"Биология (базовый и углублённый уровни)", Агафонова И.Б., Сивоглазов В.И.
Микроэволюция — изменения наследственных признаков в популяциях, из-за которых меняются частоты аллелей и формируются приспособления. Её основой служит наследственное разнообразие, возникающее благодаря мутациям и рекомбинациям. На состав генофонда влияют естественный отбор, миграции, дрейф генов и изоляция. Накопление различий между изолированными популяциями может привести к образованию новых видов, поэтому микроэволюция объясняет происхождение многообразия организмов.
Текст подготовлен нейронной сетью по теме параграфа и не заменяет учебник — важные факты и формулировки сверяйте с ним.
Микроэволюция — наследственные изменения в популяциях, приводящие к изменению частот аллелей и возникновению приспособлений. Иными словами, со временем в популяции становится больше одних наследственных вариантов и меньше других. Это понятие нужно, чтобы описывать эволюционные процессы на уровне вида.
Популяция — относительно изолированная группа особей одного вида, внутри которой происходит свободное скрещивание и изменяется генофонд. Особей объединяют общая территория и возможность обмениваться генами. Именно популяция, а не отдельный организм, является основной единицей микроэволюции.
Генофонд — совокупность всех генов и аллелей, содержащихся в популяции. Аллели — разные варианты одного гена, поэтому генофонд отражает всё наследственное разнообразие группы. Изменение частот аллелей показывает, что в популяции идёт эволюционный процесс.
Видообразование — процесс возникновения новых видов в результате накопления различий между изолированными популяциями. Такие различия могут затрагивать признаки, гены и особенности размножения. Результатом становится репродуктивная изоляция, при которой группы больше не дают общего плодовитого потомства.
Популяция, а не отдельная особь, является элементарной единицей микроэволюции, потому что только у группы организмов можно сравнить частоты аллелей в разных поколениях. Отдельная особь может приобрести мутацию, но она не изменяет генофонд всей группы сама по себе. Эволюция становится заметной, когда носители одних вариантов оставляют больше потомков, чем носители других.
Мутации создают новые аллели, а комбинационная изменчивость формирует новые сочетания уже существующих аллелей при половом размножении. Благодаря этому в популяции появляется материал, на который может действовать среда. Естественный отбор сохраняет варианты, повышающие выживание и размножение, поэтому их доля в следующих поколениях возрастает.
Миграции изменяют генофонд через поток генов: пришедшие особи приносят свои аллели, а ушедшие уносят часть наследственного разнообразия. Дрейф генов действует иначе: частоты аллелей меняются случайно, особенно резко в малых популяциях. Эти факторы могут как сближать популяции, так и усиливать различия между ними.
Естественный отбор имеет направленность, потому что в конкретных условиях чаще сохраняются определённые наследственные варианты. Однако это не означает стремления организмов к заранее заданному совершенству. Приспособленность относительна: признак полезен только в определённой среде и может оказаться невыгодным при её изменении.
Изоляция прекращает или уменьшает обмен генами между популяциями, поэтому различия в них больше не выравниваются скрещиванием. Географические преграды, разные условия обитания или особенности размножения могут поддерживать такую разобщённость. Если различия накапливаются и возникает репродуктивная изоляция, популяции становятся новыми видами, увеличивая многообразие организмов.
| Фактор | Как действует | Изменение генофонда | Возможный результат |
|---|---|---|---|
| Мутационная изменчивость | Возникают новые изменения генетического материала | Появляются новые аллели | Расширение наследственного разнообразия |
| Комбинационная изменчивость | Аллели по-новому сочетаются при размножении | Меняется сочетание аллелей | Появление новых вариантов признаков |
| Естественный отбор | Особи с полезными наследственными признаками оставляют больше потомков | Частоты аллелей изменяются неслучайно | Формирование приспособленности |
| Миграции и поток генов | Особь или её гаметы перемещаются между популяциями | Аллели поступают в популяцию или покидают её | Сближение или изменение состава популяций |
| Дрейф генов | Частоты аллелей меняются случайно | Одни аллели могут исчезнуть, другие закрепиться | Снижение разнообразия и расхождение малых популяций |
| Изоляция | Ограничивается скрещивание и обмен генами | Генофонды популяций обособляются | Накопление различий и возможное видообразование |
Таблица помогает отличать факторы по механизму действия: одни создают наследственные варианты, другие меняют их частоту или разделяют популяции. При анализе ситуации сначала определите, был ли процесс случайным, связанным с отбором или с перемещением особей. Затем проследите, как изменился генофонд и к какому результату это может привести.
В популяции насекомых после нескольких обработок поля увеличилась доля особей, устойчивых к инсектициду. Нужно определить фактор микроэволюции, изменивший состав популяции. Устойчивость должна быть наследственной, иначе она не передастся потомкам.
Ответ: изменение вызвал естественный отбор. Инсектицид стал фактором среды, а преимущество получили наследственно устойчивые особи.
В небольшой популяции частота рецессивного аллеля изменилась после случайной гибели нескольких особей. Требуется объяснить, почему это изменение не обязательно связано с естественным отбором. В условии специально указано, что гибель была случайной, а не зависела от признака.
Ответ: это может быть дрейф генов. Его отличительный признак — случайное изменение частот аллелей, особенно заметное в небольших популяциях.
Две популяции одного вида разделены горным хребтом. Нужно предложить последовательность событий, которая приведёт к образованию разных видов. Одной преграды недостаточно: необходимо показать накопление наследственных различий и появление несовместимости.
Ответ: географическая изоляция запускает расхождение популяций, а его завершением становится репродуктивная изоляция. После этого популяции рассматривают как разные виды.
Ошибка — считать, что эволюционирует отдельная особь. Её допускают, потому что изменения сначала видны у конкретного организма. Проверка проста: спросите, изменились ли частоты аллелей во всей популяции и передаются ли они потомкам.
Ошибка — путать мутации с естественным отбором. Мутация создаёт новый вариант, а отбор лишь изменяет его распространённость среди потомков. Проверьте себя вопросом: речь идёт о появлении аллеля или о его сохранении и увеличении частоты?
Ошибка — называть любое изменение признака приспособлением. Ненаследственная реакция организма не закрепляется в генофонде, а полезность признака зависит от условий среды. Признак можно считать адаптивным, если он наследуется и повышает успешность выживания или размножения.
Ошибка — считать, что изоляция сама создаёт новые признаки. Она прекращает обмен генами, но различия возникают и накапливаются под действием мутаций, рекомбинаций, отбора и дрейфа. Проверьте, названы ли в объяснении факторы расхождения и возникла ли репродуктивная изоляция.
До изучения микроэволюции нужно знать уровни организации живого, наследственность и изменчивость, а также понятия гена, аллеля, мутации и естественного отбора. Эти знания объясняют, откуда берутся варианты признаков и как они передаются. Без них трудно проследить изменение генофонда.
Дальше тема связана с видообразованием и макроэволюцией. Она помогает понять происхождение многообразия организмов и смысл доказательств эволюции. Микроэволюционные изменения служат основой более крупных исторических преобразований живого мира.
Почему эволюционирует популяция, а не отдельный организм?
У отдельного организма могут возникнуть мутации, но за его жизнь частота аллелей в популяции не меняется. Эволюция проявляется через изменение генофонда и соотношения аллелей у многих особей в ряду поколений.
Чем микроэволюция отличается от макроэволюции?
Микроэволюция происходит внутри популяций и видов, изменяя частоты аллелей и признаки. Макроэволюция охватывает крупные изменения выше видового уровня, например появление новых родов или семейств.
Почему мутации считают материалом для эволюции, но не результатом отбора?
Мутации возникают как случайные изменения генетического материала и создают новые варианты признаков. Отбор не создаёт эти варианты, а сохраняет и распространяет те из них, которые повышают успешность размножения.
Как отличить дрейф генов от естественного отбора?
Дрейф генов меняет частоты аллелей случайно, особенно в небольших популяциях, например после случайной гибели особей. Естественный отбор связан с различиями в выживаемости и размножении, поэтому его действие не случайно по отношению к условиям среды.
Всегда ли изоляция приводит к образованию нового вида?
Нет. Изоляция лишь прекращает или уменьшает обмен генами между популяциями, создавая условия для их расхождения. Новый вид возникает, если различия накопятся настолько, что популяции утратят возможность успешно скрещиваться.
11. Микроэволюция. Многообразие организмов как результат эволюции
