загрузка...
Loading...

ОСНОВИ ПОПУЛЯЦІЙНОЇ ЕКОЛОГІЇ

6. ГЕНЕТИЧНА СТРУКТУРА ПОПУЛЯЦІЇ

 

Основні поняття і терміни: гени (домінантні і рецесивні), генотип, генофонд, мінливість (індивідуальна, групова, неспадкова і спадкова), мутації, фенотип, поліморфізм, міграція генів, дрейф генів, закон Харді-Вайнберга.

У популяційній генетиці поняття "популяція" використовують для визначення локальної (менделівської) популяції як сукупності особин, що населяють певну територію і здатні вільно схрещуватись. Всі члени популяції несуть частини її єдиного генофонду, який становить сукупність їхніх генотипів. За висловом Е.Майра (1974), "особина - це недовговічна посудина, в якій тимчасово зберігається незначна частка генофонду". Завдяки мутаціям особина може привнести в популяцію один або два нових гени.

Якщо особина характеризується особливо життєздатною і продуктивною комбінацією генів, то вона зможе дещо збагатити популяційний генофонд цими генами. Саме в популяції гени взаємодіють у чисельних комбінаціях, які визначають своєрідність її генетичної структури і особливості пристосувань до нових умов середовища. Співвідношення особин з різними генотипами становить генетичну структуру популяції

 

6.1. Закономірності генетичної структури у панмікстичних популяціях

 

Для вивчення динаміки генетичної структури популяцій об’єктом було взято панмікстичну популяцію, в якій можливе вільне схрещування за умов відсутності будь-яких зовнішніх впливів.

Як уже згадувалося, кожна популяція має свій генофонд, тобто сукупність алелів, і своє співвідношення генотипів АА, Аа, аа.

1. Припустимо, що популяція складається з однакової кількості особин обох статей з генотипами АА і аа. У такій популяції буде порівно гамет з домінантним геном А і рецесивним геном а, тобто 0,5А і 0,5а.

При вільному схрещуванні особин в такій популяції можливі такі комбінації гамет:

 

Отже, структура популяції буде такою:

0,25 АА : 0,50 Аа : 0,25 аа,

тобто

1 АА : 2 Аа : 1 аа.

При подальшому схрещуванні таких нащадків між собою співвідношення генотипів не зміниться, оскільки кількість гамет з домінантним геном А теж становитиме 0,5 (0,25 від гомозигот АА + 0,25 від гетерозигот Аа), гамет з рецесивним геном а також 0,5 (0,25 від гомозигот аа + 0,25 від гетерозигот Аа).

 

2. Об’єктом є популяція з неодинаковим співвідношенням особин з генотипами АА і аа.

Наприклад, 70 особин з генотипом АА і 30 особин з генотипом аа. Тоді, відповідно, кількість гамет з домінантним геном А буде 0,7, а з рецесивним геном а - 0,3. При вільному схрещуванні особин у цій популяції можливі такі комбінації гамет:

 

Отже, співвідношення генотипів буде таке:

 

0,49 АА : 0,42 Аа : 0,09 аа

 

У наступних поколіннях таке співвідношення генотипів збережеться, оскільки знову гамет із домінантним геном А буде 0,7 (0,49 від гомозигот АА + 0,21 від гетерозигот Аа), гамет із геном а 0,3 (0,09 від гомозигот аа + 0,21 від гетерозигот Аа). Це означає, що кожна ідеальна популяція перебуває у певній рівновазі за парою алельних генів і характеризується відповідним співвідношенням генотипів.

Цю закономірність помітили англійський математик Г.Харді і німецький лікар

В.Вайнберг, незалежно один від одного, в 1908 р. Її можна виразити формулою:

 

                                  p2AA + 2pqAa + q2aa,                         (6.1)

 

де p - частота (концентрація) гена А,

q - частота гена а.

Закон Харді-Вайнберга можна назвати законом рівноваги концентрацій генів у вільно схрещуваних (панмікстичних) популяціях.

Суть цього закону в тому, що кількість гомозиготних домінантних особин дорівнює квадрату частоти домінантного гена, кількість гомозиготних рецесивних особин - квадрату частоти рецесивного гена, кількість гетерозиготних особин дорівнює подвоєному добутку частот обох генів.

Генна рівновага визначається за формулою Харді-Вайнберга:

 

                            p2q2 = (2pq/2)2.                          (6.2)

 

Вона означає, що коли частка гомозиготних домінантних особин (p2), помножена на частку гомозиготних рецесивних (q2), дорівнює квадрату половини частки гетерозигот (2pq/2)2, то популяція знаходиться у стані генної рівноваги.

Така закономірність генетичної структури справедлива для ідеальних неіснуючих популяцій (панмікстичних). Панмікстичною називають таку популяцію, яка має велику чисельність особин, що можуть вільно схрещуватись між собою, в якій не діють ні природний, ні штучний добір, мутації, міграції особин та інші. Це нереально!

Різні генотипи мають різне біологічне і господарське значення. Природний добір відбирає такі, що краще адаптовані до певних умов середовища. Людина, проводячи штучний добір, теж відбирає кращі особини (за певною ознакою), серед яких найчастіше будуть домінантні гомозиготні АА та гетерозиготні Аа генотипи. Гомозиготні рецесивні генотипи, як правило, вибраковуються в процесі селекційної роботи і розведення тварин.

Природний добір також відкидає їх як мало пристосовані до умов середовища та з низькою плодючістю. Внаслідок цього у популяції буде збільшуватись кількість особин з генотипами АА і Аа. Вільне схрещування обмежене у популяціях диких тварин, а у свійських

- зовсім неможливе через використання штучного осіменіння, різку зміну концентрації генів при зміні чисельності популяції, завезенні плідників з інших географічних місцевостей та обмеженню інбридингу, що веде до збільшення гомозиготності. Внаслідок цього постійна рівновага генотипів у природних і штучних популяціях неможлива. Однак, закон Харді- Вайнберга може бути використаним у ветеринарній практиці для аналізу генетичної структури стада чи іншої популяційної групи сільськогосподарських тварин з метою оздоровлення і попередження поширення спадкових вад та захворювань.






загрузка...