A génállomány elemi faktorainak hatására bizonyos gének gyakorisága megváltozik, ami a populáció genotípusának és fenotípusának megváltozásához vezet, a természetes szelekciónak való hosszan tartó kitettség mellett pedig megtörténik a differenciálódása.
Mi a mikroevolúció
Mikroevolúció - evolúciós tényezők hatására bekövetkező populációváltozások, amelyek a génállomány megváltozásához vagy akár egy új faj megjelenéséhez is vezethetnek.
Az evolúciós tényezők nevezhetők bármilyen folyamatnak vagy jelenségnek. Ezek közé tartoznak a mutációk, az izoláció, a genetikai sodródás, a populációs hullámok, amelyek megváltoztatják a genetikai összetételt.
Bármely populáció mérete folyamatosan változik. Ennek okai különböző biotikus és abiotikus hatások. Az ilyen népesség-ingadozások időszakosak. Tehát egy populáció egyedszámának növekedése után csökken. 1905-ben S. S. Chetverikov ezt a szabályszerűséget népesedési hullámoknak nevezte. Ha példákat ad a populációs hullámokra, akkor ezek lehetnek a ragadozók számának ingadozásai, a sáskák vagy nyulak szaporodása Ausztráliában. Egy másik példa a lemmingek kitöréseÉszaki-sarkvidéki vagy pestisjárványok, amelyeket korábban regisztráltak Európában.
Jellemző az "élethullámokra"
Ezek a hullámok minden élő szervezetre jellemzőek. Lehetnek időszakosak vagy nem időszakosak. Az időszakos jelenségeket leggyakrabban rövid életű szervezetekben figyelik meg - rovarokban, egynyári növényekben, valamint a legtöbb mikroorganizmusban és gombában. A legegyszerűbb példa a számok szezonális változása.
A nem periodikus népességhullámok több összetett tényező kombinációjától függenek. Általában nem egy, hanem több típusú élő szervezetet érintenek egy biogeocenózisban, ezért radikális szerkezetátalakításhoz vezethetnek.
A populáció egyedszámának változásai közül ki kell emelni bizonyos élőlényfajok hirtelen megjelenését olyan új területeken, ahol hiányoznak természetes ellenségeik. Meg kell említeni a népesség éles, nem ciklikus változásait is, amelyek természeti "katasztrófákkal" járnak, és a biogeocenózis vagy az egész táj pusztulásával nyilvánulhatnak meg. Így több száraz nyári időszak jelentős területet változtathat meg – a mocsarakban a réti növényzet megjelenését és nagyszámú száraz rét megjelenését okozhatja.
Ha megjelöli a népesedési hullámok okait, akkor nem csak az élő szervezetek egymáshoz és környezeti tényezőkkel való kapcsolatára érdemes emlékezni, hanem az ember befolyására is.
Az "élethullámok" evolúciós jelentése
Azokban az esetekben, amikor bármely populáció mérete jelentősen lecsökken, csak néhány egyed maradhat meg. Ugyanakkor a génjeik (alléljaik) gyakorisága eltér attól, ami az eredeti populációban volt. Ha a populáció egyedszámának éles csökkenése után meredek emelkedés következik be, akkor a populáció egyedszámának új növekedési kitörésének kezdetét a megmaradt élőlények kis csoportja adja. Éppen ezért lehet azt állítani, hogy a populációs hullámok hatással vannak a génállományra, hiszen egy adott csoport genotípusa meghatározza a teljes populáció genetikai szerkezetét.
Ugyanakkor a populáció mutációinak halmaza és koncentrációjuk véletlenül drámaian megváltozik. Tehát a mutációk egy része teljesen eltűnik, és néhány hirtelen megnő. Összefoglalva azt mondhatjuk, hogy a populációs hullámok, mint evolúciós tényezők rendkívül fontosak, hiszen az intenzív szelekció mellett ők jelentik az evolúciós anyag fő szállítóját, amikor a szelekciót ritka mutációkkal helyettesítik.
Ezenkívül az élethullámok képesek átmenetileg számos mutációt vagy genotípust egy másik abiotikus vagy biotikus környezetbe hozni. Ennek ellenére még a populációs hullámok és mutációk kombinációja sem biztosítja az evolúciós folyamatot. Szüksége van egy olyan tényező működésére, amely egy irányban hat (ez például az elszigeteltség).
Az elszigeteltség hatása a népesség méretére
Ez a tényező evolúciós szempontból rendkívül fontos, mert egy faj körülményei között új tulajdonságok megjelenését váltja ki, és megakadályozza a különböző fajok egymással való keresztezését. Érdemes megjegyezni, hogy leggyakrabban földrajzi elszigeteltség figyelhető meg. A lényege abban rejlikaz a tény, hogy az egyetlen terület szakadt, miközben a különböző részeiből származó egyének metszéspontja lehetetlenné vagy megnehezíthetővé válik.
Érdemes megjegyezni, hogy egy izolált populációban véletlenszerűen alakulnak ki a mutációk, és a természetes szelekció eredményeként genotípusa is egyre változatosabbá válik. Emellett létezik ökológiai elszigeteltség és különféle biológiai mechanizmusok, amelyek megakadályozzák a különböző fajok egyedeinek szabad keresztezését. Példa erre az eltérő preferenciák a keresztezés helyével vagy időpontjával kapcsolatban, valamint például az állatok nemi szerveinek eltérő viselkedése vagy szerkezete, ami további akadályt jelent a keresztezésben.
Összefoglalva, a különböző típusú izoláció elősegíti az új fajok kialakulását, ugyanakkor segít a faj genetikai szerkezetének fenntartásában.
Génsodródás
A gének számának véletlenszerű változása bármely kis populációban jelentős következményekkel járhat, mivel az allélgyakoriság megváltozásához vezethet. Az allélfrekvencia véletlenszerű változásait genetikai sodródásnak nevezzük. Ez a folyamat nem irányított. Először N. P. Dubinin és D. D. Romashov genetikusok fedezték fel.
S. Wright megerősítést kapott a genetikai sodródás véletlenszerűségével kapcsolatban. A laboratóriumban nőstény és hím Drosophilát keresztezett, amelyek heterozigóták voltak egy adott génre nézve. Ezt követően utódokat kaptunk a normál és a mutáns gén koncentrációjával, amely 50% volt. Keresztültöbb generáción keresztül egyes egyedek homozigótákká váltak a mutáns génre vonatkozóan, mások teljesen elvesztették azt, és az egyedek egy másik részében a mutáns és a normál gén is megtalálható.
Megjegyzendő, hogy még a mutáns egyedek csökkent életképessége mellett és a természetes szelekció hatására is a mutáns allél teljes mértékben helyettesítheti a normális allélt, ami specifikus populációs hullámokat okoz.
A népesedési hullámok etiológiája
A népesség mennyiségi jellemzőit befolyásoló okok közül a vezető helyet az éghajlati viszonyok foglalják el, míg a biotikus tényezők háttérbe szorulnak. Alacsony fajdiverzitás mellett a populáció egyedszáma függ az időjárástól, a környezet kémiai összetételétől, valamint a szennyezettség mértékétől.
Érdemes megjegyezni, hogy a népességhullámok okai, amelyek előre meghatározzák a populáció méretének változását, ettől a paramétertől függetlenül a sűrűségétől vagy befolyásától függenek.
Abiotikus és antropogén tényezők általában nem függnek a népsűrűségtől. A biotikus hatás jobban függ tőle. Meg kell említeni a területi magatartást, amely az evolúció során a leghatékonyabb mechanizmus, amely visszafogja a populáció egyedszámának növekedését. Tehát az egyének tevékenysége a megfelelő térre korlátozódik. A számok növekedésével a fajokon belüli verseny az erőforrásokért vagy a közvetlen antagonizmus (a versenytársak elleni támadások) alakul ki.
A népességhullámok a viselkedéstől is függenekolyan reakciók, amelyekre magas népesség mellett a tömeges vándorlási ösztön megjelenése jellemző. Kialakulhat egy stresszreakció is, amelyben az egyénekben olyan élettani jellemzők alakulnak ki, amelyek csökkentik a termékenységet és növelik a mortalitást. Tehát az oogenezis és a spermatogenezis folyamata megzavarodik, gyakoribbá válnak a vetélések, csökken az egyedek száma egy generációban, és nő a pubertás időszaka. Emellett csökken az utódgondozási ösztön, megváltozik a viselkedés - nő az agresszivitás, megfigyelhető a kannibalizmus és az ellenkező neműekkel szembeni nem megfelelő reakció, ami végső soron csökkenti a populációt.
A populációk számának változásának jellemzői
Számos ökológiai folyamat, amely a lakosság egy területen való elterjedésével vagy egy helyi számkitöréssel kapcsolatos, különös hullámokhoz hasonlít, amelyeket, mint fentebb említettük, "élethullámoknak" nevezik. Tipikus példa erre a rovarkártevők számának hirtelen növekedése az erdő korlátozott területén. Kedvező körülmények között a rovarok egyre több új területet képesek befogni, ami tipikus képe sűrűségük növekedésének vagy az úgynevezett populációs hullám terjedésének. A mobilitás jellemzőinek és bizonyos populációs jellemzőknek ismeretében könnyen kiszámítható ennek a hullámnak a terjedési sebessége és a lehetséges szabályozási módszerek.
Hasonlóan jellemezhetők a járványhullámok, tehát ez az elmélet sikeresa különböző betegségek terjedésének jellegének és e folyamat sebességének meghatározására szolgál.
Emellett meg kell említenünk a populációgenetikai hullámokat, amelyek egy adott gén eloszlásának természetét írják le az adott populáció által elfogl alt területen.
A népesedési hullámok hatásmechanizmusa
A népesedési hullámok modellpéldával jellemezhetők. Tehát egy zárt dobozban 500 fekete és ugyanannyi fehér golyó van, ami megfelel a P-0 allélok gyakoriságának, 50. Ha véletlenszerűen eltávolítunk 10 golyót, és feltételezzük, hogy közülük 4 fekete és 6 fehér, akkor az allélgyakoriság 0,40 és 0,60 lesz.
Ha 100-szorosára növeli a golyók számát 400 fekete és 600 fehér hozzáadásával, majd ismét véletlenszerűen kiválaszt egy tetszőleges 10-et, akkor valószínű, hogy a színarányuk jelentősen eltér az eredetitől, pl. 2 fekete és 8 fehér. Ebben az esetben az allélgyakoriság P-0,20, illetve P-0,80 lesz, ha a harmadik mintát vesszük, akkor van esély arra, hogy a 10 kiválasztott közül 9 fehér golyó kerül kihúzásra, vagy akár az összes legyen fehér.
A természetes populációk allélek gyakoriságának véletlenszerű ingadozásai ítélhetők meg ebből a példából, ami csökkentheti vagy növelheti egy adott gén koncentrációját.
