Veikiant elementariems genofondo veiksniams, keičiasi tam tikrų genų dažnis, dėl to keičiasi populiacijos genotipas ir fenotipas, o ilgai veikiant natūraliai atrankai, vyksta jos diferenciacija.
Kas yra mikroevoliucija
Mikroevoliucija – populiacijos pokyčiai veikiami evoliucinių veiksnių, dėl kurių gali pasikeisti genofondas ar net atsirasti nauja rūšis.
Evoliucijos veiksniais galima vadinti bet kokius procesus ar reiškinius. Tarp jų yra mutacijos, izoliacija, genetinis dreifas, populiacijos bangos, kurios keičia genetinę sudėtį.
Bet kurių gyventojų skaičius nuolat kinta. To priežastys – įvairios biotinio ir abiotinio pobūdžio įtakos. Tokie gyventojų skaičiaus svyravimai yra periodiški. Taigi, populiacijoje padidėjus individų skaičiui, jis mažėja. 1905 metais S. S. Četverikovas šį dėsningumą pavadino populiacijos bangomis. Jei pateikiate populiacijos bangų pavyzdžių, tai gali būti plėšrūnų skaičiaus svyravimai, skėrių ar triušių dauginimasis Australijoje. Kitas pavyzdys yra lemingų protrūkiaiArkties ar maro epidemijos, kurios anksčiau buvo užregistruotos Europoje.
Būdinga „gyvenimo bangoms“
Šios bangos būdingos visiems gyviems organizmams. Jie gali būti periodiniai arba neperiodiniai. Periodiniai dažniausiai stebimi trumpaamžiuose organizmuose - vabzdžiuose, vienmečiuose augaluose, taip pat daugumoje mikroorganizmų ir grybų. Paprasčiausias pavyzdys būtų sezoniniai skaičių pokyčiai.
Neperiodinės populiacijos bangos priklauso nuo kelių sudėtingų veiksnių derinio. Paprastai jie susiję ne su vienu, o su keliais gyvų organizmų rūšimis biogeocenozėje, todėl gali sukelti radikalų pertvarkymą.
Tarp populiacijos individų skaičiaus pokyčių reikėtų pabrėžti staigų tam tikrų organizmų rūšių atsiradimą naujose srityse, kuriose nėra jų natūralių priešų. Reikia paminėti ir staigius neciklinius populiacijos pokyčius, kurie siejami su stichinėmis „katastrofomis“ir gali pasireikšti biogeocenozės ar viso kraštovaizdžio sunaikinimu. Taigi, keli sausi vasaros laikotarpiai gali pakeisti reikšmingą plotą – sukelti pievų augmenijos atsiradimą pelkėse ir daug sausų pievų.
Jei nurodote populiacijos bangų priežastis, tuomet verta prisiminti ne tik gyvų organizmų santykį tarpusavyje ir su aplinkos veiksniais, bet ir žmogaus įtaką.
Evoliucinė „gyvenimo bangų“prasmė
Tais atvejais, kai bet kurios populiacijos dydis smarkiai sumažėja, gali likti tik keli individai. Tuo pačiu metu jų genų (alelių) dažnis skiriasi nuo to, kuris buvo pradinėje populiacijoje. Jei smarkiai sumažėjus populiacijos individų skaičiui, staigus augimas, tai naujo populiacijos individų skaičiaus augimo protrūkio pradžią duoda nedidelė išlikusi organizmų grupė. Štai kodėl galima teigti, kad populiacijos bangos veikia genofondą, nes tam tikros grupės genotipas lemia visos populiacijos genetinę struktūrą.
Tuo pačiu metu populiacijos mutacijų rinkinys ir jų koncentracija labai pasikeičia atsitiktinai. Taigi, tam tikra mutacijų dalis visai išnyksta, o kai kurios staiga išauga. Apibendrinant galima teigti, kad populiacijos bangos, kaip evoliucinis veiksnys, yra nepaprastai svarbios, nes intensyvios atrankos sąlygomis jos yra pagrindinis evoliucinės medžiagos tiekėjas, kai atranką pakeičia retos mutacijos.
Be to, gyvybės bangos gali laikinai perkelti daugybę mutacijų ar genotipų į kitą abiotinę ar biotinę aplinką. Nepaisant to, net populiacijos bangų ir mutacijų derinys neužtikrina evoliucijos proceso. Jums reikia veiksnio, kuris veikia viena kryptimi, veiksmas (tai, pavyzdžiui, izoliacija).
Izoliacijos poveikis populiacijos dydžiui
Šis veiksnys yra nepaprastai svarbus evoliuciniu požiūriu, nes išprovokuoja naujų požymių atsiradimą vienos rūšies sąlygomis ir neleidžia skirtingoms rūšims kryžmintis tarpusavyje. Verta paminėti, kad dažniausiai pastebima geografinė izoliacija. Jo esmė slypitai, kad vienintelė sritis yra suplėšyta, o asmenų iš skirtingų jos dalių susikirtimas tampa neįmanomas arba sunkus.
Verta pastebėti, kad izoliuotoje populiacijoje atsitiktinai išsivysto mutacijos, o dėl natūralios atrankos jos genotipas tampa vis įvairesnis. Be to, egzistuoja ekologinė izoliacija ir įvairūs biologiniai mechanizmai, neleidžiantys skirtingų rūšių individams laisvai kryžmintis. Pavyzdys galėtų būti skirtingos nuostatos dėl kryžminimo vietos ar laiko, taip pat, pavyzdžiui, kitoks elgesys ar skirtinga gyvūnų lytinių organų struktūra, kuri tampa papildoma kliūtimi kryžminant.
Apibendrinant galima teigti, kad skirtingos izoliacijos rūšys skatina naujų rūšių formavimąsi, bet kartu padeda išlaikyti genetinę rūšies struktūrą.
Genų dreifas
Atsitiktinis genų skaičiaus pokytis bet kurioje mažoje populiacijoje gali turėti reikšmingų pasekmių, nes gali pakisti alelių dažnis. Atsitiktiniai alelių dažnio pokyčiai vadinami genetiniu dreifu. Šis procesas nėra kryptingas. Pirmieji jį atrado genetikai N. P. Dubininas ir D. D. Romashovas.
S. Wrightas gavo patvirtinimą dėl genetinio dreifo atsitiktinumo. Laboratorijoje jis sukryžmino patelę ir patiną Drosophila, kurios buvo heterozigotinės pagal tam tikrą geną. Po to palikuonys buvo gauti su normalaus ir mutantinio geno koncentracija, kuri buvo 50%. Perkelioms kartoms kai kurie individai tapo homozigotiniais mutantinio geno atžvilgiu, kai kurie jį visiškai prarado, o kita dalis turėjo ir mutantinį, ir normalų geną.
Pažymėtina, kad net ir sumažėjus mutantų individų gyvybingumui ir veikiant natūraliai atrankai, mutantinis alelis gali visiškai pakeisti įprastą alelį, sukeldamas specifines populiacijos bangas.
Populiacinių bangų etiologija
Iš visų priežasčių, galinčių turėti įtakos kiekybinėms populiacijos savybėms, pirmaujančią vietą užima klimato sąlygos, o biotiniai veiksniai nustumiami į antrą planą. Esant mažai rūšių įvairovei, individų skaičius populiacijoje priklauso nuo oro sąlygų, aplinkos cheminės sudėties, taip pat nuo užterštumo laipsnio.
Verta pažymėti, kad populiacijos bangų priežastys, kurios iš anksto nulemia populiacijos dydžio kitimą, priklauso nuo jos tankio arba įtakos nepriklausomai nuo šio parametro.
Abiotiniai ir antropogeniniai veiksniai, kaip taisyklė, nepriklauso nuo gyventojų tankio. Nuo jo labiau priklauso biotinė įtaka. Pažymėtina teritorinė elgsena, kuri evoliucijos eigoje yra efektyviausias mechanizmas, stabdantis individų skaičiaus augimą populiacijoje. Taigi individų veikla apsiriboja atitinkama erdve. Didėjant skaičiui, išsivysto specifinė konkurencija dėl išteklių arba tiesioginis priešiškumas (atakos prieš konkurentus).
Gyventojų bangos taip pat priklauso nuo elgesioreakcijos, kurioms esant dideliam gyventojų skaičiui būdingas masinės migracijos instinktas. Taip pat gali išsivystyti reakcija į stresą, kai individams išsivysto fiziologinės savybės, mažinančios vaisingumą ir didinančios mirtingumą. Taigi sutrinka oogenezės ir spermatogenezės procesas, dažnėja persileidimų atvejai, mažėja individų skaičius vienoje kartoje ir ilgėja brendimo laikotarpis. Be to, mažėja instinktas rūpintis palikuonimis, keičiasi elgesys – auga agresyvumas, pastebimas kanibalizmas ir neadekvati reakcija į priešingos lyties asmenis, o tai galiausiai mažina populiaciją.
Populiacijų skaičiaus pokyčių ypatumai
Daugelis ekologinių procesų, susijusių su populiacijos išplitimu tam tikroje teritorijoje arba su vietiniu skaičiaus protrūkiu, primena savotiškas bangas, kurios, kaip minėta, vadinamos „gyvybės bangomis“. Tipiškas pavyzdys yra staigus vabzdžių kenkėjų skaičiaus padidėjimas ribotame miško plote. Esant palankioms sąlygoms, vabzdžiai gali užfiksuoti vis daugiau naujų teritorijų, o tai yra tipiškas jų tankumo padidėjimo arba vadinamosios populiacijos bangos plitimo vaizdas. Žinant mobilumo ypatybes ir tam tikrus populiacijos požymius, galima nesunkiai apskaičiuoti šios bangos sklidimo greitį ir galimus valdymo būdus.
Panašiai galima apibūdinti epidemijos bangas, todėl ši teorija yra sėkminganaudojamas įvairių ligų plitimo pobūdžiui ir šio proceso greičiui nustatyti.
Be to, turėtume paminėti populiacijos genetines bangas, kurios apibūdina konkretaus geno pasiskirstymo pobūdį tam tikros populiacijos užimamoje teritorijoje.
Populiacinių bangų veikimo mechanizmas
Gyventojų bangas galima apibūdinti naudojant modelio pavyzdį. Taigi uždaroje dėžutėje yra 500 juodų ir tiek pat b altų rutuliukų, kas atitinka alelių dažnį P-0, 50. Jei atsitiktinai pašalinsime 10 rutuliukų ir manysime, kad 4 iš jų yra juodi ir 6 b alti., tada alelio dažnis bus atitinkamai 0,40 ir 0,60.
Jei padidinsite rutulių skaičių 100 kartų pridėdami 400 juodų ir 600 b altų, o tada vėl atsitiktinai pasirinksite bet kuriuos 10, tikėtina, kad jų spalvų santykis labai skirsis nuo originalo, pavyzdžiui, 2 juodi ir 8 b alti. Šiuo atveju alelio dažnis bus atitinkamai P-0,20 ir P-0,80. Jei imsime trečią mėginį, tai yra tikimybė, kad iš 10 pasirinktų bus ištraukti 9 b alti rutuliukai arba net visi būk b altas.
Iš šio pavyzdžio galima spręsti apie atsitiktinius alelių dažnio svyravimus natūraliose populiacijose, kurie gali sumažinti arba padidinti konkretaus geno koncentraciją.
