Υπό τη δράση στοιχειωδών παραγόντων στη γονιδιακή δεξαμενή, η συχνότητα ορισμένων γονιδίων αλλάζει, γεγονός που οδηγεί σε αλλαγή του γονότυπου και του φαινοτύπου του πληθυσμού και με παρατεταμένη έκθεση στη φυσική επιλογή, πραγματοποιείται η διαφοροποίησή του.
Τι είναι η μικροεξέλιξη
Μικροεξέλιξη - αλλαγές πληθυσμού υπό την επίδραση εξελικτικών παραγόντων, που μπορεί να οδηγήσουν σε αλλαγή στη γονιδιακή δεξαμενή ή ακόμα και στην εμφάνιση ενός νέου είδους.
Παράγοντες της εξέλιξης μπορούν να ονομαστούν οποιεσδήποτε διαδικασίες ή φαινόμενα. Μεταξύ αυτών είναι μεταλλάξεις, απομόνωση, γενετική μετατόπιση, πληθυσμιακά κύματα που αλλάζουν τη γενετική σύνθεση.
Το μέγεθος οποιουδήποτε πληθυσμού αλλάζει συνεχώς. Οι λόγοι για αυτό είναι διάφορες επιρροές βιοτικής και αβιοτικής φύσης. Τέτοιες διακυμάνσεις πληθυσμού είναι περιοδικές. Έτσι, μετά από αύξηση του αριθμού των ατόμων σε έναν πληθυσμό, μειώνεται. Το 1905, ο S. S. Chetverikov ονόμασε αυτή την κανονικότητα πληθυσμιακά κύματα. Εάν δώσετε παραδείγματα πληθυσμιακών κυμάτων, τότε αυτά μπορεί να είναι διακυμάνσεις στον αριθμό των αρπακτικών, η αναπαραγωγή ακρίδων ή κουνελιών στην Αυστραλία. Ένα άλλο παράδειγμα είναι τα κρούσματα λέμινγκΑρκτική ή επιδημίες πανώλης που είχαν καταγραφεί στην Ευρώπη στο παρελθόν.
Χαρακτηριστικό των "κυμάτων της ζωής"
Αυτά τα κύματα είναι χαρακτηριστικά όλων των ζωντανών οργανισμών. Μπορούν να είναι περιοδικές ή μη. Περιοδικές παρατηρούνται συχνότερα σε βραχύβιους οργανισμούς - σε έντομα, μονοετή φυτά, καθώς και στους περισσότερους μικροοργανισμούς και μύκητες. Το απλούστερο παράδειγμα θα ήταν οι εποχιακές αλλαγές στους αριθμούς.
Μη περιοδικά πληθυσμιακά κύματα εξαρτώνται από έναν συνδυασμό πολλών πολύπλοκων παραγόντων. Κατά κανόνα, αφορούν όχι έναν, αλλά πολλούς τύπους ζωντανών οργανισμών σε μια βιογεωκένωση, επομένως μπορούν να οδηγήσουν σε ριζική αναδιάρθρωση.
Μεταξύ των αλλαγών στον αριθμό των ατόμων σε έναν πληθυσμό, θα πρέπει να τονιστεί η ξαφνική εμφάνιση ορισμένων ειδών οργανισμών σε νέες περιοχές όπου οι φυσικοί τους εχθροί απουσιάζουν. Θα πρέπει επίσης να αναφέρουμε έντονες μη κυκλικές αλλαγές στον πληθυσμό, που συνδέονται με φυσικές «καταστροφές» και μπορεί να εκδηλωθούν με την καταστροφή του βιογεωκενώματος ή ολόκληρου του τοπίου. Έτσι, αρκετές ξηρές καλοκαιρινές περιόδους μπορούν να αλλάξουν μια σημαντική περιοχή - να προκαλέσουν την εμφάνιση λιβαδιών βλάστησης σε βάλτους και μεγάλο αριθμό ξηρών λιβαδιών.
Αν αναφέρετε τις αιτίες των πληθυσμιακών κυμάτων, τότε αξίζει να θυμάστε όχι μόνο τη σχέση των ζωντανών οργανισμών μεταξύ τους και με περιβαλλοντικούς παράγοντες, αλλά και την επίδραση του ανθρώπου.
Εξελικτική σημασία των "κυμάτων της ζωής"
Σε περιπτώσεις όπου το μέγεθος οποιουδήποτε πληθυσμού μειώνεται απότομα, μπορεί να παραμείνουν μόνο λίγα άτομα. Ταυτόχρονα, η συχνότητα των γονιδίων τους (αλληλόμορφα) είναι διαφορετική από αυτή που ήταν στον αρχικό πληθυσμό. Εάν μετά από μια απότομη μείωση του αριθμού των ατόμων στον πληθυσμό σημειωθεί απότομη άνοδος, τότε η αρχή μιας νέας εστίας αύξησης του αριθμού των ατόμων στον πληθυσμό δίνεται από μια μικρή ομάδα οργανισμών που έχει απομείνει. Γι' αυτό μπορεί να υποστηριχθεί ότι τα πληθυσμιακά κύματα επηρεάζουν τη γονιδιακή δεξαμενή, αφού ο γονότυπος μιας δεδομένης ομάδας καθορίζει τη γενετική δομή ολόκληρου του πληθυσμού.
Ταυτόχρονα, το σύνολο των μεταλλάξεων στον πληθυσμό και η συγκέντρωσή τους αλλάζουν δραματικά κατά τύχη. Έτσι, ένα ορισμένο μέρος των μεταλλάξεων εξαφανίζεται εντελώς, και μερικές ξαφνικά μεγαλώνουν. Συνοψίζοντας, μπορούμε να πούμε ότι τα πληθυσμιακά κύματα ως εξελικτικός παράγοντας είναι εξαιρετικά σημαντικά, καθώς, υπό την προϋπόθεση της εντατικής επιλογής, αποτελούν τον κύριο προμηθευτή εξελικτικού υλικού, όταν σπάνιες μεταλλάξεις αντικαθιστούν την επιλογή.
Επιπλέον, τα κύματα της ζωής είναι σε θέση να φέρουν προσωρινά έναν αριθμό μεταλλάξεων ή γονότυπους σε άλλο αβιοτικό ή βιοτικό περιβάλλον. Παρόλα αυτά, ακόμη και ένας συνδυασμός πληθυσμιακών κυμάτων και μεταλλάξεων δεν διασφαλίζει την εξελικτική διαδικασία. Χρειάζεστε τη δράση ενός παράγοντα που επηρεάζει προς μία κατεύθυνση (αυτή είναι, για παράδειγμα, η απομόνωση).
Ο αντίκτυπος της απομόνωσης στο μέγεθος του πληθυσμού
Αυτός ο παράγοντας είναι εξαιρετικά σημαντικός από εξελικτική άποψη, γιατί προκαλεί την εμφάνιση νέων χαρακτηριστικών στις συνθήκες ενός είδους και εμποδίζει τη διασταύρωση διαφορετικών ειδών μεταξύ τους. Αξίζει να σημειωθεί ότι πιο συχνά παρατηρείται γεωγραφική απομόνωση. Η ουσία του βρίσκεται στοτο γεγονός ότι η μόνη περιοχή είναι σχισμένη, ενώ η διασταύρωση ατόμων από διαφορετικά σημεία της καθίσταται αδύνατη ή δύσκολη.
Αξίζει να σημειωθεί ότι σε έναν απομονωμένο πληθυσμό, μεταλλάξεις αναπτύσσονται τυχαία, και ως αποτέλεσμα της φυσικής επιλογής, ο γονότυπος του γίνεται όλο και πιο ποικιλόμορφος. Επιπλέον, υπάρχει οικολογική απομόνωση και διάφοροι βιολογικοί μηχανισμοί που εμποδίζουν τα άτομα διαφορετικών ειδών να διασταυρωθούν ελεύθερα. Ένα παράδειγμα θα ήταν οι διαφορετικές προτιμήσεις σχετικά με τον τόπο ή την ώρα της διέλευσης, καθώς και, για παράδειγμα, η διαφορετική συμπεριφορά ή διαφορετική δομή των γεννητικών οργάνων στα ζώα, η οποία γίνεται ένα επιπλέον εμπόδιο στη διέλευση.
Συνοψίζοντας, διαφορετικοί τύποι απομόνωσης προωθούν τον σχηματισμό νέων ειδών, αλλά ταυτόχρονα συμβάλλουν στη διατήρηση της γενετικής δομής του είδους.
Γονιδιακή μετατόπιση
Μια τυχαία αλλαγή στον αριθμό των γονιδίων σε οποιονδήποτε μικρό πληθυσμό μπορεί να έχει σημαντικές συνέπειες, καθώς μπορεί να οδηγήσει σε αλλαγή στη συχνότητα των αλληλόμορφων. Οι τυχαίες αλλαγές στη συχνότητα των αλληλίων ονομάζονται γενετική μετατόπιση. Αυτή η διαδικασία είναι μη κατευθυντική. Ανακαλύφθηκε για πρώτη φορά από τους γενετιστές N. P. Dubinin και D. D. Romashov.
S. Ο Wright έλαβε επιβεβαίωση σχετικά με την τυχαιότητα της γενετικής μετατόπισης. Στο εργαστήριο, διασταύρωσε θηλυκά και αρσενικά Drosophila, τα οποία ήταν ετερόζυγα για ένα συγκεκριμένο γονίδιο. Μετά από αυτό, αποκτήθηκαν απόγονοι με συγκέντρωση του φυσιολογικού και μεταλλαγμένου γονιδίου, η οποία ήταν 50%. Διά μέσουγια αρκετές γενιές, ορισμένα άτομα έγιναν ομόζυγα για το μεταλλαγμένο γονίδιο, μερικά το έχασαν εντελώς και ένα άλλο μέρος των ατόμων είχε τόσο το μεταλλαγμένο όσο και το φυσιολογικό γονίδιο.
Πρέπει να σημειωθεί ότι ακόμη και με μειωμένη βιωσιμότητα των μεταλλαγμένων ατόμων και υπό την επίδραση της φυσικής επιλογής, το μεταλλαγμένο αλληλόμορφο θα μπορούσε να αντικαταστήσει πλήρως το φυσιολογικό, προκαλώντας συγκεκριμένα πληθυσμιακά κύματα.
Αιτιολογία πληθυσμιακών κυμάτων
Από όλους τους λόγους που μπορούν να επηρεάσουν τα ποσοτικά χαρακτηριστικά του πληθυσμού, την πρώτη θέση κατέχουν οι κλιματολογικές συνθήκες, ενώ οι βιοτικοί παράγοντες υποβιβάζονται σε δεύτερο πλάνο. Με χαμηλή ποικιλότητα ειδών, ο αριθμός των ατόμων στον πληθυσμό εξαρτάται από τις καιρικές συνθήκες, τη χημική σύνθεση του περιβάλλοντος, καθώς και από το βαθμό ρύπανσης.
Αξίζει να σημειωθεί ότι τα αίτια των πληθυσμιακών κυμάτων, τα οποία προκαθορίζουν την αλλαγή στο μέγεθος του πληθυσμού, εξαρτώνται από την πυκνότητά του ή την επιρροή του ανεξάρτητα από αυτήν την παράμετρο.
Αβιοτικοί και ανθρωπογενείς παράγοντες, κατά κανόνα, δεν εξαρτώνται από την πυκνότητα του πληθυσμού. Η βιοτική επίδραση εξαρτάται περισσότερο από αυτήν. Πρέπει να σημειωθεί η εδαφική συμπεριφορά, η οποία στην πορεία της εξέλιξης είναι ο πιο αποτελεσματικός μηχανισμός που περιορίζει την αύξηση του αριθμού των ατόμων σε έναν πληθυσμό. Άρα, η δραστηριότητα των ατόμων περιορίζεται στον αντίστοιχο χώρο. Με την αύξηση των αριθμών, αναπτύσσεται ενδοειδικός ανταγωνισμός για πόρους ή άμεσος ανταγωνισμός (επιθέσεις σε ανταγωνιστές).
Τα κύματα πληθυσμού εξαρτώνται επίσης από τη συμπεριφοράαντιδράσεις που με υψηλό πληθυσμό χαρακτηρίζονται από την εμφάνιση ενστίκτου μαζικής μετανάστευσης. Μπορεί επίσης να αναπτυχθεί μια απόκριση στο στρες, στην οποία τα άτομα αναπτύσσουν φυσιολογικά χαρακτηριστικά που μειώνουν τη γονιμότητα και αυξάνουν τη θνησιμότητα. Έτσι, η διαδικασία της ωογένεσης και της σπερματογένεσης διαταράσσεται, οι αποβολές γίνονται συχνότερες, ο αριθμός των ατόμων σε μια γενιά μειώνεται και η περίοδος της εφηβείας αυξάνεται. Επιπλέον, το ένστικτο φροντίδας για τους απογόνους μειώνεται, η συμπεριφορά αλλάζει - η επιθετικότητα αυξάνεται, μπορεί να παρατηρηθεί κανιβαλισμός και ανεπαρκής αντίδραση σε άτομα του αντίθετου φύλου, γεγονός που μειώνει τελικά τον πληθυσμό.
Χαρακτηριστικά των αλλαγών στον αριθμό των πληθυσμών
Πολλές οικολογικές διεργασίες που σχετίζονται με την εξάπλωση ενός πληθυσμού σε μια περιοχή ή με ένα τοπικό ξέσπασμα αριθμών μοιάζουν με περίεργα κύματα, τα οποία, όπως προαναφέρθηκε, ονομάζονται «κύματα ζωής». Χαρακτηριστικό παράδειγμα είναι η ξαφνική αύξηση του αριθμού των εντόμων σε περιορισμένη έκταση του δάσους. Κάτω από ευνοϊκές συνθήκες, τα έντομα είναι σε θέση να συλλάβουν όλο και περισσότερες νέες περιοχές, κάτι που είναι μια τυπική εικόνα της αύξησης της πυκνότητάς τους ή της εξάπλωσης του λεγόμενου πληθυσμιακού κύματος. Γνωρίζοντας τα χαρακτηριστικά της κινητικότητας και ορισμένα χαρακτηριστικά του πληθυσμού, μπορεί κανείς εύκολα να υπολογίσει την ταχύτητα διάδοσης αυτού του κύματος και πιθανές μεθόδους ελέγχου.
Ομοίως, τα επιδημικά κύματα μπορούν να χαρακτηριστούν, επομένως αυτή η θεωρία είναι επιτυχήςχρησιμοποιείται για τον προσδιορισμό της φύσης της εξάπλωσης διαφόρων ασθενειών και της ταχύτητας αυτής της διαδικασίας.
Επιπλέον, θα πρέπει να αναφέρουμε πληθυσμιακά γενετικά κύματα, τα οποία περιγράφουν τη φύση της κατανομής ενός συγκεκριμένου γονιδίου στην περιοχή που καταλαμβάνει ένας συγκεκριμένος πληθυσμός.
Μηχανισμός δράσης πληθυσμιακών κυμάτων
Τα κύματα πληθυσμού μπορούν να χαρακτηριστούν χρησιμοποιώντας ένα παράδειγμα μοντέλου. Άρα, σε ένα κλειστό κουτί υπάρχουν 500 μαύρες και ισάριθμες άσπρες μπάλες, που αντιστοιχεί στη συχνότητα των αλληλόμορφων P-0, 50. Αν αφαιρέσουμε 10 μπάλες τυχαία και υποθέσουμε ότι 4 από αυτές είναι μαύρες και 6 λευκές, τότε, αντίστοιχα, η συχνότητα αλληλόμορφων θα είναι 0,40 και 0,60.
Αν αυξήσετε τον αριθμό των σφαιρών κατά 100 φορές προσθέτοντας 400 μαύρες και 600 λευκές και στη συνέχεια σηκώσετε ξανά τυχαία οποιαδήποτε 10, τότε είναι πιθανό η αναλογία χρώματος τους να διαφέρει σημαντικά από την αρχική, για παράδειγμα, 2 μαύρα και 8 λευκά. Σε αυτή την περίπτωση, η συχνότητα αλληλόμορφων θα είναι P-0,20 και P-0,80, αντίστοιχα. Αν πάρουμε το τρίτο δείγμα, τότε υπάρχει πιθανότητα να τραβηχτούν 9 λευκές μπάλες από 10 επιλεγμένες ή ακόμα και όλες να είσαι λευκός.
Τυχαίες διακυμάνσεις στη συχνότητα των αλληλόμορφων σε φυσικούς πληθυσμούς μπορούν να κριθούν από αυτό το παράδειγμα, το οποίο μπορεί να μειώσει ή να αυξήσει τη συγκέντρωση ενός συγκεκριμένου γονιδίου.
