11.Механизмы эволюции. Механизмы видообразования.

Существует три основных механизма эволюции.

1. Естественный отбор

2. Дрейф генов

3. Горизонтальный перенос генов

Естественный отбор.

Эволюция посредством естественного отбора — это процесс, при котором закрепляются мутации, увеличивающие приспособленность организмов. Естественный отбор часто называют «самоочевидным» механизмом, поскольку он следует из таких простых фактов, как:

1. Организмы производят потомков больше, чем может выжить;

2. В популяции этих организмов существует наследственная изменчивость;

3. Организмы, имеющие разные генетические черты, имеют различную выживаемость и способность размножаться.

Такие условия создают конкуренцию между организмами в выживании и размножении и являются минимально необходимыми условиями для эволюции посредством естественного отбора. Таким образом, организмы с наследственными чертами, которые дают им конкурентное преимущество, имеют большую вероятность передать их своим потомкам, чем организмы с наследственными чертами, не имеющими подобного преимущества.

Центральное понятие концепции естественного отбора — приспособленность организмов. Приспособленность определяется как способность организма к выживанию и размножению, которая определяет размер его генетического вклада в следующее поколение. Однако главным в определении приспособленности является не общее число потомков, а число потомков с данным генотипом (относительная приспособленность). Например, если потомки успешного и быстро размножающегося организма слабые и плохо размножаются, то генетический вклад и, соответственно, приспособленность этого организма будут низкими.

Если какая-либо аллель увеличивает приспособленность организма больше, чем другие аллели этого гена, то с каждым поколением доля этой аллели в популяции будет расти. То есть, отбор происходит в пользу этой аллели. И наоборот, для менее выгодных или вредных аллелей — их доля в популяциях будет снижаться, то есть отбор будет действовать против этих аллелей. Влияние определённых аллелей на приспособленность организма не является постоянным — при изменении условий окружающей среды вредные или нейтральные аллели могут стать полезными, а полезные вредными.

Естественный отбор для черт, которые могут изменяться в некотором диапазоне значений (например, размер организма), можно разделить на три типа:

1. Направленный (движущий) отбор — изменения среднего значения признака в течение долгого времени, например увеличение размеров тела;

2. Дизруптивный отбор — отбор на крайние значения признака и против средних значений, например, большие и маленькие размеры тела;

3. Стабилизирующий отбор — отбор против крайних значений признака, что приводит к уменьшению дисперсии признака и уменьшению разнообразия.

Частным случаем естественного отбора является половой отбор, субстратом которого является любой признак, который увеличивает успешность спаривания за счёт увеличения привлекательности особи для потенциальных партнёров. Черты, которые эволюционировали за счёт полового отбора, особенно хорошо заметны у самцов некоторых видов животных. Такие признаки, как крупные рога, яркая окраска, с одной стороны могут привлекать хищников и понижать выживаемость самцов, а с другой это уравновешивается репродуктивным успехом самцов с подобными ярко выраженными признаками.

Отбор может действовать на различных уровнях организации, таких как гены, клетки, отдельные организмы, группы организмов и виды. Причём отбор может одновременно действовать на разных уровнях.

Дрейф генов.

Дрейф генов – случайные изменения частот аллелей в популяции небольшого размера при смене поколений. Такие случайные изменения могут вести к трем основным итогам: колебания частот аллелей при смене поколений, закрепление аллеля (его частота становится равна 1, 00), или элиминирование аллеля (частота равна 0, 00). Вероятность того или иного исхода зависит от размера популяции. Чем он больше, тем ниже вероятность закрепления/элиминации аллеля и тем меньше амплитуда колебаний его частот (на этом принципе основан закон Харди-Вайнберга – в популяции бесконечно большого размера, в которой не действует естественный отбор и не происходят мутации, частоты аллелей стабильны и не меняются). Дрейф генов начинает действовать при резком сокращении размера популяции, сокращая генетическое разнообразие (эффект бутылочного горлышка).

Горизонтальный перенос генов.

ГПГ – передача генетического материала от одного организма к другому, не являющемуся его потомком. Наиболее распространен у бактерий, то способствует, например, распространению устойчивости к антибиотикам посредством того, что при возникновении генов устойчивости у одной бактерии они могут сначала быстро распространиться по популяции, а затем и передаться другим видам. Известны также случаи ГПГ от бактерий к эукариотам. Например, одними из самых масштабных подобных случаев были между предками эукариот и бактериями во время приобретения первыми хлоропластов и митохондрий. При этом существует гипотеза, что именно эти переносы генов в итоге привели к формированию ядра. Также переносчиками ДНК между представителями отдельных доменов могут быть вирусы.

Механизмы видообразования.

В настоящее время выделяют два основных механизма видообразования:

1. Географическое (аллопатрическое). Этот механизм видообразования основан на появлении географической изоляции (в результате разделения ареала каким-либо барьером или миграции в новое место), постепенном накоплении мутаций, и появления репродуктивной изоляции. Пример: трехиглая колюшка

2. Экологическое (симпатрическое). Данный механизм связан с расхождением групп особей одного вида, обитающих на одном ареале, по экологическим признакам. При этом промежуточные формы оказываются менее приспособленными, а разошедшиеся группы формируют новые виды. Пример: дарвиновские вьюрки на Галапагосских островах.