Дрейф на гена - фактор на еволюцията: причина, стойност, примери

Наред с естествения подбор има и друг фактор, който може да повлияе на увеличаването на съдържанието на мутантния ген. В някои случаи може дори да измести нормалния алел. Това явление се нарича "дрейф на гените в популацията". Нека разгледаме по-подробно какво е този процес и какви са неговите последствия.

Обща информация

Дрейфът на гена, примери за който ще бъдат дадени в статията по-долу, са някои промени, които се записват от поколение на поколение. Смята се, че това явление има свои собствени механизми. Някои изследователи са загрижени, че в генофонда на много, ако не всички, нации, количеството на появяващите се аномални гени в момента нараства доста бързо. Те определят наследствената патология, формират предпоставките за развитието на много други заболявания. Смята се също, че патоморфозата (промяна на признаците) на различни заболявания, включително и тези с ментален характер, е именно генния дрейф. Въпросното явление се развива с бързи темпове. В резултат на това, номер психични разстройства приема непознати форми, става неразпознаваем в сравнение с описанието им в класическите издания. В същото време значителни промени се забелязват директно в структурата на самата психиатрична заболеваемост. Например, генният дрейф изтрива някои форми на шизофрения, които са срещнати по-рано. Вместо това има патологии, които едва ли могат да бъдат определени от съвременните класификатори.

Теорията на Райт

Случайният дрейф на гена е изследван с помощта на математически модели. Използвайки този принцип, Райт извежда теория. Той вярва, че решаващото значение на генния дрейф при постоянни условия е отбелязано в малки групи. Те стават хомозиготни и променливостта намалява. Райт също смята, че в резултат на промени в групите, могат да се формират негативни наследствени черти. В резултат на това цялото население може да умре, без да допринася за това развитие на вида. В същото време селекцията играе голяма роля в много групи. В това отношение генетичните вариации в популацията отново ще бъдат незначителни. Постепенно групата ще се адаптира добре към условията на околната среда. Въпреки това, последващите еволюционни промени ще зависят от появата на благоприятни мутации. Тези процеси са доста бавни. В тази връзка еволюцията на големите популации не се характеризира с висока скорост. В групите на междинните стойности се отбелязва повишена променливост. В същото време образуването на нови полезни гени се случва случайно, което от своя страна ускорява еволюцията.

Заключенията на Райт

Когато една популация изчезне от един алел, тя може да се появи поради определена мутация. Но ако един вид е разделен на няколко групи, в единия от които липсва един елемент, в другия, друг, тогава генът може да мигрира от къде се намира, до мястото, където не е. Така променливостта ще остане. Като се има предвид това, Райт заключи, че развитието ще се случи по-бързо в тези видове, които са разделени на множество различни най-големи популации. В същото време между тях е възможна известна миграция. Райт се съгласи естествен подбор играе много важна роля. Въпреки това, заедно с този резултат на еволюцията е дрейф на гените. Той идентифицира трайни промени в изгледа. В допълнение, Райт смята, че много отличителни черти, възникнали чрез дрейф, са безразлични и в някои случаи дори вредни за жизнеспособността на организмите.

Спорове на изследователите

Имаше няколко мнения за теорията на Райт. Например, Добжански смята, че е безсмислено да се повдига въпросът кой от факторите е по-значителен - естествения подбор или генетичния дрейф. Той обясни това чрез взаимодействието си. По същество са възможни следните ситуации:

1. Ако при разработването на един или друг вид селекцията заеме водеща позиция, ще бъде отбелязана или посока на промяна в честотите на гените или стабилно състояние. Последното ще се определя от условията на околната среда.
2. Ако по време на продължителен период генният дрейф е по-значителен, тогава насочените промени няма да бъдат причинени от естествената среда. В същото време неблагоприятните признаци, дори и в малки количества, могат да се разпространят достатъчно широко в групата.

Трябва да се отбележи обаче, че самият процес на промяна, както и причината за генния дрейф, не е достатъчно проучен днес. В това отношение няма едно и конкретно мнение по този феномен в науката.

Дрейфът на гена е фактор на еволюцията

Поради промени се забелязва промяна на честотите на алелите. Това ще стане, докато не достигнат състояние на равновесие. Това означава, че генният дрейф е изолирането на един елемент и фиксирането на друг елемент. В различните групи такива промени се случват независимо. В тази връзка, резултатите от генетичния дрейф в различните популации са различни. В крайна сметка, някои от тях са фиксирани в някои, а другият в други. Следователно генният дрейф, от една страна, води до намаляване на разнообразието. В същото време, тя също така причинява различия между групите, различия по някои причини. Това от своя страна може да служи като основа за видообразуване.

Съотношение на влияние

В процеса на развитие генетичният дрейф взаимодейства с други фактори. На първо място, връзката е установена с естествения подбор. Съотношението на вноските на тези фактори зависи от редица обстоятелства. На първо място тя се определя от интензивността на подбора. Второто обстоятелство е размерът на групата. Така че, ако интензивността и силата са високи, случайните процеси имат незначителен ефект върху динамиката на генетичните честоти. В същото време, в малки групи с незначителни различия в годността, ефектът от промените е несравнимо по-голям. В такива случаи може да бъде фиксиран по-малко адаптивен алел, докато по-адаптивният ще бъде загубен.

Ефекти от промяната

Един от основните резултати от генетичния дрейф е обедняването на разнообразието в групата. Това се дължи на загубата на някои алели и фиксирането на други. Напротив, процесът на мутация допринася за обогатяването на генетичното разнообразие в популациите. Поради мутация, загубеният алел може да се появи отново и отново. Поради факта, че генетичният дрейф е насочен процес, едновременно с намаляване на вътрепопулационното разнообразие, разликата между местните групи нараства. Противодействието на това явление е миграцията. Така, ако в една популация алелът "А" е фиксиран, а в другия - "а", тогава в рамките на тези групи разнообразието се появява отново.

Краен резултат

Резултатът от генетичния дрейф ще бъде пълното елиминиране на един алел и консолидирането на другия. Колкото по-често се среща елемент в група, толкова по-голяма е вероятността за нейното фиксиране. Както показват някои изчисления, възможността за свързване е равна на честотата на алелите в популацията.

мутации

Те се срещат средно с честота от 10-5 за ген на гамет на поколение. Всички алели, които се срещат в групите, са възникнали след мутации. Колкото по-малка е популацията, толкова по-малка е вероятността всяко поколение да има поне един индивид - носител на новата мутация. С брой сто хиляди, всяка група от потомци с вероятност, близка до единството, има мутантен алел. Въпреки това, неговата честота в населението, както и възможността за нейното фиксиране ще бъде доста ниска. Вероятността същата мутация да се появи в едно и също поколение, поне при един индивид при популация от 10, е незначителна. Ако обаче се появи в тази популация, честотата на мутантния алел (1 в 20 алела), както и шансовете за нейното фиксиране, ще бъдат относително високи. При големи популации появата на нов елемент протича сравнително бързо. В същото време фиксирането му е бавно. Малките популации, напротив, очакват дълга мутация. Но след появата му закрепването преминава бързо. От това можем да направим следното заключение: шансът за фиксиране на неутрални алели зависи само от честотата на мутационната поява. В същото време размерът на популацията не влияе на този процес.

Молекулярни часовници

Поради факта, че честотата на поява на неутрални мутации при различни видове е приблизително еднаква, скоростта на фиксиране също трябва да бъде приблизително еднаква. От това следва, че броят на промените, натрупани в един ген, трябва да бъде корелиран с времето на независимо развитие на тези видове. С други думи, колкото по-дълъг е периодът от момента на отделянето на два вида от един прародител, толкова повече се различават мутационните замествания. Този принцип е в основата на метода на молекулярния еволюционен часовник. Това определя времето, което е минало от момента, в който предишните поколения на различни систематични групи започват да се развиват самостоятелно, независимо един от друг.

Проучване на Polling и Cukurkend

Тези двама американски учени са открили, че броят на разликите в аминокиселинната последователност в цитохром и хемоглобин при някои видове бозайници е по-висок, по-рано техните еволюционни пътища се отклоняват. Впоследствие този модел се потвърждава от голямо количество експериментални данни. Материалът включва десетки различни гени и няколкостотин вида животни, микроорганизми и растения. Оказа се, че хода на молекулярните часове се извършва с постоянна скорост. Това откритие всъщност се потвърждава от въпросната теория. Часовникът се калибрира поотделно за всеки ген. Това се дължи на факта, че честотата на поява на неутрални мутации в тях е различна. За тази цел се прави оценка на броя на заместванията, натрупани в конкретен ген в таксоните. Времето за дивергенция е надеждно установено чрез палеонтологични данни. След като молекулярният часовник е калибриран, те могат да се използват по-нататък. По-специално, с тяхна помощ е лесно да се измери времето, през което възниква различието (различието) между различните таксони. Това е възможно дори и техният общ прародител все още да не е идентифициран в фосилните данни.