|
Hardy Weinberg speciație actualizat: |
ipoteze ale principiului Hardy-Weinberg
principiul Hardy-Weinberg cere să existe:
fără migrație
fără mutație
fără selecție
populație mare
împerecherea este aleatorie
utilitatea principiului Hardy-Weinberg
Hardy-Weinberg oferă un punct de referință teoretic împotriva care populații reale pot fi comparate.
apar plecări de la ipoteze: Hardy-Weinberg oferă un punct de referință pentru evaluarea cauzelor și consecințelor plecărilor.
deriva genetică: modificări aleatorii ale frecvențelor genetice
deriva genetică înseamnă schimbarea aleatorie a frecvențelor genetice într-o populație.
unele astfel de modificări sunt „neutre”: modificări ale frecvențelor alelelor atunci când alelele nu au nicio consecință imediată asupra biologiei populației. Exemplu: codonii sinonimi codifică aceiași aminoacizi și astfel fac exact aceeași proteină.
Exemple de drift genetic
strangulare a populației. Speciile reduse temporar la un număr foarte mic pierd diversitatea genetică. Exemple: ghepardii – populație scăzută în timpul Pleistocenului; foci de elefant-vânate până aproape de dispariție în timpul secolului al 19-lea.
efect fondator. Populațiile fondate de doar câțiva indivizi au frecvențe genetice neobișnuite.
semnificația deviației genetice
efectul fondator poate începe o nouă populație cu frecvențe genetice neobișnuite care devin baza noilor adaptări.
strangularea determină reducerea diversității genetice.
pentru alelele neutre, deriva genetică apare la toate populațiile și speciile. În consecință, populațiile separate (și speciile) acumulează diferențe genetice.
fluxul genetic
fluxul genetic înseamnă mișcarea organismelor individuale de la o populație la alta sau pur și simplu mișcarea gameților (de exemplu, polenul).
fluxul genetic apropie frecvențele genetice ale populațiilor adiacente. Fluxul genetic are efectul opus efectului fondator: dacă apare, previne acumularea diferențelor genetice.
semnificația fluxului genetic
dacă apare, fluxul genetic menține populațiile adiacente legate între ele.
dacă populațiile trebuie să se separe suficient pentru a fi considerate specii separate, trebuie să existe bariere pentru a preveni orice flux genetic semnificativ.
mutație
mutațiile sunt modificări spontane ale materialului genetic. Aceste modificări includ:
mutații punctuale: modificări într-o singură pereche de baze în ADN
mutații de schimbare a cadrului: ștergerea sau inserarea unei singure perechi de baze suplimentare (codon=3 baze).
modificări cromozomiale: duplicare, ștergere, inversiune, translocare.
semnificația mutației
mutațiile introduc noi alele. De obicei, noile alele sunt dăunătoare. Unele puține, într-un nou context de mediu, se dovedesc a fi benefice. (Poate nu imediat!)
unele mutații cromozomiale (de exemplu, inversiune) produc bariere în calea reproducerii între un nou aranjament cromozomial și aranjamentul ancestral.
împerechere non-aleatoare
principiul Hardy-Weinberg presupune împerechere aleatoare: selecția mate fără a ține cont de genotip.
împerecherea non-aleatorie înseamnă că selecția partenerului este influențată de diferențele fenotipice bazate pe diferențele genotipice subiacente.
exemplu de împerechere non-aleatorie: selecție sexuală
la unele specii, masculii dobândesc hareme și monopolizează femelele. (Elan, Sigilii de elefant, cai, lei etc.) În mod obișnuit, masculii unor astfel de specii sunt mult mai mari decât femelele.
la unele specii, femelele aleg colegi mai atrăgători. (Păuni, Woodduck-uri, muște de fructe cu aripi de imagine etc.)
semnificația împerecherii non-aleatorii.
dimorfismul Sexual (diferențe evidente între cele două sexe) rezultă din împerecherea non-aleatorie. Procesul este un caz special de selecție naturală cunoscut sub numele de selecție sexuală.
selecția sexuală poate servi ca o barieră în calea reproducerii între specii apropiate. Exemplu: ritualuri de curte.
Rezumatul excepțiilor de la ipotezele H/W.
deriva genetică-modificări aleatorii (efect fondator, blocaj și derivă genetică neutră).
fluxul genetic-mișcarea alelelor.
mutație – material genetic nou.
împerechere non-aleatoare-selecție sexuală etc.
selecție naturală-modificări adaptive în fondul genetic.
Hardy-Weinberg ajută la identificarea proceselor naturale ale populației.
fiecare tip de plecare produce abateri caracteristice de la predicțiile Hardy-Weinberg.
exemplu: selecția produce modificări ale frecvențelor genetice așteptate între indivizii nou-născuți și supraviețuitorii adulți.
Hardy-Weinberg este „ipoteza nulă” statistică utilizată pentru testarea datelor genetice ale populației.
evoluție, selecție naturală, deriva genetică
Evoluția este: modificări ale frecvențelor genetice ale unei populații de-a lungul mai multor generații.
selecția naturală este un proces: care are loc dacă o populație are variații, diferențe de fitness, moștenire.
deriva genetică este: modificări aleatorii ale frecvenței genelor de la o generație la alta.
evoluția poate fi rezultatul….
selecție naturală, dacă mediul se schimbă. Selecția naturală este responsabilă pentru evoluția adaptivă.
deriva genetică, dacă apar modificări aleatorii ale frecvențelor genelor. Deriva genetică nu produce evoluție adaptativă. Alelele neutre se schimbă din cauza deviației genetice.
ce este o specie?
indivizii care aparțin aceleiași specii sunt „asemănători” (dar cum rămâne cu dimorfismul sexual? diferențe fenotipice evidente?, …)
o specie biologică este definită ca o populație sau un grup de populații ai căror membri au potențialul de a se încrucișa și de a produce urmași fertili.
specii: legate între ele printr-un fond comun de gene
catârii sunt indivizi robusti produși de o încrucișare între indivizi din două specii diferite: Cal x măgar. Dar catârii sunt sterili-prin urmare, cele două specii rămân separate în ciuda încrucișării.
Eastern și western meadowlark arată aproape la fel, dar cântecul de curtare este foarte diferit-nu se încrucișează.
o specie este…
un grup de indivizi care se încrucișează și, prin urmare, reprezintă un fond genetic comun.
dacă există bariere reproductive care împiedică (permanent) încrucișarea a două populații, acestea aparțin unor specii separate.
o parte despre ortografie
singularul speciilor este….
specii
pluralul speciilor este…
specii
specii similare sunt grupate împreună ca gen (singular). Pluralul este genuri: două sau mai multe genuri.
speciație: împărțirea unei specii în două sau mai multe specii.
au fost descoperite o varietate de mecanisme care pot provoca speciație-împărțirea unei specii (ancestrală) în două sau mai multe specii (descendente).
cheia este izolarea reproductivă. Mecanismele introduc bariere în calea reproducerii. Barierele pot fi mărite prin selecție sau șterse prin încrucișare. Timpul va spune care.
semnificația barierelor reproductive
semnificația barierelor reproductive este că ele mențin izolarea genetică între două populații. Dacă astfel de bariere sunt complete, populațiile reprezintă specii distincte.
barierele pot apărea printr-o varietate de mijloace diferite. Exemplu: izolarea geografică urmată de derivă, mutație sau selecție până când izolarea reproductivă este completă.
procesul de speciație
au fost studiate multe mecanisme diferite.
două exemple
*speciație alopatrică — speciație bazată pe separarea geografică și.
*poliploidie–speciație bazată pe un mecanism cromozomial.
speciația alopatrică
izolarea geografică este unul dintre mecanismele care pot duce la izolarea reproductivă.
speciație alopatrică înseamnă: speciație care urmează (în timp) după izolarea geografică. Bariera inițială în calea reproducerii este separarea fizică. Având în vedere suficient timp (multe generații) se pot acumula diferențe suficiente pentru a face separarea permanentă.
exemplu de speciație alopatrică
wrasse cu cap albastru (Caraibe) și Wrasse curcubeu (Pacific) sunt strâns similare. Populația lor comună ancestrală a fost împărțită de creșterea istmului Panama în urmă cu aproximativ 5 milioane de ani.
de când a avut loc această separare alopatrică, cele două specii s-au schimbat independent.
un exemplu ambiguu
speciația alopatrică este un proces care poate fi întrerupt înainte de finalizare.
exemplu posibil: deermice. Există 4 populații strâns legate în vestul intermontan. Toate cele 4 sunt distincte în anumite privințe, dar se încrucișează, cu excepția: două dintre subspecii nu se încrucișează chiar dacă se suprapun.
deci sunt aceste specii sau doar populații ale aceleiași specii?
două dintre populații (în Montana/Idaho) se suprapun, dar nu se încrucișează. Prin urmare, ele trebuie să fie specii diferite.
ambele se încrucișează cu celelalte două populații, astfel încât genele pot curge de la una la alta.
răspunsul: timpul va spune. Cu mai multă divergență, speciația va avea loc. Cu mai multe încrucișări, nu va avea loc.
speciație: un proces dinamic
speciația este un proces dinamic-are loc în multe locuri în multe populații, dar este inversat în multe locuri prin încrucișare.
ar trebui să ne așteptăm să vedem: populații cu potențial de divergență (de ex. Melc p238), populații care au cai și măgari Divergenți), populații care ar putea fi în proces (deermice).
bariere Reproductive-multe tipuri. (a se vedea p241).
barierele în calea reproducerii pot împiedica orice împerechere: comportamentală (curtare etc.); habitat (populațiile aleg habitate diferite și nu se întâlnesc niciodată) etc. Astfel de bariere sunt bariere prezigotice. Fără fertilizare.
barierele în calea reproducerii pot împiedica succesul reproductiv ulterior: sterilitatea (hibrizii mor sau sunt infertili) etc. Astfel de bariere sunt bariere postzigotice.
semnificația poliploidiei
apariția gameților diploizi (rare) poate da naștere unui individ poliploid după fertilizare.
multe plante (de exemplu mazărea lui Mendel) sunt hermafrodite.
poliploidia poate da naștere unei noi specii: din cauza incompatibilității dintre părinte și descendenți, descendenții sunt distincți.
poliploidie: mijloace comune de speciație în plante
un mijloc comun de dezvoltare a izolării genetice în plante este cunoscut sub numele de poliploidie.
spre deosebire de majoritatea animalelor, seturile suplimentare de cromozomi din multe plante nu sunt perturbatoare.
plantele produc uneori (rar) gameți cu un set diploid de cromozomi. Dacă este fertilizat, rezultatul este o plantă poliploidă.
vocabularul „ploidy”.
Haploid-jumătate set de cromozomi
Diploid-set dublu de cromozomi (norma în organismele sexuale tipice)
Triploid-3 seturi de cromozomi (de obicei sterile, deoarece împerecherea cromozomilor în timpul meiozei este imposibilă).
Tetraploid — 4 seturi de cromozomi. (Meioză OK pentru orice număr par ploidy.)
grâu: un caz de poliploidie și speciație.
grâul Modern este rezultatul a două hibridizări succesive (vezi figura 15.6).
hibridizarea 1: grâu Einkorn cu grâu sălbatic. Grâul Einkorn și grâul sălbatic aveau fiecare câte 14 cromozomi. Hibridul (în cele din urmă) a avut 28 de cromozomi: poliploidie.
a doua hibridizare a adus numărul cromozomului la 42 în grâul modern
înapoi la biologie 102 curs schiță