В результате чего возникают изоляты в биологии
В результате чего возникают изоляты в биологии
Географические изоляты
Ареал обычного политипического вида включает ареалы составляющих его более или менее различающихся популяций, которые группируются в подвиды или образуют клину. Между отдельными популяциями идет обмен генами. Но иногда популяции или группа популяций оказываются изолированными от остальной массы популяций своего вида внешними преградами, препятствующими или сильно затрудняющими обмен генов между ними. Такие популяции называют географическими изолятами. Географические изоляты возникают там, где экологические или географические условия определяют островное (пятнистое) распределение популяций данного вида. Особенно часто они встречаются на удаленных от материка островах и на периферии ареала. Могут образовываться географические изоляты и в результате изменения внешних условий (изменения растительности из-за повышения сухости климата, оледенения и т. д.) и при расселении отдельных популяций за пределы основного обитания вида.
Образование изолятов зависит не только от внешних условий, но и от характера изменчивости вида, способности его к расселению. Поэтому некоторые виды на обширных, зачастую достаточно резко изолированных или разобщенных территориях могут быть фенотипически однообразными, тогда как другие виды в сходных условиях образуют изоляты, вырабатывающие более или менее четкие морфологические, экологические, физиологические и другие отличия от остальных популяций своего вида. Скорость и степень обособления изолятов может варьировать в широких пределах; достаточно четко обособленные изоляты птиц на островах между Калимантаном и Сулавеси, видимо, имеют возраст менее 10 000 лет, подвиды птиц Евразии и Северной Америки, возникшие в периоды развития оледенения, значительно старше.
Судьба географических изолятов может быть различной (Майр, 1968). Они могут: 1) превратиться в самостоятельные виды, 2) существовать в изоляции длительное время, 3) восстановить контакт с основной частью популяций своего вида, образовав вторичную зону контакта, 4) полностью вымереть. Таксономический статус и степень фенотипических отличий изолятов обусловливаются длительностью изоляции, способностью изолированной популяции к изменчивости, характером факторов внешней среды в зоне изоляции и т. п. Одни изоляты фенотипически совершенно похожи на основную часть видовых популяций, другие отличаются столь резко, что многие исследователи рассматривают их, как самостоятельные виды, отличия третьих находятся на грани между видовыми и подвидовыми признаками и т. д. В ряде подобных случаев таксономическое положение изолятов оказывается спорным и вызывает резкие разногласия.
ИЗОЛЯТЫ
Изоляты — относительно небольшие популяции людей (100—1000 человек) с незначительным уровнем брачной иммиграции. Для того чтобы популяцию можно было классифицировать как Изолятов, условия брачной замкнутости должны существовать на протяжении нескольких (не менее 5—10) поколений. Сам термин «изолят» имеет относительный характер; абсолютные Изоляты, по-видимому, никогда не встречаются, и его применяют к популяциям, более замкнутым, чем обычные.
В качестве причин брачной изолированности у человека могут выступать как физико-географические, так и социально-религиозные факторы, традиции и пр. Однако несомненно, что в создании и поддержании И. на протяжении всей истории человечества и в их распаде первичными являются социально-экономические факторы, особенности хозяйственного уклада, общественный строй, религиозные и национальные традиции.
Бесконечно большие популяции, в которых родительские гаметы, формирующие зиготы следующего поколения, встречаются статистически случайно, называются панмиксными; соответственно случайное скрещивание носит название панмиксии. Однако бесконечно большие популяции всего лишь математическая абстракция, поэтому противопоставление изолированности и панмиксии относительно.
Основным количественным критерием для отнесения популяции к категории И. является коэффициент инбридинга (см.), т. е. величина, отражающая степень родственности людей, составляющих популяцию (если он велик — 0,03—0,001), или к категории панмиксий (если он мал — 0,0001—0,00001).
Коэффициент инбридинга нек-рого лица, определенный из его родословной, и средний коэффициент инбридинга всех членов популяции используются большинством исследователей как мера инбредности лица или популяции. Однако надежность этой оценки зависит от полноты сбора генеалогического материала (числа охваченных поколений).
По происхождению И. можно условно разделить на три группы: реликтовые И., оставшиеся со времен неолита, когда все человечество представляло собой ряд небольших изолированных популяций (система изолятов Сибири, Южной Америки, Австралии); И., возникшие в период от античности до раннего средневековья,— популяции, образовавшиеся в местностях с небольшой плотностью населения (север Скандинавии, Европейский север РСФСР, горные местности — Дагестан, Памир, горы Японии); так наз. религиозные И. (хаттериты и дункеры в США, самаритяне Израиля, хаббаниты Южной Аравии, караимы Литвы). Часть этих И. возникла всего 300—500 лет тому назад, однако строгих различий между этими тремя категориями изолированных популяций провести нельзя, примером чему могут служить сельские кастовые изоляты Индии.
Основной причиной внимания генетиков и медиков к изучению изолированных популяций является протекание в них генетико-автоматических процессов, т. е. дрейф генов. Под дрейфом генов понимают случайное изменение генетической конституции популяции, причиной к-рого может быть, напр., малочисленность этой популяции, поэтому дрейф генов не ведет к генотипическому приспособлению к среде. Чем меньше размер популяции, тем интенсивнее протекает в ней процесс дрейфа генов. Этот процесс приводит к снижению частоты встречаемости или даже к полной утрате одного из аллелей нек-рого локуса и увеличению частоты встречаемости другого аллеля этого же локуса. В результате дрейфа генов каждый И. характеризуется своими генными частотами, в ряде случаев резко отличаясь от соседних И., связанных с ним общностью происхождения. Эти отличия могут достигать уровня межнациональных или межрасовых.
Следует подчеркнуть, что дрейф генов случаен по отношению к фенотипическому эффекту «дрейфующих» аллелей. Поэтому иногда может возрастать частота вредных аллелей. Это особенно характерно для рецессивных аллелей, которые проявляют свой фенотипический эффект только в гомозиготном состоянии, а гетерозиготные носители их не подвергаются действию естественного отбора. Большая частота кровнородственных браков, характерная для И., увеличивает вероятность встречи двух таких аллелей в одной зиготе, иными словами, в И. может быть повышена частота появления наследственных болезней. Этим также объясняется пристальный интерес врачей и генетиков к изолированным популяциям.
В СССР исследование Изолятов имеет давние традиции. Внимание медиков-генетиков привлекают изолированные сельские популяции Центральной России, Кавказа, Средней Азии (В. В. Сахаров, Н. П. Бочков), реликтовые изоляты Сибири и Алтая (Ю. Г. Рычков).
Чрезвычайно важным является то обстоятельство, что наряду с И., значительно отягощенными наследственными болезнями, с большим количеством больных, встречаются и такие, в которых медико-генетическая обстановка достаточно благоприятна. Сравнение между собой И., сходных или различающихся по происхождению, степени изолированности, срокам существования, воздействию средовых факторов, генетической отягощенности, позволяет оценить роль этих факторов в формировании генофонда популяций, а полученные выводы могут иметь значительную прогностическую ценность. Поэтому изучение И. является одной из насущных задач мед. генетики.
Как правило, медико-генетическому исследованию подвергается не индивидуальный И., а группа популяций, связанных общностью происхождения. В первую очередь перед исследователем встает проблема оценки размера каждой единичной популяции из группы родственных и обменивающихся мигрантами, т. е. определение эффективного размера популяции. Эффективный размер популяции можно считать приблизительно равным 1/3 ее цензового размера. Для анализа взаимной изолированности изучаемых популяций используются данные о распределении фено- и генотипических частот менделирующих маркеров (группы крови, сывороточные и эритроцитарные ферменты и т. д.), данные этнографического изучения (фамилии, родовая принадлежность), демографические данные (длительность смены поколений, размер семьи, миграции), наконец, история и экология рассматриваемых популяций.
Особый интерес представляет медико-генетическое исследование индивидуальных И. Генетику-врачу целесообразно получить материал, характеризующий полные семьи. Для выполнения этого требования необходимо либо тотальное мед. исследование И., либо, если он слишком велик, тщательное предварительное выявление всех наследственно отягощенных семей. Генеалогический материал следует собирать тотально и на максимально доступное число поколений. Квалифицированное медико-генетическое исследование не может быть выполнено без привлечения клиницистов различного профиля.
Оценка генофонда человечества и его особенностей в изолированных популяциях необходима для перспективного планирования мероприятий по здравоохранению, т. к. именно в Изолятах имеет место концентрация патологических генов.
Библиография: Дубинин Н. П. Общая генетика, М., 1976, библиогр.; Маккьюсик В. А. Наследственные признаки человека, пер. с англ., М., 1976, библиогр.; Рычков Ю. Г. Система древних изолятов человека в Северной Азии в свете проблем стабильности и эволюции популяций, поиски и решения на путях популяционной генетики, Вопр, антропол., в. 44, с. 3, М., 1973; Эфроимсон В. П. Введение в медицинскую генетику, М., 1968; Gavаlli-Sfоrzа L. L. a. Bodme г W. F. The genetics of human populations, San Francisco, 1971, bibliogr.
Изоляты
Смотреть что такое «Изоляты» в других словарях:
ИЗОЛЯТЫ — (от франц. isoler отделять), сравнительно небольшие группы людей, к рые в силу своего терр. положения (напр., расселения на небольшом о ве, в горах и др. труднодоступных местах) или иных причин (религиозных, этнических и пр.) оказались… … Демографический энциклопедический словарь
Изоляты — Изолированный язык (язык изолят) язык, который не входит ни в одну известную языковую семью. Таким образом фактически каждый изолированный язык образует отдельную семью, состоящую только из этого языка. Наиболее известные примеры включают… … Википедия
Род Фитофтора (Phytophthora) — В роде фитофтора насчитывают около 70 видов. По морфологическим, физиологическим и экологическим особенностям этот род занимает промежуточное положение между питиевыми и пероноспоровыми грибами. Мицелий грибов фитофторы белый,… … Биологическая энциклопедия
Изолированный язык — (язык изолят) язык, который не входит ни в одну известную языковую семью. Таким образом фактически каждый изолированный язык образует отдельную семью, состоящую только из этого языка. Наиболее известные примеры включают бурушаски, шумерский,… … Википедия
Изолированные языки — Не следует путать с изолирующими языками. Изолированный язык (язык изолят) язык, который не входит ни в одну известную языковую семью. Таким образом фактически каждый изолированный язык образует отдельную семью, состоящую только из этого… … Википедия
Язык-изолят — Изолированный язык (язык изолят) язык, который не входит ни в одну известную языковую семью. Таким образом фактически каждый изолированный язык образует отдельную семью, состоящую только из этого языка. Наиболее известные примеры включают… … Википедия
H5N1 — H5N1 … Википедия
Род Питиум (Pythium) — Представители рода питиум имеют тонкий, паутинистый мицелий (толщина гиф 3 6 мкм), простирающийся по пищевому субстрату. Большинство водных питиумов обитает в пресной воде, однако Pythium marinum, P. maritimum (рис. 24) и P. reptans… … Биологическая энциклопедия
Инванз — Действующее вещество ›› Эртапенем* (Ertapenem*) Латинское название Invanz АТХ: ›› J01DH03 Эртапенем Фармакологическая группа: Карбапенемы Нозологическая классификация (МКБ 10) ›› A41 Другая септицемия ›› E14.5 Язва диабетическая ›› J18.9… … Словарь медицинских препаратов
В результате чего возникают изоляты в биологии
Область биологии описывает «изоляцию» как процесс, посредством которого двум видам, которые могли бы иначе произвести гибридное потомство, препятствуют сделать это. Существует пять процессов изоляции, которые препятствуют скрещиванию двух видов: экологический, временной, поведенческий, механический / химический и географический.
Экологическая Изоляция
Экологическая изоляция, или среда обитания, происходит, когда два вида, которые могли бы скрещиваться, этого не делают, потому что виды живут в разных областях. Например, в Индии и лев, и тигр существуют и способны к скрещиванию; однако лев живет на пастбищах, а тигр живет в лесу. Два вида живут в разных средах обитания и не будут встречаться друг с другом: каждый изолирован от других видов.
Временная изоляция
Поведенческая изоляция
Поведенческая изоляция относится к тому факту, что многие виды выполняют разные ритуалы спаривания. Это общий барьер между животными. Например, некоторые виды сверчков будут спариваться только с мужчинами, которые производят определенную песню спаривания. Другие виды ритуалов могут включать в себя брачный танец или испускание аромата. Эти подсказки игнорируются видами, не привыкшими к ритуалу.
Механическая или химическая изоляция
Механическая изоляция вызывается структурами или химическими барьерами, которые удерживают виды изолированными друг от друга. Например, у цветковых растений форма цветка будет соответствовать естественному опылителю. Растения, которые не имеют правильной формы для опылителя, не получат передачу пыльцы. Кроме того, определенные химические барьеры препятствуют образованию гамет. Эти химические барьеры позволяют сперматозоидам только нужного вида оплодотворять яйцеклетку.
Географическая изоляция
Географическая изоляция относится к существующим физическим барьерам, препятствующим спариванию двух видов. Например, вид обезьяны, который находится на острове, не может размножаться с другим видом обезьяны на материке. Вода и расстояние между двумя видами держат их изолированными друг от друга и лишают их возможности размножаться.
Факторы эволюции
Мутационный процесс
Большинство мутаций возникает спонтанно и вредит организму. Часть мутаций являются рецессивными, поэтому не проявляются и передаются многим поколениям, накапливаясь в генофонде популяции.
Популяционные волны
Особенно весомым фактором эволюции популяционные волны выступают в небольших популяциях. Их участие в эволюционном процессе основано на явлении дрейфа генов.
Такое повышение встречаемости аллелей возникает в результате близкородственных браков: проявляются редкие гены, которые часто приводят к заболеваниям.
Изоляция
Изоляцией называют невозможность или затруднение свободного скрещивания между особями одного вида. Вследствие этого, генофонды двух популяций становятся независимыми друг от друга. Внутри каждой популяции происходит генотипическая дифференцировка из-за их разобщенности.
Естественный отбор
Иногда безобидные животные, в результате приспособления к внешней среде, приобретают окраску тела, напоминающую окраску опасных хищных животных. Примером может послужить внешнее сходство мухи из семейства журчалок с осой.
Многие хорошо защищенные, ядовитые виды в ходе естественного отбора получили яркую, так называемую предупреждающую окраску. Эта окраска предупреждает хищников об опасности. Если хищник съест такое ядовитое животное, то рискует получить тяжелую интоксикацию и погибнуть.
Необходимо осознавать относительность приспособленности к окружающей среде. Она помогает выживать лишь при определенных условиях, и, если условия меняются, то окраска может оказаться вовсе не полезной, но даже и вредной. К примеру, при таянии снега заяц-беляк становится еще более заметен на голой земле.
Самая ожесточенная борьба. Происходит между особями, принадлежащими к одному виду. Благодаря внутривидовой борьбе происходит половой отбор: к размножению редко допускаются неприспособленные особи, род продолжают лучшие из лучших.
В изменяющихся условиях внешней среды выживают наиболее приспособленные особи. Примером такой борьбы являются сезонные миграции птиц, зимняя спячка у животных.
Формы естественного отбора
Открыт И.И. Шмальгаузеном. Стабилизирующий отбор приводит к сужению нормы реакции, устраняя отклонения от нее. В результате преимущество получают особи, обладающие средней степенью признака, который характерен для вида или популяции. Этот отбор действует при стабильных (неизменных) условиях среды.
Примером действия стабилизирующего отбора может послужить буря: во время бури чаще всего выживают птицы со средней длиной крыла, тогда как особи с слишком короткими, или слишком длинными крыльями погибают.
Движущий естественный отбор приводит к смещению нормы реакции, в результате чего изменяется среднее значение признака. Этот вид отбора действует при изменяющихся условиях среды.
Направлен на сохранение в популяции крайних значений признаков, не благоприятствует среднему промежуточному значению признака. В результате в популяции сохраняется более чем одно значение признака.
Типичным примером является появление в луговых сообществах раноцветущих и поздноцветущих растений. В результате летних покосов, особи со средним значением признака, у которых цветение приходит на середину лета, постепенно исчезают из популяции растений. Выживают и размножаются только те растения, у которых цветение происходит до или после покосов.
© Беллевич Юрий Сергеевич 2018-2021
Данная статья написана Беллевичем Юрием Сергеевичем и является его интеллектуальной собственностью. Копирование, распространение (в том числе путем копирования на другие сайты и ресурсы в Интернете) или любое иное использование информации и объектов без предварительного согласия правообладателя преследуется по закону. Для получения материалов статьи и разрешения их использования, обратитесь, пожалуйста, к Беллевичу Юрию.