Лекция 4. Эволюция
DESCRIPTION
Лекция 4. Эволюция. Дрейф генов. Популяционные волны. Изоляция. Образование видов. Дрейф генов – элементарный эволюционный фактор. Под дрейфом генов понимают случайные изменения генных частот, вызванные малой численностью популяции. - PowerPoint PPT PresentationTRANSCRIPT
![Page 1: Лекция 4. Эволюция](https://reader036.vdocuments.mx/reader036/viewer/2022062521/56812abe550346895d8e84d2/html5/thumbnails/1.jpg)
Лекция 4. Эволюция.
Дрейф генов. Популяционные волны. Изоляция. Образование
видов.
![Page 2: Лекция 4. Эволюция](https://reader036.vdocuments.mx/reader036/viewer/2022062521/56812abe550346895d8e84d2/html5/thumbnails/2.jpg)
Дрейф генов – элементарный эволюционный фактор.
Под дрейфом генов понимают случайные изменения генных частот,
вызванные малой численностью популяции.
При малом числе особей перестают выполняться законы Менделя.
![Page 3: Лекция 4. Эволюция](https://reader036.vdocuments.mx/reader036/viewer/2022062521/56812abe550346895d8e84d2/html5/thumbnails/3.jpg)
Экспериментальные доказательства роли дрейфа генов
Исходные частоты аллелей А и а: по 0,5
N – число особей в популяции. Видно, что при 25 особях после 40-го поколения один аллель исчезает, при 250 – соотношение аллелей меняется, а при 2500 – остается близким к исходному.
![Page 4: Лекция 4. Эволюция](https://reader036.vdocuments.mx/reader036/viewer/2022062521/56812abe550346895d8e84d2/html5/thumbnails/4.jpg)
Таким образом, дрейф генов может приводить к:
• Росту гомозиготности популяции;• Сохранению вредных аллелей вопреки
отбору;• Размножению редких аллелей;• Полному исчезновению каких-либо
аллелей.
![Page 5: Лекция 4. Эволюция](https://reader036.vdocuments.mx/reader036/viewer/2022062521/56812abe550346895d8e84d2/html5/thumbnails/5.jpg)
Основные причины, приводящие к уменьшению числа особей в популяции и,
следовательно, дрейфу генов:
• Популяционные волны(эффект бутылочного горлышка)
• Заселение новых территорий (эффект родоначальника)
• Изоляция
![Page 6: Лекция 4. Эволюция](https://reader036.vdocuments.mx/reader036/viewer/2022062521/56812abe550346895d8e84d2/html5/thumbnails/6.jpg)
Тема популяционных волн в искусстве
![Page 7: Лекция 4. Эволюция](https://reader036.vdocuments.mx/reader036/viewer/2022062521/56812abe550346895d8e84d2/html5/thumbnails/7.jpg)
Виды популяционных волн:
• Периодические (например, сезонные колебания численности насекомых, однолетних растений, вирусов гриппа)
• Непериодические (зависят от многих факторов). Примеры: колебания численности хищник – жертва, вспышки численности леммингов в Арктике, пролёты саранчи, размножение кроликов в Австралии, чумные эпидемии в Европе в прошлом.
![Page 8: Лекция 4. Эволюция](https://reader036.vdocuments.mx/reader036/viewer/2022062521/56812abe550346895d8e84d2/html5/thumbnails/8.jpg)
В нижней точке кривой численности наблюдается «эффект бутылочного горлышка». Сквозь него проходят
немногие особи и в новой популяции соотношение аллелей будет другим.
![Page 9: Лекция 4. Эволюция](https://reader036.vdocuments.mx/reader036/viewer/2022062521/56812abe550346895d8e84d2/html5/thumbnails/9.jpg)
«Только весенние воды нахлынут, и без того они сотнями гинут…»
Некрасов
Выживают лишь немногие особи, и приспособленность не играет роли, скорее случай (в лице д.Мазая)
![Page 10: Лекция 4. Эволюция](https://reader036.vdocuments.mx/reader036/viewer/2022062521/56812abe550346895d8e84d2/html5/thumbnails/10.jpg)
Антропологи полагают, что первые современные люди пережили эффект бутылочного горлышка около 100 000 лет назад, и объясняют этим генетическое сходство людей между собой. Даже у представителей кланов гориллы, обитающих в одном африканском лесу, больше генетических вариантов, чем у всех человеческих существ на планете.
![Page 11: Лекция 4. Эволюция](https://reader036.vdocuments.mx/reader036/viewer/2022062521/56812abe550346895d8e84d2/html5/thumbnails/11.jpg)
Эффект основателя – другая причина дрейфа генов.
При этом несколько особей (или даже одна, но беременная)
заселяют новое место
![Page 12: Лекция 4. Эволюция](https://reader036.vdocuments.mx/reader036/viewer/2022062521/56812abe550346895d8e84d2/html5/thumbnails/12.jpg)
•Британский подвид благородного оленя
(Cervus elaphus scoticus) сформировался в течение
8000 лет со времени образования пролива
Ламанш. Когда же несколько пар вида интродуцировали в
Новую Зеландию, то за несколько десятилетий
эти олени успешно освоили новые
местообитания и стали сильнее отличаться от
своей родительской популяции, чем
британский олень от материковой расы.
Вот он – благородный олень из Новой Зеландии
![Page 13: Лекция 4. Эволюция](https://reader036.vdocuments.mx/reader036/viewer/2022062521/56812abe550346895d8e84d2/html5/thumbnails/13.jpg)
Пример эффекта основателя у человека:
• Секта меннонитов в Пенсильвании, США насчитывает сейчас около 8 000 человек, все - потомки трёх супружеских пар, эмигрировавших в 1770 году. 13% из них страдают редкой формой карликовости с многопалостью. Видимо, один из предков был гетерозиготным носителем этой мутации.
![Page 14: Лекция 4. Эволюция](https://reader036.vdocuments.mx/reader036/viewer/2022062521/56812abe550346895d8e84d2/html5/thumbnails/14.jpg)
Изоляция как эволюционный фактор
![Page 15: Лекция 4. Эволюция](https://reader036.vdocuments.mx/reader036/viewer/2022062521/56812abe550346895d8e84d2/html5/thumbnails/15.jpg)
Изоляция – нарушение свободы скрещивания. В изолированной группе частоты аллелей окажутся иными, чем в
большой популяции. Изоляция приводит к дрейфу генов, и также является
пусковым моментом видообразования.
Изолирующий фактор
![Page 16: Лекция 4. Эволюция](https://reader036.vdocuments.mx/reader036/viewer/2022062521/56812abe550346895d8e84d2/html5/thumbnails/16.jpg)
Изоляция обеспечивается
• Прекопулятивными механизмами• Посткопулятивными
![Page 17: Лекция 4. Эволюция](https://reader036.vdocuments.mx/reader036/viewer/2022062521/56812abe550346895d8e84d2/html5/thumbnails/17.jpg)
I. потенциальные партнеры не встречаются
Географи-ческая изоляция
живут в разных местообитаниях
Экологи-ческая (сезонная) изоляция
размножаются в разные сроки
II. потенциальные партнеры встречаются, но не спариваются
Поведен-ческая изоляция
отличаются по окраске, брачным ритуалам, песне или запаху
III. копуляция не приводит к осеменению
Механи-ческая изоляция
различное строение копулятивных органов
Прекопулятивные
![Page 18: Лекция 4. Эволюция](https://reader036.vdocuments.mx/reader036/viewer/2022062521/56812abe550346895d8e84d2/html5/thumbnails/18.jpg)
IV. осеменение происходит, но яйца не оплодотворяются
гибель гаметиммунологическая реакция на чужеродную сперму
V. яйца оплодотворяются, но зародыш гибнет
гибель зигот
несовместимость геномов родителей приводит к нарушению эмбрионального развития
VI. зародыш развивается нормально, но гибриды менее приспособлены
неполноцен-ность гибридов
у гибридов нарушаются эволюционно сложившиеся связи между генами родителей
VII. гибриды вполне жизнеспособны, но частично или полностью стерильны
бесплодность гибридов
различия в количестве и форме хромосом приводит к затруднению или невозможности созревания половых клеток у гибридов
Посткопулятивные
![Page 19: Лекция 4. Эволюция](https://reader036.vdocuments.mx/reader036/viewer/2022062521/56812abe550346895d8e84d2/html5/thumbnails/19.jpg)
Различные примеры изоляции, которая способна дать новые
виды
![Page 20: Лекция 4. Эволюция](https://reader036.vdocuments.mx/reader036/viewer/2022062521/56812abe550346895d8e84d2/html5/thumbnails/20.jpg)
Пример географической изоляции
• Райские сороки живут в тропических лесах Новой Гвинеи. Каждый из пяти видов обитает на своем горном хребте, отделенном от остальных саванной. Морфологические различия между видами настолько существенны, что изначально они были описаны в качестве отдельных родов.
• Черногорлая астрапия• Великолепная астрапия • Астрапия принцессы Стефании
![Page 21: Лекция 4. Эволюция](https://reader036.vdocuments.mx/reader036/viewer/2022062521/56812abe550346895d8e84d2/html5/thumbnails/21.jpg)
БЛИЗКИЕ ВИДЫ РАЙСКИХ СОРОК
![Page 22: Лекция 4. Эволюция](https://reader036.vdocuments.mx/reader036/viewer/2022062521/56812abe550346895d8e84d2/html5/thumbnails/22.jpg)
Пример экологической изоляции.Озеро Тана (Эфиопия) заселено комплексом
близкородственных видов рыб-барбусов. Поскольку других видов рыб в озере очень мало, то барбусы освоили все доступные
экологические ниши.
Форма, питающаяся смешанной пищей
Добывает насекомых, планктон и мальков рыб у поверхности воды
Хищник
![Page 23: Лекция 4. Эволюция](https://reader036.vdocuments.mx/reader036/viewer/2022062521/56812abe550346895d8e84d2/html5/thumbnails/23.jpg)
Еще пример экологической изоляции: Сорняк большой погремок: возникли 2 расы по срокам цветения – до и после покоса. У
рас цветки разного оттенка.
![Page 24: Лекция 4. Эволюция](https://reader036.vdocuments.mx/reader036/viewer/2022062521/56812abe550346895d8e84d2/html5/thumbnails/24.jpg)
Род пеночек объединяет несколько десятков видов птиц, многие из которых практически не отличимы друг от друга по внешнему виду. В то же время, пеночки очень хорошо отличаются по песням, и эти различия служат основным фактором изоляции между ними.
![Page 25: Лекция 4. Эволюция](https://reader036.vdocuments.mx/reader036/viewer/2022062521/56812abe550346895d8e84d2/html5/thumbnails/25.jpg)
Кряква и шилохвость часто гнездятся бок о бок друг с другом, населяя пресно-водные водоемы лесной полосы. Эти виды очень хорошо различаются друг от друга по окраске и брачным ритуалам, и в природе практически не гибридизируют. Тем не менее, в зоопарках смешанные пары между кряквой и шилохвостью - не редкость. Большинство яиц в кладках смешанных пар оказываются неоплодотворенными, но из оплодотворенных яиц вылупляются вполне жизнеспособные и плодовитые гибриды. Брачное поведение гибридов нарушено и представляет собой мозаику элементов, свойственных родительским видам, в следствие чего им трудно сформировать брачную пару в природных условиях.
![Page 26: Лекция 4. Эволюция](https://reader036.vdocuments.mx/reader036/viewer/2022062521/56812abe550346895d8e84d2/html5/thumbnails/26.jpg)
шилохвость
кряква
![Page 27: Лекция 4. Эволюция](https://reader036.vdocuments.mx/reader036/viewer/2022062521/56812abe550346895d8e84d2/html5/thumbnails/27.jpg)
Приливно-отливная полоса тропических морей населена множеством манящих крабов. Самцы этих ракообразных совершают своей огромной клешней сложные манящие движения, отпугивая конкурентов и одновременно подманивая самку. Один из видов - Uca tetragonon обитает в нижней части литорали (части берега, затопляемой во время прилива), среди осколков ракушек, обломков отмерших кораллов; его можно встретить и на песчаных и илистых почвах. Второй краб - Uca perplexa живет в верхней части литорали и встречается только на илистых грунтах.
![Page 28: Лекция 4. Эволюция](https://reader036.vdocuments.mx/reader036/viewer/2022062521/56812abe550346895d8e84d2/html5/thumbnails/28.jpg)
Изоляция посредством гибридизации
• Привычная для нас серая ворона в Западной Европе отсутствует, ее заменяет близкий вид - черная ворона. Зона гибридизации серой и черной ворон проходит по территории Германии, Чехии, Австрии и границе Италии. Гибридная зона существует, по-видимому, уже несколько тысяч лет, но ее ширина, тем не менее, не превышает 100 км. Сами гибриды вполне жизнеспособны, но потомство очень ослаблено.
![Page 29: Лекция 4. Эволюция](https://reader036.vdocuments.mx/reader036/viewer/2022062521/56812abe550346895d8e84d2/html5/thumbnails/29.jpg)
Чёрная ворона Серая ворона
![Page 30: Лекция 4. Эволюция](https://reader036.vdocuments.mx/reader036/viewer/2022062521/56812abe550346895d8e84d2/html5/thumbnails/30.jpg)
Изоляция у человека
• Те же механизмы, что и в природе,• Плюс различные социальные барьеры,
например, сословные, религиозные или имущественные (о чём создано много художественных произведений – «Ромео и Джульетта», «Анна Каренина», «Юнона и Авось» и др.
• В наше время изолирующие барьеры быстро разрушаются.
![Page 31: Лекция 4. Эволюция](https://reader036.vdocuments.mx/reader036/viewer/2022062521/56812abe550346895d8e84d2/html5/thumbnails/31.jpg)
Таким образом, в ходемикроэволюции:
• В популяциях накапливаются различия, которые позволяют приспосабливаться к разным условиям
• Возникает дивергенция• Со временем могут возникнуть новые
виды• Со временем виды становятся родами,
семействами и т.д.
![Page 32: Лекция 4. Эволюция](https://reader036.vdocuments.mx/reader036/viewer/2022062521/56812abe550346895d8e84d2/html5/thumbnails/32.jpg)
Схема дивергенции и возникновения новых видов. Единственный рисунок, который Дарвин поместил в «Происхождение видов»
![Page 33: Лекция 4. Эволюция](https://reader036.vdocuments.mx/reader036/viewer/2022062521/56812abe550346895d8e84d2/html5/thumbnails/33.jpg)
Ещё одно изображение дивергентной эволюции – отдельные веточки – популяции одного вида
![Page 34: Лекция 4. Эволюция](https://reader036.vdocuments.mx/reader036/viewer/2022062521/56812abe550346895d8e84d2/html5/thumbnails/34.jpg)
Итак, образование новых видов – одно из следствий
эволюции
![Page 35: Лекция 4. Эволюция](https://reader036.vdocuments.mx/reader036/viewer/2022062521/56812abe550346895d8e84d2/html5/thumbnails/35.jpg)
Основные способы видообразования
• Аллопатрическое происходит на основе географической, пространственной изоляции (от allos – другой, patria – родина).
• Симпатрическое происходит на основе экологической изоляции (от латинских слов sim - вместе и patria - родина). Часто сперва возникают изменения кариотипа (робертсоновские перестройки, полиплоидия и др.) что предотвращает скрещивание.
![Page 36: Лекция 4. Эволюция](https://reader036.vdocuments.mx/reader036/viewer/2022062521/56812abe550346895d8e84d2/html5/thumbnails/36.jpg)
Галапагосские или Дарвиновы вьюрки – пример аллопатрического видообразования (на основе
географической изоляции)
Исходный предок с континента дал разные виды на островах
![Page 37: Лекция 4. Эволюция](https://reader036.vdocuments.mx/reader036/viewer/2022062521/56812abe550346895d8e84d2/html5/thumbnails/37.jpg)
Гавайские цветочницы. –
экологическая изоляция
Все питаются разными видами пищи
![Page 38: Лекция 4. Эволюция](https://reader036.vdocuments.mx/reader036/viewer/2022062521/56812abe550346895d8e84d2/html5/thumbnails/38.jpg)
Виды – двойники. Клёст-еловик и клёст-сосновик, внешне не отличимы, живут на одной
территории, но не скрещиваются – пример симпатрического видообразования на основе
экологической изоляции
![Page 39: Лекция 4. Эволюция](https://reader036.vdocuments.mx/reader036/viewer/2022062521/56812abe550346895d8e84d2/html5/thumbnails/39.jpg)
Кариотипы грызунов – слепушонок.
В рамке – вид, имеющий только акроцентрические хромосомы, распространен от Украины до Зауралья. Остальные формы встречаются в
Памиро-Алае и не отличаются внешне и экологически. Возникли как результат роберсоновских (центрических) слияний.
2n=54
![Page 40: Лекция 4. Эволюция](https://reader036.vdocuments.mx/reader036/viewer/2022062521/56812abe550346895d8e84d2/html5/thumbnails/40.jpg)
Человечество представлено сейчас единственным видом, хотя в прошлом жили
разные виды гоминид. Видимо, имело место симпатрическое видообразование – слияние хромосом.
Процессы географического видообразования начались, но не успели
завершиться.
![Page 41: Лекция 4. Эволюция](https://reader036.vdocuments.mx/reader036/viewer/2022062521/56812abe550346895d8e84d2/html5/thumbnails/41.jpg)
Спасибо за внимание!Послезавтра - макроэволюция