Экологическая генетика: изучение генетики в природных популяциях.
Ecological genetics
Экологическая генетика: изучение генов в природных популяциях, адаптации и эволюции. Анализ генетической изменчивости для понимания выживаемости видов.
Сравнивайте с английским: нажмите на абзац — оригинал откроется в окне. Кнопка EN под абзацем показывает его прямо в тексте.
Содержание
Введение
Изучение генетики в естественных популяциях
Study of genetics in natural populations
Экологическая генетика – это изучение генетики в естественных популяциях. Она объединяет экологию, эволюцию и генетику для понимания процессов, лежащих в основе адаптации. Это отличается от классической генетики, которая в основном работает со скрещиваниями лабораторных штаммов, и анализа последовательностей ДНК, который изучает гены на молекулярном уровне. Исследования в этой области посвящены признакам, имеющим экологическое значение – признакам, влияющим на приспособленность организма, то есть его способность выживать и размножаться. Образцы естественных популяций могут быть извлечены для анализа их генетической изменчивости. Изменения в популяциях в разное время и в разных местах будут зафиксированы, и будет изучаться структура смертности в этих популяциях. Исследования часто проводятся на организмах с коротким временем генерации, таких как насекомые и микробные сообщества.
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.
История
Хотя исследования естественных популяций проводились и ранее, общепризнанно, что эта область знаний была основана английским биологом Э. Б. Фордом (1901–1988 гг.) в начале XX века. Форд начал изучать генетику естественных популяций в 1924 году и много работал над разработкой формального определения генетического полиморфизма. Главным трудом Форда была книга «Экологическая генетика», выдержавшая четыре издания и оказавшая значительное влияние. Среди других выдающихся экологов-генетиков – Р. А. Фишер и Теодосий Добжанский. Фишер способствовал формированию так называемого современного синтеза в экологии, математически объединив идеи Дарвина и Менделя. Добжанский изучал хромосомный полиморфизм у плодовых мушек. Он и его коллеги на протяжении многих лет проводили исследования естественных популяций видов рода Drosophila в западной части США и Мексики. Филипп Шепард, Сирил Кларк, Бернард Кеттлвелл и А. Дж. Кейн находились под сильным влиянием Форда, а их научная деятельность началась в послевоенный период. Совместно их работы над чешуекрылыми и группами крови человека заложили основы этой области знаний и пролили свет на роль естественного отбора в популяциях, существование которого ранее подвергалось сомнению.
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.
Наследственность и естественный отбор
Экологическая генетика тесно связана с концепцией естественного отбора. Многие классические работы по экологии использовали аспекты экологической генетики, исследуя, как наследственность и окружающая среда влияют на организмы.
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.
Промышленный меланизм у мотыльков
Промышленный меланизм у березового пяденицы Biston betularia – общеизвестный пример процесса естественного отбора. Типичный фенотип окраски крыльев B. betularia представляет собой черно-белую крапинку, однако также встречаются варианты "меланистического" фенотипа с повышенным содержанием черного пигмента. Кроме того, меланистические варианты, по всей видимости, возникли в результате мутации из типичного фенотипа окраски крыльев.
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.
Полигенный отбор
Исследования экологически важных признаков часто фокусируются на отдельных аллелях. Однако установлено, что во многих случаях фенотипы имеют полигенную основу – они контролируются множеством различных аллелей. Особенно сложные признаки с большей вероятностью имеют полигенную основу. Достижения в области генетических технологий позволили ученым более детально изучать генетические основы сложных признаков, что привело к накоплению данных, подтверждающих важность полигенного контроля для понимания эволюции этих признаков. Важным источником доказательств является то, что мы знаем об искусственном отборе и его влиянии на признаки. Финансирование подобных исследований все еще остается нестабильным, но ценность работы с естественными популяциями в полевых условиях теперь не вызывает сомнений.
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.