Генетический и численность популяции

Генетика, кроме того, оказала сильное влияние на развитие теории эволюции, установив, что гены, будучи в общем константными, могут тем не менее изменяться путем мутаций. Изменяя гены, мутации поставляют сырой материал для дальнейших рекомбинаций. Большинство мутаций оказываются вредными или бесполезными, но немногие из них бывают полезными и могут дать существенное преимущество виду в борьбе за существование или послужить для возникновения новых видов. В этом отношении очень важна численность популяций. В очень больших популяциях новым мутациям очень трудно сохраниться, а в очень маленьких популяциях решающую роль в определении генетической конституции популяции играет случай. Наилучшим исходным материалом для возникновения новых видов служат популяции среднего размера, [c.389]

Для того чтобы завершить изложение нашей основной модели (6.51) чисто индуцированных шумом переходов, покажем, как ее можно использовать для описания полностью определенного механизма генетического отбора в популяционной динамике. Рассмотрим одну гаплоидную популяцию. Нас будет интересовать некий вполне конкретный локус в хромосоме, который мо-гут занимать две аллели А и а. Число особей в популяции, обладающих генотипами А и а, обозначим соответственно Ыа и Л а. Предполагается, что общее число особей в популяции М = = Л А + Л а поддерживается постоянным с помощью различных регуляторных механизмов пищевого ресурса, хищников и т. д. Кроме того, предполагается, что численность популяции N достаточно велика и внутренними статистическими флуктуациями можно пренебречь (при малой численности популяции эти флуктуации становятся существенными). [c.182]

Предшествующее обсуждение никоим образом не охватывает всех возможных факторов, которые могут влиять на естественное регулирование, и в нем не делалось попыток объяснить механизмы регулирования численности популяций. Очень сложные взаимосвязи и различные точки зрения будут рассмотрены в каждом отдельном случае. Пища, например, в одном случае может рассматриваться как абиотический фактор, а в другом — как биотический. Количество и качество пищевых ресурсов, очевидно, может ограничивать численность и распространение популяции. Доступность и качество запасов пищи определяются наличием генетически устойчивых хозяев — растений и животных. [c.18]

Конкурентная способность стерилизованных самцов. Одним из основных условий генетического метода защиты растений является сохранение выпущенными стерилизованными самцами нормальной половой активности. Если конкурентная способность стерилизованных самцов ниже, чем у нормальных, то количество выпускаемых самцов должно быть повышено в соответствии со степенью снижения конкурентной способности, чтобы достигнуть желательного действия на численность популяции. Имея в виду механизм конкурентной способности, нужно различать конкурентную способность самцов и спермы. Последнее понятие играет значительную роль при полигамии самок. [c.67]

Рис. 23.5. Численность популяции и генетический дрейф. На графиках представлены результаты проведенных с помощью ЭВМ численных экспериментов, моделирующих роль случайных явлений в изменении частоты аллелей для популяций разной численности. Начальные частоты ал-

Отбор в своем действии на популяцию опирается иа объективно случайную, разнонаправленную изменчивость, создающую в ней гетерогенность. Творческая роль отбора связана с воздействием внешней среды, которая посредством его влияет иа генетическую структуру популяций таким образом, что в них возникают и сохраняются наиболее приспособленные фенотипы. Действие отбора на генотип происходит через фенотип. В одних и тех же условиях изменчивость организмов идет в различных направлениях, но отбор устраняет менее приспособленные формы и сохраняет формы, хотя бы в самой незначительной степени более приспособленные к данным условиям. Численность их в популяции будет непрерывно увеличиваться. [c.322]

Генетико-автоматические процессы наиболее интенсивно протекают при неравномерном размножении особей в популяции. Колебания численности популяции нередко наблюдается у насекомых, грызунов и других животных в виде т.н. волн жизни . В отдельные благоприятные годы численность их сильно возрастает, а затем резко падает. Причинами могут быть развитие эпидемических заболеваний, нехватка пищи, понижение температуры и др. В результате спада численности (или в изолированных популяциях) умень-щается гетерозиготность и возрастает генетическая однородность популяции. [c.25]

Полученные выше уравнения описывают эволюцию только генетической структуры популяции. Для полного описания эволюции к ним надо добавить уравнения эволюции общей численности популяции Sit) или величии, с ней связанных — o(i), xit). Дифференцируя выражения для ait) и хЦ) по t (см. формулы (8.5) и (7.12)), получим [c.51]

Исключение из рассмотрения возрастной структуры популяции позволяет максимально упростить модель, сохранив, однако, некоторые основные черты эволюции генетической структуры популяции под действием дифференциального отбора. Возможность независимого рассмотрения эволюции аллельных частот и общей численности популяции еще более упрощает исследование, сведя его, по сути дела, к анализу решений одного дифференциального уравнения первого порядка. [c.90]

Для определения численности природной популяции после первого выпуска стерильных особей обычно производится отлов насекомых ловушками или другими способами и по соотношению природных и стерильных особей устанавливается численность популяций. Для этой цели нужно либо предварительно вывести генетически маркированную расу, заметно отличающуюся морфологически от насекомых местной популяции, либо вводить в корм личинок радиоизотоп, либо окрашивать стерильных особей. В США, например, вводя 0,5% красной краски в кормовую среду для гусениц, получают розовых куколок, бабочек, спер-матофоры и яйца хлопковой моли [1]. [c.21]

Степень, в которой метод стерилизации будет применяться для регулирования численности вредителей, будет зависеть от успехов в некоторых областях исследований. Необходимо создать безопасные химические стерилизаторы или найти другие пути достижения нужной формы стерильности. Применение метода стерилизации требует хорошего знания биологии, поведения, экологии и динамики популяции вредителей. Если стерилизации подвергают особей природной популяции, то необходимо усовершенствовать практические способы обеспечения необходимой степени бесплодия особей природной популяции. Если же метод стерилизации связан с выпуском выращиваемых в садках насекомых, то массовое разведение таких насекомых должно обходиться достаточно дешево. До настоящего времени наиболее подробно изучались два метода стерилизации. Один из них связан с обработкой организма рентгеновыми или гамма-лучами изотопа кобальт-60 [1, 2], при втором используют химикаты, вызывающие стерильность. Оба эти метода приводят к возникновению доминантных летальных мутаций в генетическом материале. Бесплодия можно также добиться путем скрещивания разных видов или рас насекомых. В этом разделе мы не будем обсуждать достоинства или недостатки различных методов стерилизации. Здесь мы коснемся принципов снижения численности популяции методом стерилизации независимо от того, чем вызвана стерильность организма. Вместе с тем необходимо также ясно представлять себе основные принципы снижения численности популяций вредителей различными другими способами борьбы, поскольку разные способы по-разному влияют на динамику популяции. Знание достоинств и недостатков каждого метода поможет найти пути для сочетания метода стерилизации с другими способами борьбы. [c.49]

Имелись и другие доказательства временных изменений свойств популяции, генетических или физиологических, которые позволяют предполагать наличие последующего влияния на свойства популяции, связанные с ее численностью. Более высокую численность популяций стеблевого мотылька ОзМта пиЬИаНз НЬп. в Северной Америке по сравнению с его численностью в сравнимых местообитаниях в Европе и его распространение в гораздо более разнообразных типах среды в Северной Америке объясняли своего рода физиологической перестройкой , или приспособительным изменением у вида, связанным с расширением полифагии и экологической пластичности по сравнению с более древней европейской популяцией [212]. [c.94]

Подобные эффекты, вызванные различными факторами естественного регулирования численности популяций насекомых, могут радикально влиять на динамичные колебания в плотности различных популяций и в особенности на способность возрастания численности за единицу времени. С другой стороны, генетические или физиологические изменения противоположного характера, т. е. ведущие к ослаблению или к повышению уязвимости по отношению к регулирующим факторам внешней среды, могут, вероятно, происходить в связи с естественным регулированием численности популяций насекомых. Теория Франца [731], основанная на представлении о генетическом вырождении , утверждает, что причиной вспышек размножения и последующих массовых спадов численности популяций насекомых является накопление в определенных стациях в периоды с благоприятными условиями среды менее приспособленных генотипов, обусловленных большей возможнрстью перекомбинаций в периоды таких смягченных условий внешней среды. Такое накопление возрастающих количеств менее жизнеспособных, менее плодовитых или здоровых особей в популяции ведет затем к подобному же накоплению вредных гомозигот в популяции. После восстановления нормальных условий среды (с колебаниями между крайностями) эти особи больше не способны выжить, и плотность популяции поэтому резко снижается. Соломон [1896] считал эту теорию не столь теорией генетического регулирования вспышек размножения, как теорией, основанной на колебаниях условий внешней среды. [c.95]

Наконец, есть еще один способ генетической борьбы с вредными насекомыми, о котором всерьез заговорили 5 лет назад. Речь идет о генной инженерии. Суть ее заключается в том, что в генах живого организма заранее программируются наследственные изменения, квторые неотвратимо ведут организм к гибели. Разработанная учеными Института зоологии Академии наук Армянской ССР методика позволяет удерживать численность популяции насекомых иа пороге, безвредном для урожая. При этом количество насекомых как бы регулируют они сами, поскольку ограниченная плодовитость закреплена в их наследственном аппарате. Уже завершены производственные испытания этого нового и, пожалуй, наиболее перспективного способа генетической борьбы с вредителями, разработано руководство по его практическому применению и в самое ближайшее время он будет использован в практике борьбы с вредными насекомыми, [c.146]

Вообще говоря, скорость эволюции - имеем ли мы дело с популяцией клеток, пытающихся вести себя как раковые в организме, или с популяцией организмов, адаптирующихся к новой среде обитания, должна зависеть от четырех основных показателей I) скорости мутирования, или частоты возникновения мутаций (вероятность того, что каждый член популяции претерпш генетическое изменение) 2) численности популяции 3) скорости размножения (среднее число поколений потомства в единицу времени) 4) селективного преимущества мутантной особи, которое оценивается как отношение числа выживших плодовитых потомков, произведенных ею за единицу времени, к такому же показателю у немутантной особи. Селективное преимущество зависит как от природы самой мутации, так и от условий внешней среды. Ситуация может усложняться при наличии наследственных эпигенетических изменений. [c.455]

Численность вирусов в море составляет от до 10 частиц в 1 мл воды и коррелирует с плотностью микробного населения. Морфологически они разнообразны. Частицы вирусов не представляют устойчивого компонента и после выхода в открытую воду теряются из нее за относительно короткое время, причем численность частиц резко варьирует. Они могут исчезать при фильтрации зоопланктоном. Вирусы рассматриваются как факторы, контролирующие численность фитопланктона. Оценочная величина лизиса бактериопланктона, обусловленного фагами, составляет 10% в сутки. Syne ho o us лизируется на 1-30% в сутки. Вирусы определенно играют роль ограничивающего фактора при цветении, поскольку цветение вызывается генетически однородной популяцией организмов, например Emiliania huxlei. Вместе с тем цианобактерии быстро создают устойчивые к фаголизису популяции . [c.189]

На рис. 2.9, Г представлена небольшая популяция. Здесь случайные события могут вызвать сдвиг в сторону от адаптивного пика, несмотря на отбор, и это та возможность, которую Сьюэлл Райт сформулировал вполне определенно. В принципе каждый индивидуум может случайно стать жертвой несчастного случая или же не найти себе брачного партнера, в результате чего он не внесет своего вклада в следующее поколение независимо от того, сколь хорошо он приспособлен. Поэтому гены, которые он несет, как бы хороши они ни были потенциально, не будут представлены в следующем поколении. Для большой лопуляции это не будет иметь существенного значения. Однако в небольших популяциях такие случайные события могут оказать серьезное воздействие на частоты генов, так как эти частоты определяются небольшим числом особей. При таких обстоятельствах популяция может медленно отойти от адаптивного пика процессе этот получил название генетического дрейфа. Подобным же образом при резком сокращении численности популяции или же, что, в сущности, то же самое, при образовании несколькими особями-основателями новой популяции выборка генов из генофонда исходной популяции может произойти неслучайным образом. В результате будет иметь место некое начальное изменение, не связанное с отбором. Это явление известно под названием эффекта основателя. [c.53]

Эволюция организмов совершается путем непрерывной замены в популяциях одних генотипов другими. Генетическая изменчивость популяций складывается из мутационной и комбинационной изменчивости. Каждая популяция имеет определенный генофонд, генетическую структуру, связанную с составом хромостомного набора и относительным количеством разных генов. Генетическая структура популяции определяет ее свойства. На формирование и обособление популяций, их структуру оказывают влияние многие факторы интенсивность и направление отбора, способ размрюже-ния, миграции, характер и темп мутационной измеичивости, численность особей, различные виды изоляции и др. Главным из них является отбор. Большое влияние на генетические процессы и, структуру популяций оказывает способ размножения. В связи с этим популяции самоопыляющихся и перекрестноопыляющихся растений существенно различаются. [c.312]

Кроме финансовой прибыли выращивание ГМО несет ощутимые социальные и экологические выгоды. Сокращение обработки полей пестицидами и отказ от вспашки уменьшают интенсивность эксплуатации сельскохозяйственной техники и соответственно расход топлива и выбросы углекислого газа в атмосферу. Благодаря использованию менее вредных для окружающей среды гербицидов снижается химическая загрязненность воды и почвы. Предотвращается эрозия почвы, поскольку использование генетически модифицированных растений, устойчивых к гербицидам, позволяет перейти на щадящий беспахотный метод обработки почвы. Это, а также использование сортов с избирательной устойчивостью к насекомым-вредителям в усло-ВР1ЯХ снижения интенсивности применения инсектицидов увеличивает биоразнообразие. На полях, занятых трансгенными сортами, отмечено увеличение численности популяций птиц, полезных насекомых. [c.43]

Направления использования трансгенных растений могут быть совершенно неожиданными. Так, предлагается применять их для очистки почвы от загрязнений нефтью и тяжелыми металлами. Для этого в них встраивают соответствующие гены от микроорганизмов, способных утилизировать и деградировать эти вещества. В царстве микробов такие формы — не редкость. Самое удивительное, что растения табака с подобными свойствами уже получены. На очереди — создание генетически модифицированных растений, которые можно использовать непосредственно в практической деятельности, например различных древесных пород. Как указьюалось вьппе, растения — удобная система для производства съедобных вакцин. Оказалось, что аналогичный подход можно использовать для получения вакцин, обладающих контрацептивным (противозачаточным) действием Для этого в их геном достаточно встроить гены, кодирующие антигены половых клеток (сперматозоидов) или половых гормонов. Поле применения таких оральных контрацептивов очень широко. Например, предлагается использовать их для относительно дешевого и гуманного регулирования численности популяций некоторых диких животных. [c.57]

Разрушительное воздействие генетически модифицированных организмов на биологические сообщества. Как известно, в природе нет ничего лишнего существует определенный баланс между отдельными видами в пределах любого биологического сообщества. Живые организмы находятся между собой в тесном контакте и взаимозависимости. Вероятность изменения биологического многообразия без вмешательства человека ничтожна. Увеличение численности популяции какого-либо вида в отдельные промежутки времени, например из-за колебаний климатических факторов, немедленно включает механизм, ограничивающий этот рост, и баланс между видами восстанавливается. Поэтому, говоря о первой группе риска из числа приведенных выше (разрушительное воздействие трансгенов на биологические сообщества), имеют в виду следующее. При переносе отдельных трансгенных признаков, прежде всего имеющих адаптивное значение в окружающей среде (устойчивость к холоду, жаре, засухе, засолению), от культурных сортов к их диким сородичам возможна ситуация, при которой последние могут приобрести дополнительные преимущества в борьбе за существование. А это чревато изменением того самого баланса между видами, существующего в природе. Последствия могут быть печальны увеличение численности одних видов может сопровождаться снижением численности других и даже их утратой. [c.75]

В природных популяциях общее число особей всех возрастов может быть очень большим, но далеко не каждая особь достигает половой зрелости и скрещивается. Даже те, которые скрещиваются, не обязательно оставляют потомство, доживающее до зрелого возраста. Особи, не оставившие потомства, независимо от их генотипов не внесут никакого вклада в генетический состав следующего поколения. Число фактических предшественников (численность репродуктивной группы, breeding size), вносящих вклад в генетический состав следующего поколения, может быть намного меньше числа особей, входящих в состав этой популяции в данное время. Кроме того, численность скрещивающихся особей может быть намного больше того, что называют эффективной численностью популяции (см. далее). [c.497]

Различия в частотах спонтанных мутаций отдельных локусов в различных популяциях человека (особенно в изолированных) часто связаны с эффектом основателя и с генетическим дрейфом. Эффект основателя состоит в том, что маленькая выборка из большой популяции, несущая только небольшую часть генетического разнообразия этой популяции, в условиях изоляции определяет генетическую судьбу своих потомков. Генетическим дрейфом, который подробно. мы будем обсуждать в главе 7, называют явление кумулятивных изменений в генных частотах в результате изменений, связанных с выборками из небольп1их по численности популяций. [c.147]

Случайным генетическим дрейфом, или просто, дрейфом генов называется изменение частот аллелей в ряду поколений, обусловленное случайными причинами. Интенсивность этих изменений зависит в первую очередь от численности популяции, точнее, от числа участвующих в раз.множении особей. [c.188]

Наконец, последним и самым важным элементарным фактором эволюции является естественный отбор. Принцип и наличие в природе естественного отбора были уста-ловлены Ч. Дарвином. Предпосылками неизбежности естественного отбора являются следующие основные свойства Нчивых организмов. Всем живым организмам, хотя II в разной степени, свойственно явление перепроизводства потомства. Очевидно, что для поддержания постоянной численности популяции пара особей предыдущего поколения должна в среднем оставлять только пару потомков. Однако все виды живых организмов производят много больше потомков на пару (у некоторых растений, насекомых и рыб число детей на пару родителей достигает тысяч, десятков и сотен тысяч и даже миллионов). Из перепроизводства потомства неизбежно следует борьба за существование. Вторым свойством живых организмов является наличие у них наследственной изменчивости, нами выше уже рассмотренной это неизбежно ведет к неидентичности, а следовательно, в определенных условиях и неравноценности особей. Из этого же в свою очередь неизбежно следует, что разные особи в условиях жесткой конкурентной борьбы долнгны иметь различную вероятность достижения репродуктивного возраста. В общей форме давление (количественная сторона действия) отбора измеряется тем, например, насколько вероятность достижения репродуктивного возраста у одной генетически определенной формы выше или ниже по сравнению с другой. Мы знаем, что мутации и их комбинации могут обладать весьма различными относительными жизнеспособностями (по сравнению с исходной формой) в разных условиях внешней генотипической, популяционной и био-геоценотической среды это значительно повышает и расширяет потенциальные возможности отбора. Принцип выживания наиболее приспособленных определяет движение генотипической структуры популяции в сторону улучшения всей популяции в целом. Этот принцип указывает на то, что естественный отбор является единственным направляющим элементарным эволюционным фактором, способным в комбинации с тремя остальными создавать адаптацию, дифференцировку, специализацию и ко ординацпю частей и органов в онтогенезе, тем самым [c.20]

Легко показать, что при р >тах а, у ) Рр<Рк, откуда сразу следует, что фр > когда изменения среды вызывают в первую очередь изменения параметров, определяемых генетической структурой особей (коэс )фищ1ентов п1)испособленности), и затем через них уже изменение общей численности популяции, сдвиг в колебаниях генной частоты больше, чем в колебаниях численности. Другими словами, и в этом случае генная структура популяции является более инерционной ее характеристикой, чем общая численность. [c.244]

Для вывода уравнения обратимся сначала к динамике численностей Нц генотипов АгА,. Из соображений удобства будем отличать их от генотипов При отсутствии отбора интенсивность смертности т будет одной и той же для всех генотипов. В коэффициент интенсивности т можно включить зависимость смертности от численности популяции N, генетической структуры р и времени, отражающую регулирование численности (плотности) эколо- [c.257]

Теперь рассмотрим, как выглядят функции, оппсыва-юш пе действие отбора и рекомбинащш-сегрегации в модели с непрерывным временем. Здесь, даже при отсутствии отбора (см. 2), состояние популяции в обш ем случае задается численностями (концентрациями) генотипов, а ие гамет, что резко увеличивает размерность рассматриваемых задач. Сначала напомним уравнение в численностях. Предположим, что интенсивность смертности зависит от генотипа особи ] , обш ей численности популяции И, генетической структуры — вектора частот генотипов р и времени I по формуле [c.288]

Введенное понятие целевой функции можно рассматривать как обобщение принципа адаптивной топографии Райта и фундаментальной теоремы естественного отбора Фишера. Результаты этих авторов касаются поведения приспособленности популяции, которое, в отличие от целевой функции, легко интерпретируется биологически. Однако это преимущество, обусловленное интерпретацией средней приспособленности популяции wix), как относительной скорости роста ее численности, в известной степени, кажущееся. Действительно, если приспособленность популяции равна логарифмической скорости ее роста, то это приводит к экспоненциальному (неограниченно возрастающему или убывающему до нуля) изменению численности популяции — а это биологически мало реально. Кроме того, как известно, учет, помимо отбора других микроэволюционных факторов, приводит обычно к нарушению монотонности поведения средней приспособленпости популяции. Свободные от этого недостатка целевые функции в то же время сохраняют такое ценное (в случае отбора) качество средней приспособленности, как возможность судить по ним о характере перестроек генетической структуры популяции. [c.418]

Термин квантовое видообразование предложил для обозначения этого процесса Грант (Grant, 1963) по причинам, которые станут яснее в дальнейшем. Сам Майр (Мауг, 1954) пользовался термином видообразование путем генетической революции есть и другие синонимы видообразование в результате катастрофического отбора (Lewis, 1963), видообразование в результате чередования подъемов и спадов численности популяций [c.254]

Од высока, низка. Слабо генетически гетерогенная популяция. Возможно, что высокая случайная изменчивость связана со снижением эффективной численности и последующей йнбредной депрессией. Не исключено также изначально низкое генетическое разнообразие при неблагоприятных условиях обитания. Пример — вселение группы основателей в водоем с непривычными условиями обитания. [c.166]

Для решения данной задачи нами был разработан генетический алгоритм. Так как в данном случае мы имеем задачу с ограничениями,накладываемыми на область варьируемых параметров, то, если не предпринимать специальных мер, в процессе эволюции будут появляться недопустимые особи. Методика решения подобных задач построена на использовании методов штрафа, сводящих задачу оптимизации на невыпуклой области к поиску на гиперпараллелепипеде. При проведении вычислений численность популяции составляла 150 особей. Оператор кроссовера был одноточечным, и вероятность мутации составляла 0,01. Использование штрафных функций позволяло весьма быстро исключать из популяции недопустимые особи. [c.35]

Справочник химика 21

Химия и химическая технология