Жануарлар мен өсімдіктердің табиғи популяцияларындағы генетикалық зерттеулер: эволюция, бейімделу, тіршілікке қабілеттілік. Экологиялық генетика туралы біліңіз!
Ағылшыншамен салыстырыңыз: абзацты басыңыз — түпнұсқа терезеде ашылады. Абзац астындағы EN түймесі оны мәтін ішінде көрсетеді.
Мазмұны
Кіріспе
Табиғи популяцияларда генетиканы зерттеу
Study of genetics in natural populations
Экологиялық генетика – табиғи популяциялардағы генетиканы зерттейтін ғылым. Ол экология, эволюция және генетиканы біріктіре отырып, бейімделу процестерін түсінуге көмектеседі. Бұл классикалық генетикадан өзгеше, ол көбінесе зертханалық штаммдарды будандастыру және гендерді молекулалық деңгейде зерттейтін ДНК тізбегін талдаумен айналысады. Осы саланың зерттеулері организмнің тіршілікке қабілетіне, яғни оның өмір сүру және көбею мүмкіндігіне әсер ететін, экологиялық маңызы бар белгілерге бағытталған. Табиғи популяциялардан алынған үлгілер олардың генетикалық айырмашылықтарын талдау үшін зертханаға әкелінеді. Әртүрлі уақытта және әртүрлі жерлердегі популяциялардағы өзгерістер байқалады және осы популяциялардағы өлім-жітімнің үлгісі зерттеледі. Зерттеулер көбінесе құрттар және микробиалды қоғамдастықтар сияқты өмір сүру циклі қысқа организмдерде жүргізіледі.
Ecological genetics is the study of genetics in natural populations. It combines ecology, evolution, and genetics to understand the processes behind adaptation. This contrasts with classical genetics, which works mostly on crosses between laboratory strains, and DNA sequence analysis, which studies genes at the molecular level. Research in this field is on traits of ecological significance—traits that affect an organism's fitness, or its ability to survive and reproduce. Samples of natural populations may be taken back to the laboratory for their genetic variation to be analyzed. Changes in the populations at different times and places will be noted, and the pattern of mortality in these populations will be studied. Research is often done on organisms that have short generation times, such as insects and microbial communities.
Тарих
Табиғи популяциялар бойынша жұмыстар бұрын да жасалғанмен, бұл саланы 20 ғасырдың басында ағылшын биологы Э. Б. Форд (1901–1988) қалағандығы қабылданған. Форд 1924 жылы табиғи популяциялардың генетикасы саласындағы зерттеулерді бастады және генетикалық полиморфизмнің нақты анықтамасын жасау үшін көп еңбек етті. Фордтың ең маңызды еңбегі – төрт рет қайта басылған және зор ықпал еткен «Экологиялық генетика» кітабы болды. Басқа да белгілі экологиялық генетиктер қатарында Р. А. Фишер және Теодосий Добжанский бар. Фишер Дарвин мен Мендельдің идеяларын математикалық тұрғыдан үйлестіру арқылы экологияның қазіргі синтезі деп танылатын теорияны құруға көмектесті. Добжанский жеміс шыбындарының хромосомалық полиморфизмін зерттеді. Ол және оның әріптестері АҚШ-тың батысы мен Мексикадағы Drosophila түрлерінің табиғи популяцияларын көп жылдар бойы зерттеді. Филипп Шепард, Сирил Кларк, Бернард Кеттлвелл және А. Дж. Кейн Фордтың күшті ықпалында болды; олардың кәсіби жолы Екінші дүниежүзілік соғыстан кейінгі кезеңге сәйкес келеді. Олардың лепидоптералар және адамның қан тобы бойынша жасаған жұмыстары осы саланы қалыптастырып, табиғи популяциялардағы таңдаудың рөлін ашып көрсетті, бұл рөл бұрын күмәнді болған.
Although work on natural populations had been done previously, it is acknowledged that the field was founded by the English biologist E. B. Ford (1901–1988) in the early 20th century. Ford started research on the genetics of natural populations in 1924 and worked extensively to develop his formal definition of genetic polymorphism. Ford's magnum opus was Ecological Genetics, which ran to four editions and was widely influential. Other notable ecological geneticists include R. A. Fisher and Theodosius Dobzhansky. Fisher helped form what is known as the modern synthesis of ecology, by mathematically merging the ideas of Darwin and Mendel. Dobzhansky worked on chromosome polymorphism in fruit flies. He and his colleagues carried out studies on natural populations of Drosophila species in western USA and Mexico over many years. Philip Sheppard, Cyril Clarke, Bernard Kettlewell and A. J. Cain were all strongly influenced by Ford; their careers date from the post World War II era. Collectively, their work on lepidoptera and on human blood groups established the field and threw light on selection in natural populations, where its role had been once doubted.
Тұқым қуалаушылық және табиғи сұрыпталу
Экологиялық генетика табиғи іріктеу ұғымымен тығыз байланысты. Көптеген классикалық экологиялық еңбектер экологиялық генетиканың элементтерін қолданып, мұрагерлік пен ортаның жеке тұлғаларға қалай әсер ететінін зерттеді.
Ecological genetics is closely tied to the concept of natural selection. Many classical ecology works have employed aspects of ecological genetics, investigating how inheritance and the environment affect individuals.
Қамырлы көбелектердегі өнеркәсіптік меланизм
Бистон бетуляриясындағы индустриалды меланизм – табиғи іріктеу процесінің жақсы белгілі мысалы. B. betularia-ның қанат түсінің қалыпты фенотипі қара және ақ дақтардан тұрады, бірақ қара түстің артуымен сипатталатын «меланикалық» фенотиптері де кездеседі. Сонымен қатар, меланикалық түрлер қалыпты қанат түсінің фенотипінен мутация нәтижесінде пайда болған болып көрінеді.
Industrial melanism in the peppered moth Biston betularia is a well known example of the process of natural selection. The typical wing color phenotype of B. betularia is black and white flecks, but variant 'melanic' phenotypes with increased amounts of black also occur. Additionally, the melanic variants appear to have arisen by mutation from a typical wing color phenotype.
Полигендік іріктеу
Экологиялық маңызды қасиеттерді зерттеу көбінесе жеке аллельдерге бағытталған. Дегенмен, көп жағдайларда фенотиптердің полигендік негізі бар екені анықталды – олар көптеген әртүрлі аллельдермен реттеледі. Күрделі қасиеттер әсіресе полигендік негізге ие болуы мүмкін. Генетикалық технологияның жетістіктері ғалымдарға күрделі қасиеттердің генетикалық негізін жақыннан зерттеуге мүмкіндік берді, нәтижесінде осы қасиеттердің эволюциясын түсінуде полигендік реттелудің маңыздылығын көрсететін дәлелдер жинақталуда. Дәлелдің маңызды бір көзі – жасанды таңдау және оның қасиеттерге тигізетін әсері туралы білеміз. Мұндай зерттеулерге қаржыландыру әлі де тұрақсыз, бірақ табиғи популяциялармен дала жағдайында жұмыс істеудің маңыздылығы енді күмәнді емес.
Research on ecologically important traits often focuses on single alleles. However, it has been found that in many cases, phenotypes have a polygenic basis they are controlled by many different alleles. Complex traits in particular are more likely to have a polygenic basis. Advances in genetic technology have allowed scientists to more closely investigate the genetic basis of complex traits, leading to an accumulation of evidence supporting the importance of polygenic control in understanding the evolution of these traits. A major line of evidence can be drawn from what we about artificial selection and its influence on traits. Funding of this type of research is still rather erratic, but at least the value of working with natural populations in the field cannot now be doubted.