ГДЗ до підручника «Біологія і екологія» В.І. Соболь. 10 клас

§ 50. Закономірності розподілу алелів у популяції

Пригадайте!

Що таке популяції?

Популяція визначається як група особин одного виду, що живуть і схрещуються на певній території. Члени популяції часто покладаються на однакові ресурси, і, таким чином, їх популяції можуть конкурувати за ті самі ресурси. Популяції також можуть взаємодіяти одна з одною через міграцію або схрещування, що може призвести до змін у генофонді популяції. Популяції також піддаються природному відбору та іншим еволюційним силам, які з часом можуть призвести до змін у розмірі та складі популяції.

Поміркуйте!

Луїджі Лука Каваллі-Сфорца (нар. 1922) – італійський генетик, один із найвідоміших у світі сучасної популяційної генетики. Узагальнивши різну генетичну, археологічну й лінгвістичну інформацію, створив теорію походження рас й народів. Результати його праці зібрано в книжках «Історія й географія генів людини» та «Гени, народи й мови». А для яких іще галузей мають значення дослідження генетики популяцій?

Дослідження популяційної генетики важливі для багатьох галузей, включаючи еволюційну біологію, медичну генетику, антропологію та криміналістику. В еволюційній біології популяційна генетика допомагає нам зрозуміти динаміку адаптації та видоутворення, а також може дати розуміння історії виду. У медичній генетиці популяційна генетика може допомогти дослідникам ідентифікувати генетичні варіанти, пов’язані з конкретними захворюваннями, і може дати розуміння генетичної основи складних захворювань. В антропології популяційна генетика може допомогти простежити міграції різних популяцій, а також може пролити світло на історію та походження різних народів. Нарешті, у криміналістиці популяційна генетика може допомогти ідентифікувати індивідів і може використовуватися для визначення спорідненості різних індивідів.

ДІЯЛЬНІСТЬ

Самостійна робота 8

Вправа 2. До складу популяції людей входять 9 % гомозигот АА, 49 % гомозигот аа і 42 % гетерозигот Аа. Визначте частоту алелів А і а в популяції.

Частоту алеля А в популяції можна визначити, поділивши кількість гомозигот АА (9%) на загальну кількість особин (100%) і помноживши на два, оскільки кожна особина має два алелі. Таким чином, частота алелі А становить 18%. Частоту алеля а можна визначити таким же чином, поділивши кількість гомозигот аа (49%) на загальну кількість особин (100%) і помноживши на два. Таким чином, частота алелі а становить 98%.

Вправа 3*. У популяції лисиць на певній території виявлено 9 991 рудих особин і 9 лисиць-альбіносів. Альбінізм кодується рецесивним алелем, а руде забарвлення – домінантним. Визначте генетичну структуру цієї популяції лисиць.

У цій популяції лисиць алель рудого забарвлення є домінантним, тому частота рудого алеля становить 1,00 (100%). Частота алеля альбіноса визначається діленням кількості лисиць-альбіносів (9) на загальну кількість лисиць (9991) і множенням на два, оскільки кожна особина має два алелі. Так, частота алелі альбіноса становить 0,01 (1%). Генетичну структуру цієї популяції лисиць можна підсумувати таким чином: частота червоного алеля (A) = 1,00 (100%), частота алеля (a) альбіноса = 0,01 (1%).

Наведені формула й визначення є окремим випадком бінома Ньютона. Назвіть і поясніть цю алгебраїчну закономірність. В яких ще інших галузях біології окрім генетики популяцій застосовуються знання алгебри?

Наведена формула та визначення є окремим випадком бінома Ньютона, який стверджує, що сума двох доданків, піднесених до будь-якого степеня, дорівнює сумі кожного доданка, піднесеного до цього степеня. Ця алгебраїчна закономірність використовується в популяційній генетиці для розрахунку частот різних алелів у популяції. Знання алгебри також використовуються в інших галузях біології, таких як екологія, де вони використовуються для розрахунку чисельності популяції, темпів росту та іншої динаміки популяції. Алгебра також використовується в еволюційній біології для обчислення генетичних відстаней між різними видами та популяціями, а також у молекулярній біології для обчислення розміру та складності послідовностей ДНК. Алгебраїчні рівняння також використовуються в епідеміології для вивчення поширення хвороб і моделювання взаємодії між різними інфекційними агентами та їх господарями.

СТАВЛЕННЯ

Закон гомологічних рядів М. І. Вавилова порівнюють із Періодичним законом Д. І. Менделєєва. Поясніть, чому. Яке практичне значення мають знання закономірностей розподілу алелів у популяціях? Яке значення Періодичного закону Д. І. Менделєєва?

М.І. Закон гомологічних рядів Вавилова стверджує, що різні різновиди виду мають подібні характеристики і що ці характеристики, як правило, слідують шаблону успадкування. Цей закон часто порівнюють з Д.І. Періодичний закон Менделєєва, який є шаблоном, який описує, як хімічні елементи розташовані в періодичній системі на основі їхніх властивостей. Практичне значення знання закономірностей розподілу алелів у популяціях полягає в тому, що воно може допомогти нам краще зрозуміти генетичне різноманіття в межах даної популяції та може використовуватися для прогнозування того, як популяція може реагувати на зміни навколишнього середовища. Ці знання також можуть бути використані в цілях збереження, оскільки розуміння моделі алелів у популяції може допомогти нам визначити, які популяції більше схильні до ризику зникнення. Значення діяльності Д.І. Періодичний закон Менделєєва полягає в тому, що він дозволяє передбачити властивості хімічних елементів на основі їх положення в періодичній системі. Ці знання можна використовувати різними способами, від розуміння поведінки хімічних реакцій до розробки нових матеріалів.

РЕЗУЛЬТАТ

1. Що вивчає генетика популяцій?

Популяційна генетика — розділ генетики, який вивчає генетичний склад популяцій і те, як він змінюється з часом. Він розглядає частоту різних алелів (варіантів гена) у популяції та те, як на різні частоти впливає природний відбір, генетичний дрейф та інші еволюційні сили. Популяційна генетика також вивчає вплив потоку генів, мутацій і інбридингу на генетичний склад популяції.

2. Назвіть основні галузі застосування популяційної генетики.

Основні сфери застосування популяційної генетики включають еволюційну біологію, природоохоронну біологію, судову експертизу, медицину та сільське господарство. В еволюційній біології популяційна генетика може бути використана для вивчення еволюційної історії виду та різних сил, які формують його еволюцію. У природоохоронній біології популяційна генетика може бути використана для розуміння генетичного різноманіття виду та визначення популяцій, яким загрожує зникнення. У криміналістиці популяційна генетика використовується для ідентифікації людей за їх ДНК. У медицині популяційна генетика може бути використана для ідентифікації захворювань, викликаних генетичними мутаціями, і для розуміння того, як різні групи населення реагують на ліки. Нарешті, у сільському господарстві популяційна генетика може бути використана для ідентифікації та відбору бажаних ознак у культурах, які можна використовувати для селекції.

3. Хто і в якому році сформулював закон генетичної рівноваги?

Закон генетичного балансу, який стверджує, що генетична різноманітність популяції зберігається протягом тривалого часу, був сформульований біологом Сьюоллом Райтом у 1931 році.

4. Як формулюється закон генетичної рівноваги в популяціях?

Закон генетичного балансу, також відомий як теорія змінного балансу Сьюолла Райта, стверджує, що генетична різноманітність популяції зберігається з часом. Цей закон стверджує, що генетичний склад популяції є результатом балансу між силами випадкового генетичного дрейфу, мутації та природного відбору. Для того, щоб популяція зберегла свою генетичну різноманітність, ці сили повинні залишатися в рівновазі. Закон генетичного балансу допомагає нам зрозуміти, як еволюціонують популяції та чому одні популяції більш стійкі до змін середовища, ніж інші.

7. Яке значення має генетика популяцій?

Важливість популяційної генетики полягає в її здатності допомогти нам краще зрозуміти генетичне різноманіття популяції та те, як воно змінюється з часом. Популяційна генетика може бути використана для виявлення моделей успадкування, прогнозування того, як популяція може реагувати на зміни навколишнього середовища, виявлення популяцій, яким загрожує зникнення, і розробки кращих програм розведення в сільському господарстві. Його також можна використовувати для розуміння наслідків мутацій і потоку генів, а також для виявлення захворювань, спричинених генетичними мутаціями. Розуміння популяційної генетики має важливе значення для розуміння того, як еволюціонують популяції та як різні види взаємодіють один з одним.

8. В чому суть закону генетичної рівноваги?

Суть закону генетичної рівноваги полягає в тому, що генетична різноманітність популяції зберігається протягом тривалого часу завдяки рівновазі між силами випадкового генетичного дрейфу, мутації та природного відбору. Цей закон стверджує, що для того, щоб популяція зберегла свою генетичну різноманітність, ці сили повинні залишатися в рівновазі. Закон генетичного балансу допомагає нам зрозуміти, як еволюціонують популяції та чому одні популяції більш стійкі до змін середовища, ніж інші.

9. Яке значення закону гомологічних рядів спадкової мінливості?

Закон гомологічних рядів спадкової мінливості стверджує, що зміни в генетичному складі популяції відбуваються передбачувано, поетапно. Цей закон стверджує, що мутації в одному гені можуть призвести до широкого діапазону змін у фенотипі організму, і що ці зміни можна класифікувати за серією різних форм або фенотипів. Закон гомологічних рядів спадкової мінливості допомагає нам краще зрозуміти, як мутації можуть призвести до еволюції нових видів і появи нових ознак.

10. Яке практичне значення мають знання закономірностей розподілу алелів у популяціях?

Практичне значення знань про закономірності розподілу алелів у популяціях полягає в тому, що їх можна використовувати для ідентифікації популяцій із ризиком генетичних розладів, визначення та розуміння факторів, які впливають на швидкість еволюції, а також для розробки кращих програм селекції в сільському господарстві. Знання про алелі в популяціях також можна використовувати для оцінки ймовірності певних генетичних захворювань, що виникають у популяції, для виявлення областей високого генетичного різноманіття та ідентифікації генів, пов’язаних з різними ознаками. Ці знання також можна використати для розробки кращих стратегій збереження та розуміння впливу змін навколишнього середовища на населення.