Transcript Az evolúció genetikai alapjai

Az evolúció genetikai alapjai
MBI®
I. A populációk genetikai
egyensúlya
• A populáció génállománya= a
populációban lévő allélok összessége
• A különböző allélok különböző
gyakorisággal fordulnak elő.
Megváltozik-e az allélok gyakorisága a
következő nemzedékekben?
• Tfh: a vizsgált populációban az adott
génnek mindössze két allélja van:
A és a.
A allél gyakoriságát p-vel
a allél gyakoriságát q-val jelöljük.
Ha adott pillanatban megnézzük az
allélok gyakoriságát, akkor igaz:
p+q= 1 (mert csak ez a két allél van!)
Legyen ez a gyakoriság:
p=60%=0,6 akkor q=40%=0,4.
• Változik-e az allélok gyakorisága a
következő nemzedékben?
• Vegyük az Aa x Aa keresztezést:
• p2+2pq+q2 =1
• Hardy-Weinberg-törvény = a külső
hatásoktól mentes (ún. ideális) populációban
kizárólag a rekombináció útján nem
változik meg az allélgyakoriság az egymást
követő nemzedékekben,. Vagyis a populáció
genetikai egyensúlyban van.
• Ki lehet számolni a fenotípusok
előfordulása alapján az
allélgyakoriságokat, és a genotípusok
megoszlását
• Pl. Rh+ vércsoportúak 85%
Rh- 15%
Az emberek hány százaléka
heterozigóta?
Ha nem ideális a populáció…
Az allélgyakoriság változásának lehetséges
okai:
• Mutáns allélok megjelenése
• Génáramlás ( ki- és bevándorlás)
• Szelekció (nem minden egyednek
azonosak a túlélési esélyeik)
• Genetikai sodródás (a szaporodóképes
egyedek számának jelentős csökkenése,
így véletlenszerűen változhat az
allélgyakoriság)
Végletes formája: az Alapító hatás (1
tenyészpár)
II. A természetes szelekció
1. Bevezetés
A/ Nem minden egyednek azonosak a
szaporodási esélyei
 A következő nemzedékben a
sikeresebben szaporodó egyed alléljei
gyakoribbak lesznek.
 Genetikai rátermettség = az a
valószínűség, amellyel az adott genotípus
megjelenik a következő nemzedékben.
0-1-ig terjedhet (0, ha eltűnik; 1, ha
ugyanannyi, mint a szülőgenerációban)
B/
• A populáció reális szaporodóképessége
• A környezet eltartóképessége
Éles verseny folyik a túlélésért és a
szaporodásért
Mindig lesznek olyan egyedek, amelyek
szaporodási esélyükben felülmúlják a
többieket
Természetes szelekció ( a gyengébb
egyedek kipusztulnak)
EVOLÚCIÓ
• Lamarck: a környezet változásaihoz a
fajok alkalmazkodnak (változnak)
• Darwin: az evolúció általános elmélete
• A két elmélet összehasonlítása: a
zsiráf példáján
2. A természetes szelekció
típusai
• Stabilizáló szelekció:
A populációban egy adott
tulajdonságra átlagértéket mutató
egyedek szaporodnak a
legsikeresebben
pl. Pázsitfűfélék levelének szélessége
• Irányító szelekció:
A fennmaradás szempontjából
valamely lényeges tulajdonságban a
populáció átlaga az egyik szélsőérték
irányában eltolódik.
pl. nyírfaaraszoló lepke színe az ipari
forradalom után
• Szétválasztó szelekció:
Az eredetileg egységes környezeti
tényezők között élő faj populációját
olyan szelekciós hatások érik, amelyek az
egyedek eltérő igényeinek megfelelő
életteret teremtenek.
Pl. szárazságtűrő egyedek a domboldalon
élnek, a többiek a nedvesebb helyeket
foglalják el.
Mesterséges szelekció
• Növénynemesítés
• állatenyésztés
III. Adaptáció
• Alkalmazkodás a környezethez
• Vagyis azok a környezethez legjobban
alkalmazkodó fenotípusok maradnak
meg elsősorban.
• pl. a cickafark magassága ÉszakAmerikában
• Az adaptációval kialakuló fenotípusok
öröklődnek.
• Az adaptáció egyik formája a mimikri.
• A mimikri jelensége vezetett az ún.
koevolúció fogalmához (= az egymással
szoros kölcsönhatásban lévő fajok
evolúciója nem független egymástól)
A modifikáció
• A környezet hatása gyors
változásokat idéz elő a populáció
egyedeinek fenotípusában.
• Sosem öröklődik!
• Akkomodáció: pl. egy ember
lebarnulása
IV. A fajok kialakulása
• Rekombináció
• Mutáció
• Génáramlás, genetikai sodródás
• Természetes szelekció
• Adaptáció
A populáció genetikai állománya
nemzedékről nemzedékre változik
(=evolúciós folyamat)
A/ Új faj keletkezésének
folyamata
1. A faj több kisebb populációból áll,
melyek genetikailag kissé eltérnek
egymástól (ld. adaptáció)
2. A populációk izolációja (alfajok
kialakulása)
Hibridizáció lehetséges, de általában ritka.
pl. keleti és nyugati sün
3. Az alfajok földrajzi izolációja, amely
megszünteti a szabad génáramlást
4. A földrajzi izoláció megszűnése után
sem tud már kereszteződni az eredeti
fajjal, vagyis új fajjá fejlődött
(oka: ún. szaporodási izoláció)
A szaporodási izoláció példái
• Azonos társulásban él, de eltérő
ökológiai nishben
• Eltérő szaporodási viselkedés
(időszak, udvarlási magatartás stb.)
• Bár párosodás lehet, de
– Nincs megtermékenyülés
– Vagy a hibrid életképtelen
– Vagy a hibrid meddő
B/ Adaptív radiáció
• Az élőhely eltartó-képessége véges
• Ezért a kialakult új fajok új élőhelyet
keresnek (szétterjednek)
• Ez viszont megköveteli az új élőhelyhez
való alkalmazkodásukat (adaptáció)
Pl. Darwin-pintyek a Galápagos-szigeteken
A Homo sapiens az egész földön
C/ Divergencia jelensége
• Oka: az adaptív radiáció
• Közös ősből származó fajok a
legkülönbözőbb ökológiai szerepek
betöltésére lesznek alkalmasak, amely a
testfelépítésükben is megmutatkozik.
• Pl. dinoszauruszok adaptív radiációja
emlősök adaptív radiációja
• Homológ szervek fogalma: nagyon eltérő
külső felépítésű, de azonos eredetű és így
hasonló belső felépítésű szervek (pl.
gerincesek végtagjai)
D/ Konvergencia jelensége
= Különböző ősöktől származó csoportok
közötti felületes hasonlóság.
• Ok: azonos ökológiai viszonyokhoz
adaptálódtak
• Pl. az erszényes és a méhlepényes emlősök
közötti hasonlóság
• Analóg szerv fogalma: külsőleg nagyon
hasonló, de belső felépítése és eredete más
pl. madarak szárnya – rovarok szárnya
V. Az evolúció bizonyítékai
A/ közvetlen bizonyítékok – leletek
• Jégbe vagy borostyánba zárt állatok
Oetziaz 5 ezer éves jégmúmia
• Kövületek (kagylóhéjak, csontok,
fatörzsek)
pl. bükkábrányi
8 millió éves erdő
• Lenyomatok
pl. Ipolytarnóc 17-23 millió éves
leletei
• Élőlény eredetű lerakódások (kőolaj,
kőszén, lignit, mészkő) pl. Tata
B/ Közvetett bizonyítékok
• Biokémiai bizonyítékok:
– A DNS és a genetikai kód azonossága
– A biokémiai folyamatok zömének azonossága
– Sok fehérjemolekula azonossága minél
közelebbi rokonok, annál hasonlóbb. Pl. az
emberben és az emberszabásúakban az ABO
vércsoportrendszer azonos)
– Mitokondriális DNS vizsgálatok
=> Molekuláris törzsfa megalkotása
• Sejttani bizonyítékok
– Minden élőlény sejtes felépítésű
– A sejtszervecskék azonossága
– A kromoszómák alakja a rokon fajoknál
levezethető egymásból
•
• Embriológiai bizonyítékok
– Homológ szervek
– Ernst Haeckel (1834-1919) biogenetikai
alaptörvénye: a magzati élet mintegy
megismétli a törzsfejlődést
• Anatómiai bizonyítékok
– Csökevényes szervek
– Atavizmus jelensége (= visszaütés az
ősökre) pl. erős szőrzet, számfeletti
emlőbimbók, farok, lyukas szív
• Élő kövületek
– Bojtosúszós hal
– Hidasgyík
– Cikász
Miért maradtak fenn? Mert elzárt
területen éltek, ahol a környezeti
tényezők sem változtak jelentősen.
• Élettani bizonyítékok
– Rokon fajok hasonló betegségei
Pl. ember és az emberszabásúak: tbc,
szifilisz, paraziták, nyúlajak