Микроэволюция: Изменчивость и естественный отбор внутри популяций
Микроэволюция — процесс постепенных изменений генетического состава популяции в течение нескольких поколений, приводящий к возникновению адаптированных форм. Данный кейс включает три задания, которые помогают лучше разобраться в основах процесса микроэволюции и механизмах естественного отбора.
Задание 1. Популяционный сдвиг частот аллелей
Популяция бабочек-голубянок Polyommatus icarus, обитающая в средней полосе России, состоит из светлых и тёмных морф. Предположим, частота аллеля светлой окраски $A$A равна $p$p, а аллель тёмной окраски $a$a равен $q$q, причем $p+q=1$p+q=1. Частота встречаемости гомозиготных особей по каждому аллелю соответственно равняется $p^2$p2 и $q^2$q2, а гетерозиготных $-2pq$−2pq.
Теперь представьте ситуацию, когда начинается резкое потепление климата. Тёмные формы начинают быстрее погибать от перегрева, поскольку темные пигменты поглощают больше солнечного тепла. Это приводит к снижению репродуктивной пригодности особей с аллелем $a$a.
Рассчитайте новый баланс частот аллелей после смены условий, используя исходные значения $p=0.6$p=0.6 и $q=0.4$q=0.4. Затем определите, какая форма окажется доминирующей после 10 поколений (предполагая линейное снижение числа тёмных особей каждый год примерно на 5%).
Задание 2. Изоляция и образование нового подвида
В изолированной популяции рыб-гуппи Poecilia reticulata наблюдается высокая скорость формирования приспособленности к новым условиям. Исследователи обнаружили, что внутри одной небольшой реки возникли две разновидности, отличающиеся поведением и окраской:
Первая разновидность предпочитает глубокие участки реки и ведёт ночной образ жизни.
Вторая разновидность держится ближе к берегу и активна днём.
Предположите, почему могли возникнуть такие поведенческие и цветовые различия среди представителей одного вида. Является ли это началом микроэволюционного процесса? Если да, опишите, какой фактор играет ключевую роль в формировании подобного разделения и развитии адаптации.
Обсудите возможности изоляции популяций и перспективы возникновения новой внутривидовой вариации вплоть до образования самостоятельного подвида.
Задание 3. Случайный дрейф генов
На острове площадью всего 1 км² живёт небольшая популяция грызунов, состоящая из 100 особей. Ученые заметили, что случайно возникшая мутация приводит к появлению необычной формы хвоста. Однако, из-за небольшого размера популяции и отсутствия внешних воздействий, этот признак закрепился лишь частично.
Выполните расчет вероятности сохранения мутации в следующих поколениях, предполагая нейтральность признака и отсутствие миграции. Для упрощения используйте правило Харди-Вайнберга.
Кроме того, обсудите роль случайного дрейфа генов в небольших популяциях и его возможное влияние на процессы микроэволюции.