ความแปรปรวนทางพันธุกรรมในประชากร ปัจจัยที่มีอิทธิพลต่อประชากร
ความแปรปรวนทางพันธุกรรมของประชากรประกอบด้วยสององค์ประกอบที่สัมพันธ์กัน:
1) สะสมและรักษาความแปรปรวนทางพันธุกรรมในประชากร (ความหลากหลายทางพันธุกรรม)
2) การกลายพันธุ์ที่เกิดขึ้นอย่างต่อเนื่อง (กระบวนการกลายพันธุ์ที่เกิดขึ้นจริง ซึ่งมีลักษณะเฉพาะด้วยสเปกตรัมของการกลายพันธุ์และอัตราของการกลายพันธุ์) ซึ่งในระหว่างการวิวัฒนาการทั้งสร้างและเพิ่มความหลากหลายทางพันธุกรรม
ตามกฎแล้ว การประเมินกระบวนการกลายพันธุ์ต้องใช้แรงงานมากขึ้นและต้องมีความพิเศษเป็นพิเศษ
การศึกษาทดลองและแนวทาง นอกจากนี้ สเปกตรัมและความถี่ของอัลลีลในประชากรไม่ได้อธิบายไว้ อย่างเต็มที่ความแปรปรวนทางพันธุกรรมของประชากรกลุ่มนี้แต่เพียงอย่างเดียว แหล่งที่มาของวัสดุสำหรับการก่อตัวของมันซึ่งรวมตัวกันใหม่และคูณด้วยวิธีที่ซับซ้อนในกระบวนการสืบพันธุ์ของเซลล์และการพัฒนาของสิ่งมีชีวิตหลายเซลล์ตลอดจนในกระบวนการของพลวัตของประชากร (สิ่งที่มักเรียกว่าวิวัฒนาการระดับจุลภาค)
มีการพิจารณาความแปรปรวนทางพันธุกรรม:
1) การแสดงออกของยีนที่แตกต่างกันขึ้นอยู่กับสภาพแวดล้อมและปัจจัยทางอีพีเจเนติกส์
2) ความแปรปรวนแบบรวมกัน;
3) การรวมตัวกันใหม่ทุกประเภท
4) การเบี่ยงเบนทางพันธุกรรม การไหลของยีนระหว่างประชากร และการถ่ายโอนยีนแนวนอนที่เป็นไปได้
อย่างไรก็ตาม กระบวนการก่อตัวของความแปรปรวนทางพันธุกรรมยังไม่หมดสิ้นไปจากสิ่งนี้
ความแปรปรวน ประชากรตามธรรมชาติ
วิวัฒนาการคือการเปลี่ยนแปลงทางพันธุกรรมในคุณสมบัติของสิ่งมีชีวิตในช่วงหลายชั่วอายุคน
ชาร์ลส์ ดาร์วินเชื่อ กรรมพันธุ์ ความแปรปรวนของบุคคล การต่อสู้เพื่อการดำรงอยู่ และการคัดเลือกโดยธรรมชาติหลัก แรงผลักดัน(ปัจจัย) ของกระบวนการวิวัฒนาการ . ปัจจุบันการวิจัยในสาขาชีววิทยาวิวัฒนาการได้ยืนยันความถูกต้องของข้อความนี้และได้ระบุปัจจัยอื่น ๆ อีกหลายประการที่เล่น บทบาทที่สำคัญในกระบวนการวิวัฒนาการ
ประชากรเป็นหน่วยพื้นฐานของวิวัฒนาการชีววิทยาวิวัฒนาการสมัยใหม่ เช่น หน่วยประถมศึกษาวิวัฒนาการคำนึงถึงประชากร ประชากรคือชุมชนของบุคคลประเภทเดียวกันที่ครอบครอง ดินแดนบางแห่งและมีความสัมพันธ์กันทางสายใยครอบครัว
เป็นที่ทราบกันว่าวิวัฒนาการเป็นการเปลี่ยนแปลงทางพันธุกรรมในคุณสมบัติและลักษณะของสิ่งมีชีวิตในช่วงหลายชั่วอายุคน . ซึ่งหมายความว่าบุคคลไม่สามารถพัฒนาได้ แต่ละคนพัฒนาบนพื้นฐานของจีโนไทป์ที่สืบทอดมาจากพ่อแม่ จีโนไทป์เป็นตัวกำหนดลักษณะของการพัฒนา ความสัมพันธ์กับสภาพแวดล้อมภายนอก รวมถึงความเป็นไปได้ของการปรับเปลี่ยนแบบปรับตัวเพื่อตอบสนองต่อการเปลี่ยนแปลงสภาพภายนอก แต่ไม่ว่าบุคคลจะเปลี่ยนแปลงไปอย่างไร จีโนไทป์ของมันก็ยังคงไม่เปลี่ยนแปลง ดังนั้น, หน่วยพื้นฐานของวิวัฒนาการคือไม่ใช่บุคคล แต่ ประชากร. จำนวนทั้งสิ้นของจีโนไทป์ของบุคคลทุกคนในประชากรเรียกว่ากลุ่มยีนในระหว่างวิวัฒนาการ ชุดของจีโนไทป์ในกลุ่มยีนของประชากรจะเปลี่ยนแปลงไป จีโนไทป์บางชนิดกำลังแพร่กระจาย ในขณะที่บางชนิดกำลังหายากและค่อยๆ หายไป
ประสิทธิภาพของการสืบพันธุ์และการแพร่กระจายในประชากรของจีโนไทป์แต่ละชนิดนั้นขึ้นอยู่กับว่าฟีโนไทป์ของแต่ละบุคคลที่สร้างขึ้นบนพื้นฐานของมันนั้นสอดคล้องกับเงื่อนไขที่มีอยู่ ณ เวลาและสถานที่ที่บุคคลนี้อาศัยอยู่มากน้อยเพียงใด หากบุคคลหนึ่งรอดชีวิตเพื่อสืบพันธุ์และผลิตลูกหลานได้ มันก็จะส่งต่อยีนที่อนุญาตให้ทำเช่นนี้ได้ทั้งหมดหรือบางส่วน และในรุ่นต่อไปก็จะมีพาหะของจีโนไทป์ที่ "ประสบความสำเร็จ" นี้มากขึ้น เราสามารถพูดได้ว่าจีโนไทป์ของมันถูกกระจายในกลุ่มยีนของประชากร หากบุคคลเสียชีวิตก่อนการสืบพันธุ์หรือไม่มีลูกหลาน การแพร่กระจายของจีโนไทป์ก็จะหยุดลงพร้อมกับการเสียชีวิต ในรุ่นต่อไปจะมีพาหะของจีโนไทป์นี้ค่อนข้างน้อย ซึ่งไม่เหมาะกับสภาพที่ประชากรอาศัยอยู่
สภาพความเป็นอยู่เปลี่ยนแปลงไม่เพียงแต่ตามเวลาเท่านั้น แต่ยังเปลี่ยนแปลงในอวกาศด้วย แต่ละสปีชีส์ครอบครองอาณาเขตเฉพาะซึ่งเรียกว่าพิสัยบางครั้งขอบเขตของสายพันธุ์ก็จำกัดอยู่เพียงเกาะเล็กๆ และบางครั้งก็ครอบคลุมทั่วทั้งทวีป สภาพความเป็นอยู่ของบุคคลจาก ส่วนต่างๆพันธุ์ไม้มีหลากหลายแตกต่างกันไปมาก จีโนไทป์ที่เป็นประโยชน์ เช่น ในภาคเหนืออาจเป็นอันตรายในภาคใต้ สิ่งดีในหุบเขาก็ไม่ดีในภูเขา และในทางกลับกัน ในประชากรแต่ละกลุ่ม จีโนไทป์เหล่านั้นจะถูกเลือกเพื่อให้แน่ใจว่าพาหะจะมีการปรับตัวให้เข้ากับสภาพท้องถิ่นได้ดีที่สุด ความถี่ของจีโนไทป์ที่รับประกันการอยู่รอดในหุบเขาจะเพิ่มจำนวนประชากรในหุบเขาและลดจำนวนประชากรบนภูเขา ความแตกต่างทางพันธุกรรมระหว่างประชากรเกิดขึ้น อย่างไรก็ตาม ระหว่างประชากรของสายพันธุ์เดียวกัน มีการแลกเปลี่ยนระหว่างบุคคลอย่างต่อเนื่อง ดังนั้น โปรแกรมทางพันธุกรรม. การโยกย้ายสัตว์ต่างๆ การถ่ายโอนละอองเกสรพืช สปอร์ของเชื้อราและจุลินทรีย์นำไปสู่การผสมองค์ประกอบทางพันธุกรรมของประชากรอย่างต่อเนื่อง ทำให้ความแตกต่างระหว่างประชากรลดลง และเพิ่มความหลากหลายภายในประชากร
จีโนไทป์นั้นไม่คงที่ องค์ประกอบส่วนบุคคลของพวกเขา—ยีน—ก็เปลี่ยนแปลงไปตามกาลเวลาเช่นกัน การกลายพันธุ์ที่แตกต่างกันในยีนที่ต่างกันเกิดขึ้นในบุคคลที่แตกต่างกัน ดังนั้นจีโนไทป์ของลูกหลานของบุคคลเหล่านี้จึงเปลี่ยนไป สิ่งมีชีวิตทั้งหมดที่มีการสืบพันธุ์แบบอาศัยเพศถ่ายทอดจีโนไทป์ไปยังลูกหลานไม่สมบูรณ์ แต่บางส่วน - ลูกหลานแต่ละคนจะได้รับยีนครึ่งหนึ่งจากแม่และอีกครึ่งหนึ่งจากพ่อและกลายเป็นพาหะของอัลลีลผสมที่เป็นเอกลักษณ์ที่ได้รับจากพ่อแม่ . แต่ละคนมีจีโนไทป์ที่เป็นเอกลักษณ์ ซึ่งจะถูกส่งผ่านเพียงบางส่วนเท่านั้น (หรือไม่มีการถ่ายทอดเลย) ไปยังลูกหลานของตน
เราจึงสามารถอธิบายได้ กระบวนการวิวัฒนาการเป็นการเปลี่ยนแปลงความถี่ของอัลลีลที่แตกต่างกันในประชากร- โดยธรรมชาติแล้ว นี่จะเป็นคำอธิบายวิวัฒนาการที่ไม่สมบูรณ์และเรียบง่ายอย่างมาก แต่แนวทางนี้จะช่วยให้เราจินตนาการได้ชัดเจนยิ่งขึ้นว่าปัจจัยใดและขอบเขตใดที่เป็นตัวกำหนดกระบวนการวิวัฒนาการ
ประชากรดูดซับความแปรปรวนเหมือนฟองน้ำความแปรปรวนเฉพาะเจาะจงของสิ่งมีชีวิตดึงดูดความสนใจอย่างใกล้ชิดของนักวิจัยมาโดยตลอด แม้ว่าทัศนคติต่อสิ่งมีชีวิตจะเปลี่ยนไปตามกาลเวลาก็ตาม เป็นเวลานานถือว่าไม่มีนัยสำคัญซึ่งบดบังรูปลักษณ์ที่แท้จริงของสายพันธุ์นี้ นักธรรมชาติวิทยามองว่าความแปรปรวนเป็นสิ่งที่น่ารำคาญและเป็นอุปสรรคต่อกระบวนการจำแนกประเภท Charles Darwin เป็นหนึ่งในคนกลุ่มแรกๆ ที่เข้าใจว่าความแปรปรวนภายในความจำเพาะเป็นที่มาของการเปลี่ยนแปลงทางวิวัฒนาการ และการศึกษานี้เป็นกุญแจสำคัญในการทำความเข้าใจกระบวนการวิวัฒนาการ การศึกษารายละเอียดของปรากฏการณ์นี้ได้เริ่มต้นขึ้นแล้ว
การสนับสนุนที่สำคัญที่สุดในการศึกษาความแปรปรวนของประชากรพืชและสัตว์ตามธรรมชาตินั้นทำโดยตัวแทนของพันธุศาสตร์ในประเทศ N.I. Vavilov, A.S. Chetverikov, F.G. Dobrzhansky และคนอื่นๆ พวกเขารวบรวมวัสดุขนาดยักษ์จากประชากรในท้องถิ่น ประเภทต่างๆและดำเนินการวิเคราะห์ทางพันธุกรรมโดยละเอียดเกี่ยวกับความแปรปรวนทางพันธุกรรมที่เปิดเผยและซ่อนเร้น
พบว่าส่วนสำคัญของความหลากหลายภายในที่สังเกตได้ในธรรมชาติในแง่ของลักษณะเชิงคุณภาพและเชิงปริมาณนั้นเกิดจากการมีอยู่ของประชากรของอัลลีลที่แตกต่างกันจำนวนมากที่ควบคุมลักษณะเหล่านี้ แต่ก็ยัง ที่สุดความหลากหลายทางพันธุกรรมถูกซ่อนจากการสังเกตโดยตรง
ส.ส. Chetverikov เป็นคนแรกที่เห็นส่วนที่ซ่อนอยู่นี้ ในปี พ.ศ. 2469 เขาได้ตีพิมพ์ผลงานอันโด่งดังเรื่อง On Sure Points กระบวนการวิวัฒนาการจากมุมมองของพันธุศาสตร์สมัยใหม่" นักประวัติศาสตร์วิทยาศาสตร์เชื่อสิ่งนี้ บทความสั้น ๆรากฐานที่สำคัญของทฤษฎีวิวัฒนาการสังเคราะห์ ในงานนี้ เขาเป็นคนแรกที่ประเมินและแสดงให้เห็นว่าความแปรปรวนทางพันธุกรรมที่ซ่อนอยู่ของประชากรตามธรรมชาตินั้นยิ่งใหญ่เพียงใด เขาเป็นเจ้าของ บทกลอน: “ประชากรดูดซับความแปรปรวนเหมือนฟองน้ำ” นี่เป็นภาพที่แม่นยำมาก เช่นเดียวกับฟองน้ำดูดซับน้ำ ประชากรก็ดูดซับการกลายพันธุ์ที่ซ่อนอยู่มากมาย รวมถึงการกลายพันธุ์ที่อันตรายถึงชีวิตฉันนั้น ในขณะที่ภายนอกยังคงมีความสม่ำเสมอและค่อนข้างเป็นไปได้ บุคคลที่แตกต่างกันในกลุ่มประชากรมีลักษณะคล้ายกันมาก ในความเป็นจริงพวกมันมีความแตกต่างกันอย่างมากในจีโนไทป์ ส่วนใหญ่เป็นเฮเทอโรไซโกตสำหรับการกลายพันธุ์แบบถอย และไม่มีฟีโนไทป์ที่แตกต่างกันจากโฮโมไซโกตสำหรับอัลลีลปกติ มีกลไกอื่นในการซ่อนและปกปิดความแปรปรวนทางพันธุกรรม เช่น epistasis,ไม่สมบูรณ์ การทะลุทะลวงและอื่น ๆ การมีอยู่ของกลไกดังกล่าวทำให้การวิเคราะห์ความแปรปรวนทางพันธุกรรมที่ซ่อนอยู่ในประชากรธรรมชาติเป็นงานที่ยากมาก เพื่อที่จะระบุได้ จำเป็นต้องแยกบุคคลออกจากประชากร ทำการผสมข้ามพันธุ์แบบพิเศษ และวิเคราะห์ลูกหลานโดยละเอียด
ด้วยการพัฒนาวิธีการทางเซลล์วิทยา ชีวเคมี และอณูชีววิทยา ทำให้เกิดแนวทางใหม่ในการวิเคราะห์ความแปรปรวนทางพันธุกรรม ผลลัพธ์ของแนวทางเหล่านี้แสดงให้เห็นว่าแหล่งกักเก็บความแปรปรวนทางพันธุกรรมนั้นสมบูรณ์มากกว่าที่เราคิดไว้มาก
จากการวิเคราะห์โครโมโซมของพืชและสัตว์หลายชนิดได้แสดงให้เห็นว่าภายใต้ ความคล้ายคลึงภายนอกบุคคลและประชากรแต่ละชนิดในสายพันธุ์บางครั้งซ่อนคาริโอไทป์ที่หลากหลายอันน่าอัศจรรย์เนื่องจากการผกผัน การลบออก การทำซ้ำ และการโยกย้าย ในประชากรของแมลงหวี่และยุงบางสายพันธุ์ พบว่ามีเฮเทอโร- และโฮโมไซโกตสำหรับการผกผันหลายครั้ง ชนิดที่แตกต่างกันทั้งในชุดและความถี่ของการจัดเรียงโครโมโซมเหล่านี้ ในประชากรหนูบ้านเกือบทั้งหมด มีการพบพาหะของยีนบางตัวที่ซ้ำซ้อนหลายครั้ง ปากร้ายทั่วไปมีเผ่าพันธุ์โครโมโซมมากกว่า 60 เผ่าพันธุ์ ซึ่งเป็นประชากรที่แตกต่างกันในคาริโอไทป์ ความหลากหลายนี้เกิดจากการรวมการโยกย้ายเฉพาะในแต่ละเชื้อชาติ
การวิเคราะห์ลำดับกรดอะมิโนในโปรตีนแสดงให้เห็นว่าโปรตีนหลายชนิดในสิ่งมีชีวิตไม่ได้ถูกแทนด้วยรูปแบบเดียว แต่มีหลายรูปแบบ ซึ่งแตกต่างจากกันด้วยการแทนที่กรดอะมิโนแต่ละตัว พบความหลากหลายที่มีนัยสำคัญของรูปแบบเหล่านี้ในประชากรส่วนใหญ่ของสัตว์และพืชทุกชนิดที่ศึกษา ดังนั้นในประชากรมนุษย์ จึงได้มีการค้นพบอัลลีลต่างๆ ของยีนที่เข้ารหัสโมเลกุลของฮีโมโกลบิน และอัลลีลของยีนต่างๆ มากมายที่ควบคุมการสังเคราะห์เอนไซม์ก็ถูกค้นพบด้วย
แต่ภาพที่น่าทึ่งที่สุดของความแปรปรวนทางพันธุกรรมมหาศาลมาจากการวิเคราะห์ลำดับนิวคลีโอไทด์ใน DNA โดยตรง ปรากฎว่าเกือบทุกยีนเป็นตัวแทนในประชากรไม่ใช่ในรูปแบบเดียว แต่อยู่ในสองรูปแบบขึ้นไปซึ่งแตกต่างกันโดยการแทนที่นิวคลีโอไทด์อย่างน้อยหนึ่งตัว
ข้อมูลทั้งหมดนี้แสดงให้เห็นว่าประชากรสัตว์และพืชทั้งหมดได้สะสมความแปรปรวนทางพันธุกรรมไว้มหาศาลตลอดระยะเวลาที่พวกมันดำรงอยู่ การเติมเต็มของปริมาณสำรองเหล่านี้เกิดขึ้นอย่างต่อเนื่องเนื่องจากกระบวนการกลายพันธุ์และการรวมตัวกันใหม่ พื้นที่สงวนเหล่านี้สร้างศักยภาพในการวิวัฒนาการ ความเป็นไปได้ของการเปลี่ยนแปลงที่หลากหลาย การปรับตัวให้เข้ากับสภาพแวดล้อมที่เปลี่ยนแปลงตลอดเวลาและไม่อาจคาดเดาได้ ซึ่งสิ่งมีชีวิตทุกชนิดอาศัยอยู่และเปลี่ยนแปลงไปพร้อมกับมัน
คำถามที่ 1. ความแปรปรวนของสิ่งมีชีวิตคืออะไร?
ความแปรปรวนเป็นคุณสมบัติของสิ่งมีชีวิตในการได้รับคุณลักษณะใหม่ที่ทำให้พวกมันแตกต่างจากสิ่งมีชีวิตอื่นในสายพันธุ์เดียวกัน ความแปรปรวนส่งผลต่อคุณสมบัติทั้งหมดของสิ่งมีชีวิต เช่น ลักษณะโครงสร้าง สี สรีรวิทยา ลักษณะพฤติกรรม ฯลฯ
คำถามที่ 2. คุณรู้ความแปรปรวนประเภทใด
ความแปรปรวนมีสองรูปแบบหลัก - ไม่ใช่กรรมพันธุ์และกรรมพันธุ์ (ทางพันธุกรรม)
คำถามที่ 3 ความแปรปรวนทางพันธุกรรมของประชากรคืออะไร? เหตุใดกลุ่มยีนของประชากรจึงเปลี่ยนแปลงไปตามกาลเวลา
ความแปรปรวนทางพันธุกรรมของประชากร - ทรัพย์สินที่สำคัญที่สุดของระบบเหนือสิ่งมีชีวิตนี้ ซึ่งก็คือความจริงที่ว่าประชากรโดยรวมสามารถได้รับคุณลักษณะที่แตกต่างจากประชากรอื่นๆ ในสายพันธุ์เดียวกันได้ กลุ่มยีนคือจำนวนรวมของยีนของประชากรที่กำหนด กลุ่มประชากรของสายพันธุ์ที่กำหนด หรือสายพันธุ์โดยรวม เขาเป็น ตัวบ่งชี้ที่สำคัญที่สุดองค์ประกอบทางพันธุกรรมของประชากรทั้งหมด กลุ่มยีนของประชากรเปลี่ยนแปลงไปตามกาลเวลาเนื่องจากความแปรปรวนของจีโนไทป์และเป็นผลมาจากการคัดเลือกโดยธรรมชาติ
คำถามที่ 4 ข้อเท็จจริงใดที่สามารถใช้เป็นหลักฐานของลักษณะการปรับตัวของการเปลี่ยนแปลงในกลุ่มยีนได้
ตัวอย่างหนึ่งที่พิสูจน์ธรรมชาติการปรับตัวของการเปลี่ยนแปลงในกลุ่มยีนของประชากรคือสิ่งที่เรียกว่าเมลานิซึมทางอุตสาหกรรมในผีเสื้อกลางคืนเบิร์ช สีของปีกผีเสื้อตัวนี้เลียนแบบสีของเปลือกไม้เบิร์ชซึ่งผีเสื้อพลบค่ำเหล่านี้ใช้ เวลากลางวันวัน
ในประชากรที่อาศัยอยู่ในเขตอุตสาหกรรม เมื่อเวลาผ่านไป ผีเสื้อสีเข้มที่หายากมากซึ่งก่อนหน้านี้หายากมากก็เริ่มมีชัยเหนือ ในขณะที่ผีเสื้อสีขาวกลับกลายเป็นของหายาก ในกลุ่มยีนของประชากรเหล่านี้ ความถี่ของอัลลีลที่กำหนดสีป้องกันที่สอดคล้องกันมีการเปลี่ยนแปลง ความจริงก็คือแมลงสีอ่อนนั้นมองเห็นได้ชัดเจนมาก พื้นหลังสีเข้มลำต้นและนกกินเป็นส่วนใหญ่ แต่ในพื้นที่ชนบทกลับมองเห็นแมลงสีเข้มได้ชัดเจน ลำต้นแสงและพวกเขาคือผู้ที่ถูกทำลายโดยนก
อีกตัวอย่างหนึ่ง การแยกทะเลสาบ Oxbow ออกจากช่องทางหลักของแม่น้ำ Ishim ครั้งสุดท้ายทำให้เกิดการก่อตัวของประชากรคอนใหม่ที่มีครีบสีเข้ม เมื่อทะเลสาบอ็อกซ์โบว์ถูกแยกออกจากแม่น้ำเป็นเวลานานกว่า 20 ปี ก้นอ่างเก็บน้ำก็กลายเป็นโคลนตะกอนและรกร้าง พืชน้ำและเกาะคอนทั่วไปที่มีขนครีบสีสดใสเริ่มถูกชาวประมงจับได้น้อยลงและบ่อยครั้งมากขึ้นที่เกาะคอนที่มีขนครีบสีหม่นๆ ห่างจากทะเลสาบ Oxbow ริมแม่น้ำเพียงไม่กี่สิบเมตร ชาวประมงยังคงจับเกาะที่มีครีบสีสันสดใส
คำถามที่ 1. บอกชื่อปัจจัยหลักของวิวัฒนาการ
ตามทฤษฎีวิวัฒนาการสังเคราะห์ ปรากฏการณ์วิวัฒนาการเบื้องต้นที่การเก็งกำไรเริ่มต้นขึ้นคือการเปลี่ยนแปลงองค์ประกอบทางพันธุกรรม (โครงสร้างทางพันธุกรรมหรือกลุ่มยีน) ของประชากร เหตุการณ์และกระบวนการที่ช่วยเอาชนะความเฉื่อยทางพันธุกรรมของประชากรและนำไปสู่การเปลี่ยนแปลงในกลุ่มยีนของพวกเขาเรียกว่าปัจจัยยูโลลูโคนิกเบื้องต้น ปัจจัยหลัก (พลัง) ของวิวัฒนาการคือ:
1) ปัจจัย ทำให้เกิดการเปลี่ยนแปลงในกลุ่มยีนของประชากร ซึ่งรวมถึงความแปรปรวนทางพันธุกรรม ซึ่งให้สารพันธุกรรมใหม่แก่ประชากร และคลื่นประชากร การแยกตัว ซึ่งก่อให้เกิดความแตกต่างระหว่างกลุ่มยีนของประชากรที่แตกต่างกัน
2) ปัจจัยที่ช่วยให้ประชากรพัฒนาได้อย่างอิสระโดยสัมพันธ์กับประชากรอื่นๆ หรือแบ่งประชากรเดิมออกเป็นสองกลุ่มหรือมากกว่านั้น ปัจจัยนี้คือความโดดเดี่ยว
3) ปัจจัยที่กำหนดกระบวนการวิวัฒนาการและรับประกันการรวมตัวในประชากร การปรับตัวบางอย่างและการเปลี่ยนแปลงของสิ่งมีชีวิต การคัดเลือกโดยธรรมชาติเป็นปัจจัยดังกล่าว
คำถามที่ 2 ปัจจัยใดที่รับประกันการเกิดขึ้นของสิ่งใหม่ สารพันธุกรรมในประชากร?
ปัจจัยที่รับประกันการเกิดขึ้นของสารพันธุกรรมใหม่โดยพื้นฐานคือความแปรปรวนของการกลายพันธุ์
ใน เงื่อนไขที่ดีการดำรงอยู่ ความแตกต่างเล็กน้อยระหว่างบุคคลในสายพันธุ์เดียวกันนั้นไม่ได้สังเกตเห็นได้ชัดมากนักและไม่มีบทบาทสำคัญ อย่างไรก็ตามใน เงื่อนไขที่ไม่เอื้ออำนวยแม้แต่การเปลี่ยนแปลงทางพันธุกรรมเพียงเล็กน้อยก็สามารถชี้ขาดและตัดสินว่าบุคคลใดในกลุ่มประชากรจะตายและคนใดจะรอดชีวิต ความแปรปรวนทางพันธุกรรมเป็นปัจจัยสำหรับกระบวนการวิวัฒนาการ
การกลายพันธุ์เกิดขึ้นกับความถี่ที่แน่นอนในสิ่งมีชีวิตทุกชนิดที่อาศัยอยู่ในโลกของเรา ตำแหน่งของการกลายพันธุ์ (ยีนและโครโมโซม) นั้นเป็นแบบสุ่ม ดังนั้นการกลายพันธุ์อาจส่งผลต่อลักษณะและคุณสมบัติใดๆ ของแต่ละบุคคล รวมถึงลักษณะและคุณสมบัติที่ส่งผลต่อความมีชีวิต การสืบพันธุ์ และพฤติกรรมด้วย ตลอดระยะเวลาหลายชั่วอายุคน การกลายพันธุ์ส่วนใหญ่ยังคงอยู่ โดยเริ่มจากการกลายพันธุ์ที่เกิดขึ้นในบรรพบุรุษที่เก่าแก่ที่สุด เป็นผลให้ชุดของการกลายพันธุ์ในประชากรสองกลุ่มที่เป็นสายพันธุ์เดียวกันมีความคล้ายคลึงกันมาก ในทางกลับกัน ก็จะมีการกลายพันธุ์ต่างๆ เกิดขึ้นด้วย จำนวนของพวกเขาเป็นตัวบ่งชี้ว่าประชากรทั้งสองแยกจากกันมานานเท่าใด
ดังนั้นกระบวนการกลายพันธุ์จึงเป็นที่มาของการสงวนความแปรปรวนทางพันธุกรรมของประชากร สนับสนุน ระดับสูงความหลากหลายทางพันธุกรรมของประชากร ทำให้เกิดพื้นฐานสำหรับการดำเนินการของการคัดเลือกโดยธรรมชาติ
คำถามที่ 3 การคัดเลือกจะมีผลกับพาหะของการกลายพันธุ์แบบถอยหรือไม่?
ตามกฎแล้ว พาหะของการกลายพันธุ์แบบถอย (สิ่งมีชีวิตเฮเทอโรไซกัส) ไม่มีความแตกต่างอย่างเห็นได้ชัดในคุณสมบัติของสิ่งมีชีวิตที่โดดเด่นแบบโฮโมไซกัส ยิ่งไปกว่านั้นในสถานะเฮเทอโรไซกัส การกลายพันธุ์จำนวนมากเพิ่มความมีชีวิตของแต่ละบุคคล ดังนั้นการคัดเลือกมักจะไม่กระทำการใด ๆ กับบุคคลดังกล่าว หลังจากช่วงระยะเวลาหนึ่งประชากรอาจสะสมเพียงพอ จำนวนมากอัลลีลถอยเช่น ส่วนแบ่งจะเพิ่มขึ้น สิ่งมีชีวิตเฮเทอโรไซกัส- สิ่งนี้จะนำไปสู่การเพิ่มโอกาสในการพบกันและผลที่ตามมาคือการเกิด (ใน 25% ของกรณี) ของโฮโมไซโกตแบบถอย ควรระลึกไว้ด้วยว่าในธรรมชาติมีการกลายพันธุ์เกิดขึ้นพร้อมกัน การรวมกันบางอย่างเนื่องจากปฏิสัมพันธ์ของยีนอาจส่งผลดีต่อแต่ละบุคคล ซึ่งจะเพิ่มความมีชีวิตของมัน นี่คือจุดที่การคัดเลือกโดยธรรมชาติสามารถเริ่มต้นได้
คำถามที่ 4 ให้ยกตัวอย่างที่แสดงให้เห็นการเปลี่ยนแปลงในนัยสำคัญของการกลายพันธุ์เมื่อสภาพแวดล้อมเปลี่ยนแปลง
การกลายพันธุ์ที่เป็นอันตรายในบางสภาวะสามารถเพิ่มความอยู่รอดของบุคคลในสภาพแวดล้อมอื่นๆ ได้ การกลายพันธุ์ที่เป็นอันตรายในบางสภาวะสามารถเพิ่มความมีชีวิตได้ บุคคลในสภาวะแวดล้อมอื่นๆ ตัวอย่างเช่น มนุษย์กลายพันธุ์ที่เป็นแมลงไม่มีปีกหรือมีปีกที่พัฒนาไม่ดี มีข้อได้เปรียบบนเกาะในมหาสมุทรและทางผ่านภูเขาที่มีลม ลมแรง- ด้วยเหตุผลที่คล้ายกัน การก่อตัวของสายพันธุ์ซึ่งปัจจุบันถูกกำจัดโดยมนุษย์ เช่น โดโดและออกัสผู้ยิ่งใหญ่ ได้เกิดขึ้น
ตัวอย่างคือการกลายพันธุ์ในแมลงที่ให้ความต้านทานต่อยาฆ่าแมลง เมื่อเวลาผ่านไป การกลายพันธุ์นี้จะเป็นกลาง และการเกิดในประชากรจะมีน้อย แต่หลังจากเริ่มใช้ยาฆ่าแมลงเพื่อควบคุมแมลง การกลายพันธุ์จะเป็นประโยชน์ เนื่องจากจะช่วยให้แต่ละบุคคลสามารถอยู่รอดได้ในสภาวะที่เปลี่ยนแปลงไป ต้องขอบคุณการดำเนินการของการคัดเลือก สัดส่วนของการกลายพันธุ์ในกลุ่มยีนของประชากรจะเพิ่มขึ้นอย่างรวดเร็ว - ยิ่งเร็วเท่าไร การคัดเลือกก็จะยิ่งเข้มงวดมากขึ้นเท่านั้น กล่าวคือ เปอร์เซ็นต์ของบุคคลที่เสียชีวิตในแต่ละรุ่นจากการกระทำของสารกำจัดศัตรูพืชก็จะยิ่งมากขึ้นเท่านั้น เป็นที่ชัดเจนว่าเหตุการณ์ดังกล่าวจะปรากฏชัดเจนยิ่งขึ้นหากการกลายพันธุ์ของการดื้อต่อยาฆ่าแมลงมีความโดดเด่น
คำถามที่ 5 กระบวนการกลายพันธุ์สามารถมีอิทธิพลโดยตรงต่อกระบวนการวิวัฒนาการหรือไม่ และเพราะเหตุใด
กระบวนการกลายพันธุ์เป็นปรากฏการณ์แบบสุ่มและไม่เฉพาะเจาะจง การกลายพันธุ์เกิดขึ้นโดยไม่ได้ตั้งใจและไม่มีนัยสำคัญในการปรับตัว กล่าวคือ ทำให้เกิดความแปรปรวนทางพันธุกรรมที่ไม่แน่นอน (อ้างอิงจาก Charles Darwin) ด้วยความน่าจะเป็นที่เท่ากัน การกลายพันธุ์อาจนำไปสู่การเปลี่ยนแปลงในระบบอวัยวะต่างๆ ดังนั้น กระบวนการกลายพันธุ์ในตัวมันเองจึงไม่สามารถส่งผลกระทบโดยตรงต่อวิถีวิวัฒนาการได้
คำถามที่ 6. การเบี่ยงเบนทางพันธุกรรมคืออะไร?
การดริฟท์ทางพันธุกรรมเป็นกระบวนการของการเปลี่ยนแปลงความถี่อัลลีลในประชากรแบบสุ่มและไม่มีทิศทาง สังเกตได้เมื่อประชากรผ่านสภาวะที่มีจำนวนน้อย (ผลกระทบที่เรียกว่า "คอขวด" ซึ่งเกิดขึ้นจากโรคระบาด ภัยพิบัติทางธรรมชาติ- อันเป็นผลมาจากการสุ่มเลื่อนทางพันธุกรรมทางพันธุกรรม ประชากรที่เป็นเนื้อเดียวกันการมีชีวิตอยู่ในสภาพที่คล้ายคลึงกันอาจค่อยๆสูญเสียความคล้ายคลึงเดิมไป การเปลี่ยนแปลงทางพันธุกรรมเป็นปัจจัยหนึ่งที่ทำให้เกิดการเปลี่ยนแปลงประชากร
คำถามที่ 7 ปัจจัยใดที่นำไปสู่การยุติการแลกเปลี่ยนข้อมูลทางพันธุกรรมระหว่างประชากร? ความสำคัญทางวิวัฒนาการของมันคืออะไร?
การยุติการแลกเปลี่ยนข้อมูลทางพันธุกรรมได้รับการอำนวยความสะดวกโดยการแยก - ข้อ จำกัด หรือการยุติการผสมข้ามพันธุ์ของบุคคลที่อยู่ในกลุ่มประชากรที่แตกต่างกัน การแยกอาจเป็นเชิงพื้นที่หรือสิ่งแวดล้อม
การแยกตัวทางภูมิศาสตร์ประกอบด้วยการแยกประชากรในเชิงพื้นที่เนื่องจากลักษณะภูมิทัศน์ภายในขอบเขตของชนิดพันธุ์ - การมีอยู่ อุปสรรคน้ำสำหรับสิ่งมีชีวิต “บนบก” พื้นที่สำหรับพันธุ์สัตว์น้ำ พื้นที่สูงและที่ราบสลับกัน ได้รับการส่งเสริมโดยวิถีชีวิตที่อยู่ประจำหรือไม่สามารถเคลื่อนไหวได้ (ในพืช)
การแยกตัวทางนิเวศเกิดขึ้นหากบุคคลถูกแยกจากกันด้วยสิ่งกีดขวางทางสิ่งแวดล้อมภายในภูมิทัศน์เดียวกัน ตัวอย่างเช่น ความน่าจะเป็นที่จะเผชิญหน้ากับผู้อยู่อาศัยในพื้นที่ตื้นและลึกของอ่างเก็บน้ำในช่วงฤดูผสมพันธุ์นั้นต่ำมาก การแยกตัวทางนิเวศน์ในระยะยาวมีส่วนทำให้เกิดความแตกต่างของประชากรจนถึงการก่อตัวของสายพันธุ์ใหม่ ดังนั้นจึงสันนิษฐานว่าพยาธิตัวกลมของมนุษย์และหมูซึ่งมีสัณฐานวิทยาคล้ายคลึงกันนั้นมีต้นกำเนิดมาจากบรรพบุรุษร่วมกัน ความแตกต่างของพวกเขาตามสมมติฐานหนึ่งได้รับการอำนวยความสะดวกโดยการห้ามการบริโภคเนื้อหมูของมนุษย์ซึ่งแพร่กระจายด้วยเหตุผลทางศาสนา เวลานานสู่ผู้คนจำนวนมาก การแยกทางนิเวศวิทยาเกิดขึ้นเนื่องจากความแตกต่างของพิธีกรรมการเกี้ยวพาราสี สี กลิ่น "การร้องเพลง" ของหญิงและชายจาก ประชากรที่แตกต่างกัน- ดังนั้นสายพันธุ์ย่อยของโกลด์ฟินช์ - หัวสีเทาและหัวดำ - จึงมีเครื่องหมายเด่นชัดบนหัวของพวกมัน อีกาสีเทาจากประชากรไครเมียและยูเครนตอนเหนือซึ่งแยกไม่ออกภายนอกโดดเด่นด้วยการบ่น ด้วยการแยกทางสรีรวิทยาความแตกต่างในโครงสร้างของอวัยวะสืบพันธุ์หรือความแตกต่างเพียงขนาดร่างกายเป็นอุปสรรคต่อการข้าม ในพืช การแยกรูปแบบนี้เกิดจากการปรับตัวของดอกไม้ให้เข้ากับแมลงผสมเกสรชนิดใดชนิดหนึ่งโดยเฉพาะ
การแยกตัวในกระบวนการเก็งกำไรจะมีปฏิสัมพันธ์กับปัจจัยวิวัฒนาการเบื้องต้นอื่นๆ ช่วยเพิ่มความแตกต่างทางพันธุกรรมที่เกิดจากกระบวนการกลายพันธุ์และการผสมผสานทางพันธุกรรม กลุ่มที่มีลักษณะเฉพาะเจาะจงที่เกิดขึ้นเนื่องจากการแยกตัวจะมีความแตกต่างกันในองค์ประกอบทางพันธุกรรมและประสบกับแรงกดดันในการคัดเลือกที่ไม่เท่ากัน ความสำคัญเชิงวิวัฒนาการของการแยกตัวอยู่ที่ความจริงที่ว่ามันรวมและเพิ่มความแตกต่างทางพันธุกรรมระหว่างประชากร และสร้างเงื่อนไขเบื้องต้นสำหรับการเปลี่ยนแปลงต่อไปของประชากรเหล่านี้ให้เป็นสายพันธุ์ที่แยกจากกัน
คำถามที่ 1. ความแปรปรวนของสิ่งมีชีวิตคืออะไร?
ความแปรปรวนเป็นคุณสมบัติของสิ่งมีชีวิตในการได้รับคุณลักษณะใหม่ที่ทำให้พวกมันแตกต่างจากสิ่งมีชีวิตอื่นในสายพันธุ์เดียวกัน ความแปรปรวนส่งผลต่อคุณสมบัติทั้งหมดของสิ่งมีชีวิต เช่น ลักษณะโครงสร้าง สี สรีรวิทยา ลักษณะพฤติกรรม ฯลฯ
คำถามที่ 2. คุณรู้ความแปรปรวนประเภทใด
ความแปรปรวนมีสองรูปแบบหลัก - ไม่ใช่กรรมพันธุ์และกรรมพันธุ์ (ทางพันธุกรรม)
คำถามที่ 3 ความแปรปรวนทางพันธุกรรมของประชากรคืออะไร? เหตุใดกลุ่มยีนของประชากรจึงเปลี่ยนแปลงไปตามกาลเวลา
ความแปรปรวนทางพันธุกรรมของประชากรเป็นคุณสมบัติที่สำคัญที่สุดของระบบเหนือสิ่งมีชีวิตนี้ ซึ่งก็คือความจริงที่ว่าประชากรโดยรวมสามารถได้รับคุณลักษณะที่แตกต่างจากประชากรอื่น ๆ ในสายพันธุ์เดียวกัน
กลุ่มยีนคือผลรวมของจีโนไทป์ทั้งหมดที่แสดงในประชากร เป็นตัวบ่งชี้ที่สำคัญที่สุดเกี่ยวกับองค์ประกอบทางพันธุกรรมของประชากรทั้งหมด กลุ่มยีนของประชากรเปลี่ยนแปลงไปตามกาลเวลาเนื่องจากความแปรปรวนของจีโนไทป์และเป็นผลมาจากการคัดเลือกโดยธรรมชาติ
คำถามที่ 4 ข้อเท็จจริงใดที่สามารถใช้เป็นหลักฐานของลักษณะการปรับตัวของการเปลี่ยนแปลงในกลุ่มยีนได้
ตัวอย่างหนึ่งที่พิสูจน์ธรรมชาติการปรับตัวของการเปลี่ยนแปลงในกลุ่มยีนของประชากรคือสิ่งที่เรียกว่ากลไกทางอุตสาหกรรมในมอดเบิร์ช
สีของปีกผีเสื้อตัวนี้เลียนแบบสีของเปลือกต้นเบิร์ชซึ่งผีเสื้อยามพลบค่ำเหล่านี้ใช้เวลากลางวัน
ในประชากรที่อาศัยอยู่ในเขตอุตสาหกรรม เมื่อเวลาผ่านไป ผีเสื้อสีดำที่หายากมากซึ่งก่อนหน้านี้หายากมากก็เริ่มมีชัยเหนือ ในขณะที่ผีเสื้อสีขาวกลับกลายเป็นของหายาก ในกลุ่มยีนของประชากรเหล่านี้ ความถี่ของอัลลีลที่กำหนดสีป้องกันที่สอดคล้องกันมีการเปลี่ยนแปลง
ค้นหาในหน้านี้:
- ความแปรปรวนของสิ่งมีชีวิตคืออะไร
- ความแปรผันทางพันธุกรรมในประชากรคืออะไร
- เหตุใดกลุ่มยีนของประชากรจึงเปลี่ยนแปลงไปตามกาลเวลา
- ข้อเท็จจริงใดที่สามารถใช้เป็นหลักฐานของลักษณะการปรับตัวได้
- ความแปรปรวนทางพันธุกรรมของประชากรคืออะไร เหตุใดจึงมีการรวมยีน
ความแปรปรวนของประชากรตามธรรมชาติ
วิวัฒนาการคือการเปลี่ยนแปลงทางพันธุกรรมในคุณสมบัติของสิ่งมีชีวิตในช่วงหลายชั่วอายุคน ปัจจัยอะไรที่ทำให้วิวัฒนาการเป็นไปได้? คุณสมบัติของสิ่งมีชีวิตมีการเปลี่ยนแปลงอย่างไรและทำไม? อะไรรับประกันการทำซ้ำคุณสมบัติเหล่านี้อย่างยั่งยืนตลอดหลายชั่วอายุคน?
ชาร์ลส์ ดาร์วินเชื่อ กรรมพันธุ์ ความแปรปรวนของบุคคล การต่อสู้เพื่อการดำรงอยู่ และการคัดเลือกโดยธรรมชาติแรงผลักดันหลัก (ปัจจัย) ของกระบวนการวิวัฒนาการ . ในปัจจุบัน การวิจัยในสาขาชีววิทยาวิวัฒนาการได้ยืนยันความถูกต้องของข้อความนี้ และได้ระบุปัจจัยอื่นๆ อีกจำนวนหนึ่งที่มีบทบาทสำคัญในกระบวนการวิวัฒนาการ
ประชากรเป็นหน่วยพื้นฐานของวิวัฒนาการชีววิทยาวิวัฒนาการสมัยใหม่ถือว่าประชากรเป็นหน่วยพื้นฐานของวิวัฒนาการ ประชากร เรียกว่า ชุมชนบุคคลประเภทเดียวกันครอบครองดินแดนบางแห่งและมีความสัมพันธ์กันทางครอบครัว
คุณรู้ไหมว่าวิวัฒนาการคือการเปลี่ยนแปลงทางพันธุกรรมในคุณสมบัติและลักษณะของสิ่งมีชีวิตในช่วงหลายชั่วอายุคน . ซึ่งหมายความว่าบุคคลไม่สามารถพัฒนาได้ แต่ละคนพัฒนาบนพื้นฐานของจีโนไทป์ที่สืบทอดมาจากพ่อแม่ จีโนไทป์เป็นตัวกำหนดลักษณะของการพัฒนาและความสัมพันธ์กับ สภาพแวดล้อมภายนอกรวมถึงความเป็นไปได้ในการปรับเปลี่ยนแบบปรับตัวเพื่อตอบสนองต่อการเปลี่ยนแปลงสภาวะภายนอก แต่ไม่ว่าบุคคลจะเปลี่ยนแปลงไปอย่างไร จีโนไทป์ของมันก็ยังคงไม่เปลี่ยนแปลง ดังนั้น, หน่วยพื้นฐานของวิวัฒนาการคือไม่ใช่บุคคล แต่ ประชากร . จำนวนทั้งสิ้นของจีโนไทป์ของบุคคลทุกคนในประชากรเรียกว่ากลุ่มยีนในระหว่างวิวัฒนาการ ชุดของจีโนไทป์ในกลุ่มยีนของประชากรจะเปลี่ยนแปลงไป จีโนไทป์บางชนิดกำลังแพร่กระจาย ในขณะที่บางชนิดกำลังหายากและค่อยๆ หายไป
ประสิทธิภาพของการสืบพันธุ์และการแพร่กระจายในประชากรของจีโนไทป์แต่ละชนิดนั้นขึ้นอยู่กับว่าฟีโนไทป์ของแต่ละบุคคลที่สร้างขึ้นบนพื้นฐานของมันนั้นสอดคล้องกับเงื่อนไขที่มีอยู่ ณ เวลาและสถานที่ที่บุคคลนี้อาศัยอยู่มากน้อยเพียงใด หากบุคคลหนึ่งรอดชีวิตเพื่อสืบพันธุ์และผลิตลูกหลานได้ มันก็จะส่งต่อยีนที่อนุญาตให้ทำเช่นนี้ได้ทั้งหมดหรือบางส่วน และในรุ่นต่อไปก็จะมีพาหะของจีโนไทป์ที่ "ประสบความสำเร็จ" นี้มากขึ้น เราสามารถพูดได้ว่าจีโนไทป์ของมันถูกกระจายในกลุ่มยีนของประชากร หากบุคคลเสียชีวิตก่อนการสืบพันธุ์หรือไม่มีลูกหลาน การแพร่กระจายของจีโนไทป์ก็จะหยุดลงพร้อมกับการเสียชีวิต ในรุ่นต่อไปจะมีพาหะของจีโนไทป์นี้ค่อนข้างน้อย ซึ่งไม่เหมาะกับสภาพที่ประชากรอาศัยอยู่
สภาพความเป็นอยู่เปลี่ยนแปลงไม่เพียงแต่ตามเวลาเท่านั้น แต่ยังเปลี่ยนแปลงในอวกาศด้วย แต่ละสปีชีส์ครอบครองอาณาเขตเฉพาะซึ่งเรียกว่าพิสัยบางครั้งขอบเขตของสายพันธุ์ก็จำกัดอยู่เพียงเกาะเล็กๆ และบางครั้งก็ครอบคลุมทั่วทั้งทวีป สภาพความเป็นอยู่ของบุคคลจากส่วนต่าง ๆ ของสายพันธุ์ที่แพร่หลายนั้นแตกต่างกันอย่างมาก จีโนไทป์ที่เป็นประโยชน์ เช่น ในภาคเหนืออาจเป็นอันตรายในภาคใต้ สิ่งดีในหุบเขาก็ไม่ดีในภูเขา และในทางกลับกัน ในประชากรแต่ละกลุ่ม จีโนไทป์เหล่านั้นจะถูกเลือกเพื่อให้แน่ใจว่าพาหะจะมีการปรับตัวให้เข้ากับสภาพท้องถิ่นได้ดีที่สุด ความถี่ของจีโนไทป์ที่รับประกันการอยู่รอดในหุบเขาจะเพิ่มจำนวนประชากรในหุบเขาและลดจำนวนประชากรบนภูเขา ความแตกต่างทางพันธุกรรมระหว่างประชากรเกิดขึ้น อย่างไรก็ตาม ระหว่างประชากรของสายพันธุ์เดียวกัน มีการแลกเปลี่ยนระหว่างบุคคลอย่างต่อเนื่อง และผลที่ตามมาคือโปรแกรมทางพันธุกรรม การโยกย้ายสัตว์ต่างๆ การถ่ายโอนละอองเกสรพืช สปอร์ของเชื้อราและจุลินทรีย์นำไปสู่การผสมองค์ประกอบทางพันธุกรรมของประชากรอย่างต่อเนื่อง ทำให้ความแตกต่างระหว่างประชากรลดลง และเพิ่มความหลากหลายภายในประชากร
จีโนไทป์นั้นไม่คงที่ องค์ประกอบส่วนบุคคลของพวกเขา—ยีน—ก็เปลี่ยนแปลงไปตามกาลเวลาเช่นกัน การกลายพันธุ์ที่แตกต่างกันในยีนที่ต่างกันเกิดขึ้นในบุคคลที่แตกต่างกัน ดังนั้นจีโนไทป์ของลูกหลานของบุคคลเหล่านี้จึงเปลี่ยนไป สิ่งมีชีวิตทั้งหมดที่มีการสืบพันธุ์แบบอาศัยเพศถ่ายทอดจีโนไทป์ไปยังลูกหลานไม่สมบูรณ์ แต่บางส่วน - ลูกหลานแต่ละคนจะได้รับยีนครึ่งหนึ่งจากแม่และอีกครึ่งหนึ่งจากพ่อและกลายเป็นพาหะของอัลลีลผสมที่เป็นเอกลักษณ์ที่ได้รับจากพ่อแม่ . แต่ละคนมีจีโนไทป์ที่เป็นเอกลักษณ์ ซึ่งจะถูกส่งผ่านเพียงบางส่วนเท่านั้น (หรือไม่มีการถ่ายทอดเลย) ไปยังลูกหลานของตน
เราจึงสามารถอธิบายได้ กระบวนการวิวัฒนาการเป็นการเปลี่ยนแปลงความถี่ของอัลลีลที่แตกต่างกันในประชากร- โดยธรรมชาติแล้ว นี่จะเป็นคำอธิบายวิวัฒนาการที่ไม่สมบูรณ์และเรียบง่ายอย่างมาก แต่แนวทางนี้จะช่วยให้เราจินตนาการได้ชัดเจนยิ่งขึ้นว่าปัจจัยใดและขอบเขตใดที่เป็นตัวกำหนดกระบวนการวิวัฒนาการ
ประชากรดูดซับความแปรปรวนเหมือนฟองน้ำความแปรปรวนเฉพาะเจาะจงของสิ่งมีชีวิตดึงดูดความสนใจอย่างใกล้ชิดของนักวิจัยมาโดยตลอด แม้ว่าทัศนคติต่อสิ่งมีชีวิตจะเปลี่ยนไปตามกาลเวลาก็ตาม เป็นเวลานานที่ถือว่าไม่มีนัยสำคัญซึ่งบดบังลักษณะที่แท้จริงของสายพันธุ์ นักธรรมชาติวิทยามองว่าความแปรปรวนเป็นสิ่งที่น่ารำคาญและเป็นอุปสรรคต่อกระบวนการจำแนกประเภท ซี. ดาร์วินเป็นหนึ่งในคนกลุ่มแรกๆ ที่เข้าใจว่าความแปรปรวนภายในความจำเพาะเป็นแหล่งที่มา การเปลี่ยนแปลงเชิงวิวัฒนาการและการศึกษานี้เป็นกุญแจสำคัญในการทำความเข้าใจกระบวนการวิวัฒนาการ การศึกษารายละเอียดของปรากฏการณ์นี้ได้เริ่มต้นขึ้นแล้ว
ผลงานที่สำคัญตัวแทนของพันธุศาสตร์รัสเซีย N.I. Vavilov, A.S. Serebrovsky, S.S. มีส่วนร่วมในการศึกษาความแปรปรวนของประชากรพืชและสัตว์ตามธรรมชาติ Chetverikov, F.G. Dobrzhansky และคนอื่นๆ พวกเขารวบรวมวัสดุจำนวนมหาศาลจากประชากรในท้องถิ่นของสายพันธุ์ต่างๆ และดำเนินการวิเคราะห์ทางพันธุกรรมโดยละเอียดเกี่ยวกับความแปรปรวนทางพันธุกรรมที่ชัดเจนและซ่อนเร้น
พบว่าเป็นส่วนสำคัญของสิ่งที่สังเกตได้ในธรรมชาติ ความหลากหลายภายในในแง่ของลักษณะเชิงคุณภาพและเชิงปริมาณนั้นเกิดจากการมีอยู่ของประชากรของอัลลีลที่แตกต่างกันจำนวนมากที่ควบคุมลักษณะเหล่านี้ แต่ความหลากหลายทางพันธุกรรมส่วนใหญ่นั้นถูกซ่อนไว้จากการสังเกตโดยตรง
ส.ส. Chetverikov เป็นคนแรกที่เห็นส่วนที่ซ่อนอยู่นี้ ในปี 1926 เขาได้ตีพิมพ์ผลงานชื่อดังเรื่อง “On Some Points of the Evolutionary Process from the Point of View of Modern Genetics” นักประวัติศาสตร์วิทยาศาสตร์ถือว่ารายงานสั้นๆ นี้เป็นรากฐานสำคัญของทฤษฎีวิวัฒนาการสังเคราะห์ ในงานนี้ เขาเป็นคนแรกที่ประเมินและแสดงให้เห็นว่าความแปรปรวนทางพันธุกรรมที่ซ่อนอยู่ของประชากรตามธรรมชาตินั้นยิ่งใหญ่เพียงใด เขาเป็นเจ้าของสโลแกนที่ว่า “ประชากรดูดซับความแปรปรวนเหมือนฟองน้ำ” นี่เป็นภาพที่แม่นยำมาก เช่นเดียวกับฟองน้ำดูดซับน้ำ ประชากรก็ดูดซับการกลายพันธุ์ที่ซ่อนอยู่มากมาย รวมถึงการกลายพันธุ์ที่อันตรายถึงชีวิตฉันนั้น ในขณะที่ภายนอกยังคงมีความสม่ำเสมอและค่อนข้างเป็นไปได้ บุคคลที่แตกต่างกันในกลุ่มประชากรมีลักษณะคล้ายกันมาก ในความเป็นจริงพวกมันมีความแตกต่างกันอย่างมากในจีโนไทป์ ส่วนใหญ่เป็นเฮเทอโรไซโกตสำหรับการกลายพันธุ์แบบถอย และไม่มีฟีโนไทป์ที่แตกต่างกันจากโฮโมไซโกตสำหรับอัลลีลปกติ มีกลไกอื่นในการซ่อนและปกปิดความแปรปรวนทางพันธุกรรม เช่น epistasis,ไม่สมบูรณ์ การทะลุทะลวงและอื่น ๆ การมีอยู่ของกลไกดังกล่าวทำให้การวิเคราะห์ความแปรปรวนทางพันธุกรรมที่ซ่อนอยู่ในประชากรธรรมชาติเป็นอย่างมาก งานที่ท้าทาย- เพื่อที่จะระบุได้ จำเป็นต้องแยกบุคคลออกจากประชากร ทำการผสมข้ามพันธุ์แบบพิเศษ และวิเคราะห์ลูกหลานโดยละเอียด
ด้วยการพัฒนาวิธีการทางเซลล์วิทยา ชีวเคมี และอณูชีววิทยา ทำให้เกิดแนวทางใหม่ในการวิเคราะห์ความแปรปรวนทางพันธุกรรม ผลลัพธ์ของแนวทางเหล่านี้แสดงให้เห็นว่าแหล่งกักเก็บความแปรปรวนทางพันธุกรรมนั้นสมบูรณ์มากกว่าที่เราคิดไว้มาก
การวิเคราะห์โครโมโซมของพืชและสัตว์หลายชนิดได้แสดงให้เห็นว่าภายใต้ความคล้ายคลึงภายนอกของบุคคลและประชากรภายในสายพันธุ์นั้น บางครั้งคาริโอไทป์ที่หลากหลายอันน่าทึ่งก็ถูกซ่อนไว้ ซึ่งเกิดจากการผกผัน การลบออก การทำซ้ำ และการโยกย้าย ในประชากรของแมลงหวี่และยุงบางสายพันธุ์ พบว่ามีเฮเทอโร- และโฮโมไซโกตสำหรับการผกผันหลายครั้ง ชนิดที่แตกต่างกันทั้งในชุดและความถี่ของการจัดเรียงโครโมโซมเหล่านี้ ในประชากรหนูบ้านเกือบทั้งหมด มีการพบพาหะของยีนบางตัวที่ซ้ำซ้อนหลายครั้ง ปากร้ายทั่วไปมีเผ่าพันธุ์โครโมโซมมากกว่า 60 เผ่าพันธุ์ ซึ่งเป็นประชากรที่แตกต่างกันในคาริโอไทป์ ความหลากหลายนี้เกิดจากการรวมการโยกย้ายเฉพาะในแต่ละเชื้อชาติ
การวิเคราะห์ลำดับกรดอะมิโนในโปรตีนแสดงให้เห็นว่าโปรตีนหลายชนิดในสิ่งมีชีวิตไม่ได้ถูกแทนด้วยรูปแบบเดียว แต่มีหลายรูปแบบ ซึ่งแตกต่างจากกันด้วยการแทนที่กรดอะมิโนแต่ละตัว พบความหลากหลายที่มีนัยสำคัญของรูปแบบเหล่านี้ในประชากรส่วนใหญ่ของสัตว์และพืชทุกชนิดที่ศึกษา ดังนั้นในประชากรมนุษย์ จึงได้มีการค้นพบอัลลีลต่างๆ ของยีนที่เข้ารหัสโมเลกุลของฮีโมโกลบิน และอัลลีลของยีนต่างๆ มากมายที่ควบคุมการสังเคราะห์เอนไซม์ก็ถูกค้นพบด้วย
แต่ภาพที่น่าทึ่งที่สุดของความแปรปรวนทางพันธุกรรมมหาศาลมาจากการวิเคราะห์ลำดับนิวคลีโอไทด์ใน DNA โดยตรง ปรากฎว่าเกือบทุกยีนเป็นตัวแทนในประชากรไม่ใช่ในรูปแบบเดียว แต่อยู่ในสองรูปแบบขึ้นไปซึ่งแตกต่างกันโดยการแทนที่นิวคลีโอไทด์อย่างน้อยหนึ่งตัว
ข้อมูลทั้งหมดนี้แสดงให้เห็นว่าประชากรสัตว์และพืชทั้งหมดได้สะสมความแปรปรวนทางพันธุกรรมไว้มหาศาลตลอดระยะเวลาที่พวกมันดำรงอยู่ การเติมเต็มของปริมาณสำรองเหล่านี้เกิดขึ้นอย่างต่อเนื่องเนื่องจากกระบวนการกลายพันธุ์และการรวมตัวกันใหม่ พื้นที่สงวนเหล่านี้สร้างศักยภาพในการวิวัฒนาการ ความเป็นไปได้ของการเปลี่ยนแปลงที่หลากหลาย การปรับตัวให้เข้ากับสภาพแวดล้อมที่เปลี่ยนแปลงตลอดเวลาและไม่อาจคาดเดาได้ ซึ่งสิ่งมีชีวิตทุกชนิดอาศัยอยู่และเปลี่ยนแปลงไปพร้อมกับมัน