Механизмы, нарушающие равновесие генов в популяции

Если в популяции сохранилась бы строгое соответствие, то эволюция невозможна. Но есть факторы, нарушающие это равновесие:

1. Факторы, поставляющие в популяцию новые аллели

· мутации,

· иммиграции

2. Факторы, изменяющие соотношение аллелей в популяции

· инбридинг

· дрейф генов

· эмиграция

· естественный отбор

 

Миграции – поток генов, который возникает, когда особи из одной популяции перемещаются в другую и вступают в браки с членами этой другой популяции.

Результатом таких миграций является изменение генного состава и соотношение частот генотипов.

Хорошо известно изменение частот генотипов групп крови с востока на запад

Миграции приводят к гетерозиготизации и биологическим следствием может быть гетерозис (гибридная сила, т.е. проявление у гибридов F1 повышенных характеристик, обеспечивающих выживаемость и плодовитость).

 

Дрейф генов.

 

По условиям размножения большая популяция подразделяется на более менее изолированные, поскольку генотипы потомков, определяются генотипами родителей, то чем меньше популяция, тем меньше выбор для родительских гамет, т.е. в малых популяциях частоты разных типов гамет отклоняются от исходных величин вследствие малого выбора исходных комбинаций, т.е. в малых популяциях частоты могут резко отличаться от большой популяции.

Частный случай – эффект родоначальника: небольшая группа людей (или даже 1 человек) имеет патологический ген, они переезжают в другое место и основывают там колонию. Частота патологического гена может достигнуть очень больших величин.

 

Инбридинг (кровное родство)

 

Родство исчисляется по числу ступеней, которые в родословной разделяют потомков. В генетике степень родства оценивается коэффициентом инбридинга – вероятность того, что идентичные по происхождению аллели встретятся у данной особи в гомозиготном состоянии.

Браки 1 и 2 степени родства – инцестные. Приводит к гомозиготизации аллелей (часто патологических), поэтому эффект кровнородственных браков проявляется в повышенной эмбриональной и постнатальной смертности.

 

Естественный отбор

У человека естественный отбор искусственно ослаблен и можно выделить 2 вида:

1. действующий на развитие до периода размножения

2. действующий на факторы, определяющие интенсивность размножения

 

ЕО у человека действует в большей степени в эмбриональный период и интенсивность его достаточно высока.

Примерно 50% зачатий не заканчивается рождением

· 15% - спонтанные аборты

· 2% - мертворожденные

· 2-3% - детская смертность

· 2-3% - не достигает половой зрелости

· 20% - не вступает в брак

· 10% - не имеют детей

Отбор относится к факторам, которые путем элиминации определенных генотипов нарушает равновесие частот.

Накопление и элиминация данного аллеля происходит быстрее, при условии одинаковой приспособительной ценности или одинакового вредного эффекта, т.к.для доминантного аллеля действие отбора распространяется как на гомо- так и гетерозиготы, а для рецессивного – только для гомозигот => появления доминантного аллеля приводит к тому, что он сразу оказывается под действием отбора, рецессивный мутантный аллель достаточно длительное время может быть прикрыт доминантным аллелем, т.е. его носители – гетерозиготы, поэтому элиминация доминантного аллеля в популяции.

,

Где K – доля элиминированных генотипов, n – число поколений

Элиминация рецессивного аллеля

q₀ – частота рецессивного аллеля в исходном поколении

Элиминация рецессивного аллеля тем выше, чем больше была частота этого аллеля в исходной популяции.

Наиболее распространенными формами отбора у человека является отбор против гетерозигот в пользу гомозигот и отбор против гомозигот в пользу гетерозигот. Несовместимость плода и матери по Rh-фактору является действием отбора в пользу гомозигот.

Если бы частоты Rh+ и Rh- аллеля были бы одинаковы, то отбор не нарушал бы равновесия, но для Rh-фактора соотношение разных аллелей составляет 85%:15%. В этом случае отбор гетерозигот сдвигает еще больше это неравное состояние в пользу более частого аллеля и постепенно частота более редкого аллеля должна снижаться, если не действуют какие-либо другие факторы.