Популяциялар генетикасы

Тақырыбы: Популяциялар генетикасы

Жоспар:

I. Кіріспе

II. Негізгі бөлім

1. Популяция

2. Харди-Вайнберг заңы

III. Қорытынды

Популяция деп өмір сүру ортасы және оған бейімделу қабілеті де бірдей, бір-бірімен будандасып ұрпақ бере алатын бір түрге жататын особьтарды айтады. Популяцияның құрылымын ең алғаш статистикалық және генетикалық әдістерді қолдана отырып арнайы зерттеген дат генетигі В. Иоганнсен. Оның 1903 жылы «Популяциядағы және таза линиялардағы тұқым қуалау» деген еңбегі жарық көрді. Айқас тозаңдандыратын организмдердің популяциясы генотиптері әр түрлі особьтардың еркін будандасуы негізінде қалыптасады. Ондай популяцияны панмиксиялық популяция деп атайды.

Популяцияның генетикалық құрылымы

Популяцияны генетикалық тұрғыдан салыстыратын болсақ оның өзіне тән генофонды болады. Табиғи популяциялардың генетикалық сипаттамалары: 1. Генофонд дегеніміз популяция дараларының генотиптерінің жиынтығы. 2. Генетикалық полиморфизмі. 3. Генетикалық біртұтастығы. 4. Әр түрлі даралардың өзара динамикалық тепе-теңдігі.

Табиғатта особьтардың бірқалыпты орналасуы сирек кездеседі. Кездейсоқ (диффузиялық) орналасу көптеген өсімдіктерде, ясануарларда кездеседі. Топтанып орналасуда (мозайкалық) особьтар топ-топ болып кездеседі, мысалы, сүтқоректілер табыны, құстар колониясы. Топтанып орналасу популяция үшін қолайсыз жағдайларда үлкен тұрақтылық береді. Жануарлардың ортаның қолайсыз жағдайларына немесе олардың даму циклдарына байланысты жылжып қозғалуын миграция деп атайды. Олар жүйелі (тәуліктік немесе маусымдық) және жүйесіз (қуаңшылық, су тасқыны, өрт, және т. б. ) болуы мүмкін. Мысалы, құстардың жылы жаққа ұшуы маусымдық миграция жатады.

Популяцияның генетикалық динамикасы факторлары. Организмдердің эволюциясы барысында сапасы жағынан бір-бірінен айырмашылығы бар генотиптердің өзгергіштікке ұшырауына байланысты бір генотип үнемі екінші бір генотиппен алмасып отырады. Оны популяцияның гентикалық құрылымының динамикасы дейміз. Популяциядағы генетикалық өзгергіштіктің негізіне мутациялық және комбинативтік өзгергіштік жатады. Панмиксиялық популяциядағы генотиптердің тепе-теңдігі кейбір тұрақты әсер ететін факторларға байланысты өзгеріп отырады. Ол факторларға: мутациялық процесс, сұрыптау, популяцияның мөлшері, изоляция т. б. жатады. Әрбір ұрпақ сайын генофонд жаңа мутациялардың жиынтығымен толықтырылып отырады. Бұл процесті мутациялық қысым деп атайды. Сұрыптау деп генотиптің организмінің сыртқы орта жағдайларына мейлінше көп бейімделуін қамтамасыз ету процесін айтады. Организмнің тіршілік ету және ұрпақ қалдыру мүмкіндігі оның қоршаған ортаға, бейімделу дәрежесіне байланысты.

Генетикалық полиморфизм

Популяцияларда ұзақ уақыт тепе-теңдік күйінде болып, мөлшері жағынан ең сирек кездесетін генотиптен 1%-дан артық болатын бірнеше генотиптің кездесуін генетикалық полиморфизм деп атаймыз. Генетикалық полиморфизм мутациялар және комбинативтік өзгергіштік салдарынан түзіледі және табиғи сұрыптау арқылы бірқалыпты деңгейде сақталынады. Оның 2 түрі бар:

1. Адаптациялық полиморфизм. 2. Балансты немесе гетерозиготалы полиморфизм.

Адаптациялық полиморфизм Заңды түрде өзгеріп отыратын ортада сұрыптау әр түрлі генотиптерге қолайлы болатын болса адаптациялық полиморфизм түзіледі. Мысалы, екі нүктелі қанқызының популяциясында күздің ақырында қара түсті қоңыздар, ал көктемде қызыл түсті қоңыздар басым болады. Мұның себебі қызыл түсті қоңыздар суыққа шыдамды болса, қара түсті қоңыздар жаздың күні жедел көбейе алады. Балансты полиморфизм Егер сұрыптау рецессивті және доминантты гомозиготалыларға қарағанда гетерозиготалыларға қолайлы болатын болса, онда балансты полиморфизм қалыптасады. Мысалы, жеміс шыбынының жасанды популяциясында алғаш мутантты қара денелі (рецессивті) шыбындар басым болып, шамалы уақыттан кейін қара денелілердің саны азайып, 10 пайыз мөлшеріне жетіп тоқтаған.

1908 жылы ағылшын математигі Харди мен неміс дәрігері В. Вайнберг популяциядағы генотип пен фенотиптің таралуын көрсететін формула ұсынды. Ол кейіннен Харди-Вайнберг заңы деп аталды.

Харди-Вайнберг заңының 3 қағидасы бар: 1 . Нақтылы популяциядағы бір геннің жиілігінің жиынтығы тұрақты болады. Популяцияның генотиптер не аллельдер жиілігі деп процент мөлгерімен белгіленетін осы генотипке ие аллельдер не даралар жиынтығын айтамыз. Егер популяциядағы доминатты аллельдің “А” жиілігінің жиынтығын р деп, ал рецессивті аллельдің “а” жиілігінің жиынтығын q деп белгілесек, онда p+q=1, яғни 100% тең. Бірақ доминатты және рецессивті аллельдердің саны тепе-тең болмауы керек. Доминатты аллель 60%, рецессивті аллель 40 % немесе 90 % және 10 %, т. с болуы мүмкін.

2 . Нақтылы популяцияда бір аллельдің генотиптер жиілігінің жиынтығы тұрақты және Ньютон биномының жойылу заңына сәйкес болады. P2 + 2pq + q2 = 1 . P2 - АА генотипінің жиынтығы. 2pq - гетерезиготалы генотиптер жиынтығы; q2 рецессивті гомозиготалы генотиптер жиынтығы. 3 . Тепе-тең популяцияларда гендердің және генотиптердің жиілігі ұрпақатр жалғасында динамикалық тепе-тең күйінде болады.

Харди - Вайнберг заңы популяциялардың генетикалық тұрақтылық жағдайларын сипаттайды. Бірнеше ұрпақтар бойына генефондтары өзгермей, тұрақты болып келетін популяцияларды Мендель популяциялары деп атайды. Мендель популяциялары эволюция құбылысынан тыс қалып отырады, себебі табиғи сұрыптау болмайды. Харди-Вайнберг заңында популяциялардың генофондтарын өзгертетін жағдайлар келтірілген. Популяция генофондының өзгеруіне алып келетін құбылыстар мен оқиғаларды эволюциялық факторлар деп атаймыз. Эволюциялық факторларға мыналар жатады: 1) мутациялық процесс; 2) популяциялық толқындар; 3) оқшаулану; 4) миграция(гендер ағыны) ; 5) гендер дрейфі; 6) табиғи сұрыптау.

Миграция

Табиғи популяциялар, әсіресе адам популяциялары, еш уақытта да абсолютті оңашаланбайды. Популяциялар арасында үнемі миграциялық (көші-қон) үдерістер орын алып отырады. Бұл, популяциялардың генетикалық өзгеріштігін күшейтеді және гендер жиілігінің өзгеруіне алып келеді. Осылайша, миграция (көші-қон) өз эффекттері бойынша гендер дрейфіне қарама қарсы әсер етеді. Миграция және тиесілі гендер ағыны кейде бір бағытта жүруі мүмкін. Мысалы, ХIII-XIY ғасырларда көптеген еуропа елдерін монголдар жаулап алғанда, гендер ағыны шығыстан батысқа қарай бағытталған. Қазіргі кезде байқалатын В(III) қан тобының Еуропа елдеріндегі жиілік градиенті, яғни Азиялықтардағы 25% жиіліктің бірте-бірте азайып Францияда, Скандинавия елдерінде 10-%-ға дейін төмендеуі осының айғағы болуы мүмкін.