Популяційна генетика. Матеріали для учнів 10 класу.

                         Популяційна генетика

Популяції та їх характеристики
Популяція — це сукупність особин одного виду, які відтворюють себе протягом великої кількості поколінь і тривалий час займають певну територію, функціонуючи і розвиваючись в одному або кількох угрупованнях живих організмів. Види живих організмів складаються із сукупності своїх популяцій. У більшості видів нараховується кілька популяцій. Але існують і види, які мають тільки одну популяцію.
Кожній популяції властиві певні характеристики, за допомогою яких можна характеризувати її стан. Це щільність, розподіл особин за віком і статтю, характер розміщення в межах проживання, тип росту та інші.
Чисельність і щільність популяції
Чисельність популяції — це загальна кількість особин на певній території, які належать до однієї популяції. Для популяцій дрібних організмів (особливо водних) чисельність розраховують на певний об’єм (води, ґрунту, повітря). Чисельність популяції з часом може змінюватися (мал. 68.1).
Якщо ми будемо рахувати не загальну кількість особин, а середню кількість на одиницю площі чи об’єму, то визначимо щільність популяції. Наприклад, чисельність популяції ящірок на острові становить 256 особин. А щільність цієї популяції — 20 особин на гектар.
Крім щільності важливою характеристикою популяції є розподіл особин у межах території, яку займає популяція, — її просторова структура. У певних місцях території проживання щільність особин може бути набагато більшою, ніж на іншій території. Наприклад, у місцях, зручних для розмноження або добування їжі.
Статева й вікова структури популяцій
Співвідношення чоловічої й жіночої статей у популяції має важливе екологічне значення. Воно безпосередньо пов’язане з потенціалом її розмноження. Визначається співвідношення статей як відношення кількості самців до кількості самок або кількості самців до загальної кількості самців і самок.
Дуже важливим показником для популяції є її вікова структура. Це співвідношення чисельності особин різних вікових класів і поколінь. Не обов’язково популяція має складатися з особин різного віку. Наприклад, усі особини в популяціях однорічних рослин мають однаковий вік.
Статева й вікова структури популяції відображають її здатність до розмноження. Наприклад, якщо в популяції переважають старі особини або дуже мало самок, швидко чисельність популяції збільшуватися не буде.

Мал. 68.1. Динаміка чисельності популяцій трьох різних видів тварин

Популяційна генетика
Генетичну структуру популяцій та генетичні процеси, які в популяціях відбуваються, вивчає популяційна генетика. Популяційна генетика пояснює процеси адаптації та видоутворення через зміну частот алелів генів як наслідку еволюційних процесів. Вона вивчає те, як змінюються частоти алелів під дією різних еволюційних факторів.
Популяційна генетика сформувалася у 20—40-х роках XX століття. Вона стала основою сучасної синтетичної теорії еволюції. Найбільший внесок у її розвиток зробили вчені Сьюал Райт, Рональд Фішер, Джон Холдейн, Сергій Четвериков, Голфрі Харді (мал. 68.2), Вільгельм Вайнберг (мал. 68.3) та інші.
Важливими методами, які сприяли розвитку популяційної генетики, стали методи біохімії та молекулярної біології. У 60—70-х роках XX століття широке застосування отримав метод білкового електрофорезу. За допомогою цього методу вдалося встановити велике різноманіття форм білків, які кодувалися одним геном. Ці роботи стали основою нової еволюційної теорії нейтральності. Дослідження різноманіття білків (особливо ізоферментів — різних форм одного ферменту) широко використовують і зараз.
Але з кінця 1970-х років у генетиці популяцій для проведення досліджень почали широко використовувати ДНК-технології. І зараз ці методи є одними з найбільш популярних. Крім того, створення нових методів виділення ДНК з викопних решток дозволяє проводити аналіз навіть давно вимерлих популяцій і видів. Так, завдяки цим методам удалося встановити, що неандертальське населення Європи менш активно, ніж представники сучасної людини, обмінювалося генами зі своїми сусідами.
Популяція як одиниця еволюції
Популяції є тими основними компонентами, з яких складаються види живих організмів. Уся сукупність генів усіх особин популяції складає її генофонд. Коли якийсь фактор знищує частину особин популяції, він змінює співвідношення різних варіантів генів у генофонді популяції. А зміна генофонду з часом може призводити і до еволюційних змін. Тому саме популяції, а не окремі організми є учасниками еволюційного процесу й елементарними одиницями еволюції.

Мал. 68.2. Г. Харді

Мал. 68.3. В. Вайнберг