Генофонд всех популяций одного вида одинаков


Популяцией называется совокупность живых организмов одного вида, которые частично или полностью изолированы от своих собратьев. В этой статье мы рассмотрим главное ее «богатство», причину особенности. А именно ответим на вопрос о том, что такое генофонд популяции. Изменяется ли он и почему? Влияют ли на него движущие силы эволюции? Почему генофонды популяций одного вида разнородны? Начнем с определения понятия.

Что такое генофонд популяции?

Генный пул, пул генов (он же — генофонд) — одно из основных понятий популяционной генетики. Оно обозначает все множество аллелей (вариаций одного и того же гена) определенной изолированной группы живых организмов.

Узнав, что такое генофонд популяции, читатель задастся вопросом: «А для чего популяции нужно это разнообразие аллелей?» Это необходимо для более оптимального ее приспособления к окружающей среде. Сегодня процент выживаемости выше у воробьев коричневатого окраса, а завтра условия поменяются, и больше шансов будет у сероватых птиц. Единичные особи погибнут, но популяция останется жить благодаря спасительному гену.

Отметим, что обмен генами характерен не только для представителей одной популяции, но и целого вида, т. к. изоляция между ними не абсолютна. Поэтому можно говорить и о генофонде вида.

Происхождение понятия


Впервые поведал миру, что такое генофонд популяции, в 1928 году советский генетик А. С. Серебровский. Именно он и сформировал концепцию этого явления. А название «генофонд» было им выбрано, чтобы подчеркнуть, что богатство вариаций генов — это самое ценное для биологического мира.

В западной науке понятие появилось благодаря Ф. Г. Должанскому. На английском оно звучит как gene pool.

Виды и особенности генофондов

Все популяции, исходя из предмета нашего разговора, можно поделить на два типа:

  • Мономорфные — существует только одна аллель гена.
  • Полиморфные — наблюдается в корне иная ситуация. У гена несколько разных вариаций.

Если мы рассматриваем вид, у которого набор хромосом больше одного, то общее число аллелей будет превышать количество организмов в группе. В большинстве же случаев членов популяции больше, чем генных вариаций. При сильном инбридинге (скрещивании близкородственных организмов в пределах одной популяции) можно наблюдать мономорфные группы организмов всего с одним аллелем.

Показатель объема генного пула — это эффективная величина популяции (Ne). Чем она выше, тем масштабнее генофонд. Но насколько это полезно популяции? Все зависит от условий окружающей среды. Если они постоянно меняются, то больше шансов у популяции с богатым пулом генов. Она гораздо быстрее приспособится к новой жизни, нежели чем в другой группе появится нужная аллель в результате мутаций.


А вот если условия жизни достаточно стабильны, то тут «в плюсе» популяция с меньшим генным пулом — ниже вероятность, что появятся на свет особи с «неудачным» генотипом, чей шанс на выживание, воспроизводство потомства очень мал.

Популяция и эволюция

Изменение генофонда популяций — это изменение генофонда вида. Ведь именно она, а не отдельная особь, — единица эволюции. Популяция является устойчивым целостным образованием, которому присущи следующие особенности:

  • Нахождение в относительной изоляции, которая не позволяет свободно обмениваться наследственной информацией с другими группами вида.
  • Свободно скрещиваясь между собой, особи формируют генофонд популяции (на уроке 11 класса «Генофонд» подробно разбирается этот вопрос). Происходит постоянный обмен генами: остаются лишь те, что проходят испытание естественным отбором. Именно они — богатство генофонда популяции.
  • Существует на определенной территории несколько лет. За это время меняется немалое число поколений, что дает возможность для эволюционных процессов.

Популяция и движущие эволюционные силы

Рассмотрим влияние движущих сил эволюции на генофонд популяции.

Мутации. В обычных условиях проявляются довольно редко. Их провоцирует радиоактивное, ультрафиолетовое излучение, химические компоненты, ряд других факторов. Вредные в одних условиях мутации могут стать чрезвычайно полезными в других, поэтому это весьма ценное явление для популяционного генофонда.

В подавляющем количестве они рецессивны, поэтому проявляются в фенотипе только в гомозиготном состоянии. Если же мутация доминантна, то ее признаки можно увидеть уже у первого поколения.

«Волны жизни» (популяционные волны). Существенные колебания численности представителей популяции. Иногда причины этого естественны (например, увеличение числа насекомых весной и уменьшение осенью), иногда вызваны природными катастрофами.

«Волны жизни» также влияют на изменение генофондов популяций (в 11 классе это рассматривается на уроках биологии), т.к. оказывают воздействие на направление и интенсивность естественного отбора.

Дрейф генов. Случайное изменение в небольшой популяции частот аллелей. Следствием может стать исчезновение рецессивных генов, увеличение числа гомозиготных особей, появление редких для вида генных вариаций. Его обуславливают разные факторы — изоляция, популяционные волны, мутации.

Изоляция. Делится на географическую (наличие каких-либо пространственных барьеров) и биологическую (ограничение или устранение возможности скрещивания между особями одного вида — разные сезоны спаривания, иное поведение в брачный период). Препятствуя свободному скрещиванию особей разных популяций, изоляция усугубляет генетические различия между ними.


При этом важно отметить, что изоляция не способствует обогащению генофонда новым материалом, возникновению иных генотипов.

Все перечисленные нами факторы действуют стихийно. Если в результате их воздействия произошло изменение генофонда популяций (на уроке в 11 классе учитель подробно объясняет это явление), то это чисто случайный результат. Направленное действие же только у одной движущей силы эволюции — естественного отбора. Именно он способствует выживанию наиболее приспособленных, сохраняя их генотипы в общем пуле популяции.

Отсюда мы можем разделить причины изменения генофонда популяций на две ветви — случайные и направленные. Рассмотрим их подробнее.

Случайные причины изменения генофонда

Итак, что мы можем выделить здесь:

  • Миграции части особей в иное место проживания. Их генофонд уже не будет в точности повторять «родительский» в силу того, что генотипы этих представителей не включают в себя все разнообразие аллелей. Могут распространиться редкие гены, пройти качественно новые мутации.
  • Популяция была разделена естественным или искусственным барьером. Здесь генофонды также спустя время станут качественно иными, не схожими ни с прежним, ни друг с другом.

  • Факт природной катастрофы. Общий фонд будет складываться уже из случайно подобранных генотипов небольшой группы оставшихся в живых. При этом некоторые мутации могут и вовсе исчезнуть, а другие широко распространиться.
  • Неблагоприятные условия, порождающие массовую гибель особей. Утрачиваются некоторые гены, в т. ч. и редкие, которые, возможно, и стали причиной меньшей жизнеприспособленности.
  • Периодические колебания численности. Например, пул популяции насекомых весной складывается из генотипов особей, которым удалось пережить зиму.

Отсюда мы видим, что действие случайных факторов на генный пул отрицательно — они обедняют его. Но в итоге возникает весьма жизнеспособная качественно иная популяция со своим своеобразным генофондом.

Направленная причина изменения генофонда

Сюда мы отнесем только один фактор — естественный отбор. Он способствует увеличению частот наиболее полезных для определенных условий генов и уменьшению ненужных, вредных для данной локации. Поэтому он обогащает генофонд, являясь своеобразным «санитаром».

Естественный отбор изменяет фенотипы особей, их поведение, внешний вид, образ жизни. Цель этих перемен — наибольшая приспособленность к определенным условиям жизни.

Причины различия популяций

Из всего вышесказанного легко вычленить причины различия генофондов изолированных популяций одного вида:

  • Различные условия жизни. К каким-то факторам лучше приспосабливаются особи с одним генотипом, к каким-то — с другим.
  • Различные направления мутагенеза. Где-то может случится одного вида мутация, где-то — другого. В одном случае она доминантна, в другом рецессивна.
  • Явление кроссинговера — обмена участками хромосом.

Прежде всего различие генофондов обуславливает изолированность. Какие-то изменения накапливаются, наследуются, все более отдаляя популяции одной видовой категории в сходствах.

Возможна ли стабильность генофонда популяции?

Может ли генофонд популяции не быть изменчивым, подвижным? Теоретически да. Подтверждает это известный закон Харди-Вайнберга: по прошествии определенного периода частоты генов достигают равновесия, и далее уже общий фонд остается неизменным.

Однако для такой стабильности необходимо соблюдение ряда условий:

  • Отсутствие миграции особей с определенными генотипами.
  • Бесконечно большая численность популяции.
  • Только случайное скрещивание.
  • Постоянство условий проживания.

Однако в реальном мире соблюдение всех этих условий практически невозможно, отчего изменений популяционного генофонда не избежать. Стабильность можно создать лишь искусственно.

Мы разобрались, в чем причина различия генофондов изолированных популяций. А также узнали, что такое генный пул вообще, какие причины (в т. ч. и движущие силы эволюции) влияют на его изменение.


Источник: FB.ru

Под идеальной популяцией понимают бесконечно большую по численности особей популяцию, которая характеризуется полной панмиксией, отсутствием мутаций и естественного отбора. Понятно, что в природе такие популяции не существуют, но большие по численности популяции по своим характеристикам приближаются к идеальной.

Генетические процессы в больших популяциях (закон Харди – Вайнберга)

Идеальные (большие) популяции подчиняются закону Харди – Вайнберга. В популяционной генетике основными понятиями являются понятия частот генов игенотипов. Частоту встречаемости доминантного гена обозначают латинской буквой – p, а частоту встречаемости рецессивного гена буквой – q. Если аллельных генов только два, то сумма частот доминантного и рецессивного гена (p + q) равна 1 (100%). Если провести скрещивание двух гетерозиготных организмов, то в I поколении получим:

P: Aa × Aa

G (A) (a) (A) (a)

F1:AA, 2Aa,aa

Если вместо генов поставить обозначения их частот – pp, 2pq,qq – и преобразовать это выражение, получимp2, 2pq,q2, где p2 частота доминантных гомозигот; 2pqчастота гетерозигот и q2 частота рецессивных гомозигот. Сумма частот гомо- и гетерозигот может быть принята за 1 (или более 100%): p2 + 2pq + q2= 1 (100%).


При условии полной панмиксии дальнейшее скрещивание особей дает следующие результаты:

АА × АА → АА

2(АА × Аа) → 2АА + 2Аа

2(АА × аа) → 2Аа

2(Аа × Аа) → 2АА + 4Аа + 2аа

2(Аа × аа) → 2Аа + 2аа

аа × аа → 2Аа + 2аа

2 – с учетом реципрокного скрещивания

Подсуммировав результаты скрещивания, получим: 5АА + 10Аа + 5аа, или АА + 2Аа + аа, т.е. соотношение гомо- и гетерозигот не изменилось (1 : 2 : 1). Это соотношение не изменится и в следующих поколениях, так как исходные данные одинаковы.

Отсюда вытекает закон Харди-Вайнберга, который гласит: в идеальной популяции частоты генов и генотипов находятся в равновесии и не изменяются в ряду поколений. Закон Харди-Вайнберга применяют для расчетов частот генов и генотипов в больших популяциях людей.

Генетические процессы в малых популяциях.

В малых популяциях происходят мутации, дрейф генов, изоляция и естественный отбор, изменяющие частоты генов. Эти процессы наблюдаются и в больших популяциях, однако, при значительной выборке очень незначительно изменяют частоту генов, поэтому в больших популяциях сохраняется действие закона Харди-Вайнберга.


Мутацииизменяют частоту генов в популяциях. Частота мутирования гена – 105– 107на поколение. Учитывая большое количество генов у человека (порядка 30000), до 6% его гамет несут мутантные гены. Доминантные мутации проявляются уже в первом поколении и сразу же подвергаются действию естественного отбора. Рецессивные мутации (возникают значительно чаще) сначала накапливаются в популяции и только с появлением рецессивных гомозигот начинают проявляться фенотипически и подвергаться действию естественного отбора. Насыщенность природных популяций рецессивными мутациями называется генетическим грузом и имеет большое значение для выживания вида (С.С.Четвериков, 1926). Например, при применении первых антибиотиков, часть болезнетворных бактерий, уже имела мутантные формы, нечувствительные к ним, благодаря чему они выжили в изменившихся условиях среды. Генетическим грузом в человеческих популяциях объясняется появление до 5% потомков с генетическими дефектами. Накопление мутантных аллелей способствует комбинативной изменчивости, приводящей к генетической гетерогенности (генетическому полиморфизму) природных популяций. Средняя степень гетерозиготности в популяциях растений составляет 17%, у беспозвоночных – 13,4%, у позвоночных – 6,6%, у человека – около 6,7%. Мутационный процесс обеспечивает разнообразие эволюционного материала.

Источник: www.art-talant.org


1. Животные — это гетеротрофные организмы, они питаются готовыми органическими веществами. 2, Различают одноклеточных и многоклеточных животных. 3. Все многоклеточные животные имеют двустороннюю симметрия тела. 4. У большинства из них развиты различные органы передвижения. 5. Кровеносную систему имеют только членистоногие и хордовые. 6. Постэмбриональное развитие у всех многоклеточных животных прямое.

Элементы ответа:

Ошибки допущены в предложениях:

1)3 — двустороннюю симметрию тела имеют не все многоклеточные живот­ные; например, у кишечнополостных она лучевая (радиальная);

2) 5 — кровеносная система имеется также у кольчатых червей и моллюс­ков;

3) 6 — прямое постэмбриональное развитие присуще не всем многоклеточ­ным животным.

21.Найдите ошибки в приведённом тексте, исправьте их, укажите номера предложений, в которых они сделаны, запишите эти предложения без ошибок.

1. Животные типа членистоногих имеют наружный хитиновый покров и членистые конечности. 2. Тело у их большинства состоит из трёх отделов: голо вы, груди и брюшка. 3. Все членистоногие имеют по одной паре усиков 4. Глаза у них сложные (фасеточные). 5. Кровеносная система у насекомых замкнутая

Элементы ответа:

ошибки допущены в предложениях:

1) 3 — по одной паре усиков имеют не все членистоногие (у паукообразных их нет, а у ракообразных — по две пары);

2) 4 — не все членистоногие имеют сложные (фасеточные) глаза: у пауко­образных они простые или отсутствуют, у насекомых наряду со сложны­ми глазами могут быть простые;

3) 5 — кровеносная система у членистоногих незамкнутая.

22.Найдите ошибки в приведённом тексте. Укажите номера предложений, в ко­торых они сделаны, исправьте их.

1. Популяция представляет собой совокупность свободно скрещивающихся особей одного вида, длительное время населяющих общую территорию.

2. Разные популяции одного и того же вида относительно изолированы друг от друга, и их особи не скрещиваются между собой. 3. Генофонд всех по­пуляций одного вида одинаков. 4. Популяция является элементарной едини­цей эволюции. 5. Группа лягушек одного вида, живущих в глубокой луже в течение одного лета, представляет собой популяцию.

Элементы ответа:

ошибки допущены в предложениях:

1) 2 — популяции одного вида частично изолированы, но особи разных по­пуляций могут скрещиваться;

2) 3 — генофонды разных популяций одного вида отличаются;

3) 5 — группа лягушек не является популяцией, так как группа особей од­ного вида считается популяцией, если она на протяжении большого числа поколений занимает одно и то же пространство.

23.Найдите ошибки в приведённом тексте. Укажите номера предложений, в которых они сделаны, объясните их.

1. Популяция представляет собой совокупность свободно скрещивающихся особей разных видов, длительное время населяющих общую территорию

2. Основными групповыми характеристиками популяции являются численность, плотность, возрастная, половая и пространственная структуры. 3. Совокупность всех генов популяции называется генофондом. 4. Популяция является структурной единицей живой природы. 5. Численность популяции всегда стабильна.

Элементы ответа:

ошибки допущены в предложениях:

1) 1 — популяция представляет собой совокупность свободно скрещиваю­щихся особей одного вида, длительное время населяющих общую терри­торию популяции;

2) 4 — популяция является структурной единицей вида;

3) 5 — численность популяций может изменяться в разные сезоны и годы.

24.Схема какого процесса, происходящего в организме человека, изображена на рисунке? Что лежит в основе этого процесса и как изменяется в результате состав крови? Ответ поясните. (рисунок-схема легочного пузырька)

Элементы ответа:

1) на рисунке изображена схема газообмена в лёгких (между лёгочным пу­зырьком и капилляром крови);

2) в основе газообмена лежит диффузия — проникновение газов из места с большим давлением в место с меньшим давлением;

3) в результате газообмена кровь насыщается кислородом и превращается из венозной (А) в артериальную (Б).

25.По каким сосудам и какая кровь поступает в камеры сердца, обозначенные на рисунке цифрами 3 и 5? С каким кругом кровообращения связана каждая из этих структур сердца? (рисунок- схема сердце человека)

Элементы ответа:

1) в камеру, обозначенную цифрой 3, поступает венозная кровь из верхней и нижней полых вен;

2) в камеру, обозначенную цифрой 5, поступает артериальная кровь из ле­гочных вен;

3) камера сердца, обозначенная цифрой 3, связана с большим кругом крово­обращения;

4) камера сердца, обозначенная цифрой 5, связана с малым кругом кровооб­ращения.

26.Найдите ошибки в приведённом тексте. Укажите номера предложений, в ко­торых они сделаны, исправьте их.

1. Растения, как и все живые организмы, питаются, дышат, растут, размно­жаются. 2. По способу питания растения относят к автотрофным организ­мам. 3. При дыхании растения Поглощают углекислый газ и выделяют кис­лород. 4. Все растения размножаются семенами. 5. Растения, как и живот­ные, растут только в первые годы жизни.

Элементы ответа:

ошибки допущены в предложениях:

1) 3 — при дыхании растения поглощают кислород и выделяют углекислый газ;

2) 4 — размножаются семенами только цветковые и голосеменные, а водо­росли, мхи, папортники — спорами;

3) 5 — растения растут в течение всей жизни, имеют неограниченный рост.

27. Найдите ошибки в приведённом тексте. Укажите номера предложений, в которых они сделаны, объясните их.

1. В состав пищевой цепи биогеоценоза входят продуценты, консументы и редуценты. 2. Первым звеном пищевой цепи являются консументы. 3. У консументов на свету накапливается энергия, усвоенная в процессе фотосинтез 4. В темновой фазе фотосинтеза выделяется кислород. 5. Редуценты способствуют освобождению энергии, накопленной консументами и продуцентами.

Элементы ответа:

ошибки допущены в предложениях:

1) 2 — первым звеном являются продуценты;

2) 3 — консументы не способны к фотосинтезу;

3) 4 — кислород выделяется в световой фазе фотосинтеза.

28.Найдите ошибки в приведённом тексте. Укажите номера предложений, в ко­торых сделаны ошибки, исправьте их.

1, Основные классы типа членистоногих — Ракообразные, Паукообразные и Насекомые. 2. Насекомые имеют четыре пары ног, а паукообразные — три пары. 3. Речной рак имеет простые глаза, а паук-крестовик — сложные. 4. У паукообразных на брюшке расположены паутинные бородавки. 5. Паук-крестовик и майский жук дышат с помощью лёгочных мешков и трахей.

Элементы ответа:

ошибки допущены в предложениях:

1) 2 — насекомые имеют три пары ног, а паукообразные — четыре пары;

2) 3 — речной рак имеет сложные глаза, а паук-крестовик — простые;

3) 5 — у майского жука нет лёгочных мешков, а имеются только трахеи.

29.Найдите ошибки в приведённом тексте. Укажите номера предложений, в ко­торых сделаны ошибки, исправьте их.

1. Кольчатые черви — это наиболее высокоорганизованные животные среди других типов червей. 2. Кольчатые, черви имеют незамкнутую кровеносную систему. 3. Тело кольчатого червя состоит из одинаковых члеников. 4. По­лость тела у кольчатых червей отсутствует. 5. Нервная система кольчатых червей представлена окологлоточным кольцом и спинной нервной цепочкой.

Элементы ответа:

ошибкидопущены в предложениях:

1) 2 — Кольчатые черви имеют замкнутую кровеносную систему;

2) 4 — Кольчатые черви имеют полость тела;

3) 5 — нервная цепочка расположена на брюшной стороне тела.

Источник: studopedia.org


Добавить комментарий

Ваш e-mail не будет опубликован. Обязательные поля помечены *

Этот сайт использует Akismet для борьбы со спамом. Узнайте, как обрабатываются ваши данные комментариев.