Pod dejstvom elementarnih faktora u genskom fondu menja se učestalost pojedinih gena, što dovodi do promene genotipa i fenotipa populacije, a uz produženo izlaganje prirodnoj selekciji dolazi do njene diferencijacije.
Šta je mikroevolucija
Mikroevolucija - populacijske promjene pod utjecajem evolucijskih faktora, koje mogu dovesti do promjene u genskom fondu ili čak do pojave nove vrste.
Faktori evolucije se mogu nazvati bilo kojim procesom ili fenomenom. Među njima su mutacije, izolacija, genetski drift, populacijski valovi koji mijenjaju genetski sastav.
Veličina bilo koje populacije se stalno mijenja. Razlozi za to su različiti utjecaji biotičke i abiotičke prirode. Takve fluktuacije stanovništva su periodične. Dakle, nakon povećanja broja jedinki u populaciji, on se smanjuje. 1905. S. S. Četverikov je ovu pravilnost nazvao populacijskim talasima. Ako navedete primjere populacijskih valova, onda to mogu biti fluktuacije u broju grabežljivaca, razmnožavanje skakavaca ili zečeva u Australiji. Drugi primjer su izbijanja leminga uArktičke epidemije ili epidemije kuge koje su zabilježene u Evropi u prošlosti.
Karakteristika "talasa života"
Ovi talasi su karakteristični za sve žive organizme. Mogu biti periodične ili neperiodične. Periodične se najčešće uočavaju kod kratkotrajnih organizama - kod insekata, jednogodišnjih biljaka, kao i kod većine mikroorganizama i gljiva. Najjednostavniji primjer bi bile sezonske promjene u brojevima.
Neperiodični talasi stanovništva zavise od kombinacije nekoliko složenih faktora. U pravilu se ne odnose na jednu, već na nekoliko vrsta živih organizama u biogeocenozi, pa mogu dovesti do radikalnog restrukturiranja.
Među promjenama u broju jedinki u populaciji treba istaknuti iznenadnu pojavu određenih vrsta organizama u novim područjima gdje nema njihovih prirodnih neprijatelja. Treba spomenuti i oštre neciklične promjene u populaciji, koje su povezane sa prirodnim "katastrofama" i mogu se manifestirati uništavanjem biogeocenoze ili cjelokupnog krajolika. Dakle, nekoliko sušnih ljetnih perioda može promijeniti značajnu površinu - uzrokovati pojavu livadske vegetacije u močvarama i velikog broja suhih livada.
Ako naznačite uzroke populacijskih talasa, onda je vrijedno prisjetiti se ne samo odnosa živih organizama međusobno i sa faktorima okoline, već i utjecaja čovjeka.
Evolucijsko značenje "talasa života"
U slučajevima kada je veličina bilo koje populacije naglo smanjena, može ostati samo nekoliko pojedinaca. Istovremeno, njihova učestalost gena (alela) je drugačija od one koja je bila u izvornoj populaciji. Ako nakon naglog pada broja jedinki u populaciji dođe do naglog porasta, onda početak novog izbijanja rasta broja jedinki u populaciji daje mala grupa organizama koja je ostala. Zato se može tvrditi da populacijski talasi utiču na genetski fond, jer genotip date grupe određuje genetsku strukturu celokupne populacije.
U isto vrijeme, skup mutacija u populaciji i njihova koncentracija se igrom slučaja dramatično mijenjaju. Dakle, određeni dio mutacija potpuno nestane, a neke naglo narastu. Da sumiramo, možemo reći da su populacijski talasi kao evolutivni faktor izuzetno važni, jer su, pod uslovom intenzivne selekcije, glavni snabdevač evolucionog materijala, kada se retke mutacije zamenjuju selekcijom.
Pored toga, talasi života su u stanju da privremeno donesu brojne mutacije ili genotipove u drugu abiotičku ili biotičku sredinu. Uprkos tome, čak ni kombinacija talasa populacije i mutacija ne osigurava evolucijski proces. Potrebno vam je djelovanje faktora koji djeluje u jednom smjeru (ovo je, na primjer, izolacija).
Uticaj izolacije na veličinu populacije
Ovaj faktor je izuzetno važan u evolucionom smislu, jer izaziva nastanak novih osobina u uslovima jedne vrste i sprečava ukrštanje različitih vrsta među sobom. Vrijedi napomenuti da se najčešće uočava geografska izolacija. Njegova suština leži učinjenica da je jedino područje pocijepano, dok ukrštanje pojedinaca iz različitih njegovih dijelova postaje nemoguće ili teško.
Vrijedi napomenuti da se u izolovanoj populaciji mutacije nasumično razvijaju, a kao rezultat prirodne selekcije, njen genotip postaje sve raznovrsniji. Osim toga, postoji ekološka izolacija i različiti biološki mehanizmi koji sprječavaju jedinke različitih vrsta da se slobodno križaju. Primjer bi bile različite preferencije u pogledu mjesta ili vremena ukrštanja, kao i npr. različito ponašanje ili drugačija struktura genitalnih organa kod životinja, što postaje dodatna prepreka prelasku.
Rezimirajući, različite vrste izolacije promovišu formiranje novih vrsta, ali u isto vrijeme pomažu u održavanju genetske strukture vrste.
Gene drift
Nasumična promjena u broju gena u bilo kojoj maloj populaciji može imati značajne posljedice, jer može dovesti do promjene frekvencije alela. Nasumične promjene u frekvenciji alela nazivaju se genetski drift. Ovaj proces je neusmjeren. Prvi su ga otkrili genetičari N. P. Dubinjin i D. D. Romashov.
S. Wright je dobio potvrdu u vezi s slučajnošću genetskog drifta. U laboratoriji je ukrstio ženku i mužjaka Drosophila, koje su bile heterozigotne za određeni gen. Nakon toga je dobijeno potomstvo sa koncentracijom normalnog i mutiranog gena koja je iznosila 50%. Krozza nekoliko generacija, neke osobe su postale homozigotne za mutantni gen, neke su ga potpuno izgubile, a drugi dio individua imao je i mutantni i normalni gen.
Treba napomenuti da čak i uz smanjenu održivost mutantnih individua i pod uticajem prirodne selekcije, alel mutanta može u potpunosti zamijeniti normalni, uzrokujući specifične talase populacije.
Etiologija talasa populacije
Od svih razloga koji mogu uticati na kvantitativne karakteristike populacije, vodeće mjesto zauzimaju klimatski uslovi, dok su biotički faktori potisnuti u drugi plan. Uz nisku raznolikost vrsta, broj jedinki u populaciji zavisi od vremena, hemijskog sastava životne sredine, kao i stepena zagađenja.
Vrijedi napomenuti da uzroci populacijskih talasa, koji unaprijed određuju promjenu veličine populacije, zavise od njene gustine ili utjecaja nezavisno od ovog parametra.
Abiotički i antropogeni faktori, po pravilu, ne zavise od gustine naseljenosti. Biotički utjecaj više ovisi o tome. Treba istaći teritorijalno ponašanje, koje je u toku evolucije najefikasniji mehanizam koji sputava rast broja jedinki u populaciji. Dakle, aktivnost pojedinaca je ograničena na odgovarajući prostor. Sa povećanjem broja, razvija se intraspecifična konkurencija za resurse ili direktni antagonizam (napadi na konkurente).
Populacioni talasi takođe zavise od ponašanjareakcije koje, uz visoku populaciju, karakterizira pojava instinkta za masovnom migracijom. Može se razviti i odgovor na stres, u kojem pojedinci razvijaju fiziološke karakteristike koje smanjuju plodnost i povećavaju smrtnost. Dakle, poremećen je proces oogeneze i spermatogeneze, učestali su pobačaji, smanjuje se broj jedinki u jednoj generaciji i povećava period puberteta. Osim toga, smanjuje se instinkt brige za potomstvo, mijenja se ponašanje – raste agresivnost, uočava se kanibalizam i neadekvatna reakcija na osobe suprotnog spola, što u konačnici smanjuje populaciju.
Obilježja promjena u broju populacija
Mnogi ekološki procesi povezani sa širenjem populacije na određenom području ili s lokalnim izbijanjem broja nalikuju na neobične valove, koji se, kao što je gore spomenuto, nazivaju "valovi života". Tipičan primjer je nagli porast broja štetočina insekata na ograničenom području šume. Pod povoljnim uslovima, insekti su u stanju da zauzimaju sve više novih teritorija, što je tipična slika povećanja njihove gustine ili širenja tzv. populacijskog talasa. Poznavajući karakteristike mobilnosti i određene karakteristike populacije, lako se može izračunati brzina širenja ovog talasa i moguće metode kontrole.
Slično, epidemijski talasi se mogu okarakterisati, tako da je ova teorija uspešnokoristi se za utvrđivanje prirode širenja raznih bolesti i brzine ovog procesa.
Pored toga, treba spomenuti populacijsko-genetičke valove, koji opisuju prirodu distribucije određenog gena na području koje zauzima određena populacija.
Mehanizam djelovanja populacijskih talasa
Populacioni talasi se mogu okarakterisati korišćenjem primera modela. Dakle, u zatvorenoj kutiji se nalazi 500 crnih i isto toliko bijelih kuglica, što odgovara frekvenciji alela P-0, 50. Ako nasumično uklonimo 10 kuglica i pretpostavimo da su 4 od njih crne, a 6 bijele, tada će frekvencija alela biti 0,40 i 0,60.
Ako povećate broj loptica za 100 puta dodavanjem 400 crnih i 600 bijelih, a zatim opet nasumično pokupite bilo kojih 10, onda je vjerovatno da će se njihov omjer boja značajno razlikovati od originala, na primjer, 2 crna i 8 bijelih. U ovom slučaju, frekvencija alela će biti P-0,20 odnosno P-0,80. Ako uzmemo treći uzorak, onda postoji šansa da se od 10 odabranih izvuče 9 bijelih kuglica, ili čak sve biti bijel.
Nasumične fluktuacije u učestalosti alela u prirodnim populacijama mogu se suditi iz ovog primjera, što može smanjiti ili povećati koncentraciju određenog gena.
