III. BESZÁMOLÓ A populációk genetikai egyensúlya Az ideális populációra mely külső hatásoktól mentes a genetikai egyensúly jellemző. A reális populációkban folyamatos változás jellemző. Ennek következtében a génállományt alkotó allélok gyakorisága is megváltozhat. A változás oka lehet: Új mutánsok megjelenése: ha elég nagy a gyakoriságuk, fönnmaradnak a populációban, és befolyásolják a géngyakoriságot. Sok nemzedék alatt jelentős változást eredményezhet. Génáramlás: az egyedeknek a populációk közötti vándorlása idézi elő. Ha rendszeres és elég nagy mértékű a vándorlás, a bevándorlással egyes allélok tartósan megmaradhatnak. a kivándorlással egyes allélok ritkává válhatnak a populációban. A vándorlással mutáns gének is kerülhetnek a populációba. Így megváltozhat a géngyakorisági arány. Szelekció: a populáció egyedeinek a túlélési esélye nem azonos. Egy allél sorsa attól függ, milyen mértékben járul hozzá az egyed szaporaságához. A faj fennmaradása szempontjából legelőnyösebb allélok szelekcióval válogatódnak ki és terjednek el a populációban. Genetikai sodródás: amikor egy populációban a szaporodásra képes egyedek száma jelentősen lecsökken, a véletlenen múlhat, mely allélok vesznek ki véglegesen a populációból. Alapító hatás: a genetikai sodródás szélsőséges esete. Ha pl. egy madár populációból egyetlen tenyészpár kiszakad és megtelepszik egy szigeten, ezek utódai alapozzák meg az új populációt. Az alapító pár nem hordozhatja a populációra jellemző összes allélt, így a belőlük keletkező új populációt teljesen új allélgyakoriság jellemzi. Kérdések, feladatok: 1. Milyen tényezők járulhatnak a populációk génállományának megváltozásához? Szelekció 2.1 Természetes szelekció 2.2 Mesterséges szelekció
A természetes szelekció Ahhoz, hogy az új tulajdonságok fennmaradjanak a populációban, utódokra van szükség. A sikeres szaporodást, az utódnemzedékben való genetikai megjelenést genetikai rátermettségnek nevezzük. Ez azt a lehetőséget fejezi ki, amellyel egy adott genotípus megjelenik a következő nemzedékben. 0-1-ig terjedő skálán fejezik ki. Ha 0 a rátermettség értéke: az adott allélt egyetlen utód sem hordozza. Ha 1 a rátermettség értéke: az adott genotípus ugyanolyan arányban lesz jelen a következő nemzedékben, mint a szülőknél volt. A rátermettség mértéke az illető allélnak a populációban való sikeres elszaporodását jelzi. Az erőforrásokért folyó versengésben a kisebb rátermettségűek, a gyengébbek természetes szelekcióval kipusztulnak a populációból. Ha ez sok nemzedéken át történik, a populáció géngyakoriságának megváltozásához vezet. Ezek a változások a fenotípusban is megjelennek egy idő után. Ezek hosszú idő távlatában, mint evolúció jelentkeznek. A természetes szelekció típusai (Tk.: 149. ábra): -Stabilizáló: köztes típus alakul ki. -Irányító: valamilyen lényeges tulajdonságban a populáció átlaga egyik vagy másik szélső érték irányába eltolódik. (Nyírfaaraszolók színe) -Szétválasztó: szelekciós hatások érik a populációt egyes egyedeknek ezek a megfelelőbbek, így a populáció tagolódik. Mesterséges szelekció : az ember a céljainak megfelelően válogatja és tenyészti az egyes egyedeket. Ezzel rendszerint valamilyen tulajdonságot növel.
Kérdések: 2. Mit értünk genetikai rátermettségen? 3. Mit értünk természetes szelekción? 4. Milyen típusai vannak a természetes szelekciónak? 5. Mi a mesterséges szelekció célja? Adaptáció 3.1 Mimikri 3.2 Modifikáció Az adaptáció = alkalmazkodás. Ez olyan genetikai változásokkal jár együtt, amelyek során a populáció tökéletesen alkalmazkodik a környezeti feltételekhez. Természetes kiválasztódással valósul meg. Az azonos fajhoz tartozó növények nem egyforma nagyságúak. (A méret mennyiségi jelleg, sok gén vesz részt a kialakulásában.) A hegységben a magasabb régiókban élnek az alacsonyabb példányok, alacsonyabban a nagyobb termetűek találhatók. Ha ezeket a tenger szintjéhez közeli régióban ültették el, megtartották magassági különbségeiket. Magyarázat: a fenotípus öröklődő tulajdonság. Mimikri: az alkalmazkodásnak az a formája, amikor egymástól távoli fajok egyedei egymással összetéveszthető hasonlóságot mutatnak. Ez védelmet nyújthat az utánzónak. Pl.: a zengőlegyek potrohmintázata hasonlít a darázséra. Elősegítheti a szaporodást: orchidea illata hasonlít a nőstény legyekére. Odaszállnak a hímek, miközben párzást kísérelnének meg a nőstényekkel, összeszedik a virágport és viszik tovább. Elriasztják a ragadozókat: egy afrikai lepkefaj fenotípusában olyan lepkét utánoz, melyet kellemetlen íze miatt a ragadozók elkerülnek. Modifikáció = módosulat Környezeti hatásra következik be a módosulás. Pl.: a pongyola pitypang rossz talajon alacsony termetű, ha jó talajba ültetik, lényegesen nagyobb lesz.
Kérdések: 6. Mi az adaptáció? 7. Miért alakulhat ki a mimikri? 8. Mi a modifikáció? A fajok kialakulása 4.1 Evolúció 4.2 Izoláció 4.3 Divergencia 4.4 konvergencia A fajok kialakulása Evolúció: Hosszú idő alatt végbemenő fejlődési folyamat (az egyszerűtől a legbonyolultabbig) Evolúciós folyamat: a populációkban nemzedékeken át genetikai változások történtek. A változásokkal mind jobban alkalmazkodtak az életfeltételekhez. Így a populáció és a környezete között kialakult egy olyan tökéletes adaptáció, amely a populáció fönnmaradásához a legelőnyösebb volt. Izoláció =elszigetelődés: a populációk különbözhetnek egymástól. Ezek egy bizonyos határon túl elszigetelődnek. Ez történhet: -Időben: a kelet-európai sün hamarabb ébred téli álmából, mint a nyugat-európai. Ezért nem lehetnek közös utódaik. -Az elterjedés átfedési területein hibridek jönnek létre. Ez a populáció is izolálódhat, új alfaj, esetleg faj alakulhat ki. -Térben: ez a földrajzi izoláció: (157. ábra) szárazföldi csigafaj élethelyét elválasztja egy új folyó. Ez megszünteti a szabad génáramlást, új tulajdonságok alakulhatnak ki, amelyek nem teszik lehetővé a folyó megszűnése után sem a szaporodást új faj jöhet létre. Szaporodási izoláció: Eltérő lehet az ökológiai igény (csigafaj). Eltérő lehet a szaporodás időpontja, a szaporodási viselkedés. Egyik faj hímje párosodhat a másik nőstényével, de az ivari kromoszómák különbsége miatt nem termékenyül meg. Két faj között sikeres lehet a megtermékenyítés, de az utódok meddők (öszvér). Az új fajok egyedszáma egyre nő. A populáció növekedésének a környezet eltartóképessége szab határt. Ha az eltartóképesség csökken, a populáció olyan területekre vándorol, ahol a versengés kisebb vagy ahol még üres élőhelyet talál. Itt újabb alkalmazkodásra van szükség. A populációk szétterjedését újabb élőhelyekre és az ezzel együtt járó adaptációjukat: adaptív radiációnak nevezzük. Ilyen pl.: a Darwinpintyek megtelepedése a Galapagos-szigeteken (Tk.: 158. ábra). Az adaptív radiáció a földtörténet különböző korszakaiban is követhető: Pl.: az őshüllők elterjedése, átalakulása (Tk.: 159. ábra)
Az őshüllők kihalása után, a középidő végére lehetőség nyílt az emlősök hasonló elterjedésére. (Divergencia:A közös eredetű alakok fokozatosan elkülönülnek a közbülső láncszemek kihalása közben.) Divergencia: Az emlősök végtagja alapvetően azonos fölépítésű, de más élethelyeken más életformához kellett, hogy alkalmazkodjanak. Így az adaptív radiáció során egyre nagyobb mértékben térnek el egymástól. Az ilyen módon eltávolodó irányban történő fejlődés a divergencia. Ennek során különböző ökológiai szerepek betöltésére válnak alkalmassá. (Konvergencia: különböző, rendszertanilag távoli élőlényeken azonos körülményekhez való alkalmazkodás során hasonló felépítésű és működésű szervek fejlődtek.) Konvergencia: más ősöktől származó csoportok között felületes külső hasonlóság alakul ki, mivel azonos ökológiai viszonyokhoz adaptálódtak. Pl.: az erszényesek életmódja, megjelenése hasonlít a más kontinenseken kialakult méhlepényesekhez. Kérdések, feladatok: 9. Mi az evolúció? 10. Mit értünk izoláción? 11. Az izolációnak milyen típusai alakultak ki? 12. Miért alakulhat ki a szaporodási izoláció? 13. Mit értünk adaptív radiáción? 14. Mi a divergencia? 15. Mi a konvergencia?