|
Hardy Weinberg Speciation Frissítve: |
a Hardy-Weinberg-elv feltételezései
a Hardy-Weinberg-elv megköveteli, hogy:
nincs migráció
nincs mutáció
Nincs Kiválasztás
nagy populáció
a párzás véletlenszerű
a Hardy-Weinberg-elv hasznossága
a Hardy-Weinberg elméleti viszonyítási alapot nyújt a Hardy-Weinberg-elv milyen valós populációkat lehet összehasonlítani.
a feltételezésektől való eltérések előfordulnak: Hardy-Weinberg referenciapontot biztosít az eltérések okainak és következményeinek értékeléséhez.
genetikai sodródás: a génfrekvencia véletlenszerű változásai
a genetikai sodródás a génfrekvencia véletlenszerű változását jelenti egy populációban.
néhány ilyen változás “semleges”: az allélfrekvenciák változása, amikor az alléloknak nincs közvetlen következménye a populáció biológiájára. Példa: a szinonim kodonok ugyanazokat az aminosavakat kódolják, így pontosan ugyanazt a fehérjét alkotják.
példák a genetikai sodródásra
populáció szűk keresztmetszete. Az ideiglenesen nagyon alacsony számra redukált Fajok elveszítik a genetikai sokféleséget. Példák: gepárdok-alacsony populáció a pleisztocén idején; elefántfókák-a 19.században a kihalás közelében vadásztak.
alapító hatás. A csak néhány egyén által alapított populációk szokatlan génfrekvenciákkal rendelkeznek.
a genetikai sodródás jelentősége
az alapító hatás új populációt indíthat el szokatlan génfrekvenciákkal, amelyek új adaptációk alapjává válnak.
a szűk keresztmetszet csökkenti a genetikai sokféleséget.
a semleges allélok esetében a genetikai sodródás minden populációban és fajban előfordul. Ennek következtében az elkülönített populációk (és fajok) genetikai különbségeket halmoznak fel.
génáramlás
a génáramlás az egyes szervezetek mozgását jelenti az egyik populációból a másikba, vagy egyszerűen az ivarsejtek mozgását (pl. pollen).
a génáramlás közelebb hozza a szomszédos populációk génfrekvenciáit. A génáramlás ellentétes hatással van az alapító hatásra: ha előfordul, megakadályozza a genetikai különbségek felhalmozódását.
a génáramlás jelentősége
ha előfordul, a génáramlás a szomszédos populációkat összekapcsolja.
ha a populációk eléggé elkülönülnek ahhoz, hogy külön fajnak tekintsék őket, akadályoknak kell lenniük a jelentős génáramlás megakadályozására.
mutáció
a mutációk spontán változások a genetikai anyagban. Ezek a változások a következők:
pontmutációk: változások egyetlen bázispárban a DNS-ben
Frame shift mutációk: egyetlen extra bázispár törlése vagy beillesztése (kodon=3 bázis).
kromoszómális változások: duplikáció, deléció, inverzió, transzlokáció.
a mutáció jelentősége
a mutációk új allélokat vezetnek be. Általában az új allélek károsak. Néhány néhány, egy új környezeti környezetben, kiderül, hogy hasznos. (Talán nem azonnal!)
egyes kromoszómális mutációk (pl. inverzió) gátolják a szaporodást az új kromoszómális elrendezés és az ősi elrendezés között.
nem véletlenszerű párosítás
a Hardy-Weinberg elv feltételezi a véletlenszerű párosítást: a pár kiválasztása a genotípustól függetlenül.
a nem véletlenszerű párzás azt jelenti, hogy a pár kiválasztását a fenotípusos különbségek befolyásolják a mögöttes genotípusos különbségek alapján.
példa a nem véletlenszerű párzásra: szexuális szelekció
egyes fajokban a hímek háremeket szereznek és monopolizálják a nőstényeket. (Jávorszarvas, elefántfókák, lovak, oroszlánok stb.) Általában az ilyen fajok hímjei sokkal nagyobbak, mint a nőstények.
egyes fajokban a nőstények vonzóbb társakat választanak. (Pávák, Fakacsák, Képszárnyú gyümölcslegyek stb.)
a nem véletlenszerű párzás jelentősége.
szexuális dimorfizmus (szembetűnő különbségek a két nem között) nem véletlenszerű párzásból származnak. A folyamat a természetes szelekció speciális esete, amelyet szexuális szelekciónak neveznek.
a szexuális szelekció akadályozhatja a szaporodást a szorosan hasonló fajok között. Példa: udvarlási rituálék.
a H/W feltételezések alóli kivételek összefoglalása.
genetikai sodródás-véletlenszerű változások (alapító hatás, szűk keresztmetszet és semleges genetikai sodródás).
génáramlás-allélok mozgása.
mutáció-új genetikai anyag.
nem véletlenszerű párzás–szexuális szelekció stb.
természetes szelekció-adaptív változások a génállományban.
Hardy-Weinberg segít azonosítani a természetes populációs folyamatokat.
minden indulási típus jellemző eltéréseket eredményez a Hardy-Weinberg előrejelzésektől.
példa: a szelekció megváltoztatja a várható génfrekvenciákat az újszülött egyedek és a felnőtt túlélők között.
Hardy-Weinberg a statisztikai “nullhipotézis”, amelyet a populációgenetikai adatok tesztelésére használnak.
evolúció, természetes szelekció, genetikai sodródás
az evolúció: a populáció génfrekvenciáinak változása több generáció alatt.
a természetes szelekció egy folyamat: ez akkor fordul elő, ha a populációnak variációi, fitnesz különbségei, öröklődése van.
a genetikai sodródás: a génfrekvencia véletlenszerű változása egyik generációról a másikra.
az evolúció eredménye lehet….
természetes szelekció, ha a környezet megváltozik. A természetes szelekció felelős az adaptív evolúcióért.
genetikai sodródás, ha véletlenszerű változások történnek a génfrekvenciákban. A genetikai sodródás nem eredményez adaptív evolúciót. A semleges allélok a genetikai sodródás miatt változnak.
mi az a faj?
az azonos fajhoz tartozó egyének “hasonlóak” (de mi a helyzet a szexuális dimorfizmussal? szembetűnő fenotípusos különbségek?, …)
a biológiai faj olyan populáció vagy populációcsoport, amelynek tagjai képesek keresztezni és termékeny utódokat hozni.
faj: közös génkészlet köti össze
az öszvérek robusztus egyedek, amelyeket két különböző faj egyedeinek keresztezése hoz létre: ló x szamár. De az öszvérek sterilek-ezért a két faj a keresztezés ellenére is elkülönül.
a keleti és a nyugati rétihéja majdnem ugyanolyannak tűnik, de az udvarlási dal nagyon különbözik-nem keresztezik egymást.
egy faj…
olyan egyének csoportja, amelyek kereszteződnek, és ezért közös génállományt képviselnek.
ha vannak olyan reproduktív akadályok, amelyek megakadályozzák (tartósan) két populáció keresztezését, akkor külön fajokhoz tartoznak.
egy félre a helyesírás
az egyes fajok….
faj
a fajok többes száma…
faj
a hasonló fajokat nemzetségként (egyes számban) csoportosítják. A többes szám nemzetségek: két vagy több nemzetség.
speciáció: egy faj felosztása két vagy több fajra.
különféle mechanizmusokat fedeztek fel, amelyek speciációt okozhatnak-egy faj (ősi) felosztása két vagy több fajra (leszármazott).
a kulcs a reproduktív elszigeteltség. A mechanizmusok gátolják a szaporodást. Az akadályok szelekcióval növelhetők, vagy keresztezéssel törölhetők. Majd az idő eldönti.
a reproduktív korlátok jelentősége
a reproduktív korlátok jelentősége az, hogy fenntartják a genetikai izolációt két populáció között. Ha ezek az akadályok teljesek, a populációk különálló fajokat képviselnek.
az akadályok különféle eszközökkel merülhetnek fel. Példa: földrajzi elszigeteltség, amelyet sodródás, mutáció vagy szelekció követ, amíg a reproduktív izoláció befejeződik.
a speciáció folyamata
sok különböző mechanizmust tanulmányoztak.
két példa
*Allopatrikus speciáció-földrajzi elkülönítésen alapuló speciáció, és.
*poliploidia-kromoszóma mechanizmuson alapuló speciáció.
Allopatrikus speciáció
a földrajzi izoláció az egyik olyan mechanizmus, amely reproduktív izolációt eredményezhet.
az Allopatrikus speciáció azt jelenti: speciáció, amely (idővel) a földrajzi elszigeteltség után következik. A szaporodás kezdeti akadálya a fizikai elválasztás. Elegendő idő (sok generáció) esetén elegendő különbség halmozódhat fel ahhoz, hogy az elválasztás állandó legyen.
példa az allopatrikus speciációra
a kékfejű wrasse (Karibi) és a rainbow wrasse (csendes-óceáni) nagyon hasonló. Ősi közös népességüket a panamai Isthmus körülbelül 5 millió évvel ezelőtti növekedése osztotta meg.
mivel ez az allopatrikus elválasztás megtörtént, a két faj egymástól függetlenül változott.
kétértelmű példa
az Allopatrikus speciáció olyan folyamat, amely a befejezés előtt megszakítható.
lehetséges példa: deermice. Vannak 4 szorosan rokon populációk a Intermountain west-ben. Minden 4 bizonyos szempontból megkülönböztethetők, de kereszteződnek, kivéve: az alfajok közül kettő nem kereszteződik, annak ellenére, hogy átfedésben vannak.
tehát ezek a fajok vagy csak ugyanazon faj populációi?
a populációk közül kettő (Montana/Idaho) átfedésben van, de nem keresztezik egymást. Ezért különböző fajoknak kell lenniük.
mindkettő keresztezi a másik két populációt, így a gének átáramlhatnak egyikről a másikra.
a válasz: az idő fogja megmondani. Nagyobb eltérés esetén a speciáció bekövetkezik. Több keresztezés esetén ez nem fordul elő.
speciáció: dinamikus folyamat
a speciáció dinamikus folyamat-sok helyen, sok populációban zajlik, de sok helyen kereszteződik.
azt kell várnunk, hogy: populációk azzal a potenciállal, hogy eltérnek (pl. Csiga p238), a lovak és a szamarak eltérő populációi), a folyamatban lévő populációk (szarvasfélék).
reprodukciós akadályok-sok típus. (lásd p241).
a szaporodás akadályai megakadályozhatják a párzást: viselkedési (udvarlás stb.); élőhely (a populációk különböző élőhelyeket választanak, soha nem találkoznak)stb. Az ilyen akadályok prezigotikus akadályok. Nincs megtermékenyítés.
a szaporodás akadályai megakadályozhatják a későbbi szaporodási sikert: sterilitás (a hibridek elpusztulnak vagy terméketlenek) stb. Az ilyen akadályok posztzigotikus akadályok.
a poliploidia jelentősége
a diploid ivarsejtek (ritka) előfordulása megtermékenyítés után poliploid egyedet eredményezhet.
sok növény (pl. Mendel borsó) Hermafrodita.
a poliploidia új fajt eredményezhet: a szülő és az utód közötti összeférhetetlenség miatt az utódok különböznek egymástól.
poliploidia: a növényekben a speciáció általános eszközei
a növényekben a genetikai izoláció fejlesztésének általános eszköze poliploidia.
a legtöbb állattal ellentétben sok növényben a kromoszómák extra készletei nem zavaróak.
a növények néha (ritkán) diploid kromoszómakészlettel rendelkező ivarsejteket termelnek. Megtermékenyítés esetén az eredmény egy poliploid növény.
szókincs “ploidy”.
Haploid–fél kromoszómakészlet
Diploid–kettős kromoszómakészlet (a tipikus szexuális organizmusokban a norma)
Triploid–3 kromoszómakészlet (általában steril, mert a kromoszómák párosítása a meiózis során lehetetlen).
Tetraploid–4 kromoszómakészlet. (A meiózis minden páros számra rendben van ploidy.)
búza: poliploidia és speciáció esete.
a Modern búza két egymást követő hibridizáció eredménye (lásd a 15.6.ábrát).
hibridizáció 1: Einkorn búza vad búzával. Az Einkorn búzának és a vadbúza mindegyikének 14 kromoszómája volt. A hibridnek (végül) 28 kromoszómája volt: poliploidia.
a második hibridizáció a kromoszóma számát 42-re hozta a modern búzában
vissza a biológiához 102 előadás vázlata