ГДЗ: Параграф § 12 / Биология 11 класс

К элементарным факторам эволюции относятся те, которые непосредственно изменяют частоту аллелей и генотипов в популяции: мутационный процесс, популяционные волны, дрейф генов и изоляция.

Единственным направляющим фактором эволюции является естественный отбор.

Генофонд популяции постоянно изменяется из-за воздействия элементарных факторов эволюции (мутаций, популяционных волн, дрейфа генов, изоляции) и направляющего действия естественного отбора. Эти факторы постоянно вызывают случайные или направленные изменения в частоте аллелей и генотипов.

Изучение генофонда популяции позволяет определить её генетическую структуру, выявить происходящие в ней эволюционные изменения и оценить степень её приспособленности к условиям окружающей среды. Это также даёт возможность прогнозировать изменения в будущем и понять механизм видообразования.

Суть теории изоляции состоит в том, что прекращение свободного скрещивания между частями популяции (изоляция) ведёт к накоплению генетических различий. В результате изолированные популяции начинают эволюционировать независимо друг от друга, что со временем приводит к образованию новых видов.

Доказательством адаптивного характера изменений генофонда является естественный отбор, который приводит к выживанию и размножению особей с наиболее благоприятными признаками. Конкретными примерами могут служить: возникновение устойчивости к пестицидам у насекомых, изменение окраски животных в зависимости от среды (промышленный меланизм), а также распространение аллелей, обеспечивающих устойчивость к определённым заболеваниям в человеческих популяциях.

Изменения генофонда позволяют сделать вывод о направлении, темпах и характере происходящих в популяциях эволюционных преобразований. Они указывают на действие конкретных движущих сил эволюции и степень генетического разнообразия популяции.

Движущие силы эволюции, согласно синтетической теории, включают:

• Мутационный процесс и Комбинативная изменчивость: Поставляют элементарный наследственный материал (новые гены и их сочетания). Пример: Мутации, приводящие к устойчивости бактерий к антибиотикам.
• Популяционные волны и Дрейф генов: Изменяют частоту аллелей случайным, ненаправленным образом, особенно в малых популяциях. Пример: Эффект «бутылочного горлышка» после катастрофы, приводящий к случайной фиксации редких аллелей.
• Изоляция: Препятствует скрещиванию и обмену генами, фиксируя генетические различия и способствуя дивергенции. Пример: Географическая изоляция популяций, которая ведёт к образованию разных видов на островах.
• Естественный отбор: Единственный направляющий фактор, который сохраняет полезные комбинации признаков и обеспечивает адаптацию. Пример: Увеличение частоты тёмных бабочек (меланистов) в промышленных районах.

Вывод: Все эти факторы действуют комплексно, но естественный отбор является главным фактором, придающим эволюционному процессу направленный характер, а мутации — основным источником генетического материала.

Решение задачи по закону Харди-Вайнберга

Обозначим:

• \( A \) — аллель поздней спелости (доминантный).
• \( a \) — аллель ранней спелости (рецессивный).
• \( p \) — частота аллеля \( A \).
• \( q \) — частота аллеля \( a \).
• \( p^2 \) — частота генотипа \( AA \) (гомозиготный доминантный).
• \( 2pq \) — частота генотипа \( Aa \) (гетерозиготный).
• \( q^2 \) — частота генотипа \( aa \) (гомозиготный рецессивный).

1. Найдём частоту рецессивного аллеля \( q \): \[ q^2 = 0.04 \] \[ q = \sqrt{0.04} = 0.2 \]
2. Найдём частоту доминантного аллеля \( p \): По закону Харди-Вайнберга, \( p + q = 1 \). \[ p = 1 - q = 1 - 0.2 = 0.8 \]
3. Найдём частоту гетерозиготного генотипа \( 2pq \): Частота гетерозигот \( Aa \) составляет \( 2pq \). \[ 2pq = 2 \cdot 0.8 \cdot 0.2 = 2 \cdot 0.16 = 0.32 \]

Таким образом, частота гетерозиготных растений (\( Aa \)) составляет 0,32, или 32%.

Изменчивость организмов — это способность живых организмов приобретать новые признаки и свойства, которые отличают их от родителей и других особей вида. Она является основой для эволюционных изменений. Различают наследственную (мутационную и комбинативную) и ненаследственную (модификационную) изменчивость.

Основные типы изменчивости, известные из курса биологии:

• Наследственная изменчивость:
  • Мутационная (связана с изменением генов или хромосом).
  • Комбинативная (связана с рекомбинацией существующих генов).
• Ненаследственная изменчивость (модификационная): Изменение фенотипа под воздействием среды без изменения генотипа.

Генотип — это совокупность всех генов данного организма, его наследственная конституция. Фенотип — это совокупность всех внешних и внутренних признаков и свойств организма, которые формируются в результате взаимодействия генотипа с окружающей средой.

Гены — это участки молекулы ДНК (или РНК у некоторых вирусов), которые кодируют информацию о структуре определённого белка или функциональной РНК, тем самым определяя признак организма. Аллельные гены (аллели) — это различные формы одного и того же гена, расположенные в одинаковых локусах гомологичных хромосом и определяющие различные варианты одного признака (например, ген, отвечающий за цвет глаз, может иметь аллели, кодирующие карий или голубой цвет).

Мутация — это внезапное, ненаправленное изменение наследственного материала (генотипа), которое может быть вызвано изменением структуры ДНК, хромосом или их числа. Виды мутаций:

• Генные (точечные) — изменение последовательности нуклеотидов в пределах одного гена.
• Хромосомные — изменение структуры хромосом (например, делеции, дупликации, инверсии).
• Геномные — изменение числа хромосом (например, полиплоидия, анеуплоидия).