Тема 11. Генетика популяцій.
Популяція – це група особин певного виду, яка впродовж досить тривалого часу займає конкретний ареал; в тій чи іншій мірі випадково схрещується в його межах; не містить у собі помітних ізоляційних бар’єрів; відділена від сусідніх груп цього виду тиском тих чи інших форм ізоляції.
Наука, що вивчає генетичний склад і особливості спадкування у популяціях, називається популяційною генетикою.
Розрізняють статичні (чисельність, щільність, популяційний ареал) і динамічні характеристики популяції (народжуваність, смертність, відносний і абсолютний приріст чисельності).
Генетична структура популяцій визначається вихідним співвідношенням алелів, природним відбором і елементарними еволюційними факторами (мутаційний процес і тиск мутацій, ізоляція, популяційні хвилі, ефект засновника, міграції та ін.). Для опису генетичної структури популяцій використовуються поняття «алелофонд» і «генофонд». Алелефонд популяції - це сукупність алелів в популяції, а генофондом називають сукупність всіх генотипів у популяції.
Структура генофонда у панміктичній стаціонарній популяції визначається головним законом популяційної генетики – законом Харді-Вайнберга, який виголошує, що в ідеальній популяції існує постійне співвідношення відносних частот алелей і генотипів.
Практичне значення закону Харді-Вайнберга: у медицині за його допомогою оцінюють популяційний ризик генетично обумовлених захворювань; у селекції – виявляють генетичний потенціал вихідного матеріалу (природних популяцій, а також сортів і порід); в екології - аналізують вплив найрізноманітніших чинників на популяції.
Під біологічною різноманітністю розуміють величезну кількість різних живих організмів, мінливість серед них і екологічних комплексів, частиною яких вони є. Це внутрішньовидова, видова різноманітність, а також між видами та екосистемами.
Розрізняють 4 типи біологічного різноманіття. Під α-різноманітністю розуміють видове різноманіття, під β-різноманітністю – різноманітність спільнот на певній території; γ-різноманітність – це інтегральний показник, який включає α-і β-різноманітність. В основі перерахованих типів біорізноманіття лежить генетична (внутрішньовидова, внутрішньопопуляційна) різноманітність.
Показниками генетичної гетерогенності у популяціях є поліморфізм (Р) і гетерозиготність (Н).
Поліморфізм популяції оцінюють як відношення поліморфних локусів до всіх проаналізованих.
Гетерозиготність по даному локусу – це відношення числа гетерозигот до загального числа проаналізованих особин в популяції.
Генетичні процеси у популяціях – це мутації, дрейф генів, міграція, ізоляція і природний добір.
Мутації змінюють частоту генів у популяціях. Частота мутування гена 10-5 – 10-7 на покоління. Домінантні мутації проявляються у першому поколінні і відразу ж підпадають під дію природнього відбору. Рецесивні мутації спочатку накопичуються у поколіннях і лише з появою рецесивних гомозигот мають фенотиповий прояв і підпадають під природній відбір. Насиченість природних популяцій рецесивними мутаціями називається генетичним тягарем.
Дрейф генів – випадкові коливання частот генів у популяціях.
Потік генів або міграція особин – обмін генами між популяціями.
Ізоляція – обмеження свободи схрещування. Вона сприяє дивергенції – розділенню популяції на окремі групи і зміні частот генотипів. Розрізняють географічний, генетичний, екологічний, морфо фізіологічний та ін. типи ізоляції.
Природний добір елімінує з популяції найменш вдалі комбінації генів і вибірково зберігає найбільш вдалі генотипи, таким чином змінюючи частоту генів у популяціях. Виділяють наступні типи добору: стабілізуючий, дизруптивний, направлений і контрдобір.