1.26. Генетика и теория эволюции
Учение Дарвина обозначило ряд важнейших научных вопросов, ответы на которые были найдены благодаря генетике:
- какова биологическая природа наследственности;
- каковы механизмы изменчивости;
- реален ли вид и в чем сущность видообразования.
Ответы на эти вопросы до настоящего времени искали разные направления генетики, в том числе молекулярной и популяционной.
Вид состоит из популяций. Популяция — это относительно обособленная от других популяций данного вида структура, населяющая определенную часть ареала, с Которой начинается эволюционный процесс. Половозрелые особи популяции свободно скрещиваются Между собой, производя плодовитое потомство. Особи популяции обладают сходными экологическими, морфофизиологическими, генетическими параметрами.
Совокупность генотипов всех особей популяции составляет ее генофонд.
В естественной популяции генотипы особей неоднородны и отличаются той или иной степенью гетерозиготности. В таких популяциях действует естественный отбор.
Для решения теоретических вопросов эволюции используют представления об идеальной популяции: бесконечно большой группе особей, не претерпевающих мутаций, не эмигрирующих из популяции и не мигрирующих в нее извне. В такой идеальной популяции естественный отбор невозможен.
Идеальную популяцию описывает закон Харди — Вайнберга:
а) сумма частот аллелей одного гена есть величина постоянная:
- p + q= 1;
- А + а = 1.
б) сумма частот аллелей по каждому генотипу есть величина постоянная:
- р2 + 2pq + q2 = 1;
- АА + 2Аа + аа = 1.
Это уравнение показывает, что в мысленно идеальной популяции частоты аллелей и генотипов сохраняются на протяжении нескольких поколений, до тех пор, пока равновесие популяции не нарушится.
С помощью закона Харди — Вайнберга можно оценить генотипическую характеристику естественной популяции в определенный момент времени.
Например, наследственное заболевание человека — фенилкетонурия встречается в соотношении 1:10 000 и проявляется только у рецессивных гомозигот. Допустим, необходимо выяснить, каков процент рецессивного аллеля в популяции и каково соотношение между носителями и больными.
Так как известна частота рождения больных детей — (аа) q2 = 0,0001, то частота аллеля (a)q = 0,01.
Частота доминантного аллеля вычисляется так:
- р = 1 — q = 1 — 0,01 = 0,99;
- 2pq = 2- 0,99 • 0,01= 0,0198 (около 2%).
Следовательно, носителей рецессивного аллеля (гетерозигот) в 200 раз больше, чем рожденных больных.
Идеи эволюционной теории и общей генетики объединены в работах С.С. Четверикова и Р. Фишера.