Популяционные волны, дрейф генов, миграция и «эффект основателя» в популяциях современного человека

Популяционные волны, дрейф генов, миграция и «эффект основателя» в популяциях современного человека — начальные сведения о применении ключевых концепциё в области популяционной генетики и эволюционной биологии к популяциям современного человека.

Исследование популяционных волн, дрейфа генов, миграции и «эффекта основателя» помогает изучить, каким образом исторические, социальные и экологические факторы влияют на эволюцию и генетическое разнообразие популяций современного человека.

Помогают объяснить изменения в генетическом разнообразии и структуре популяций человека.

Дрейф генов. Десять симуляций случайного генетического дрейфа одного данного аллеля с исходным частотным распределением 0,5, измеренным в течение 50 поколений, повторенных в трех репродуктивно синхронных популяциях разных размеров. В этих моделях аллели дрейфуют к потере или фиксации (частота 0,0 или 1,0) только в самой маленькой популяции.

Популяционные волны

Популяционные волны (волны жизни) — колебания численности особей в популяции, которые могут быть вызваны экологическими факторами, такими как изменение климата, ограниченное количество пищевых ресурсов, наличие поблизости хищников и т. д.

Последствия популяционных волн:

• Уменьшение численности может привести к бутылочному горлышку — резкому сокращению генетического разнообразия.
• Восстановление численности основано на генах уцелевших особей, что может изменить генетический состав популяции.

Пандемии, войны, экономические условия могут оказывать существенное влияние на численность и распределение человеческих популяций. В историческом контексте одним из примеров популяционных волн является перемещение человека из Африки в другие части света. Колебания численности зависели от изменения климата и наличия ресурсов для жизни.

Дрейф генов

Дрейф генов — случайные изменения частот аллелей и генотипов, происходящие в небольшой полиморфной популяции при смене поколений.

Один из механизмов дрейфа генов заключается в следующем. В процессе размножения в популяции образуется большое число половых клеток — гамет. Большая часть этих гамет не формирует зигот. Тогда новое поколение в популяции формируется из выборки гамет, которым удалось образовать зиготы. При этом возможно смещение частот аллелей относительно предыдущего поколения.

В отличие от естественного отбора, дрейф генов происходит случайно и со временем может приводить к потере генетического разнообразия в популяции. Например, если в результате стихийного бедствия часть населения оказывается изолированной, это может повлиять на состав генотипов и аллелей в новой популяции. Такой эффект особенно заметен в небольших популяциях, где случайные изменения могут существенно повлиять на всю генетическую структуру.

Миграция

Миграция — фактор, воздействующий на изменчивость популяции в случае, если иммигранты генетически отличны от членов нативной популяции.

Например, когда представители одной популяции мигрируют в другую, принося новые аллели, это увеличивает генетическое разнообразие популяции и улучшает её адаптацию к окружающей среде.

При миграции скорость изменения частоты гена в популяции зависит от двух факторов:

• от интенсивности иммиграции;
• от различий в частоте данного аллеля между популяцией-донором и популяцией (субпопуляцией)-реципиентом.

Миграция способствует появлению новых генетических профилей и может как обогащать, так и размывать уникальные генетические особенности местной популяции.

Пример: высокая распространённость непереносимости лактозы у азиатских народов, где не было распространено молочное хозяйство, тогда как у европейского населения вследствие разведения домашнего скота и активного употребления сырого молока, в процессе эволюции наследовалась генетическая мутация, позволяющая усваивать лактозу. На географическом стыке, где происходило смешение народов, непереносимость чуть снизилась: если в Восточной Азии она затрагивает 90-100 % населения, то в Центральной Азии — около 80 %.

Эффект основателя

Эффект основателя — явление в популяционной генетике, при котором новая популяция создаётся небольшим числом особей из исходной популяции, что приводит к уменьшению генетического разнообразия и случайному сдвигу частот аллелей относительно исходной популяции.

Иллюстрация эффекта основателя: слева — исходная популяция, справа — три возможные дочерние колонии с немногими основателями

Эффект основателя происходит, когда новая популяция создаётся небольшим числом особей с ограниченным генетическим разнообразием. Это может привести к следующим изменениям.

• Снижению генетического разнообразия: уменьшению числа аллелей по сравнению с исходной популяцией.
• Смещению частот аллелей: некоторые аллели могут стать более распространёнными или, наоборот, исчезнуть.
• Повышению частоты редких генетических заболеваний: из-за увеличения частоты редких аллелей.

Эффект основателя позволяет объяснить влияние родительского генетического материала на возникновение ряда наследственных заболеваний или уникальных черт в изолированных общностях — например, у переселенцев на новых территориях.

Литература

• В. В. Пасечник, А. А. Каменский, Г. Г. Швецов, З. Г. Гапонюк родителей/электронные учебники/9кл. Пасечник, Касенский Биология (Линия жизни).pdf Биология. 9 класс : учеб. для общеобразоват. организаций: издание в pdf-формате / В. В. Пасечник. — Москва: Просвещение, 2018.
• В. С. Рохлов, С. Б. Трофимов, А. В. Теремов Биология. 9-й класс: учебник: издание в pdf-формате. — Москва: Просвещение, 2022.
• В. В. Пасечник и др. Биология. 10 класс : учеб. для общеобразоват. организаций : углубл. уровень / В. В. Пасечник. — М.: Просвещение, 2019.
• В. В. Пасечник и др. Биология. 11 класс: учеб. для общеобразоват. организаций: углубл. уровень / В. В. Пасечник. — М.: Просвещение, 2019.
• А. В. Теремов, Р. А. Петросова Биология. Биологические системы и процессы: учебное пособие для общеобразовательных организаций (углублённый уровень). В 2 ч. Ч. 1. — М.: Мнемозина, 2018.
• А. В. Теремов, Р. А. Петросова Биология. Биологические системы и процессы: учебное пособие для общеобразовательных организаций (углублённый уровень). В 2 ч. Ч. 2. — М.: Мнемозина, 2018.

Одним из источников, использованных при создании данной статьи, является статья из википроекта «Рувики» («ruwiki.ru») под названием «Популяционные волны, дрейф генов, миграция и «эффект основателя» в популяциях современного человека», расположенная по адресу: — «https://ru.ruwiki.ru/wiki/Популяционные_волны,_дрейф_генов,_миграция_и_«эффект_основателя»_в_популяциях_современного_человека» Материал указанной статьи полностью или частично использован в Циклопедии по лицензии CC-BY-SA 4.0 и более поздних версий. Всем участникам Рувики предлагается прочитать материал «Почему Циклопедия?».