z prvých upozornil na periodické výkyvy počtu prirodzených populácií, populačné vlny. Zohrávajú veľmi dôležitú úlohu v evolúcii populácií. Genetický drift má malý vplyv na frekvencie alel vo veľkých populáciách. V obdobiach prudkého poklesu počtu však jeho úloha výrazne narastá. V takýchto momentoch sa môže stať rozhodujúcim faktorom evolúcie. Počas recesie sa frekvencia určitých alel môže dramaticky a nepredvídateľne zmeniť. Môže dôjsť k strate určitých alel a prudkému vyčerpaniu genetickej diverzity populácií. Potom, keď sa veľkosť populácie začne zvyšovať, populácia bude z generácie na generáciu reprodukovať genetickú štruktúru, ktorá bola vytvorená v momente, keď prešla cez úzke hrdlo populácie. Príkladom je situácia s gepardom - predstaviteľmi čeľade mačiek. Vedci zistili, že genetická štruktúra všetkých moderných populácií gepardov je veľmi podobná. Zároveň je genetická variabilita v rámci každej populácie extrémne nízka. Tieto črty genetickej štruktúry populácií gepardov možno vysvetliť, ak predpokladáme, že relatívne nedávno (pred niekoľkými stovkami rokov) tento druh prešiel veľmi úzkou populačnou prekážkou a všetky moderné gepardy sú potomkami niekoľkých (podľa amerických výskumníkov, 7) jednotlivci.

Zdá sa, že efekt úzkeho miesta zohral veľmi významnú úlohu vo vývoji ľudskej populácie. Predkovia moderného človeka sa v priebehu desaťtisíc rokov rozšírili po celom svete. Na ceste mnoho populácií úplne vymrelo. Aj tie, ktoré prežili, sa často ocitli na pokraji vyhynutia. Ich počet klesol na kritickú úroveň. Počas prechodu cez populačné úzke miesto sa frekvencie alel v rôznych populáciách menili rôzne. Niektoré alely sa v niektorých populáciách úplne stratili a v iných sa zafixovali. Po obnovení populácií sa ich zmenená genetická štruktúra reprodukovala z generácie na generáciu. Tieto procesy zjavne určili mozaikové rozloženie niektorých alel, ktoré dnes pozorujeme v miestnych ľudských populáciách. Nižšie je uvedené rozdelenie alely B podľa systému krvných skupín AB0 u ľudí. Významné rozdiely medzi modernými populáciami môžu odrážať dôsledky genetického posunu, ku ktorému došlo v praveku, keď populácie predkov prešli cez populačné úzke miesto.

Efekt zakladateľa. Zvieratá a rastliny spravidla prenikajú na nové územia pre tento druh (ostrovy, nové kontinenty) v relatívne malých skupinách. Frekvencie určitých alel v takýchto skupinách sa môžu výrazne líšiť od frekvencií týchto alel v pôvodných populáciách. Po usadení sa na novom území nasleduje nárast počtu kolonistov. Početné populácie, ktoré vznikajú, reprodukujú genetickú štruktúru svojich zakladateľov. Americký zoológ Ernst Mayr, jeden zo zakladateľov syntetickej teórie evolúcie, nazval tento jav zakladateľským efektom.

Efekt zakladateľa zrejme zohral vedúcu úlohu pri formovaní genetickej štruktúry živočíšnych a rastlinných druhov obývajúcich sopečné a koralové ostrovy. Všetky tieto druhy pochádzajú z veľmi malých skupín zakladateľov, ktorí mali to šťastie, že sa dostali na ostrovy. Je jasné, že títo zakladatelia predstavovali veľmi malé vzorky z rodičovských populácií a frekvencie alel v týchto vzorkách mohli byť veľmi odlišné. Pripomeňme si náš hypotetický príklad s líškami, ktoré unášané na ľadových kryhách skončili na neobývaných ostrovoch. V každej z dcérskych populácií sa frekvencie alel výrazne líšili od seba navzájom a od rodičovskej populácie. Je to zakladateľský efekt, ktorý vysvetľuje úžasnú rozmanitosť oceánskej fauny a flóry a množstvo endemických druhov na ostrovoch. Efekt zakladateľa tiež zohral dôležitú úlohu vo vývoji ľudskej populácie. Upozorňujeme, že alela B úplne chýba u amerických Indiánov a austrálskych domorodcov. Tieto kontinenty obývali malé skupiny ľudí. Z čisto náhodných dôvodov medzi zakladateľmi týchto populácií nemusel byť jediný nosič alely B. Prirodzene, táto alela v odvodených populáciách chýba.

Genetický drift a molekulárne hodiny evolúcie. Konečným výsledkom genetického driftu je úplná eliminácia jednej alely z populácie a konsolidácia (fixácia) inej alely v nej. Čím častejšie sa konkrétna alela vyskytuje v populácii, tým vyššia je pravdepodobnosť jej fixácie v dôsledku genetického driftu. Výpočty ukazujú, že pravdepodobnosť fixácie neutrálnej alely sa rovná jej frekvencii v populácii.

Každá alela, ktorú pozorujeme v populáciách, kedysi vznikla v dôsledku mutácie. Mutácie sa vyskytujú s priemernou frekvenciou 10-5 na gén na gamétu za generáciu. Preto čím je populácia menšia, tým je menej pravdepodobné, že v každej generácii bude aspoň jeden jedinec z tejto populácie nositeľom novej mutácie. V populácii 100 000 jedincov sa v každej novej generácii nájde nová mutantná alela s pravdepodobnosťou blízkou jednej, ale jej frekvencia v populácii (1 z 200 000 alel), a teda aj pravdepodobnosť jej fixácie bude veľmi nízka. . Pravdepodobnosť, že sa rovnaká mutácia vyskytne aspoň u jedného jedinca v populácii 10 jedincov v rovnakej generácii, je zanedbateľná, ale ak sa takáto mutácia v tejto populácii vyskytne, potom frekvencia mutovanej alely (1 z 20 alel) a šanca na jeho fixáciu bude pomerne vysoká.

Veľké populácie na mutačný výskyt novej alely „nečakajú“ dlho, ale dlho ju fixujú a malé populácie „čakajú“ veľmi dlho na vznik mutácie, no po jej vzniku sa dá sa rýchlo opraviť. To vedie k záveru, ktorý je na prvý pohľad paradoxný: pravdepodobnosť fixácie neutrálnych alel závisí len od frekvencie ich mutačného výskytu a nezávisí od veľkosti populácie.

Keďže frekvencie neutrálnych mutácií sú u rôznych druhov približne rovnaké, miera fixácie týchto mutácií by mala byť približne rovnaká. Z toho vyplýva, že počet mutácií nahromadených v rovnakom géne musí byť úmerný času nezávislého vývoja týchto druhov. Inými slovami, čím viac času uplynulo od oddelenia dvoch druhov od spoločného pokročilého druhu, tým neutrálnejšie mutačné substitúcie tieto druhy odlišujú.

Metóda „molekulárnych hodín evolúcie“ je založená na tomto princípe - určuje čas, ktorý uplynul od okamihu, keď sa predkovia rôznych systematických skupín začali vyvíjať nezávisle od seba.

Americkí vedci E. Zukurkendl a L. Polling ako prví zistili, že čím skôr sa ich evolučné cesty rozišli, tým väčší je počet rozdielov v sekvencii aminokyselín hemoglobínu a cytochrómu c u rôznych druhov cicavcov. Tento vzor bol neskôr potvrdený pomocou obrovského experimentálneho materiálu vrátane desiatok rôznych génov a stoviek druhov zvierat, rastlín a mikroorganizmov. Ukázalo sa, že molekulárne hodiny bežia, ako vyplýva z teórie genetického driftu, konštantnou rýchlosťou. Kalibrácia molekulárnych hodín sa vykonáva na báze génu po géne, pretože rôzne gény sa môžu líšiť vo frekvencii výskytu neutrálnych mutácií. Na tento účel odhadujeme počet substitúcií nahromadených v určitom géne u predstaviteľov taxónov, ktorých čas divergencie je spoľahlivo stanovený na základe paleontologických údajov. Keď sú molekulárne hodiny kalibrované, môžu sa použiť na meranie časov divergencie medzi rôznymi taxónmi, aj keď ich spoločný predok ešte nebol identifikovaný vo fosílnych záznamoch.

Čo je genetický drift? Stručne

Genetický drift je jednou z hnacích síl evolúcie.

Je to proces, počas ktorého sa určité znaky objavujú alebo miznú náhodne v populácii v dôsledku organizmov s týmito znakmi, ktoré produkujú najviac potomkov alebo sa vôbec nereprodukujú.

Genetický drift môže znížiť genetickú diverzitu v rámci malých populácií. Napríklad, ak iba dvaja jedinci v populácii desiatich zvierat nesú konkrétny génový variant a neprodukujú žiadne potomstvo, potom tento variant z populácie zmizne.

Špeciálnym typom genetického driftu je „efekt zakladateľa“, ku ktorému dochádza, keď sa malý počet jedincov izoluje od hlavnej populácie. Napríklad na konci 18. storočia po tajfúne na ostrove Pinjelap v Mikronézii zostalo nažive len 20 ľudí, od ktorých závisel osud budúcich generácií. Dnes 5-10 percent obyvateľov ostrova trpí farbosleposťou, ktorá je inde extrémne zriedkavá. Jeden z tých, ktorí prežili tajfún, bol zrejme nositeľom recesívneho génu pre túto chorobu.

GENE DRIFT, genetický drift (z holandského drijven - riadiť, plávať), náhodné kolísanie frekvencie génových alel v niekoľkých generáciách populácie s obmedzeným počtom. Genetický drift bol stanovený v roku 1931 súčasne a nezávisle S. Wrightom, ktorý tento termín navrhol, a ruskými genetikmi D. D. Romashovom a N. P. Dubininom, ktorí takéto výkyvy nazvali „geneticko-automatické procesy“. Dôvodom genetického driftu je pravdepodobnostná povaha procesu oplodnenia na pozadí obmedzeného počtu potomkov. Veľkosť fluktuácií frekvencie alel v každej generácii je nepriamo úmerná počtu jedincov v populácii a priamo úmerná súčinu frekvencií alel génu. Takéto parametre genetického driftu by teoreticky mali viesť k zachovaniu v genofonde iba jednej z 2 alebo viacerých alel génu a ktorá z nich zostane zachovaná, je pravdepodobnostná udalosť. Genetický drift spravidla znižuje úroveň genetickej variability av malých populáciách vedie k homozygotnosti všetkých jedincov pre jednu alelu; Rýchlosť tohto procesu je tým väčšia, čím je počet jedincov v populácii menší. Vplyv genetického driftu, modelovaného na počítači, bol potvrdený experimentálne aj v prirodzených podmienkach u mnohých druhov organizmov, vrátane ľudí. Napríklad v najmenšej populácii grónskych Eskimákov (asi 400 ľudí) má absolútna väčšina zástupcov krvnú skupinu 0 (I), to znamená, že sú homozygotní pre alelu I0, ktorá takmer „vytlačila“ iné alely. V 2 oveľa väčších populáciách sú s významnou frekvenciou zastúpené všetky alely génu (I0, IA a IB) a všetky krvné skupiny systému ABO. Genetický drift v trvalo malých populáciách často vedie k ich vyhynutiu, čo je dôvodom relatívne krátkodobej existencie démov. V dôsledku poklesu rezervy variability sa takéto populácie dostávajú do nepriaznivej situácie pri zmene podmienok prostredia. Je to spôsobené nielen nízkou úrovňou genetickej variability, ale aj prítomnosťou nepriaznivých alel, ktoré neustále vznikajú v dôsledku mutácií. Pokles variability jednotlivých populácií v dôsledku genetického driftu možno čiastočne kompenzovať na úrovni druhu ako celku. Keďže v rôznych populáciách sú fixované rôzne alely, genofond druhov zostáva rôznorodý aj pri nízkej úrovni heterozygotnosti v každej populácii. Okrem toho sa v malých populáciách môžu fixovať alely s nízkou adaptívnou hodnotou, ktoré však pri zmene prostredia určia adaptabilitu na nové podmienky existencie a zabezpečia zachovanie druhu. Vo všeobecnosti je genetický drift elementárnym evolučným faktorom, ktorý spôsobuje dlhodobé a riadené zmeny v genofonde, hoci sám o sebe nemá adaptačnú povahu.

K náhodným zmenám frekvencií alel dochádza aj pri prudkom jednorazovom poklese veľkosti populácie (v dôsledku katastrofických udalostí alebo migrácie časti populácie). Toto nie je genetický drift a označuje sa to ako efekt úzkeho miesta alebo efekt zakladateľa. U ľudí sú takéto účinky základom zvýšeného výskytu určitých dedičných chorôb v niektorých populáciách a etnických skupinách.

Reklama

Lit.: Kaidanov L.Z. Populačná genetika. M., 1996.

V. S. Michejev.

GÉNOVÝ DRIFT — Ide o zmenu frekvencie génov a genotypov populácie, ku ktorej dochádza v dôsledku pôsobenia náhodných faktorov. Tieto javy sa vyskytujú nezávisle od seba. Tieto javy objavili anglický vedec Fisher a Američan Wright. Koncept predstavili domáci genetici Dubinin a Romashov geneticko-automatický proces. Toto je proces, ktorý sa vyskytuje ako výsledok genetický drift Frekvencia alely môže kolísať alebo sa alela môže usadiť v populácii alebo zmiznúť z genofondu populácie.

Tento jav bol podrobne študovaný Wrightom. Ukázal to Genetický drift úzko závisí od 4 faktorov:

1. Veľkosť populácie

2. Mutačný tlak

3. Tok génov

Selektívna hodnota danej alely

Čím väčšia je populácia, tým menej efektívny je genetický drift. Vo veľkých populáciách je účinný výber.

Čím vyšší je mutačný tlak, tým častejšie sú mutácie, tým menej efektívny je genetický drift.

Génový tok je výmena génov medzi susednými populáciami. Čím vyšší je tok génov, tým vyššia je výmena migrantov, tým menej efektívny genetický drift.

Čím vyššia je selektívna hodnota alely, tým menej účinný je genetický drift.

Efektívnosť genetického driftu ako evolučného faktora sa zreteľnejšie prejavuje, keď populáciu tvoria malé izolované pozície, medzi týmito kolóniami je veľmi malá výmena migrantov.

Keď má populácia vysoký počet, potom táto populácia pravidelne prudko znižuje svoj počet a umiera. Vysoký počet jedincov a novovznikajúca populácia sa tvorí v dôsledku malého počtu prežívajúcich jedincov, t.j. efekt úzkeho miesta (prejavenie sa ako „princíp zakladateľa“). (Mlter).

Napríklad v niektorých oblastiach žije veľká populácia matiek, ktorá je geneticky rôznorodá. Niekoľko jej jedincov sa náhodne izolovalo od materskej populácie. Tie zvieratá, ktoré sú izolované, nereprezentujú reprezentatívna vzorka, t.j. nie sú nositeľmi všetkých génov, ktoré má materská populácia. Genofond týchto jedincov (nových jedincov), izolovaný, je náhodný a ochudobnený.

Ak sú podmienky v izolovanej oblasti priaznivé, potom medzi jednotlivcami dôjde k príbuzenskej krížovej plemenitbe a pre určité vlastnosti dôjde k homozygotom. Táto novovytvorená dcérska populácia sa bude líšiť od pôvodnej materskej populácie. Jeho genofond bude určený geneticky, najmä u tých jedincov, ktorí túto populáciu založili.

Genetický drift ako evolučný faktor má veľký význam v rôznych štádiách vzniku populácie, keď veľkosť populácie nie je veľká.

Príklad genetického driftu. Medzi americkými podnikateľmi sú často ľudia s Morfánsky syndróm. Možno ich ľahko identifikovať podľa vzhľadu (vysoký, rezaný, krátky trup, fyzicky silný). Vlastnosti tela sú výsledkom genetického driftu. Pasažieri lode prichádzajúci do Ameriky ho mali a k šíreniu týchto vlastností došlo vďaka ľuďom z polárneho (severného) kmeňa Eskimákov v severnom Grónsku. 270 ľudí bolo po generácie izolovaných. V dôsledku toho nastali zmeny vo frekvencii alel, ktoré určujú krvnú skupinu.

Úsek DNA, kde sa nachádza konkrétny gén, sa nazýva lokus. Môže obsahovať alternatívne verzie genetickej informácie – alely. Každá populácia obsahuje veľké množstvo týchto štruktúr. V tomto prípade sa podiel konkrétnej alely vo všeobecnom genóme populácie nazýva génová frekvencia.

Aby určitá mutácia viedla k evolučným zmenám druhu, jej frekvencia musí byť dostatočne vysoká a mutantná alela musí byť fixovaná u všetkých jedincov každej generácie. Keď je jeho množstvo nevýznamné, mutačné zmeny nie sú schopné ovplyvniť evolučnú históriu organizmov.

Aby sa frekvencia alel zvýšila, musia pôsobiť určité faktory – genetický drift, migrácia a

Genetický drift je náhodný rast alely pod vplyvom niekoľkých udalostí, ktoré sa kombinujú a majú stochastickú povahu. Tento proces je spojený s tým, že nie všetci jedinci v populácii sa podieľajú na reprodukcii. Je najcharakteristickejšia pre znaky alebo choroby, ktoré sú zriedkavé, ale kvôli nedostatku selekcie sú schopné dlhodobo pretrvávať v rode alebo dokonca v celej populácii malej veľkosti. Tento model sa často pozoruje v malých populáciách, ktoré nepresahujú 1 000 jedincov, pretože v tomto prípade je migrácia extrémne malá.

Aby ste lepšie porozumeli genetickému driftu, mali by ste poznať nasledujúce vzorce. V prípadoch, keď je frekvencia alely 0, sa v nasledujúcich generáciách nemení. Ak dosiahne 1, potom hovoria, že gén je v populácii fixovaný. Náhodný genetický drift je dôsledkom procesu fixácie so súčasnou stratou jednej alely. Najčastejšie sa tento vzor pozoruje, keď mutácie a migrácie nespôsobujú trvalé zmeny v základných lokusoch.

Pretože frekvencia génov je nesmerová, znižuje druhovú diverzitu a tiež zvyšuje variácie medzi miestnymi populáciami. Stojí za zmienku, že proti tomu pôsobí migrácia, pri ktorej si rôzne skupiny organizmov vymieňajú svoje alely. Treba tiež povedať, že genetický drift nemá prakticky žiadny vplyv na frekvenciu jednotlivých génov vo veľkých populáciách, ale vo veľkých populáciách sa môže stať rozhodujúcim.V tomto prípade sa počet alel dramaticky mení. Niektoré gény môžu byť natrvalo stratené, čo výrazne znižuje genetickú diverzitu.

Ako príklad môžeme uviesť masové epidémie, po ktorých sa obnova obyvateľstva realizovala prakticky na náklady viacerých jej predstaviteľov. Navyše všetci potomkovia mali genóm identický s ich predkami. Následne bolo rozšírenie alelickej diverzity zabezpečené importom samcov alebo preč páreniami, ktoré prispievajú k rastu rozdielov na úrovni génov.

Extrémnym prejavom genetického driftu je vznik úplne novej populácie, ktorá sa tvorí len z niekoľkých jedincov – takzvaný zakladateľský efekt.

Malo by sa povedať, že biotechnológia študuje vzorce preskupovania genómu. - to je technika tejto vedy, ktorá vám umožňuje prenášať dedičné informácie. Prenos génov zároveň umožňuje bojovať proti medzidruhovej bariére, ako aj dodať organizmom potrebné vlastnosti.

Genetický drift ako príklad

Mechanizmus genetického driftu možno demonštrovať na malom príklade. Predstavme si veľmi veľkú kolóniu baktérií izolovanú v kvapke roztoku. Baktérie sú geneticky identické s výnimkou jedného génu s dvoma alelami A A B. Alela A prítomný v jednej polovici baktérií, alel B- od druhého. Preto frekvencia alel A A B rovná 1/2. A A B- neutrálne alely, neovplyvňujú prežívanie ani rozmnožovanie baktérií. Všetky baktérie v kolónii tak majú rovnakú šancu na prežitie a rozmnožovanie.

Potom kvapku zmenšíme tak, aby bolo dostatok potravy len pre 4 baktérie. Všetci ostatní zomierajú bez rozmnožovania. Medzi štyrmi preživšími je 16 možných kombinácií alel A A B:

(A-A-A-A), (B-A-A-A), (A-B-A-A), (B-B-A-A),
(A-A-B-A), (B-A-B-A), (A-B-B-A), (B-B-B-A),
(A-A-A-B), (B-A-A-B), (A-B-A-B), (B-B-A-B),
(A-A-B-B), (B-A-B-B), (A-B-B-B), (B-B-B-B).

Pravdepodobnosť každej kombinácie

kde 1/2 (pravdepodobnosť alely A alebo B za každú prežívajúcu baktériu) sa vynásobí 4-krát (celková veľkosť výslednej populácie prežívajúcich baktérií)

Ak zoskupíte možnosti podľa počtu alel, dostanete nasledujúcu tabuľku:

Ako je možné vidieť z tabuľky, v šiestich zo 16 variantov bude mať kolónia rovnaký počet alel A A B. Pravdepodobnosť takejto udalosti je 6/16. Pravdepodobnosť všetkých ostatných možností, kde je počet alel A A B nerovnako mierne vyššia a dosahuje 10/16.

Genetický drift nastáva, keď sa frekvencie alel v populácii menia v dôsledku náhodných udalostí. V tomto príklade sa bakteriálna populácia znížila na 4 preživších (efekt úzkeho miesta). Najprv mala kolónia rovnaké frekvencie alel A A B, ale šanca, že sa frekvencie zmenia (kolónia podstúpi genetický drift), je vyššia ako šanca, že pôvodné frekvencie alel zostanú rovnaké. Existuje tiež vysoká pravdepodobnosť (2/16), že v dôsledku genetického driftu dôjde k úplnej strate jednej alely.

Experimentálny dôkaz S. Wrighta

S. Wright experimentálne dokázal, že v malých populáciách sa frekvencia mutantnej alely mení rýchlo a náhodne. Jeho experiment bol jednoduchý: do skúmaviek s potravou umiestnil dve samice a dvoch samcov muchy Drosophila, heterozygotných pre gén A (ich genotyp možno písať Aa). V týchto umelo vytvorených populáciách bola koncentrácia normálnych (A) a mutácií (a) alel 50 %. Po niekoľkých generáciách sa ukázalo, že v niektorých populáciách sa všetci jedinci stali homozygotmi pre mutantnú alelu (a), v iných populáciách sa úplne stratila a nakoniec niektoré populácie obsahovali normálnu aj mutantnú alelu. Je dôležité zdôrazniť, že napriek zníženiu životaschopnosti mutantných jedincov, a teda v rozpore s prirodzeným výberom, v niektorých populáciách mutantná alela úplne nahradila normálnu. Toto je výsledok náhodného procesu - genetický drift.

Literatúra

Voroncov N.N., Suchorukova L.N. Evolúcia organického sveta. - M.: Nauka, 1996. - S. 93-96. - ISBN 5-02-006043-7
Green N., Stout W., Taylor D. Biológia. V 3 zväzkoch. Zväzok 2. - M.: Mir, 1996. - S. 287-288. - ISBN 5-03-001602-3

pozri tiež

Poznámky

Nadácia Wikimedia. 2010.

Pozrite si, čo je „Genetic Drift“ v iných slovníkoch:

Geneticko-autosomatické procesy, zmeny vo frekvencii génov v populácii v priebehu niekoľkých generácií pod vplyvom náhodných (stochastických) faktorov, čo spravidla vedie k zníženiu dedičnosti a variability populácie. Naib, sa jasne prejavuje, keď... ... Biologický encyklopedický slovník

Pozri genetický drift. Ekologický encyklopedický slovník. Kišiňov: Hlavná redakcia Moldavskej sovietskej encyklopédie. I.I. Dedu. 1989... Ekologický slovník

genetický drift- Zmena frekvencií génov v malej populácii podľa princípu náhodného výberu Témy biotechnológie EN genetický drift ... Technická príručka prekladateľa

Genetický drift. Pozri geneticky automatický proces. (Zdroj: „Anglicko-ruský vysvetľujúci slovník genetických pojmov“. Arefiev V.A., Lisovenko L.A., Moskva: Vydavateľstvo VNIRO, 1995) ... Molekulárna biológia a genetika. Slovník.

genetický drift- genų dreifas statusas T sritis augalininkystė apibrėžtis Atsitiktinis populiacijos genetinės sandaros pakitimas. atitikmenys: angl. genetický drift rus. genetický drift; genetický drift... Žemės ūkio augalų selekcijos ir sėklininkystės terminų žodynas

Pozrite si genetický drift... Veľký lekársky slovník

Procesy, ktoré určujú zmeny vo frekvencii génov alebo frekvencii mutantných foriem v populáciách. Tento termín navrhol americký genetik S. Wright (1931). Rovnako ako genetické automatické procesy... Veľká sovietska encyklopédia

Genetický drift- náhodné (stochastické) zmeny vo frekvenciách génov v priebehu niekoľkých generácií, vyskytujúce sa v malých populáciách ako dôsledok chyby vo vzorkovaní gamét počas kríženia... Fyzická antropológia. Ilustrovaný výkladový slovník.

Genetický drift- - geneticky automatické procesy - fenomén nesmerových zmien vo frekvenciách alelických variantov génov v populácii z náhodných štatistických dôvodov... Slovník psychogenetiky

Znamená to pohybovať niečím pomaly a neustále. Najmä: Unášanie plavidla: Vychýlenie (drift) plavidla z čiary kurzu pod vplyvom vetra. Drift je charakterizovaný uhlom medzi traťovou čiarou a skutočnou dráhovou čiarou; na meranie tejto hodnoty sa používa ... Wikipedia

knihy

Biológia. 9 11 ročníkov Biologický konštruktor 3. 0. Interact collection. modelov. Federálny štátny vzdelávací štandard (CDpc), Vabishchevich A.P., Zbierka obsahuje 80 virtuálnych experimentov a úloh, vybavených podrobnými metodickými odporúčaniami. Modely sú navrhnuté tak, aby podporovali výučbu nasledujúcich častí všeobecného... Kategória:

Genetický drift ako faktor evolúcie.

Genetický drift alebo geneticko-automatické procesy sú fenoménom nesmerových zmien vo frekvenciách alelických variantov génov v populácii. Genetický drift môžeme považovať za jeden z faktorov evolúcie populácií. Vďaka driftu sa môžu frekvencie alel v miestnych populáciách náhodne meniť, až kým nedosiahnu rovnovážny bod – stratu jednej alely a fixáciu druhej. V rôznych populáciách sa gény „unášajú“ nezávisle. Preto sa ukazuje, že výsledky driftu sú v rôznych populáciách odlišné – v niektorých je jedna sada alel fixná, v iných iná. Genetický drift teda vedie na jednej strane k znižovaniu genetickej diverzity v rámci populácií a na druhej strane k zvyšovaniu rozdielov medzi populáciami, k ich divergencii v množstve znakov. Táto divergencia zase môže slúžiť ako základ pre speciáciu. Počas evolúcie populácií genetický drift interaguje s inými evolučnými faktormi, predovšetkým s prirodzeným výberom. Pomer príspevkov týchto dvoch faktorov závisí tak od intenzity výberu, ako aj od veľkosti populácií. Pri vysokej intenzite selekcie a veľkej veľkosti populácie sa vplyv náhodných procesov na dynamiku génových frekvencií v populáciách stáva zanedbateľným. Naopak, v malých populáciách s malými rozdielmi vo fitness medzi genotypmi sa genetický drift stáva kľúčovým. V takýchto situáciách sa môže v populácii zafixovať menej prispôsobivá alela, zatiaľ čo prispôsobivejšia sa môže stratiť. Ako už vieme, najčastejším dôsledkom genetického driftu je vyčerpanie genetickej diverzity v rámci populácií v dôsledku fixácie niektorých alel a straty iných. Naopak, proces mutácie vedie k obohateniu genetickej diverzity v rámci populácií. Alela stratená v dôsledku driftu sa môže znova a znova objaviť v dôsledku mutácie. Keďže genetický drift je neriadený proces, súčasne s poklesom diverzity v rámci populácií zvyšuje rozdiely medzi miestnymi populáciami. Migrácia tomu bráni. Ak je alela fixovaná v jednej populácii A a v druhom A, potom migrácia jedincov medzi týmito populáciami vedie k opätovnému vzniku alelickej diverzity v rámci oboch populácií. Efekt úzkeho hrdla zrejme zohral veľmi významnú úlohu vo vývoji ľudskej populácie. Predkovia moderného človeka sa v priebehu desaťtisíc rokov rozšírili po celom svete. Na ceste mnoho populácií úplne vymrelo. Aj tie, ktoré prežili, sa často ocitli na pokraji vyhynutia. Ich počet klesol na kritickú úroveň. Počas prechodu cez populačné úzke miesto sa frekvencie alel v rôznych populáciách menili rôzne. Niektoré alely sa v niektorých populáciách úplne stratili a v iných sa zafixovali. Po obnovení populácií sa ich zmenená genetická štruktúra reprodukovala z generácie na generáciu. Tieto procesy zjavne určili mozaikové rozloženie niektorých alel, ktoré dnes pozorujeme v miestnych ľudských populáciách. Nižšie je uvedené rozdelenie alel IN podľa systému krvných skupín AB0 v ľuďoch. Významné rozdiely medzi modernými populáciami môžu odrážať dôsledky genetického posunu, ku ktorému došlo v praveku, keď populácie predkov prešli cez populačné úzke miesto.
Populačné vlny a genetický drift. Veľkosť populácie zriedka zostáva konštantná v priebehu času. Po vzostupoch čísel nasledujú poklesy. S.S.Chetverikov ako jeden z prvých upozornil na periodické výkyvy počtu prirodzených populácií, populačné vlny. Zohrávajú veľmi dôležitú úlohu v evolúcii populácií. Genetický drift má malý vplyv na frekvencie alel vo veľkých populáciách. V obdobiach prudkého poklesu počtu však jeho úloha výrazne narastá. V takýchto momentoch sa môže stať rozhodujúcim faktorom evolúcie. Počas recesie sa frekvencia určitých alel môže dramaticky a nepredvídateľne zmeniť. Môže dôjsť k strate určitých alel a prudkému vyčerpaniu genetickej diverzity populácií. Potom, keď sa veľkosť populácie začne zvyšovať, populácia bude z generácie na generáciu reprodukovať genetickú štruktúru, ktorá bola vytvorená v momente, keď prešla cez úzke hrdlo populácie. Príkladom je situácia s gepardmi, zástupcami mačkovitých šeliem. Vedci zistili, že genetická štruktúra všetkých moderných populácií gepardov je veľmi podobná. Zároveň je genetická variabilita v rámci každej populácie extrémne nízka. Tieto črty genetickej štruktúry populácií gepardov možno vysvetliť, ak predpokladáme, že relatívne nedávno (pred niekoľkými stovkami rokov) tento druh prešiel veľmi úzkou populačnou prekážkou a všetky moderné gepardy sú potomkami niekoľkých (podľa amerických výskumníkov, 7) jednotlivci.
Efekt zakladateľa. Zvieratá a rastliny spravidla prenikajú na nové územia pre tento druh (ostrovy, nové kontinenty) v relatívne malých skupinách. Frekvencie určitých alel v takýchto skupinách sa môžu výrazne líšiť od frekvencií týchto alel v pôvodných populáciách. Po usadení sa na novom území nasleduje nárast počtu kolonistov. Početné populácie, ktoré vznikajú, reprodukujú genetickú štruktúru svojich zakladateľov. Tento jav nazval americký zoológ Ernst Mayr, jeden zo zakladateľov syntetickej evolučnej teórie zakladateľský efekt. Efekt zakladateľa zrejme zohral vedúcu úlohu pri formovaní genetickej štruktúry živočíšnych a rastlinných druhov obývajúcich sopečné a koralové ostrovy. Všetky tieto druhy pochádzajú z veľmi malých skupín zakladateľov, ktorí mali to šťastie, že sa dostali na ostrovy. Je jasné, že títo zakladatelia predstavovali veľmi malé vzorky z rodičovských populácií a frekvencie alel v týchto vzorkách mohli byť veľmi odlišné. Pripomeňme si náš hypotetický príklad s líškami, ktoré unášané na ľadových kryhách skončili na neobývaných ostrovoch. V každej z dcérskych populácií sa frekvencie alel výrazne líšili od seba navzájom a od rodičovskej populácie. Je to zakladateľský efekt, ktorý vysvetľuje úžasnú rozmanitosť oceánskej fauny a flóry a množstvo endemických druhov na ostrovoch. Efekt zakladateľa tiež zohral dôležitú úlohu vo vývoji ľudskej populácie. Všimnite si, že alela INúplne chýba medzi americkými Indiánmi a austrálskymi domorodcami. Tieto kontinenty obývali malé skupiny ľudí. Z čisto náhodných dôvodov medzi zakladateľmi týchto populácií nemusel byť jediný nosič alely IN. Prirodzene, táto alela v odvodených populáciách chýba.
Genetický drift a molekulárne hodiny evolúcie. Konečným výsledkom genetického driftu je úplná eliminácia jednej alely z populácie a konsolidácia (fixácia) inej alely v nej. Čím častejšie sa konkrétna alela vyskytuje v populácii, tým vyššia je pravdepodobnosť jej fixácie v dôsledku genetického driftu. Výpočty ukazujú, že pravdepodobnosť fixácie neutrálnej alely sa rovná jej frekvencii v populácii. Každá alela, ktorú pozorujeme v populáciách, kedysi vznikla v dôsledku mutácie. Mutácie sa vyskytujú s priemernou frekvenciou 10 -5 na gén na gamétu za generáciu. Preto čím je populácia menšia, tým je menej pravdepodobné, že v každej generácii bude aspoň jeden jedinec z tejto populácie nositeľom novej mutácie. V populácii 100 000 jedincov sa v každej novej generácii nájde nová mutantná alela s pravdepodobnosťou blízkou jednej, ale jej frekvencia v populácii (1 z 200 000 alel), a teda aj pravdepodobnosť jej fixácie bude veľmi nízka. . Pravdepodobnosť, že sa rovnaká mutácia vyskytne aspoň u jedného jedinca v populácii 10 jedincov v rovnakej generácii, je zanedbateľná, ale ak sa takáto mutácia v tejto populácii vyskytne, potom frekvencia mutovanej alely (1 z 20 alel) a šanca na jeho fixáciu bude pomerne vysoká. Veľké populácie na mutačný výskyt novej alely „nečakajú“ dlho, ale dlho ju fixujú a malé populácie „čakajú“ veľmi dlho na vznik mutácie, no po jej vzniku sa dá sa rýchlo opraviť. To vedie k zdanlivo paradoxnému záveru: pravdepodobnosť fixácie neutrálnych alel závisí len od frekvencie ich mutačného výskytu a nezávisí od veľkosti populácie. Keďže frekvencie neutrálnych mutácií sú u rôznych druhov približne rovnaké, miera fixácie týchto mutácií by mala byť približne rovnaká. Z toho vyplýva, že počet mutácií nahromadených v rovnakom géne musí byť úmerný času nezávislého vývoja týchto druhov. Inými slovami, čím viac času uplynulo od oddelenia dvoch druhov od spoločného pokročilého druhu, tým neutrálnejšie mutačné substitúcie tieto druhy odlišujú. Na tomto princípe metóda „molekulárnych hodín evolúcie“ - určenie času, ktorý uplynul od okamihu, keď sa predkovia rôznych systematických skupín začali vyvíjať nezávisle od seba. Americkí vedci E. Zukurkendl a L. Polling prvýkrát zistili, že množstvo rozdielov v sekvencii aminokyselín v hemoglobíne a cytochróme s u rôznych druhov cicavcov, čím skôr sa ich vývojové cesty rozišli, tým viac. Tento vzor bol neskôr potvrdený pomocou obrovského experimentálneho materiálu vrátane desiatok rôznych génov a stoviek druhov zvierat, rastlín a mikroorganizmov. Ukázalo sa, že molekulárne hodiny bežia, ako vyplýva z teórie genetického driftu, konštantnou rýchlosťou. Kalibrácia molekulárnych hodín sa vykonáva na báze génu po géne, pretože rôzne gény sa môžu líšiť vo frekvencii výskytu neutrálnych mutácií. Na tento účel odhadujeme počet substitúcií nahromadených v určitom géne u predstaviteľov taxónov, ktorých čas divergencie je spoľahlivo stanovený na základe paleontologických údajov. Keď sú molekulárne hodiny kalibrované, môžu sa použiť na meranie časov divergencie medzi rôznymi taxónmi, aj keď ich spoločný predok ešte nebol identifikovaný vo fosílnych záznamoch. 1. Prečo populačné vlny zvyšujú účinky genetického driftu? 2. Akú úlohu zohráva genetický drift pri formovaní ostrovnej fauny a flóry? 3. Vysvetlite princíp evolúcie molekulových hodín a ich uplatnenie v evolučných štúdiách.

V porovnaní s predchádzajúcou generáciou.

Encyklopedický YouTube

1 / 3

Posun a unášanie chrípky

Postupnosť procesov charakteristických pre speciáciu

Evolúcia. Vedúce a neriadiace faktory evolúcie,

titulky

Predstavme si, že ide o 2 komunity, oranžovú a fialovú komunitu a sú od seba oddelené. A vaším cieľom je ísť do týchto komunít a zistiť, aký najbežnejší typ vírusu chrípky medzi týmito ľuďmi koluje. Takže to urobíte a prvá vec, ktorú objavíte, je niečo veľmi zaujímavé. Ukazuje sa totiž, že v oranžovej komunite sa pozoruje iba vírus chrípky typu A. Nezabudli ste, že máme 3 typy vírusov a tu sa zjavne pozoruje, že ľudí v tejto skupine postihuje iba typ A .Poď, napíšem ti to sem, napíš A. A keď sa pozrieš na fialovú komunitu, uvidíš niečo opačné. Uvidíte, že ľudia aj u nás dostanú chrípku, ale pôvodcom je vždy typ B. Takže títo ľudia sú postihnutí vírusom chrípky typu B. A vírus chrípky typu B má tiež 8 kusov RNA. Zapíšme si to tu fialovou farbou, typ B. Toto je teda prvá vec, ktorú by ste sa mali naučiť v prvý deň v práci. A teraz existuje veľa rôznych podtypov typu A, ktoré ovplyvňujú pomarančovú komunitu, a tu som zobrazil iba dominantný kmeň. A v skutočnosti môže v komunite pomarančov cirkulovať veľa typov A, ale toto je dominantný kmeň. A viete, to isté platí pre fialovú komunitu. Koluje v ňom aj niekoľko kmeňov typu B. Dominantný kmeň v ňom je však ten, ktorý som nafotil pre 4. A teraz vám dám trochu priestoru a vysvetlíme vám, čo budeme robiť. Počas budúceho roka, počas nasledujúcich 12 mesiacov, budeme tieto dve komunity sledovať. A od vás sa vyžaduje, aby ste si vo všeobecnosti všímali, čo sa deje v komunite s dominantným kmeňom. Takže pre nás nie sú dôležité všetky kmene, ale dominantný kmeň. A chceme vedieť, ako sa môžu porovnávať geneticky odlišné kmene a čo sa stane v prvý deň našej práce? Takže, keď hovorím o genetických zmenách, skutočne to porovnávam s tým, čo sme mali v prvý deň našej práce – v porovnaní s pôvodným kmeňom. A v priebehu 12 mesiacov zbierate informácie o tom, aké zmeny nastali počas vašej práce. Označme teda, že ste tu začali a žijete v blízkosti fialovej komunity. A samozrejme, spočiatku si nevšimneme žiadne zmeny. Analyzujete kmeň typu B a dospejete k záveru, že ani v ňom nie sú žiadne zmeny. Prejde však nejaký čas. Povedzme, že uplynul nejaký čas a vy ste späť a rozhliadate sa po fialovej komunite. A pýtate sa, aký typ kmeňa B je medzi nimi dnes najbežnejší. A hlásia, že je to v podstate rovnaké ako predtým a výrazne sa to nezmenilo, ale nastali dve bodové mutácie. A v dominantnom kmeni sa vyskytlo niekoľko bodových mutácií, a preto sa mierne líšil od pôvodného. A vy poviete: "Samozrejme, že tam boli nejaké genetické zmeny." Dominantný kmeň sa trochu zmenil. A potom odídete a navštívite ich o nejaký čas neskôr a oni vám poďakujú za ďalšiu návštevu. A od vašej poslednej návštevy došlo k ďalším zmenám. A vy hovoríte: "Aké zaujímavé." Tu je potrebná trochu hlbšia analýza. A toto je teraz vírus, vírus typu B, vyzerá to trochu inak v porovnaní s tým, ako to vyzeralo, keď ste začali pracovať. A pokračujete v sledovaní tohto procesu a viete, že tu existuje mutácia a tu ďalšia. Zdá sa teda, že mutácie sa hromadia. A to, čo skončíte, je bodkovaná čiara - niečo ako toto, kde nasledujúce mutácie prebiehajú až do konca roka. A keď príde koniec roka a vy analyzujete dynamiku vášho vírusu, môžete povedať, že došlo k niekoľkým mutáciám. Je to trochu iné, ako to bolo na začiatku. A tieto malé mutácie označím žltým X. A ako tento proces nazývame? Nazvime to genetický drift. Toto je genetický drift. Ide o normálny proces, ktorý sa vyskytuje u mnohých typov vírusov a baktérií. V skutočnosti všetky vírusy a baktérie pri replikácii robia chyby a v priebehu času môžete pozorovať určitý stupeň genetického posunu. Teraz prichádza zábavná časť. Idete do oranžovej komunity, ak chcete, do oranžovej krajiny a poviete, že to isté chcete urobiť s vírusom chrípky A. A na začiatku obdobia pozorovania nie je žiadny rozdiel. Vrátite sa však o niečo neskôr a všimnete si, že tu nastali nejaké zmeny, niekoľko mutácií, tie isté, o ktorých sme hovorili vyššie. A hovoríte, že je dobré, že sa zdá, že došlo k malej zmene. A potom zistíte, že keď sa vrátite z inej cesty, došlo k ďalšej mutácii. A vy poviete: „Dobre, zdá sa, že sú nejaké ďalšie zmeny,“ A potom sa stane niečo naozaj zaujímavé. Po návrate z tretej cesty zistíte, že celý segment úplne zmizol a nahradil ho iný. A objavíte veľký nový fragment RNA. A ako si predstavujete reťazec genetických zmien? Rozdiely sú naozaj výrazné, však? A súhlasíte s tým, že teraz sa zmenila asi 1/8 všetkého a bude to vyzerať asi takto. A to je obrovský skok. A vy poviete: "Dobre, teraz došlo k významnej genetickej zmene." A potom sa znova vrátite z výletu a zistíte, že v tejto zelenej RNA je malá mutácia a možno tu ešte jedna. Opäť ste zaznamenali malé zmeny. A nájdete tu ďalšiu mutáciu a možno aj tu. A pokračujete v obnovovaní reťazca udalostí - pristupujete k svojej práci veľmi zodpovedne - pokračujete v zostavovaní diagramu. A následne sa ukazuje, že nastal ďalší významný posun. Označme, že táto oblasť sa od tejto zmenila. A tak máte opäť obrovský skok. Niečo také. A nakoniec, koncom roka to pokračuje, pretože ste objavili niekoľko ďalších mutácií. Povedzme teda, že tieto dodatočné mutácie sa vyskytli tu a tu. Takto to začalo vyzerať. Súhlasiš so mnou? Genetické zmeny v priebehu času pre oranžovú populáciu, typ A, vyzerajú trochu inak. A obsahuje prvky, ktoré som označil ako genetický drift a posun. Presnejšie povedané, táto časť je variantom veľkého posunu. Tu sa zdá, že celý fragment RNA bol integrovaný do dominantného vírusu. Toto sú 2 posuny, ktoré by mohli nastať tento rok. A tieto oblasti - dovoľte mi ich načrtnúť inou farbou, povedzme tu - táto a táto, skutočne vyzerajú viac podobne ako to, o čom sme hovorili vyššie. Ide o akési stabilné zmeny, stabilné mutácie v čase. A to je to, čo zvyčajne označujeme ako genetický drift. Takže s vírusom chrípky A, ktorý je oranžový, môžete vidieť, že dochádza k určitému posunu a posunu. Ale s vírusom chrípky B sa vyskytuje iba genetický posun. A to, čo sa práve deje, je tá najstrašnejšia informácia o víruse chrípky A, a to znamená, že nech vidíte akékoľvek obrovské posuny, máte 2 obrovské posuny, 2 tu, ak k týmto posunom došlo, potom sa s tým celá komunita ešte nestretla. nový vírus chrípky typu A. Nie je na to pripravené. Imunitný systém komunity nevie, čo s tým robiť. A v dôsledku toho veľa ľudí ochorie. A stane sa to, čomu hovoríme pandémia. A podobných pandémií bolo v minulosti viacero. A zakaždým, spravidla, boli spôsobené veľkým genetickým posunom. A v dôsledku toho veľa ľudí, ako som už povedal, ochorie, skončí v nemocnici a môže dokonca zomrieť. Titulky od komunity Amara.org