ძირითადი მასალა
კურსი: ბიოლოგია > თემა 21
გაკვეთილი 2: პოპულაციის გენეტიკა- ალელური სიხშირე
- ჰარდი-ვაინბერგის განტოლება
- ჰარდი-ვაინბერგის განტოლების გამოყენება
- ჰარდი-ვაინბერგის პირობების განხილვა
- ალელური სიხშირე და გენოფონდი
- ევოლუციის მექანიზმები
- ჰარდი-ვაინბერგი
- გენების დრეიფი, ბოთლის ყელის ეფექტი და დამაარსებლის ეფექტი
- გენების დრეიფი
- ბუნებრივი გადარჩევა პოპულაციებში
- გადარჩევა და გენების დრეიფი
© 2024 Khan Academyგამოყენების პირობებიკონფიდენციალურობის პოლიტიკაშენიშვნა ქუქი-ჩანაწერებზე
ალელური სიხშირე და გენოფონდი
როგორ ვიპოვოთ ალელური სიხშირე და როგორ განსხვავდება იგი გენოტიპური სიხშირისგან. რა არის გენოფონდი.
საკვანძო საკითხები:
- მიკროევოლუცია არის გენების ვარიაციების, ალელების, სიხშირის ცვლილება პოპულაციაში. როგორც წესი, ხდება დროის შედარებით უფრო მოკლე მონაკვეთში.
- პოპულაციური გენეტიკა არის ბიოლოგიის დარგი, რომელიც შეისწავლის ალელურ სიხშირეებს პოპულაციაში და დროთა განმავლობაში მათი ცვლილების ხასიათს.
- ალელური სიხშირე ნიშნავს იმას, თუ რამდენად ხშირია ესა თუ ის ალელი პოპულაციაში. იგი განისაზღვრება იმის დათვლით, თუ რამდენჯერ გვხვდება ალელი პოპულაციაში, შემდეგ კი ამ ოდენობის შეფარდებით გენის ასლების ჯამურ რაოდენობასთან.
- პოპულაციის გენოფონდი მოიცავს პოპულაციაში არსებული ყველა გენის ყველა ასლს.
დარვინი ხვდება მენდელს — არაპირდაპირი გაგებით
როდესაც დარვინმა მოიფიქრა თავისი თეორიები ევოლუციისა და ბუნებრივი გადარჩევის შესახებ, მან იცოდა, რომ პროცესები, რომლებსაც იგი აღწერდა, დამოკიდებული იყო პოპულაციებში არსებულ მემკვიდრულ ვარიაციაზე. სხვაგვარად რომ ვთქვათ, ისინი დამოკიდებული იყო პოპულაციის ორგანიზმების მახასიათებლებში არსებულ განსხვავებებზე და ამ განსხვავებული მახასიათებლების უნარზე, გადასცემოდნენ შთამომავალს.
მიუხედავად ამისა, დარვინმა არ იცოდა, როგორ იყო ნიშან-თვისებები მემკვიდრული. მისი დროის სხვა მეცნიერების მსგავსად, მასაც მიაჩნდა, რომ ნიშან-თვისებები გადაიცემოდა შერეული მემკვიდრულობის შედეგად. ამ მოდელში მშობლების ნიშან-თვისებები მუდმივად უნდა შეერიოს მათ შთამომავლებს. შერევის მოდელის სიმცდარე დაამტკიცა ავსტრიელმა ბერმა გრეგორ მენდელმა, რომელმაც აღმოაჩინა, რომ ნიშან-თვისებებს განსაზღვრავდა არაშერევადი მემკვიდრული ერთეულები, რომლებსაც გენები ეწოდება.
მართალია, მენდელმა თავისი ნაშრომი გენეტიკის შესახებ დარვინის მიერ მისი ევოლუციური იდეების გამოქვეყნებიდან რამდენიმე წელიწადში გამოაქვეყნა, მაგრამ, სავარაუდოდ, დარვინს არასდროს წაუკითხავს მენდელის ნაშრომი. დღეისთვის ჩვენ შეგვიძლია, გავაერთიანოთ დარვინისა და მენდელის იდეები, რათა უკეთ გავიგოთ, რა არის ევოლუცია და როგორ ხდება იგი.
მიკროევოლუცია და პოპულაციური გენეტიკა
მიკროევოლუცია, ანუ, მცირემასშტაბიანი ევოლუცია, განისაზღვრება, როგორც თაობათა განმავლობაში პოპულაციაში გენების ვარიაციების, ალელების, სიხშირის ცვლილება. ბიოლოგიის დარგს, რომელიც შეისწავლის პოპულაციაში არსებულ ალელურ სიხშირეებსა და იმას, თუ როგორ იცვლება ისინი დროთა განმავლობაში, ეწოდება პოპულაციური გენეტიკა.
მიკროევოლუციას ხშირად უპირისპირებენ მაკროევოლუციას — ევოლუციას, რომელიც მოიცავს დიდ ცვლილებებს, როგორიცაა ახალი ჯგუფებისა თუ სახეობების წარმოქმნა, და რომელიც მიმდინარეობს დროის ხანგრძლივი მონაკვეთების განმავლობაში. მიუხედავად ამისა, ბიოლოგების უმრავლესობა მიკროევოლუციასა და მაკროევოლუციას უყურებს, როგორც ერთსა და იმავე პროცესებს, რომლებიც დროის სხვადასხვა მონაკვეთში ხდება.
მოდით, განვიხილოთ სამი კონცეფცია, რომლებიც ძირითადია მიკროევოლუციის განსასაზღვრად: პოპულაციები, ალელები და ალელური სიხშირე.
პოპულაციები
პოპულაცია არის ერთისა და იმავე სახეობის ორგანიზმთა ჯგუფი, რომლებიც ბინადრობენ ერთსა და იმავე გარემოში და შეუძლიათ შეჯვარება. პოპულაცია არის ყველაზე პატარა ერთეული, რომელსაც შეუძლია, განიცადოს ევოლუცია — სხვაგვარად რომ ვთქვათ, ინდივიდებს არ შეუძლიათ ევოლუციის განცდა.
ალელები
ალელი არის ვერსია გენისა — იმ მემკვიდრული ერთეულის, რომელიც აკონტროლებს ორგანიზმის ცალკეულ მახასიათებელს.
მაგალითად, მენდელმა შეისწავლა გენი, რომელიც აკონტროლებს ბარდის ყვავილის ფერს. არსებობს ამ გენის თეთრი w და იისფერი W ალელები. თითოეული ბარდის მცენარეს აქვს გენის ორი ასლი, რომლებიც შეიძლება, იყოს ან ერთი და იგივე ალელი, ან სხვადასხვა. როცა ალელები განსხვავებულია, ერთ-ერთმა — დომინანტურმა ალელმა, W — შეიძლება, დათრგუნოს მეორე — რეცესიული ალელი, w. მცენარის ალელების ნაკრებს ჰქვია გენოტიპი, რომელიც განსაზღვრავს მის ფენოტიპს, ანუ, იმ თვისებებს, რომლებიც თვალით ჩანს — ამ შემთხვევაში ყვავილის ფერს.
ალელური სიხშირე
ალელური სიხშირე ნიშნავს იმას, თუ რამდენად ხშირად გვხვდება ესა თუ ის ალელი პოპულაციაში. მაგალითად, ბარდის პოპულაციაში ყველა ალელი რომ იყოს იისფერი ალელი, W, მაშინ W-ს ალელური სიხშირე იქნებოდა 100%, ანუ, 1,0. თუმცა თუკი ალელების ნახევარი იქნებოდა W, ხოლო მეორე ნახევარი w, მაშინ თითოეული ალელის ალელური სიხშირე იქნებოდა 50%, ანუ, 0,5.
ზოგადად, შეგვიძლია, ალელური სიხშირე ასე განვმარტოთ
ზოგჯერ პოპულაციაში ორზე მეტი ალელია (მაგალითად, გენის A, a, და A
აგრეთვე შესაძლებელია გენოტიპური სიხშირეებისა — ინდივიდების ოდენობის შეფარდება მოცემულ გენოტიპთან — და ფენოტიპური სიხშირეების — ინდივიდების ოდენობის შეფარდება მოცემულ ფენოტიპთან — დათვლა. თუმცა დაიმახსოვრეთ, რომ ესენი ალელური სიხშირისგან განსხვავებული კონცეფციებია. ამ განსხვავების მაგალითს მოგვიანებით ვნახავთ.
მაგალითი: ალელური სიხშირის პოვნა
მოდით, განვიხილოთ მაგალითი. წარმოიდგინეთ ქვემოთ ნაჩვენები ბარდის მცენარის ძალიან პატარა პოპულაცია. ბარდის თითოეულ მცენარეს აქვს ყვავილის შეფერილობის გენის ორი ასლი.
თუკი დავაკვირდებით გენის ორ ასლს თითეულ მცენარეში და დავითვლით, რამდენი W ასლია მასში, აღმოვაჩენთ, რომ მასში 13-ია. თუკი დავითვლით, რამდენი w ასლია, აღმოვაჩენთ, რომ 5-ია. გენის ასლების ჯამური რაოდენობა მთელ პოპულაციაში არის
ჩვენ შეგვიძლია, თითოეული ალელის ასლების რაოდენობა შევაფარდოთ ასლების ჯამურ რაოდენობასთან, რათა მივიღოთ ალელური სიხშირე. შეთანხმების თანახმად, როდესაც საქმე გვაქვს პოპულაციაში გენის მხოლოდ ორ ალელთან, მათ სიხშირეებს გამოსახავენ სიმბოლოებით
გენის ყველა ალელის სიხშირეები ჯამურად უნდა შეადგენდეს 1-ს, ანუ 100 %-ს.
ალელური სიხშირე განსხვავდება გენოტიპური თუ ფენოტიპური სიხშირისგან. გენოტიპური და ფენოტიპური სიხშირეების დათვლაც შესაძლებელია და ისინი მნიშვნელოვან როლს თამაშობენ იმის გააზრებაში, თუ როგორ განიცდიან პოპულაციები ევოლუციას, თუმცა ისინი იმავეს არ წარმოადგენენ, რასაც ალელური სიხშირე. ქვემოთ მოცემულ დიაგრამაზე ნაჩვენებია განსხვავებები:
ახლა, მოდით, წარმოვიდგინოთ, რომ ჩვენ უკან დავბრუნდებით ერთი თაობის შემდეგ და შევამოწმებთ გენოტიპებს ბარდის ახალი მცენარეებისა, რომლებისგაც შედგება პოპულაცია ახლა. ალელური სიხშირეების საპოვნელად ჩვენ ხელახლა ვაკვირდებით თითოეული ინდივიდის გენოტიპს, ვითვლით თითოეული ალელის ასლების რაოდენობას და ვაფარდებთ მას გენის ასლების ჯამურ რაოდენობასთან. ახლა ჩვენ აღმოვაჩენთ, რომ W-ს სიხშირე ჩამოვარდა
თაობათა განმავლობაში პოპულაციის ალელური სიხშირე შეიცვალა, შესაბამისად, მიკროევოლუციის განმარტების მიხედვით, ჩვენ შეგვიძლია, ვთქვათ, რომ პოპულაციამ ევოლუცია განიცადა. ჩვენ მართლა რომ ვაკეთებდეთ კვლევას, შესაძლოა, დაგვჭირვებოდა სტატისტიკური ტესტი იმის დასადგენად, რომ ეს პროპორციები ნამდვილად განსხვავებულებია.
ამ გაკვეთილის დანარჩენ ნაწილში ჩვენ განვიხილავთ ფაქტორებს, რომლებიც იწვევენ პოპულაციის ევოლუციას, მათ შორის ბუნებრივ გადარჩევას, გენების დრეიფსა — შემთხვევით ცვლილებას — და სხვა ფაქტორებს.
გენოფონდი
პოპულაციის ყველა გენის გენური ასლების ჯამურ კომპლექტს ეწოდება ამ პოპულაციის გენოფონდი. გენოფონდმა თავისი სახელი მიიღო იმ იდეიდან, რომ ჩვენ, არსობრივად, ვიღებთ პოპულაციის ინდივიდების გენის ყველა ასლს ყველა გენისთვის და ვათავსებთ მათ ერთ დიდ, საერთო ფონდში.
ეს რას ნიშნავს? ზემოთ მოყვანილ მაგალითში ჩვენ პოპულაციის ყველა ცხრა ინდივიდს ჩამოვუარეთ და დავაკვირდით მათი ყვავილის ფერის გენის ასლებს. პოპულაციაში იყო 18 ინდივიდის გენის ასლები, რომელთაგან თითოეულიც იყო W ან w ალელი. ახლა წარმოიდგინეთ, რომ ჩვენ ეს პროცესი ხელახლა გავიარეთ ბარდის მცენარის თითოეული გენისთვის, მათ შორის იმ გენებისთვისაც, რომლებიც განსაზღვრავენ სიმაღლეს, თესლის ფერს, თესლის ფორმას, მეტაბოლიზმს და ა.შ. გამოვიდოდა თითოეული გენის 18 ასლი, რომლებსაც ავიღებდით და მოვათავსებდით საერთო ფონდში. პროცესის მიწურულს გენის ასლების საერთო ფონდი იქნებოდა ჩვენი პოპულაციის გენოფონდი.
პოპულაციის ყველა გენის ყველა ასლზე დაკვირვებით ჩვენ შეგვიძლია, დავინახოთ, რამდენი გენეტიკური ვარიაციაა ამ პოპულაციაში. რაც უფრო მეტი ვარიაცია აქვს პოპულაციას, მით უკეთესია მისი უნარი, ბუნებრივი გადარჩევის გზით ადაპტირდეს მისი საბინადრო გარემოს ცვლილებებისადმი. თუკი მეტი ვარიაცია გვაქვს, მაშინ მეტია ალბათობა იმისა, რომ მათ შორის იქნება რამდენიმე ალელი, რომლებიც ორგანიზმებს საშუალებას მისცემს, ეფექტურად გადარჩნენ და გამრავლდნენ ახალ პირობებშიც.
გსურთ, შეუერთდეთ დისკუსიას?
პოსტები ჯერ არ არის.