Эффект основателя(презентация)

1. Эффект основателя. Эффект бутылочного горлышка

11 класс
(углубленный уровень)

2.

Дрейф генов
Дрейф генов — это случайное,
ненаправленное изменение частот
аллелей в популяции от поколения к
поколению.
Ключевые характеристики:
✓ Случайный процесс, не связан с приспособленностью аллелей.
✓ Ненаправленный, не имеет конкретной цели или
адаптивного значения.
✓ Особенно силен в малых популяциях, где случайность играет
большую роль.
Роль дрейфа генов в эволюции впервые описал
американский генетик Сьюэлл Райт.

3.

Причины дрейфа генов
Случайный подбор брачных пар. Не все особи вносят равный вклад в
генофонд следующего поколения.
Ограниченная численность популяции. Чем меньше популяция, тем
больше влияние случайности.
Случайная гибель особей. Например, из-за природных катастроф, не
связанная с их генотипом.
Случайность в образовании гамет и оплодотворении. Из множества
гамет сливаются лишь немногие.

4.

численность
Дрейф генов в больших и
малых популяциях
N- численность
популяции
поколения
Большие популяции
Малые популяции
Эффект дрейфа
слабый
Эффект дрейфа
очень сильный
Частоты аллелей
изменяются медленно и плавно
(генофонд стабилен)
Частоты аллелей
резко меняются от поколения к
поколению (генофонд нестабилен)
Генетическое разнообразие
сохраняется долгое время
Генетическая однородность в
результате потери аллелей

5.

Эффект основателя
Возникновение новой популяции
от небольшой группы
особей-основателей (мигрантов),
отколовшейся от большой
родительской популяции.
Механизм:
✓ Генофонд новой популяции — это не
полная копия генофонда исходной, а
лишь случайная выборка генов
основателей.
✓ Редкие аллели родительской популяции
могут стать обычными в новой, и
наоборот.
Следствие: Резкое снижение генетического
разнообразия в новой популяции.
Материнская
популяция
Дочерние популяции

6.

Примеры
эффекта основателя
✓ Религиозные общины (амиши,
менонниты).
Популяция основана небольшой группой
переселенцев из Европы в США. Высокая
частота редких наследственных
Амиши
заболеваний, которые были у основателей.
✓ Островные популяции.
Животные и растения, заселяющие новый остров (например,
вьюрки Дарвина).
✓ Изоляция человека.
У населения Исландии генофонд заметно отличается от генофонда
других стран Скандинавии из-за эффекта основателя.

7.

Эффект
бутылочного горлышка
Резкое сокращение численности
популяции (до нескольких особей)
из-за катастрофы (пожар, наводнение,
эпидемия, деятельность человека),
после которого популяция снова
восстанавливает свою численность.
Механизм:
✓ Выживает случайная, не обязательно самая приспособленная, группа
особей.
✓ Генофонд популяции после прохождения "горлышка" кардинально
меняется и обедняется.
Следствие: Потеря большей части генетического разнообразия исходной
популяции.

8.

Примеры эффекта
бутылочного горлышка
Гепард:
✓ Около 10-12 тысяч лет назад популяция прошла через резкое
сокращение.
✓ Современные гепарды имеют крайне низкое генетическое
разнообразие, почти являются генетическими клонами.
✓ Проблемы: низкая выживаемость детенышей, высокая
восприимчивость к болезням.
Уссурийский тигр: Современная популяция прошла через бутылочное
горлышко и страдает от последствий инбридинга.

9.

Сравнение эффекта основателя и эффекта бутылочного горлышка
Признак
Эффект основателя
Эффект бутылочного горлышка
Причина
Миграция небольшой группы
Массовая гибель особей в популяции
Исходная
популяция
Остается неизменной и
продолжает существовать
Резко сокращается или почти
уничтожается
Новая
популяция
Формируется на новом месте
Восстанавливается на старом месте
Состав
основной
группы
Случайная выборка мигрантов
(не обязательно наиболее
приспособленные)
Случайные выжившие
(не обязательно наиболее
приспособленные)
Генетическое
разнообразие
Снижено в новой популяции
Резко снижено в восстановленной
популяции
Эволюционный
результат
Быстрое возникновение
различий между старой и новой
популяцией
Резкая потеря уникальных аллелей в
исходной популяции

10.

Причины снижения
генетического разнообразия
Дрейф генов (основная причина в малых популяциях)
Естественный отбор (направленно устраняет некоторые аллели)
Инбридинг (близкородственное скрещивание)
Изоляция популяции, препятствующая притоку новых аллелей

11.

Следствия снижения
генетического разнообразия
Инбредная депрессия. Снижение общей приспособленности
популяции (жизнеспособности, плодовитости) из-за повышения
гомозиготности и проявления вредных рецессивных мутаций.
Повышение генетического груза. Накопление летальных и
полулетальных мутаций.
Снижение эволюционного потенциала. Популяция с бедным
генофондом не может эффективно приспосабливаться к изменениям
окружающей среды, что повышает риск ее вымирания.

12.

Выводы
✓ Дрейф генов — случайный фактор эволюции, особенно важный
в малых популяциях.
✓ Эффект основателя и эффект бутылочного горлышка — два
частных случая дрейфа, ведущих к резкому снижению
генетического разнообразия.
✓ Снижение генетического разнообразия повышает
риск инбридинга, болезней и снижает способность популяции
адаптироваться к изменениям.
✓ Дрейф генов взаимодействует с естественным отбором, что
делает эволюционный процесс более сложным и
многогранным.

13.

Задача
Условие:
Популяция северных оленей на острове насчитывала 50 тыс. особей и имела
большое генетическое разнообразие. Рассмотрите два сценария:
Сценарий А: Группа из 2000 оленей перешла по льду на новый остров и
основала там популяцию.
Сценарий Б: На исходном острове произошла эпидемия, которая уничтожила
99% популяции. Спустя несколько десятилетий численность восстановилась
до прежнего уровня.
Вопрос:
а) Дайте название эволюционному эффекту для каждого сценария.
б) В популяции какого острова (нового в сценарии А или острова в сценарии
Б) генетическое разнообразие в конечном итоге будет выше? Объясните
почему.

14.

Ответ:
а) Сценарий А — эффект
Задача
основателя, сценарий Б — эффект
бутылочного горлышка.
б) Выше разнообразие будет на новом острове (сценарий А).
1) Популяцию острова по сценарию А основали 4% особей от исходной
популяции (2000 особей от 50 тыс.). В сценарии Б сохранился только 1%
особей (99% погибло), это меньшая выборка генетического материала.
2) В Сценарии А исходная популяция продолжает существовать, она
сохраняет высокое генетическое разнообразие. Группа основателей
унесла с собой случайную ограниченную часть этого разнообразия.
В Сценарии Б исходная большая популяция уничтожена, и уникальные
редкие аллели безвозвратно утеряны. Восстановленная популяция может
множить свою численность, но ее генофонд — это лишь копии генов тех
немногих выживших. Потери разнообразия невосполнимы без миграции
извне.