GENETYKA

POPULACJI

Sylwia N
Magdalena W

POPULACJA

•

Mianem

populacji

określamy

pewną liczbę osobników jednego
gatunku, zasiedlających dany
obszar w danym czasie i
tworzących na tym obszarze
pewną biologiczną całość.

Genetyka populacji

•

Genetyka populacji

– nauka o

dziedziczności

i

zmienności

organizmów (które są oparte na
informacji zawartej w podstawowych
jednostkach dziedziczności – genach)
rozpatrywana na poziomie populacji.

•

Genetyka

populacji

zajmuje

się

badaniem alleli genów w populacji
oraz siłami, które utrzymują lub
zmieniają częstość poszczególnych
alleli i genotypów w populacji.

•

Głównym przedmiotem jej zainteresowania jest
tzw.

populacja panmiktyczna (mendlowska).

Fundament genetyki populacyjnej opiera się na cechach,

które są charakterystyczne dla populacji będącej w stanie

równowagi genetycznej (populacji panmiktycznej):



Populacja jest duża (nieskończenie duża)



Organizmy są diploidalne



Rozmnażają się płciowo



Pokolenia nie zachodzą na siebie



Wszystkie osobniki w populacji krzyżują się ze sobą swobodnie i
losowo; mają równe szanse na posiadanie potomstwa



Nie działają na nią czynniki zaburzające równowagę genetyczną,
czyli:

•

Izolacje (nie ma wymiany genów z innymi populacjami)

•

Selekcja

•

Dryft genetyczny

•

Dobór naturalny (nie działają mechanizmy różnicujące przeżywanie
bądź rozrodczość osobników o odmiennych genotypach)

•

Mutacje

•

Migracje (nie ma miejsca emigracja ani imigracja)

Jak rozumieć warunki
równowagi genetycznej w
populacji?

1) organizmy są diploidalne

– zatem prawo nie sprawdzi

się w przypadku nowo powstałych poliploidów i
aneuploidów, za to będzie dotyczyć tych gatunków, u
których zaszła już wtórna diploidyzacja

2) rozmnażają się płciowo

– zatem nie dotyczy populacji

rozmnażających się apomiktycznie, wegetatywnie itp.

3) pokolenia nie zachodzą na siebie:

to znaczy, że kiedy

dzieci zaczynają się rozmnażać już przestali
rozmnażać się rodzice oraz, że nie ma par
międzypokoleniowych. Często nie spełnione, możemy
natomiast wybrać próby z różnych pokoleń, by
uściślić dane.

4) osobniki kojarzą się losowo

(populacja panmiktyczna):

przy kojarzeniu się nie ma żadnych preferencji. W
praktyce prawie nigdy nie jest spełnione, bo tu właśnie
działa selekcja – mechanizm ewolucji.

5) populacja jest bardzo duża

(nieskończenie duża): czyli

to prawo nie sprawdzi się w populacjach małych i
izolowanych, do badań trzeba brać duże próby z
populacji.

6) nie ma migracji

– nie ma wymiany osobników z innymi

populacjami tego samego gatunku

7) nie ma mutacji

– w praktyce może być spełnione tylko

w ograniczonym okresie czasu, kiedy można zaniedbać
skutki mutacji

8) dobór naturalny nie wpływa na badany gen

– to znaczy

wtedy, gdy każdy fenotyp ma jednakowe szanse
przeżycia i wydania potomstwa.

•

Jeżeli

populacja

mendlowska

jest

dostatecznie duża i są zachowane
warunki równowagi genetycznej, to
osobniki

homozygotyczne

i

heterozygotyczne w stosunku do alleli
danych genów będą w kolejnych
pokoleniach występować w tych samych
proporcjach liczbowych. Stwierdzili to
niezależnie

od

siebie

w

1908r.

matematyk

Hardy

i lekarz

Weinberg

.

•

Godfrey Harold Hardy

(1877-1947,

Wielka Brytania). Profesor Uniwersytetu
w Cambridge. Wybitny matematyk, jego
prace dotyczyły teorii liczb i teorii
szeregów. Sformułowanie podstawowe
prawa genetyki populacyjnej jest jednym
z mniejszych jego osiągnięć naukowych.

•

Dr Wilhelm Weinberg

(1862-1937) był

niemieckim lekarzem, który w 1908 roku
niezależnie od prac G.H. Hardego
sformułował analogiczne prawo. Panowie
nigdy nie współpracowali bezpośrednio.
Weinbergowi zawdzięczamy określenie
większości warunków jakie musi spełnić
populacja, by prawo miało zastosowanie.

Prawo Hardy’ego -Weinberga

„ Procesy rekombinacji i niezależnej

segregacji chromosomów w mejozie

nie powodują zmian w częstości alleli

w populacjach potomnych w stosunku

do populacji rodzicielskich”

• Prawo Hardy’ego – Weinberga przedstawia stan

dynamicznej równowagi w populacji, a więc opisuje

stan populacji idealnej (idealnych populacji w

stanie równowagi genetycznej w przyrodzie nie ma)

Zgodnie

z

prawem

Hardy'ego-

Weinberga

częstość

występowania

różnych genotypów w populacji jest
stała i zależna jedynie od częstości
występowania alleli w danej populacji.
Prawo to stosuje się do dużych,
mendlowskich

populacji.

Dla

przypadków

występowania

dwóch

alleli rozkład genotypów w populacji
możemy przedstawić matematycznie
jako kwadrat dwumianu.

Prawo Hardy’ego -Weinberga

Pozwala na obliczenie częstości występowania:

poszczególnych genotypów w populacji, poszczególnych

alleli w populacji

(p + q)

2

= p

2

+ 2pq + q

2

p = częstość allelu dominującego

q = częstość allelu recesywnego

p + q = 1

(A + a)

2

= A

2

(AA) + 2Aa + a

2

(aa)

AA - homozygoty dominujące
Aa - heterozygoty
aa - homozygoty recesywne

• Genetyka

współczesna

tłumaczy

to

następująco:

Załóżmy, że badamy populację

ślimaka ogrodowego (Cepaea hortensis)
występującą w Polsce. O ubarwieniu muszli
tego mięczaka decyduje para alleli: A
(jednolicie ubarwiona) i a (pasiasta). Każdy
osobnik w danej populacji może mieć
zatem albo genotyp AA, Aa lub aa.
Kojarzenie par w populacji jest losowe i
płodność krzyżówek jest mniej więcej
jednakowa,

więc

stosunek

ten

w

następnych pokoleniach też będzie wynosił
¼ :½ :¼

•

Oznaczając ilość genów A i a symbolami p (ilość

genów A) i q (ilość genów a). Wówczas:

p + q = 1

•

W każdym pokoleniu określona liczba

p

plemników

zawierających czynnik

A

i pewna liczba

q

plemników

zawierających czynnik

a

zapładnia liczbę

p

jaj z

czynnikiem

A

i liczbę

q

jaj posiadających gen

a

.

•

W ten sposób:

(pA + qa) x (pA + qa) = (pA + qa)

2

•

Kwadrat

dwumianu

rozwinięty

matematycznie

przybiera postać:

p

2

AA + 2pqAa + q

2

aa

•

Oznacza to, że w każdym pokoleniu liczba

heterozygot będzie dwukrotnie wyższa niż liczba

homozygot dominujących i niż liczba homozygot

recesywnych.

Zależność między częstością

genów p i q oraz częstością

genotypów

•

Matematyczna

formuła

prawa

Hardy'ego-Weinberga

pozwala

na

obliczenie

częstości

występowania

poszczególnych alleli w populacji.
Jeżeli znamy wartość p

2

(częstość

genotypu AA) lub wartość q

2

(częstość

genotypu

aa),

możemy

obliczyć

częstość

pozostałych

genotypów.

Jedynym warunkiem jest, aby cecha
była determinowana jedną parą genów.

Przykład

• Albinizm

– występuje w populacjach ludzkich

z częstością 1/20 000. Jest to cecha

recesywna, a więc ujawnia się jedynie u

homozygot. Zatem częstość występowania

homozygot (wartość q

2

) wynosi 1/20 000.

•

Obliczamy q jako pierwiastek z q

2

: wynosi w

przybliżeniu 1/141.

•

Następnie obliczamy p, wychodząc ze wzoru

1- q = p (bo: p + q = 1): p= 140/141.

•

Następnie korzystając ze wzoru Hardy'ego-

Weinberga

możemy

wyliczyć

częstość

występowania heterozygot Aa (czyli ludzi

przenoszących gen albinizmu, lecz nie

ujawniających go): 2pq = 2 x 140/141 x 1/141

= 1/70.

•

Zatem co 70 człowiek nie będący albinosem

jest nosicielem genu warunkującego albinizm.

Jak obliczył Müller, przeciętnie biorąc każdy

człowiek jest nosicielem mniej więcej 8

genów recesywnych, które ze społecznego

punktu widzenia są niepożądane.

Częstość grup krwi A, B, AB i 0 w

równowadze Hardy’ego - Weinberga

I

A

i I

B

– allele dominujące; i – allel

recesywny

•

Populacja, w której zachowane jest prawo
Hardy’ego i Weinberga co do jakiegoś genu,
nie zmienia się jeżeli chodzi o determinowaną
nim cechę. Ale w populacjach mamy
jednocześnie wiele genów, każdy należy
analizować oddzielnie. Populacje, w których
żaden gen się nie zmienia w praktyce nie
istnieją.

•

Napotykając na odstępstwa od prawa możemy
zastanawiać się, z czego one wynikają i badać
mechanizmy oraz czynniki zaburzające
równowagę genetyczną, które prowadzą do
zmian puli genowej populacji => mechanizmy
ewolucji populacji.

Czynniki zaburzające

równowagę

genetyczną

Mutacje

•

Mutacje

to trwałe zmiany w materiale

genetycznym komórki, wywołujące powstawanie
nowych cech.

•

Cała zmienność genetyczna wywodzi się od mutacji, ale tylko około
30% mutacji punktowych zachodzących na poziomie DNA
uwidacznia się zmianą struktury syntetyzowanego białka. Dlatego
większość ocen częstości mutacji z reguły zaniża częstość tego
procesu.

•

W genetyce populacyjnej stosuje się dwie metody
oceny częstości mutacji:

- metoda bezpośrednia
- metoda pośrednia

Metoda bezpośrednia

Metoda bezpośrednia

stosowana jest

wyłącznie do cech autosomalnych
dominujących o wysokim stopniu
penetracji,

a

polegająca

na

obserwowaniu w populacji wszystkich
przypadków pojawienia się cechy
dominującej, w których rodzice nie
przejawiają tej cechy.

Metoda pośrednia

polega na przyjęciu

założenia,

że

w

populacji

zachodzi

równowaga pomiędzy przyrostem częstości
genów

spowodowanych

mutacją,

a

zmniejszeniem się częstości zmutowanego
allela w wyniku selekcji.

W metodzie pośredniej konieczna jest
znajomość wartości

adaptacji biologicznej (f),

która określa stosunek liczby dojrzałych
płciowo potomków mutanta do średniej liczby
osobników z cechą występującą przed
mutacją.

Metoda pośrednia

Współczynnik

adaptacji

(f)

przyjmuje wartość od jeden do zera.



Wartość

adaptacji

jest

odchyleniem

przeżywalności

i

zdolności

rozrodczej,

a

więc

odchyleniem

wartości

genotypu

osobnika od średniej wartości tej
cechy w populacji.

Mutacje

Częstość nowych mutacji można wyliczyć ze

wzorów dla cech:

- autosomalnych dominujących:

m = 1/2 (1- f)

a

-

autosomalnych recesywnych:

m = (1- f) a

- sprzężonych z chromosomem X:

Xm = 1/3 (1 - f) a*

m - częstość mutacji danego genu przypadająca na gametę w pokoleniu

f - wartość adaptacji biologicznej

a - częstość występowania danej cechy, czyli n/N, gdzie N to liczebność

populacji, n to liczba nosicieli danej populacji

a* - częstość występowania danej cechy u mężczyzn

 Wzór dotyczący

mutacji autosomalnych

recesywnych

różni się od wzoru na obliczenie

częstości

mutacji dominujących

, ponieważ

każda homozygota recesywna ginąc zabiera
nie jeden, ale dwa zmutowane allele z
populacji.

 W przypadku

cech sprzężonych z płcią

,

przy założeniu istnienia równowagi między
procesem mutacji a selekcją, z populacji
ubywają tylko osobnicy płci męskiej, którzy
są

nosicielami

około

jednej

trzeciej

wszystkich chromosomów X w populacji.

Jeżeli liczba nowych mutacji równa się

liczbie eliminowanych, zmutowanych genów,

to obciążenie genetyczne populacji znajduje

się w stanie równowagi

Do

wzrostu

obciążenia

genetycznego

populacji dojdzie gdy:

- zwiększy się liczbę czynników

mutagennych i mutacji de novo

- obniży się tempo selekcji osobników

obarczonych defektami genetycznymi

- oba te procesy występują jednocześnie

Mutacjom sprzyjają wszystkie procesy, w
wyniku których dochodzi do wzrostu
obciążenia genetycznego populacji

(są to

procesy dysgeniczne)

. Należą do nich

m.in.:

1)

narastanie w środowisku człowieka czynników

mutagennych (promienie jonizujące, chemizacja
rolnictwa i przemysłu spożywczego, lekomania,
narkomania)

2)

likwidacja chorób zakaźnych, które w przeszłości

były potężnym czynnikiem selekcyjnym

3)

wczesna

diagnostyka

i

terapia

chorób

uwarunkowanych genetycznie

4)

obniżanie śmiertelności niemowląt

5)

małżeństwa krewniacze

Migracje

•

Wyróżniamy dwa rodzaje migracji:



Emigracja

–

przemieszczanie

się

osobników z badanej populacji na
zewnątrz. Każdy osobnik zabiera ze sobą
dwa allele badanego genu.



Imigracja

–

przemieszczanie

się

osobników z zewnątrz do badanej
populacji. Każdy osobnik przynosi ze sobą
dwa allele badanego genu.

Migracje

Zmiany częstości allela A w jednym pokoleniu w

następstwie migracji określonej frakcji genów

określa wzór:

p = m (p

m

- p)

p - częstość allela A w populacji
p

m

-

częstość allela A u imigrantów

p - zmiana częstości w jednym pokoleniu

m - współczynnik migracji (stosunek migrujących

genów wchodzących do populacji na jedno

pokolenie)

Migracje - przykładowe zadanie

Dane:

•

p = 0,4

•

p

m

= 0,6

•

10% rodziców dających nowe pokolenie jest imigrantami

(m = 0,1)

p = m (p

m

- p)

p = 0,1 (0,6 - 0,4) = 0,02

w następnym pokoleniu:

p

1

= p + p

p

1

= 0,4 + 0,02 = 0,42

Dryft genetyczny

•

Losowa, nieukierunkowana zmiana częstotliwości

alleli wywołana:



Odstępstwami

od

prawdopodobieństw

oczekiwanych

na

podstawie

obliczeń

statystycznych



Przypadkowymi zdarzeniami eliminującymi pewne

osobniki z populacji

•

Odgrywa więc istotną rolę w usuwaniu bądź

promowaniu

bardzo

rzadkich

alleli

(może

prowadzić do utrwalenia jednego z alleli i

wykluczenia drugiego, niezależnie od ich wartości

adaptacyjnej)

Dryft genetyczny – drugi

mechanizm ewolucji

•

Dryft genetyczny jest zjawiskiem
występującym we wszystkich populacjach,
ale wywierającym dramatyczne skutki w
małych populacjach. Na skutek przypadku
w takich populacjach może zaniknąć jakiś
allel pomimo jego dużych wartości
przystosowawczych. Można
eksperymentalnie policzyć, jak duża
powinna być populacja by wyeliminować
negatywne działanie dryfu.

Na wykresach znajdujemy
matematyczną

symulację

frekwencji genów wynikającą
ze zmian losowych. U góry:
populacja

mała

(100

osobników), u dołu populacja
duża (10 000 osobników).
Widać, że w małej populacji
prawdopodobieństwo
przypadkowej

eliminacji

allelu jest znacznie większe i
niektóre allele „znikają” z
populacji już w 4 pokoleniu. Z
czasem populacja jest coraz
mniej zróżnicowana i traci
możliwości przystosowawcze
co zagraża jej całkowitym
wyginięciem.

Dryft genetyczny może mieć
charakter:

- tzw. efektu szyjki butelki –

kiedy

populacja zmniejsza się do małej liczby

osobników (np. przez chorobę lub głód)

- tzw. efektu założyciela –

kiedy mała i

niereprezentatywna

grupa

zakłada

nową kolonię (np. Amisze - religijna

sekta w USA założona przez małą

liczbę rodzin imigrantów)

Efekt szyjki butelki

Czarne kółka - osobniki o

allelu A

Czerwone kółka - osobniki

z rzadszym allelem a

Na skutek przypadkowego

zdarzenia (powódź, susza)

następne pokolenie tej

populacji będzie stanowić

wyłącznie

potomstwo

małej

ilości

ocalałych

osobników

(obszar

zakreskowany).

Efekt założyciela

•

Jeśli z jakiejś populacji wyodrębni się grupę
osobników, przeniesie je na nowy teren i rozmnożą
się tam one wytwarzając nową populację, to
struktura genetyczna nowej populacji będzie
determinowana

częstotliwościami

alleli

występującymi wśród grupy założycieli, a nie
populacji, z której oni pochodzą.

•

Efekt założyciela jest niezwykle niebezpieczny w
populacjach stworzonych z małej liczby osobników
wyjściowych,

z

powodu

niebezpieczeństwa

wystąpienia wśród nich niezidentyfikowanego
nosiciela (nosicieli) genów letalnych.

Efekt założyciela

Częstość allelu
determinującego biały kolor

oczu w populacji Drosophila
zamieszkującej stały ląd = 0.1

Na odległą wyspę

przedostają się:

białoki samiec i

białoka samica, nie

mające allelu

warunkującego kolor

oczu czerwony

(normalny kolor

oczu). Całość

populacji na wyspie

ma kolor oczu biały

Efekt założyciela

•

Basenji – pies przywieziony z
Etiopii

i

rozmnożony

w

Europie z kilku osobników
założycielskich.

•

W

populacji

europejskich

Basenji występuje dziedziczna
anemia hemolityczna, która
jest praktycznie nieznana u
psów żyjących w Afryce.

•

Wśród psów przywiezionych z
Afryki znajdował się jeden (?)
nosiciel genu letalnego, który
został rozpowszechniony w
całej populacji.

Selekcja - definicja

•

Selekcja to zjawisko polegające na eliminowaniu

pewnych

osobników

z

populacji,

lub

uniemożliwianiu im pozostawiania potomstwa

(przekazywania

swoich

genów

następnemu

pokoleniu), przy jednoczesnym faworyzowaniu

innych osobników.

•

Selekcję dzielimy na:

1.

Selekcję naturalną

2.

Selekcję sztuczną

•

Z punktu widzenia genetyki populacyjnej selekcja

polega na eliminowaniu z populacji pewnych alleli

lub/i genotypów.

Selekcja eliminująca allel
dominujący

•

Polega na usunięciu z populacji zarówno
homozygot dominujących, jak i heterozygot.

•

Ze

względu

na

łatwość

identyfikacji

heterozygot jest procesem bardzo efektywnym
– natychmiast podnosi częstotliwość allelu a
do

1,0

, a obniża częstotliwość allelu A do

0,0

.

•

Allel A pojawia się w populacji w drodze
mutacji rewersyjnej – allel a mutuje do allelu
A.

•

Częstotliwość

pojawiania

się

fenotypu

dominującego jest dwa razy większa niż
częstotliwość mutacji!

Selekcja eliminująca allel
recesywny

•

W warunkach naturalnych polega na eliminacji
homozygot recesywnych.

•

Ze względu na to, że nie można zidentyfikować
heterozygot (nosicieli allelu recesywnego) jest
procesem mało efektywnym – allel a pozostaje
ukryty wśród heterozygot.

•

Usuwając homozygoty recesywne nigdy nie daje się
całkowicie usunąc allelu recesywnego z populacji.

•

Usuwany allel a jest uzupełniany w wyniku mutacji
allelu A do allelu a.

•

Częstotliwość pojawiania się fenotypu recesywnego
jest równa częstotliwości mutacji.

Selekcja eliminująca
heterozygoty

•

Występuje w niektórych przypadkach, np.
eliminacja z populacji prosiąt wrażliwych
na zakażenie bakterią E. coli K88.

•

Selekcja eliminująca heterozygoty usuwa
równą liczbę alleli dominujących i
recesywnych.

•

Ten rodzaj selekcji szybciej eliminuje allel,
którego

częstość

występowania

w

populacji była mniejsza.

Selekcja preferująca
heterozygoty

•

Polega na eliminowaniu zarówno homozygot
dominujących, jak i homozygot recesywnych.

•

Jeśli oba rodzaje homozygot są eliminowane
z identyczną efektywnością, to częstotliwości
alleli A i a przyjmują wartość 0,5.

•

Jeśli oba rodzaje homozygot różnią się, jeśli
chodzi np. o żywotność, to częstotliwość
alleli A i a zależy od względnej żywotności
obu homozygot.

Selekcja

•

Naturalna selekcja jest główną siłą, która

zmienia

częstość

alleli

w

dużych

populacjach

•

Jest jednym z najważniejszych czynników

zmian ewolucyjnych

•

W wyniku selekcji następuje eliminacja

niekorzystnych genotypów związana ze

zróżnicowaną rozrodczością osobników

a) utrwalająco

- eliminowane są osobniki homozygotyczne

- prowadzi to do ustalenia się zbliżonej
częstości obu alleli i w populacji
zasadniczą

przewagę

uzyskują

heterozygoty

- lub eliminowane są heterozygoty jak i
jeden z typów homozygot, co powoduje, że
w populacji przewagę uzyskuje jeden allel
i jeden typ homozygoty

Selekcja może działać w różny
sposób:

b) kierunkowo

- prowadzi do przesunięcia częstości
alleli w kierunku przewagi albo alleli
dominujących albo alleli recesywnych

c) rozdzielczo

- populacja wyjściowa zostaje podzielona
na dwie (lub więcej) populacje różniące
się pulą genową

-

w

jednej

populacji

przeważają

homozygoty np. dominujące, w drugiej
natomiast np. recesywne w stosunku do
tego samego genu

TYPY SELEKCJI

a) utrwalająca

b) kierunkowa

c) rozdzielcza

x

0

– średnia częstość

alleli w populacji
wyjściowej

x

śr

– średnia częstość

alleli w populacji po
selekcji

Wpływ selekcji na częstość cechy

dominującej i recesywnej

Linia zielona – cecha dominująca

Linia czerwona – cecha recesywna

Szkodliwe

allele

zostają
wyeliminowane

z

populacji

na

ogół

szybko,

gdy

są

dominujące, a gdy są
recesywne, pozostają
w puli genowej przez
wiele pokoleń.

Stan równowagi między mutacją a

selekcją

Czarne kółka symbolizują zmutowany allel w populacji

Dobór naturalny

•

Jest to różnica w przeżywalności i zdolności

do wydawania potomstwa między osobnikami

różniącymi się od siebie jakimiś cechami.

Dobór naturalny prowadzi do utrwalenia

nowych form i adaptacji do nowych środowisk.

•

Dobór

naturalny

jest

jednym

z

dwóch

podstawowych mechanizmów zmieniających skład

puli genowej populacji naturalnych.

• Działa poprzez:

o

Zróżnicowane przeżywanie osobników

o

Zróżnicowaną reprodukcję osobników

•

Dobór naturalny powoduje „wybranie”

z pośród

istniejących rozwiązań

najtrwalszych, najbardziej

dostosowanych do danych warunków życia.

•

Między innymi dlatego, że wybór ograniczony jest
do już istniejących rozwiązań mamy do czynienia w
świecie

żywym

z

wieloma

niedoskonałymi

rozwiązaniami. Na danym etapie ewolucji nie może
powstać duża zmiana zupełnie od nowa

– ewolucja

buduje na tym co już jest.

•

Przykłady takich niedoskonałości: kręgosłup źle się
sprawdza przy wyprostowanej pozycji ciała,
straciliśmy zdolność syntezy wielu witamin –
musimy je dostarczać do naszego organizmu itp.

Wyróżnia się dobór naturalny:

- stabilizujący

– faworyzuje w populacji

fenotypy nie odbiegające od średniej, a

eliminuje fenotypy o cechach skrajnych

- kierunkowy -

faworyzuje w populacji

fenotypy o cechach skrajnych, w jedną

albo drugą stronę od średniej

- różnicujący (rozrywający) -

faworyzuje w

populacji fenotypy ekstremalne, zarówno

po jednej jak i po drugiej stronie średnich

•

Kolor szary:

populacje w pokoleniu 1,

•

Kolor ciemnoniebieski:

populacje w pokoleniu 2.

Dobór naturalny

Charles Robert Darwin

(ur. 12 lutego 1809r., zm. 19 kwietnia

1882)– angielski przyrodnik, twórca teorii ewolucji, zgodnie z
którą wszystkie gatunki pochodzą od wcześniejszych form,
autor publikacji, w których przedstawił argumenty na poparcie
swej tezy. Darwin uważał, że rozgałęziony schemat ewolucji
wynika z procesu, który nazwał

doborem naturalnym

.

Prawdziwość teorii ewolucji została zaakceptowana przez wielu
naukowców przyrodników i dużą część społeczeństwa już za
życia Darwina; jednak dopiero po pojawieniu się współczesnej
syntezy ewolucji (którą opracowano w okresie od początku lat
30. do końca lat 50. XX wieku) naukowcy powszechnie zgodzili
się, że

dobór naturalny jest podstawowym mechanizmem

ewolucji.

W swojej zmodyfikowanej formie odkrycia naukowe

Darwina są teorią unifikującą nauki o życiu i wyjaśniającą
różnorodność biologiczną.

C. R. Darwin

TEORIA DARWINA (TEORIA
DOBORU NATURALNEGO)

1)

W procesach rozmnażania przychodzi na świat
znacznie więcej organizmów, aniżeli może się
wyżywić i utrzymać przy życiu. A zatem w
każdym pokoleniu większość potomstwa ginie.

2)

Ponieważ rodzi się więcej organizmów niż jest
w stanie przeżyć, organizmy konkurują ze
sobą, prowadząc walkę o byt. Nie musi być to
walka bezpośrednia (zabić bądź zginąć
samemu), równie realna jest np. walka roślin o
dostęp do światła, bądź o przetrwanie zimy.

3)

Cechą charakterystyczną organizmów żywych jest
zmienność. Niektóre cechy różniące jedne organizmy
od drugich, ułatwiają utrzymanie się przy życiu w
walce o byt, inne natomiast są niekorzystne i
powodują wyeliminowanie nosicieli. W ten sposób
przeżywa najlepiej przystosowany, co stanowi
podstawę doboru naturalnego.

4)

Osobniki, które przeżyły, rozmnażają się, przekazując
swoje cechy potomstwu. Dzięki temu z pokolenia na
pokolenie, następuje coraz lepsze przystosowanie do
środowiska. Jeżeli środowisko się zmienia, zmieniają
się również przystosowania kolejnych pokoleń. Poza
tym dla różnych „zakresów” wymagań stawianych
przez środowisko korzystne mogą być różne zestawy
cech – tak więc z jednego gatunku wyjściowego
różnicować się mogą dwa gatunki lub więcej. Proces
ten nazywa się specjacją.

Teoria zmian ewolucyjnych

A. Monistyczne (oparte na jednym czynniku)
1. Ektogenetyczne: zmiany są bezpośrednim wynikiem działań środowiska

a) reakcje przypadkowe (np. działanie promieniowania)

b) reakcje przystosowawcze (geoffroyizm)

2. Endogenetyczne: zmiany są skutkiem działania czynników wewnętrznych

organizmu

a) finalistyczne (ewolucja w linii prostej)

b) woluntarystyczne (właściwy lamarkizm)

c) ograniczenia wynikające ze sposobów rozwoju.

3. Czysto losowe (przypadkowe)

a) mutacje spontaniczne

b) rekombinacje

4. Dobór naturalny

B. Syntetyczne (oparte na współdziałaniu kilku czynników)

1b + 2a + 2b = większość teorii lamarkistycznych

1b +2b + 2c + 4 = niektóre współczesne teorie lamarkistyczne

1b + 3 + 4 = późna teoria Darwina, Plate'a oraz większość przeciwników

mutacjonizmu z trzech początkowych dekad XXw.

3 + 4 = wczesna „synteza współczesna”

1a + 2c + 3 + 4 = większość współczesnych teorii ewolucji

Ewolucja populacji ludzkiej

Wybrane zagadnienia:

•

W czwartorzędzie izolacja geograficzna doprowadziła do
wyodrębniania się szeregu ras ludzkich o częściowo
odmiennych pulach genowych.

•

W obecnym wieku całkowita izolacja należy do
przeszłości, funkcjonuje jednak nadal wiele czynników
izolujących populacje. Oprócz przestrzeni, także
czynniki natury społecznej: obyczaje (kultura, tradycja),
religia, klasowość niektórych społeczeństw

•

W puli genetycznej człowieka gromadzi się coraz więcej
genów szkodliwych i mutacji – szczególnie widoczne w
społeczeństwach

o

wyższym

poziomie

życia.

Jednocześnie postęp cywilizacyjny umożliwia przeżycie
osobom mniej

•

przystosowanym.

•

Na naszych oczach zachodzą bardzo
intensywne zjawiska selekcyjne w
populacji ludzkiej: na przykład liczebność
ludzi o jasnej skórze, jasnych włosach i
niebieskich oczach stanowi coraz
mniejszy procent ludzkości. Nowy czynnik
„środowiska” – cywilizacja, sprzężenie
cech fenotypowych z czynnikami
kulturowymi. Jasnowłosi żyją najczęściej
w społeczeństwach zamożnych i zmienili
styl życia, rozmnażanie się przestało być
ważną wartością w życiu sytych
cywilizacji.

BIBLIOGRAFIA

DZIĘKUJEMY ZA

UWAGĘ