人口。 集団の遺伝的構成
1. 自然選択とは何ですか?
答え。 自然選択は、もともとチャールズ ダーウィンによって、与えられた環境条件により適応し、有用な遺伝形質を有する個体の生存と優先的繁殖をもたらすプロセスであると定義されたプロセスです。 ダーウィンの理論と現代の総合進化論によれば、自然選択の主な材料はランダムな遺伝的変化、つまり遺伝子型の組み換え、突然変異、およびそれらの組み合わせです。
2. 遺伝子型とは何ですか?
答え。 「遺伝子型」という用語は、1909 年にイオガンソンによって科学に導入されました。遺伝子型（遺伝子型、ギリシャ語の genos - genus と typos - imprint、form、sample に由来）は、広い意味での生物の遺伝子の全体、つまり全体です。核および非核の両方の生物のすべての遺伝因子の。 それぞれの親から受け取った固有のゲノム (セット) の組み合わせによって、遺伝的個性の基礎となる遺伝子型が作成されます。 遺伝子型と表現型の概念は生物学において非常に重要です。 上で述べたように、生物のすべての遺伝子の全体がその遺伝子型を構成します。 生物のすべての特性 (形態学的、解剖学的、機能的など) の全体が表現型を構成します。 生物の生涯を通じて、その表現型は変化する可能性がありますが、遺伝子型は変化しません。 これは、表現型が遺伝子型と環境条件の影響下で形成されるという事実によって説明されます。 遺伝子型という言葉には 2 つの意味があります。 広い意味では、特定の生物のすべての遺伝子の総体です。 しかし、メンデルが行ったタイプの実験に関しては、遺伝子型という言葉は、特定の形質を制御する対立遺伝子の組み合わせを指します (たとえば、生物は遺伝子型 AA、Aa、または aa を持つことができます)。
したがって、遺伝子型は次のとおりです。 - 特定の個人に特有の遺伝的（ゲノム）特性のセット全体、およびその個人がゲノムの研究対象領域に持つ特定の対立遺伝子ペアの特性。
§55以降の質問
1. 集団の遺伝子プールとは何ですか?
答え。 各集団は、特定の遺伝子プール、つまり個々の個人の遺伝子型で構成される遺伝物質の総量によって特徴付けられます。
進化の過程に必要な前提条件は、遺伝装置における基本的な変化、つまり生物集団の遺伝子プールにおける突然変異、その分布および統合の発生である。 さまざまな要因の影響下での集団の遺伝子プールの方向性のある変化は、基本的な進化の変化を表します。
すでに述べたように、種の範囲内のさまざまな地域の自然個体群は、通常、多かれ少なかれ異なります。 各集団内では、個体の自由な交配が発生します。 その結果、各集団は、この集団に固有のさまざまな対立遺伝子の比率を備えた独自の遺伝子プールによって特徴付けられます。
2. ほとんどの突然変異はなぜ外部には現れないのでしょうか?
答え。 自然集団にはさまざまな突然変異が飽和しています。 このことは、ロシアの科学者セルゲイ・セルゲイビッチ・チェトヴェリコフ（1880～1959年）の注目を集め、彼は、発生する突然変異の大部分が劣性であり、遺伝子プールの変動性の重要な部分が視界から隠されていることを証明した。外部に現れます。 ほとんどの生物は多くの遺伝子がヘテロ接合であるため、劣性突然変異は、いわば「ヘテロ接合状態の種によって吸収される」のです。 このような隠れた変動は、近縁の個体を交配する実験で明らかになります。 このような交雑により、ヘテロ接合で潜在状態にあった一部の劣性対立遺伝子がホモ接合になり、出現することが可能になります。 自然集団における重大な遺伝的多様性も、人為的選択中に簡単に検出されます。 人為的選択では、経済的に価値のある形質が最も強く発現している個体群からそれらの個体が選択され、これらの個体が互いに交雑されます。 人為的選択は、それが利用されるほとんどすべてのケースで効果的であることが証明されています。 その結果、集団内では、特定の生物の文字通りあらゆる形質に遺伝的多様性が存在します。
3. 新しい状況に適応する集団の能力は何ですか?
答え。 通常、どの個体群もその環境によく適応しているため、時計の機構におけるランダムな大きな変化（ゼンマイを取り外したり、車輪を追加したり）が誤動作につながるのと同じように、大きな変化は通常この適応度を低下させます。 集団には、特定の場所や特定の時間に、何の利益ももたらさない対立遺伝子が大量に蓄えられています。 それらは、環境条件の変化の結果として突然有用であることが判明するまで、ヘテロ接合状態で集団内に残ります。 これが一旦起こると、選択の影響を受けてその頻度が増加し始め、最終的には主要な遺伝物質になります。 ここに、人口の適応能力、つまり、気候変動、新たな捕食者や競争者の出現、さらには人間による汚染などの新しい要因に適応する能力がかかっています。
そのような適応の一例は、殺虫剤に耐性のある昆虫種の進化です。 すべての場合において、出来事は同じように進行します。つまり、新しい殺虫剤（昆虫に作用する毒）が実用化されたとき、害虫とうまく戦うには少量で十分です。 時間が経つにつれて、最終的に効果がなくなるまで殺虫剤の濃度を高める必要があります。 昆虫の殺虫剤耐性に関する最初の報告は 1947 年に発表され、DDT に対するイエバエの耐性に関するものでした。 その後、少なくとも 225 種の昆虫および他の節足動物で、1 つまたは複数の殺虫剤に対する耐性が発見されました。 殺虫剤耐性を付与できる遺伝子は、これらの種のそれぞれの集団に明らかに存在していました。 彼らの行動により、最終的には害虫駆除に使用される毒の有効性が確実に低下しました。
4. 劣性対立遺伝子はどのようにして特定できますか?
答え。 劣性対立遺伝子（劣性対立遺伝子、ラテン語の recessus - 逸脱に由来）は、その表現型がヘテロ接合体では現れないが、この対立遺伝子のホモ接合またはヘミ接合の遺伝子型で現れる対立遺伝子です。 劣性対立遺伝子がホモ接合状態にある場合、表現型に現れます。 それらが優性表現型を持つ生物の遺伝子型に存在するかどうかを調べる必要がある場合は、分析的交配が使用されます。 これを行うには、試験対象の生物を劣性表現型の保因者と交雑させます。 子孫に劣性個体がいる場合、検査対象の生物は劣性遺伝子の保因者となります。
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§ 53. タイプとその基準
1. 種とは何ですか?
2. どのような種類の植物や動物を知っていますか?
ビュー。 生物学の発展により、生命が発生する条件は無限に多様であるのに比べ、生物の形態の多様性は有限であることが理解されるようになりました。 いわば、生物学的種である「ノード」に集められます。
生物種 - これは、生殖能力のある子孫を形成するために交配する能力を持つ個体のセットです。 特定の地域に住んでいる。 多くの共通の形態学的および生理学的特徴と、生物的および非生物的環境との関係における類似点を持っています。
生物学的種は単なる体系的なカテゴリーではありません。 これは、他の種から隔離された、生きた自然の全体的な要素です。 種の完全性は、進化の過程で発達した生物の相互適応のおかげで、その個体が相互作用することによってのみ生存し、繁殖できるという事実に現れています。つまり、母生物と母生物の構造の調整の特殊性です。胚、動物の信号伝達および知覚システム、共通の領域、生活習慣の類似性、季節的な気候変動への反応など。種の適応は種の保存を確実にしますが、場合によっては個々の個体に害を及ぼす可能性もあります。 たとえば、カワスズキは自分の子供を食べるため、食物が不足した場合でも、子孫の一部が失われたにもかかわらず、この種は生き残ることができます。 それぞれの種は、歴史的に出現した統合的な形成物として自然界に存在します。
種の隔離は生殖隔離（第 59 条を参照）によって維持され、生殖中に他の種と混合するのを防ぎます。 隔離は、生殖器の構造の違い、生息地の断片化、生殖のタイミングや場所の違い、行動の違い、生態学的断片化、および後のセクションで学ぶその他のメカニズムによって確保されます。 種を分離すると、中間体の出現が防止されます。 たとえば、矮性シラカバは通常矮性シラカバが生育する苔の湿地では生育しません。 隔離されているため、種が互いに混ざり合うことはありません。
基準を入力します。ある種が他の種と異なる特有の特徴や特性は、と呼ばれます。 基準親切。
形態学的基準 - これは生物の外部構造と内部構造の類似性です。 たとえば、カール・リンネは、種を、構造的特徴に基づいて他の生命体とは異なる有機体の統合的なグループとして定義しました。 言い換えれば、生物の特定のグループを互いに類似させると同時に他のすべてのグループとは異なる構造的特徴の存在が、それらを特定の種として分類するための基準となります。
種内の個体は非常に多様であるため、形態学的基準のみに基づいて種を決定することが常に可能であるとは限りません。 形態的に似た種もある。 これらは、すべての体系的なグループで発見されている双子の種です。 たとえば、クマネズミでは染色体 38 と 49 を持つ 2 つの双子の種が知られています。 マラリア蚊には 6 つの双子の種があり、淡水域に広く生息する小型の棘魚には 3 つの類似した種があります。 双子の種は、魚、昆虫、哺乳類、植物など、さまざまな生物の中に見られますが、そのような双子の種の個体は交配しません（図72）。
遺伝的基準 – これは、それぞれの種に特徴的な染色体のセットです。 厳密に定義された数、サイズ、形状、DNA 組成。 染色体のセットが種の主な特徴です。 異なる種の個体は異なる染色体のセットを持っているため、自然条件下では交雑することができず、互いの生殖能力が制限されます。
米。 72. 双子の種：四倍体（左）と二倍体（右）のトゲドジョウ種
生理学的基準 – 外部の影響に対する身体の反応、発達と生殖のリズムの類似性。 この基準は、すべての生命プロセス、とりわけ生殖の類似性に基づいています。 原則として、異なる種の代表者は交配しないか、その子孫は不妊になります。 ただし、例外もあります。 たとえば、犬はオオカミと交尾することで子孫を残すことができます。 いくつかの種の鳥類（カナリア、フィンチ）や植物（ポプラ、ヤナギ）の雑種は繁殖力を持ちます。 したがって、生理学的基準も個人の種の同一性を決定するには不十分です。
生態学的基準 -これは、自然群集における種の特徴的な位置、他の種との関係、生存に必要な一連の環境要因です。
地理的基準 – 分布地域、自然界の種が占める特定の地域。
歴史的な基準 – 祖先のコミュニティ、種の起源と発展の単一の歴史。
種の基準は相互に関連しており、種の質的特徴を決定します。 しかし、どれも絶対的なものではありません。 たとえば、2 つの異なる種は解剖学的構造に違いがなく、同じ染色体セットを持っている可能性があります。 しかし、行動が異なる場合、それらは交雑しないため、互いに孤立します。 列挙された基準を総合するだけで、生物が特定の種に属することを十分な信頼性をもって確立することが可能になります。
種は、生物物質の組織の特定のレベル、つまり種を表します。
生物学的種。 種の基準：形態学的、遺伝的、生理学的、生態学的、地理的、歴史的。
1. 生物学的種を定義します。
2. どの種の基準を知っていますか?
3. 種の完全性とは何ですか?それはどのように表れますか?
4. 自然界の種を保存することがなぜ重要ですか?
あなたが知っている植物や動物の種のリストを作成します。 類似性の程度に従って、あなたが知っている種をグループ化してみてください。 a) 形態的。 b) 環境。
§54. 人口
1. 私たちに知られているほとんどの種の生物は、なぜ自然界で集団で生活しているのですか?
2. 単一種の生物の集団 (たとえば、キンポウゲ、イラクサ、スゲなどの植物の茂み) がどこにでも見られるのではなく、特定の地域でのみ見られるのはなぜですか? これらはどの地域ですか?
実際には、種は、単に交配した類似の個体の集合体よりもはるかに複雑な存在です。 それはより小さな自然な個人グループに分割されます - 人口、この種の生息範囲の比較的狭い地域に別々に生息しています。
人口 種の範囲内の特定の領域を占有し、自由に交雑し、他の個体群から部分的または完全に隔離された単一種の生物のグループです。
集団という形での種の存在は、外部条件の不均一性の結果です。
個体数は時間的にも空間的にも安定していますが、生物の生殖と発達の条件の変化により、その数は年ごとに変化する可能性があります。 集団内には、同様の行動をとる個体や家族の絆に基づいた個体が団結できるさらに小さなグループがあります（たとえば、魚やスズメの群れ、ライオンの群れなど）。 ただし、そのようなグループは外部要因の影響で崩壊したり、他のグループと混合したりする可能性があります。 彼らは持続的に自分自身を維持することができません。
集団内の生物の相互関係。集団を構成する生物は、さまざまな関係を通じて互いに関係しています。 彼らは特定の種類の資源をめぐって互いに競争し、お互いを食べたり、逆に一緒に捕食者から身を守ったりすることができます。 集団内の内部関係は非常に複雑で矛盾しています。 生活条件の変化に対する個人の反応と集団の反応は、多くの場合一致しません。 個々の弱った生物が（例えば、捕食者によって）死ぬと、個体群の質的構成（個体群が利用できる遺伝物質の質を含む）が改善され、環境条件の変化の中で生存する能力が向上します。
有性生殖生物の各集団内では、遺伝物質の絶え間ない交換が行われます。 異なる集団からの個体の交雑ははるかに少ない頻度で発生するため、異なる集団間の遺伝的交換は限られています。 その結果、各集団は、この集団に固有の異なる対立遺伝子の出現頻度の比率を伴う、独自の特定の遺伝子セット (遺伝子プール - 以下を参照) によって特徴付けられます。 この影響下で、個々の集団にそれらを互いに区別する特性が生じる可能性があります。 したがって、集団の形で存在することにより、種の内部多様性が高まり、生活条件の局所的な変化に対する耐性が高まり、新しい条件で足場を築くことができます。 種内で起こる進化的変化の方向と速度は、集団の特性に大きく依存します。 新しい種の形成プロセスは、個々の集団の特性の変化から始まります。
人口。
1. 母集団とは何ですか?
2. なぜ種は集団という形で存在するのでしょうか?
3. 個体群のどのような特性が種の持続可能な存在に貢献していますか?
§55. 集団の遺伝的構成
1. 自然選択とは何ですか?
2. 遺伝子型とは何ですか?
集団遺伝学。ダーウィンの時代には、遺伝学という科学はまだ存在していませんでした。 それは 20 世紀初頭に発展し始めました。 遺伝子が遺伝的多様性の媒介者であることが知られるようになりました。 遺伝学の考え方は、チャールズ ダーウィンの自然選択理論にさらなる詳細な説明を導入しました。 遺伝学と古典的なダーウィニズムの統合により、集団遺伝学という特別な研究方向が誕生しました。これにより、集団の遺伝的構成の変化のプロセス、生物の新しい特性の出現、および生物の新しい特性の出現を新しい視点から説明することが可能になりました。自然選択の影響下でのそれらの統合。
遺伝子プール。各集団は特定の特徴を持っています 遺伝子プール、 つまり、個々の個人の遺伝子型から構成される遺伝物質の総量です。
進化の過程に必要な前提条件は、遺伝装置に基本的な変化が起こることである。 突然変異生物集団の遺伝子プールにおけるそれらの分布と統合。 さまざまな要因の影響下での集団の遺伝子プールの方向性のある変化は、基本的な進化の変化を表します。
すでに述べたように、種の範囲内のさまざまな地域の自然個体群は、通常、多かれ少なかれ異なります。 各集団内では、個体の自由な交配が発生します。 その結果、各集団は、この集団に固有のさまざまな対立遺伝子の比率を備えた独自の遺伝子プールによって特徴付けられます。
突然変異のプロセスは、遺伝的多様性の絶え間ない原因です。数百万の個人の集団では、この集団に存在する文字通りすべての遺伝子のいくつかの突然変異が各世代で発生する可能性があります。 組み合わせの変動性のおかげで、突然変異が集団全体に広がりました。
自然集団にはさまざまな突然変異が飽和しています。 ロシアの科学者がこれに注目 セルゲイ・セルゲイヴィチ・チェトヴェリコフ（1880–1959）、彼は重要な部分を発見しました 遺伝子プールの変動性発生する突然変異の大部分は劣性であり、外部には現れないため、視界から隠されています。 ほとんどの生物は多くの遺伝子がヘテロ接合であるため、劣性突然変異は、いわば「ヘテロ接合状態の種によって吸収される」のです。 このような隠れた変動は、近縁の個体を交配する実験で明らかになります。 このような交雑により、ヘテロ接合で潜在状態にあった一部の劣性対立遺伝子がホモ接合になり、出現することが可能になります。 自然集団における重大な遺伝的多様性も、人為的選択中に簡単に検出されます。 人為的選択では、経済的に価値のある形質が最も強く発現している個体群からそれらの個体が選択され、これらの個体が互いに交雑されます。 人為的選択は、それが利用されるほとんどすべてのケースで効果的であることが証明されています。 その結果、集団内では、特定の生物の文字通りあらゆる形質に遺伝的多様性が存在します。
遺伝子の突然変異を引き起こす力はランダムに作用します。 突然変異個体がその個体に有利に選択される環境に出現する確率は、ほぼ確実に死ぬ環境に比べて大きくはありません。 S.S.チェトベリコフは、まれな例外を除いて、新しく出現した突然変異の大部分は有害であることが判明し、ホモ接合状態では、原則として個体の生存能力を低下させることを示しました。 それらはヘテロ接合体に有利な選択によってのみ集団内に保存されます。 ただし、ある環境では有害な突然変異が、他の条件では生存率を高める可能性があります。 したがって、昆虫の羽の発達不全または完全な欠如を引き起こす突然変異は、通常の条件下では確かに有害であり、羽のない個体はすぐに正常な個体に置き換えられます。 しかし、海の島や強風が吹く峠では、そのような昆虫は正常に発達した羽を持つ個体よりも有利です。
通常、どの個体群もその環境によく適応しているため、時計の機構における大きなランダムな変化（ゼンマイを取り外したり、車輪を追加したり）が誤動作につながるのと同じように、大きな変化は通常この適応度を低下させます。 集団には、特定の場所や特定の時間に、何の利益ももたらさない対立遺伝子が大量に蓄えられています。 それらは、環境条件の変化の結果として突然有用であることが判明するまで、ヘテロ接合状態で集団内に残ります。 これが一旦起こると、選択の影響を受けてその頻度が増加し始め、最終的には主要な遺伝物質になります。 ここに、人口の適応能力、つまり、気候変動、新たな捕食者や競争者の出現、さらには人間による汚染などの新しい要因に適応する能力がかかっています。
そのような適応の一例は、殺虫剤に耐性のある昆虫種の進化です。 すべての場合において、出来事は同じように進行します。つまり、新しい殺虫剤（昆虫に作用する毒）が実用化されたとき、害虫とうまく戦うには少量で十分です。 時間が経つにつれて、最終的に効果がなくなるまで殺虫剤の濃度を高める必要があります。 昆虫の殺虫剤耐性に関する最初の報告は 1947 年に発表され、DDT に対するイエバエの耐性に関するものでした。 その後、少なくとも 225 種の昆虫および他の節足動物で、1 つまたは複数の殺虫剤に対する耐性が発見されました。 殺虫剤耐性を付与できる遺伝子は、これらの種のそれぞれの個体群に明らかに存在していました。 彼らの行動により、最終的には害虫駆除に使用される毒の有効性が確実に低下しました。
したがって、突然変異のプロセスは進化的変化のための材料を生み出し、各集団および種全体の遺伝子プールに遺伝的多様性の予備を形成します。 集団内の高度な遺伝的多様性を維持することにより、自然選択と小進化の作用の基礎が提供されます。
集団の遺伝子プール。
1. 集団の遺伝子プールとは何ですか?
2. ほとんどの突然変異はなぜ外部には現れないのでしょうか?
3. 新しい状況に適応する集団の能力は何ですか?
4. 劣性対立遺伝子はどのようにして特定できますか?
§ 56. 集団の遺伝子プールの変化
1.「集団遺伝子プール」という概念の内容は何ですか？
2. 遺伝子プールの変化の原因は何ですか?
自然選択の制御下にある特定の遺伝子プールを有する集団は、種の進化的変革において重要な役割を果たします。 種の変化につながるすべてのプロセスは種集団のレベルで始まり、集団の遺伝子プールの変換の方向付けられたプロセスです。
集団内の遺伝的バランス。集団内でのさまざまな対立遺伝子の出現頻度は、突然変異の頻度、選択圧力、および場合によっては個体の移動の結果として生じる他の集団との遺伝情報の交換によって決まります。 条件が相対的に一定で、人口規模が大きいため、これらすべてのプロセスは相対的な平衡状態につながります。 その結果、そのような集団の遺伝子プールのバランスが取れ、 遺伝子のバランス、 またはさまざまな対立遺伝子の出現頻度の一定性。
遺伝子の不均衡の原因。殺虫剤の作用について前に挙げた例は、自然選択の作用が次のような結果をもたらすことを示唆しています。 集団の遺伝子プールにおける方向性のある変化– 「有用な」遺伝子の頻度を増やす。 微進化的な変化が起こります。 ただし、遺伝子プールの変化は、 無指向性ランダムなキャラクター。 ほとんどの場合、それらは自然個体群の数の変動、または特定の個体群の生物の一部の空間的孤立に関連しています。
遺伝子プールにおける無指向性のランダムな変化 さまざまな理由で発生する可能性があります。 それらの中の一つ - 移住、つまり、集団の一部を新しい生息地に移動させることです。 動物または植物の集団のごく一部が新しい場所に定着すると、新しく形成された集団の遺伝子プールは必然的に親集団の遺伝子プールよりも小さくなります。 ランダムな理由により、新しい集団の対立遺伝子頻度が元の集団の対立遺伝子頻度と一致しない可能性があります。 以前は稀だった遺伝子が、新しい集団の個体間で（有性生殖を通じて）急速に広がる可能性があります。 そして、以前に広く普及していた遺伝子が、新しい入植地の創設者の遺伝子型に含まれていなかった場合、存在しない可能性があります。
以下の場合でも同様の変化が観察されます。 人口は次のように分けられます二つの不平等 自然または人工のバリアのある部分。たとえば、川にダムが建設され、そこに生息する魚の個体数が 2 つの部分に分かれました。 少数の個体に由来する小さな集団の遺伝子プールは、やはりランダムな理由により、元の遺伝子プールとは構成が異なる場合があります。 それは、新しい集団の少数の創始者の中からランダムに選択された遺伝子型のみを保持します。 元の集団から分離された結果として生じる新しい集団では、まれな対立遺伝子が一般的であることが判明する可能性があります。
遺伝子プールの構成は変化する可能性があります により様々な 自然災害、少数の生物だけが生き残っているとき（たとえば、洪水、干ばつ、火災などにより）。 大災害を生き延びた、偶然生き残った個体からなる集団では、遺伝子プールの構成はランダムに選択された遺伝子型から形成されます。 数の減少に続いて、小さなグループから始まる大量繁殖が始まります。 このグループの遺伝的構成は、全盛期の集団全体の遺伝的構造を決定します。 この場合、一部の突然変異は完全に消失する可能性がありますが、他の突然変異の濃度は急激に増加する可能性があります。 生きている個人に残っている遺伝子セットは、災害前の集団に存在していたものとはわずかに異なる可能性があります。
集団数の急激な変動は、その原因が何であれ、集団の遺伝子プール内の対立遺伝子の頻度を変化させます。 不利な条件が作られ、個体の死亡により個体数が減少すると、一部の遺伝子、特に希少な遺伝子の喪失が発生する可能性があります。 一般に、集団サイズが小さいほど、希少遺伝子が失われる確率が高くなり、ランダム要因が遺伝子プールの構成に与える影響が大きくなります。 数の周期的な変動は、ほぼすべての生物の特徴です。 これらの変動により、相互に置き換えられる集団内の遺伝子の頻度が変化します。 いくつかの昆虫がその例です。 冬を越せるのはほんの少数です。 この小さな割合により、新しい夏の集団が誕生しますが、その遺伝子プールは 1 年前に存在していた集団の遺伝子プールとは異なることがよくあります。
したがって、ランダムな要因の作用により、少数の集団の遺伝子プールが初期状態と比較して貧弱になり、変化します。 この現象はと呼ばれます 遺伝的漂流。 遺伝的浮動の結果、独自の遺伝子プールを持つ生存可能な集団がほぼランダムに出現する可能性があります。これは、この場合の選択が主導的な役割を果たしていないためです。 個体数が増加すると、自然選択の働きが再び回復し、それが新しい遺伝子プールに広がり、その方向性のある変化が引き起こされます。 これらすべてのプロセスを組み合わせることで、新種の分離につながる可能性があります。
遺伝子プール内の直接的な変化 自然選択の結果として起こります。 自然選択は、一部の遺伝子 (特定の条件下で有用) の頻度の一貫した増加と、他の遺伝子の頻度の減少をもたらします。 自然選択の結果、有用な遺伝子は集団の遺伝子プールに固定されます。つまり、特定の環境条件下で個体の生存に有利な遺伝子が固定されます。 それらのシェアは増加しており、遺伝子プールの全体的な構成は変化しています。 自然選択の影響下での遺伝子プールの変化は、表現型、生物の外部構造の特徴、行動やライフスタイルの変化をもたらし、最終的には与えられた環境条件に対する集団の適応性の向上につながるはずです。
遺伝子のバランス。 遺伝子プールの構成のランダムな変化。 遺伝的漂流。 遺伝子プール内の変更を指示します。
1. 集団遺伝子プールの異なる対立遺伝子間の平衡はどのような条件下で可能ですか?
2. 遺伝子プールに方向性のある変化を引き起こす力は何ですか?
3. 遺伝的不均衡を引き起こす要因は何ですか?
4. 同じ種の分離された集団の遺伝子プールの違いの理由は何ですか?
人間の活動が野生および家畜種の遺伝子プールをどのように変化させるかについて話し合います。
平衡状態を破壊する集団の遺伝動態における要因には、突然変異プロセス、選択、遺伝的浮動、移動、隔離が含まれます。
突然変異と自然選択
各世代で、集団の遺伝子プールは新たに出現した遺伝子で補充されます。 突然変異。 その中には、まったく新しい変化と、集団内にすでに存在する突然変異の両方が存在する可能性があります。 このプロセスは突然変異圧力と呼ばれます。 突然変異圧力の大きさは、個々の遺伝子の突然変異性の程度、直接突然変異と逆突然変異の比率、修復システムの効率、環境中の突然変異誘発因子の存在に依存します。 さらに、突然変異圧力の大きさは、突然変異が個体の生存能力と生殖能力に影響を与える程度によって影響されます。
研究によると、自然集団は主にヘテロ接合状態にある変異遺伝子で飽和しています。 突然変異のプロセスは集団の主要な遺伝的多様性を生み出し、その後それに対処する必要があります。 自然な選択。 外部条件が変化し、選択の方向が変化した場合でも、突然変異の予備力により、集団は新しい状況に迅速に適応することができます。
選択の有効性は、変異形質が優性か劣性かによって異なります。 有害な優性突然変異を持つ個体群を一掃することは、その保因者が子孫を残さなければ、一世代で達成できる。 同時に、有害な劣性突然変異は、ヘテロ接合状態にある場合、特に選択がヘテロ接合体に有利に働く場合には、選択の作用を逃れます。 後者は、反応規範がより広いため、ホモ接合性遺伝子型よりも選択的に有利であることが多く、その所有者の適応能力が高まります。 ヘテロ接合体を保存して再生産すると、同時に劣性ホモ接合体を分離する確率が高まります。 ヘテロ接合体を優先する選択はと呼ばれます バランスを取る.
この形式の選択の顕著な例は、鎌状赤血球貧血の遺伝に関する状況です。 この病気はアフリカの一部で蔓延しています。 これは、ヘモグロビン b 鎖の合成をコードする遺伝子の突然変異によって引き起こされ、あるアミノ酸 (バリン) が別のアミノ酸 (グルタミン) に置き換わります。 この変異のホモ接合体は重度の貧血に苦しみ、ほとんどの場合、若くして死に至ります。 そのような人の赤血球は鎌のような形をしています。 この変異のヘテロ接合性は貧血を引き起こしません。 ヘテロ接合体の赤血球は正常な形状をしていますが、60% が正常なヘモグロビン、40% が変化したヘモグロビンを含んでいます。 これは、ヘテロ接合体では両方の対立遺伝子 (正常と変異) が機能することを示唆しています。 変異対立遺伝子のホモ接合体は生殖から完全に排除されるため、集団内の有害な遺伝子の頻度が減少すると予想されます。 ただし、アフリカの一部の部族では、この遺伝子のヘテロ接合体の割合が 30 ～ 40% です。 この状況の理由は、ヘテロ接合遺伝子型を持つ人々は、標準と比較して、これらの地域で高い死亡率を引き起こすデング熱に感染しにくいためです。 この点において、選択では正常 (優性ホモ接合体) とヘテロ接合体の両方の遺伝子型が保存されます。 集団内で 2 つの異なる遺伝子型クラスの個人が世代から世代へと複製されることは、バランスの取れた多型と呼ばれます。 適応価値があります。
自然選択には他の形態もあります。 選択の安定化一般的な条件に最もよく適合する遺伝子型バリアントとして標準を保存し、そこから生じる逸脱を排除します。 この形式の選択は通常、集団が長期間にわたって比較的安定した生存条件にある場合に機能します。 対照的に、駆動選択は、結果として生じる突然変異が有益であることが判明し、その保因者に何らかの利点を与える場合、新しい形質を保存します。 選択 破壊的な(破壊的) は 2 つの方向に同時に作用し、形質の発達の極端な変異を保存します。 この形式の選択の典型的な例は、チャールズ ダーウィンによって示されました。 それは、島の風下と風のない側の異なる側に生息する、羽のある昆虫と羽のない昆虫の 2 つの形態の島の保存に関するものです。
自然選択の活動の主な結果は、選択が起こる方向の特性を持つ個体の数が増加することに帰着します。 同時に、それらに関連する形質や相関関係にある形質も選択される。 選択の影響を受けない形質を制御する遺伝子の場合、集団は長期間にわたって平衡状態にあり、その遺伝子型の分布はハーディ・ワインバーグの式に近くなります。
自然選択は広範囲に作用し、同時に生物の生命の多くの側面に影響を与えます。 それは、生物にとって有益な形質を保存することを目的としており、それによって生物の適応性が高まり、他の生物よりも有利になります。 対照的に、栽培された植物や家畜の集団で起こる人為的選択の影響は狭く、ほとんどの場合、保因者ではなく人間にとって有益な形質に影響を与えます。
遺伝的漂流
ランダムな原因の影響は、集団の遺伝子型構造に大きな影響を与えます。 これらには、個体群サイズの変動、個体群の年齢と性別構成、食料資源の質と量、競争の有無、次世代を生み出すサンプルのランダムな性質などが含まれます。アメリカの遺伝学者S.ライトは、ランダムな理由で集団が発生したと名付けた 遺伝的浮動、およびN.P. Dubinin - 遺伝的自動プロセス。 集団の遺伝的構造に対する特に顕著な影響は、集団サイズの急激な変動によって引き起こされます。 人口の波、または人生の波。 小さな集団では動的なプロセスがより激しく発生し、同時に個々の遺伝子型の蓄積における偶然の役割が増大することが確立されています。 集団サイズが減少すると、一部の突然変異遺伝子が偶然その中に保持される可能性がありますが、他の遺伝子もランダムに除去される可能性があります。 その後の個体数の増加に伴い、これらの生き残った遺伝子の数は急速に増加する可能性があります。 ドリフト率は個体群サイズに反比例します。 人口減少の瞬間には、その変動が特に激しくなります。 個体数の急激な減少により、絶滅の危機に瀕する可能性があります。 これがいわゆる「ボトルネック」状況です。 集団がなんとか生き残った場合、遺伝的浮動の結果としてその頻度の変化が起こり、新しい世代の構造に影響を及ぼします。
遺伝的自動プロセスは、個体のグループが大規模な集団から際立って新しい定住地を形成する場合、分離株で特に明確に発生します。 人間集団の遺伝学にはそのような例がたくさんあります。 したがって，ペンシルバニア州（米国）には数千人を数えるメノナイトの一派が住んでいます。 ここでの結婚は宗派のメンバー間でのみ許可されています。 このアイソレートは、18 世紀末にアメリカに定住した 3 組の夫婦によって始められました。 このグループの人々は、異常に高濃度の多指向性遺伝子を特徴とし、ホモ接合状態では多指症を伴う特殊な形態の小人症を引き起こします。 この宗派のメンバーの約 13% は、この珍しい突然変異についてヘテロ接合性です。 おそらくここには「祖先効果」があったと考えられます。偶然にも、宗派の創始者の一人がこの遺伝子のヘテロ接合体であり、近縁の結婚がこの異常の蔓延に寄与したのです。 米国全土に点在する他のメノナイト集団ではそのような病気は見つかっていない。
移行
集団内の遺伝子頻度が変化するもう 1 つの理由は次のとおりです。 移住。 個体の集団が移動し、別の集団のメンバーと交雑すると、遺伝子はある集団から別の集団に伝達されます。 移住の影響は、移住者グループの規模と、交換する集団間の遺伝子頻度の違いによって異なります。 集団内の遺伝子の初期頻度が大きく異なる場合、大幅な頻度シフトが発生する可能性があります。 移住が進むにつれて、集団間の遺伝的差異は均等化されます。 移動圧力の最終結果は、変異ごとに特定の平均濃度で個体間で交換される集団システム全体の確立です。
移動の役割の一例は、人間の血液型システムを決定する遺伝子の分布です。 AB0。 ヨーロッパはグループの優位性によって特徴付けられます あ、アジア - グループ向け で。 遺伝学者によれば、この違いの理由は、500年から1500年の間に東から西へ大規模な人口移動が起こったことにあるという。 広告。
絶縁
ある集団の個体が他の集団の個体と完全または部分的に交雑しない場合、そのような集団はプロセスを経験します。 分離。 分離が何世代にもわたって観察され、選択が異なる集団で異なる方向に作用する場合、集団の分化のプロセスが発生します。 隔離のプロセスは、集団内レベルと集団間のレベルの両方で行われます。
断熱材には主に次の 2 種類があります。 空間的な、または機械的、絶縁および 生物学的絶縁。 最初のタイプの孤立は、自然の地理的要因（山の建設、川、湖、その他の水域の出現、火山の噴火など）の影響下で、または人間の活動の結果（土地の耕作、湿地の排水）のいずれかで発生します。 、植林など）。 空間的隔離の結果の 1 つは、種の不連続な範囲の形成であり、これは特にカササギ、クロテン、ソウガエル、スゲ、ドジョウに特徴的です。
生物学的隔離形態生理学的、環境学的、行動学的、遺伝学的に分けられます。 これらすべてのタイプの隔離は、自由な交配を制限または排除する生殖障壁の出現によって特徴付けられます。
形態生理学的分離主に生殖過程のレベルで発生します。 動物では、交尾器官の構造の違いと関連していることが多く、特に昆虫や一部のげっ歯類に典型的です。 植物では、花粉粒の大きさ、花粉管の長さ、花粉と柱頭の成熟時期の一致などの特徴が重要な役割を果たしています。
で 動物行動学的隔離動物では、生殖期間中の個体の行動の違いが障害となり、たとえば、オスとメスの求愛が失敗することが観察されます。
環境断熱特定の生殖領域を優先したり、生殖細胞の成熟の異なる時期や生殖率など、さまざまな形で現れます。たとえば、繁殖のために川に移動する海産魚では、それぞれの川で特別な個体群が発生します。 これらの集団の代表者は、サイズ、色、思春期の開始時期、および生殖プロセスに関連するその他の特徴が異なる場合があります。
遺伝子分離さまざまなメカニズムが含まれています。 ほとんどの場合、これは減数分裂の正常な過程の乱れと生存不能な配偶子の形成が原因で発生します。 障害の原因としては、倍数性、染色体の再構成、核と血漿の不和合などが考えられます。 これらの現象はそれぞれ、雑種の汎混合症や不妊症の制限につながり、その結果、遺伝子の自由な組み合わせのプロセスの制限につながる可能性があります。
孤立が 1 つのメカニズムによって引き起こされることはほとんどありません。 通常、いくつかの異なる形態の隔離が同時に発生します。 それらは、受精前の段階でも受精後の段階でも作用することができます。 後者の場合、断熱システムはあまり経済的ではありません。 たとえば、不妊の子孫の生産などに、かなりの量のエネルギー資源が浪費されています。
集団の遺伝的動態の列挙された要因は、個別に作用することもあれば、共同して作用することもあります。 後者の場合、累積的な効果が観察されるか（たとえば、突然変異プロセス + 選択）、または 1 つの因子の作用が別の因子の有効性を低下させる可能性があります（たとえば、移民の出現により遺伝的浮動の効果が減少する可能性があります）。 。
集団における動的なプロセスの研究により、S.S. チェトヴェリコフ (1928) がアイデアを定式化 遺伝的恒常性。 彼は、遺伝的ホメオスタシスによって集団の平衡状態、つまり環境要因の作用に応じて遺伝子型構造を維持する能力を理解しました。 平衡状態を維持するための主なメカニズムは、個体の自由な交配であり、チェトヴェリコフによれば、まさにその条件において、対立遺伝子の数の比率を安定させるための装置が存在する。
私たちが考察した、集団レベルで起こる遺伝的プロセスは、種、属、科など、より大きな体系的なグループの進化の基礎を作り出します。 のために 大進化。 ミクロ進化とマクロ進化のメカニズムは多くの点で似ていますが、起こる変化の規模が異なるだけです。
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生物学の授業計画
トピック: 集団の遺伝的構成
遺伝学突然変異遺伝集団
レッスンの種類: トピックの内容を明らかにするレッスン。
レッスンの目的:集団に関する知識を深め、拡大し続け、集団の遺伝子プールの概念を特徴づけます。
タスク:
教育的。 集団遺伝学の概念を形成する。 集団の遺伝子プールを特徴付ける。 突然変異のプロセスが遺伝的多様性の絶え間ない原因であることを発見しました。
発達的。 メッセージを聞いたり、教科書の教材に取り組んだりするときに、重要なことを観察してメモする能力を引き続き開発してください。
教育的。科学的な世界観、自然への愛、そしてノートに記録することに基づく労働文化を発展させ続けます。
装置
表、教科書。
授業中
1. 組織化の瞬間 1 ～ 2 分 宿題のクイズ: 1) 母集団とは何ですか? 2) なぜ生物種は集団という形で存在するのでしょうか? 5～7分
2. 新しい教材を学ぶ。 25分
3. 学習した資料の統合。 グレーディング。
4. 宿題。
2. 新しい教材を学ぶ
学んだ内容を強化する
4. 宿題
集団遺伝学。 ダーウィンの時代には、遺伝学という科学はまだ存在していませんでした。 それは 20 世紀初頭に発展し始めました。 遺伝子が遺伝的多様性の媒介者であることが知られるようになりました。
遺伝学の考え方は、チャールズ ダーウィンの自然選択理論にさらなる詳細な説明を導入しました。 遺伝学と古典的なダーウィニズムの統合により、集団遺伝学という特別な研究方向が誕生しました。これにより、集団の遺伝的構成の変化のプロセス、生物の新しい特性の出現、および生物の新しい特性の出現を新しい視点から説明することが可能になりました。自然選択の影響下でのそれらの統合。
遺伝子プール。各集団は特定の遺伝子プールによって特徴付けられます。 個々の個人の遺伝子型から構成される遺伝物質の総量。
進化の過程に必要な前提条件は、遺伝装置における基本的な変化、つまり生物集団の遺伝子プールにおける突然変異、その分布および統合の発生である。 さまざまな要因の影響下での集団の遺伝子プールの方向性のある変化は、基本的な進化の変化を表します。
すでに述べたように、種の範囲内のさまざまな地域の自然個体群は、通常、多かれ少なかれ異なります。 各集団内では、個体の自由な交配が発生します。 その結果、各集団は、この集団に固有のさまざまな対立遺伝子の比率を備えた独自の遺伝子プールによって特徴付けられます。
突然変異のプロセスは、遺伝的多様性の絶え間ない原因です。 数百万の個人の集団では、この集団に存在する文字通りすべての遺伝子のいくつかの突然変異が各世代で発生する可能性があります。 組み合わせの変動性のおかげで、突然変異が集団全体に広がりました。
自然集団にはさまざまな突然変異が飽和しています。 このことにロシアの科学者セルゲイ・セルゲイビッチ・チェトヴェリコフ（1880-1959）が注目し、発生する突然変異の大部分は劣性であり、外部からは現れないため、遺伝子プールの変動性のかなりの部分が隠蔽されていることを証明した。 ほとんどの生物は多くの遺伝子がヘテロ接合であるため、劣性突然変異は、いわば「ヘテロ接合状態の種によって吸収される」のです。 このような隠れた変動は、近縁の個体を交配する実験で明らかになります。 このような交雑により、ヘテロ接合で潜在状態にあった一部の劣性対立遺伝子がホモ接合になり、出現することが可能になります。
自然集団における重大な遺伝的多様性も、人為的選択中に簡単に検出されます。 人為的選抜とは、経済的に価値のある形質が最も強く発現している個体群から個体を選び出し、それらの個体同士を掛け合わせる方法で、人為的選抜を行うとほとんどの場合に効果があることが判明しています。 その結果、集団内では、特定の生物の文字通りあらゆる形質に遺伝的多様性が存在します。
遺伝子の突然変異を引き起こす力はランダムに作用します。 突然変異個体がその個体に有利に選択される環境に出現する確率は、ほぼ確実に死ぬ環境に比べて大きくはありません。 S.S. チェトベリコフは、まれな例外を除いて、新たに出現した突然変異の大部分は有害であることが判明し、ホモ接合状態では、原則として個体の生存能力を低下させることを示した。 それらはヘテロ接合体に有利な選択によってのみ集団内に保存されます。 ただし、ある環境では有害な突然変異が、他の条件では生存率を高める可能性があります。 したがって、昆虫の羽の発達不全または完全な欠如を引き起こす突然変異は、通常の条件下では確かに有害であり、羽のない個体はすぐに正常な個体に置き換えられます。 しかし、海の島や強風が吹く峠では、そのような昆虫は正常に発達した羽を持つ個体よりも有利です。
通常、どの個体群もその環境によく適応しているため、時計の機構における大きなランダムな変化（ゼンマイを取り外したり、車輪を追加したり）が誤動作につながるのと同じように、大きな変化は通常この適応度を低下させます。 集団には、特定の場所や特定の時間に、何の利益ももたらさない対立遺伝子が大量に蓄えられています。 それらは、環境条件の変化の結果として突然有用であることが判明するまで、ヘテロ接合状態で集団内に残ります。 これが一旦起こると、選択の影響を受けてその頻度が増加し始め、最終的には主要な遺伝物質になります。 ここに人々の適応能力があります。 気候変動、新たな捕食者や競争者の出現、さらには人間による汚染など、新たな要因に適応する必要があります。
そのような適応の一例は、殺虫剤に耐性のある昆虫種の進化です。 すべての場合において、出来事は同じように進行します。つまり、新しい殺虫剤（昆虫に作用する毒）が実用化されたとき、害虫とうまく戦うには少量で十分です。 時間が経つにつれて、最終的に効果がなくなるまで殺虫剤の濃度を高める必要があります。 昆虫の殺虫剤耐性に関する最初の報告は 1947 年に発表され、DDT に対するイエバエの耐性に関するものでした。 その後、少なくとも 225 種の昆虫および他の節足動物で、1 つまたは複数の殺虫剤に対する耐性が発見されました。 殺虫剤耐性を付与できる遺伝子は、これらの種のそれぞれの個体群に明らかに存在していました。 彼らの行動により、最終的には害虫駆除に使用される毒の有効性が確実に低下しました。
したがって、突然変異のプロセスは進化的変化のための材料を生み出し、各集団および種全体の遺伝子プールに遺伝的多様性の予備を形成します。 集団内の高度な遺伝的多様性を維持することにより、自然選択と小進化の作用の基礎が提供されます。
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自然界では、既存の種はそれぞれ複雑な複合体、または特定の構造的特徴、生理機能、および行動を持つ個体を含む種内グループのシステムですらあります。 この種内の個体のつながりは、 人口。
「人口」という言葉は、ラテン語の「populus」（人々、人口）に由来しています。 したがって、 人口- 特定の領域に住む同じ種の個体の集合体、つまり 互いに交雑するだけのもの。 現在、「個体群」という用語は、特定の生物地殻変動に生息する特定の種内集団について話すときに狭い意味で使用されており、また、どの領域を占めるかに関係なく、種の孤立した集団を指す広い一般的な意味でも使用されています。そしてそれがどのような遺伝情報を持っているか。
同じ集団のメンバーは、物理的環境要因や一緒に住んでいる他の種類の生物と同様に、お互いに影響を与えます。 集団では、種間の関係に特徴的なあらゆる形態のつながりが程度の差こそあれ現れますが、最も明確に表現されるのは、 相利共生（相互に利益をもたらす）そして 競争力。集団は単一であることも、部分集団レベルのグループで構成されることもあります - 家族、氏族、群れ、群れ等々。 同じ種の生物を集団に組み合わせると、質的に新しい特性が生まれます。 個々の生物の寿命と比較すると、集団は非常に長い間存在することができます。
同時に、集団は、特定の構造、完全性、自己複製のための遺伝的プログラム、および複製および適応能力を備えているため、生物系としての生物に似ています。 自然環境や人間の経済的管理下にある環境内で見られる生物種と人間との相互作用は、通常、個体群を通じて媒介されます。 集団生態学の多くのパターンが人間集団にも当てはまることが重要です。
人口種の遺伝的単位であり、その変化は種の進化によって行われます。 同じ種の同棲個体のグループとして、集団は最初の生物超越的な生物学的マクロシステムとして機能します。 集団の適応能力は、その構成要素である個人の適応能力よりも大幅に優れています。 生物学的単位としての集団は、特定の構造と機能を持っています。
人口構造構成する個人とその空間内での分布によって特徴付けられます。
人口関数他の生物学的システムの機能と同様です。 彼らは、成長、発達、そして絶えず変化する条件の中で存在を維持する能力によって特徴付けられます。 集団には特定の遺伝的および環境的特徴があります。
人々には、子孫を確実に保存するために、限られた環境資源をこのように使用することを許可する法律があります。 多くの種の個体群には、その数を制御できる特性があります。 与えられた条件下で最適な数値を維持することを 集団の恒常性。
したがって、集団の集合体としての集団は、個々の個体に固有ではない多くの特定の特性を持っています。 人口の主な特徴: 数、密度、出生率、死亡率、成長率。
集団は特定の組織によって特徴付けられます。 領土全体にわたる個人の分布、性別、年齢、形態学的、生理学的、行動的および遺伝的特徴によるグループの比率が反映されています。 人口構造。それは、一方ではその種の一般的な生物学的特性に基づいて形成され、他方では非生物的環境要因や他の種の個体群の影響下で形成されます。 したがって、集団の構造は適応的な性質を持っています。
集団システムとしての種全体の適応能力は、個々の個体の適応特性よりもはるかに広範です。
種の個体群構造
個体群が占める空間または生息地は、種間および同じ種内でも異なる場合があります。 集団の範囲の大きさは、個人の移動性や個人の活動範囲によって大部分が決まります。 個人の活動範囲が小さい場合、通常、集団範囲のサイズも小さくなります。 占領地域の規模に応じて区別できます。 3種類の人口：初等的、環境的、地理的（図1）。
米。 1. 個体群の空間分割: 1 - 種の範囲。 2-4 - それぞれ地理的、生態学的、および初等人口
集団には性別、年齢、遺伝的、空間的、生態学的構造があります。
人口の性構造は、その中の異なる性別の個人の割合を表します。
人口の年齢構成- 1 世代または数世代の 1 人または異なる子孫を表す、さまざまな年齢の個体の人口における比率。
集団の遺伝的構造遺伝子型の変動性と多様性、個々の遺伝子 - 対立遺伝子の変動の頻度、さらに遺伝的に類似した個体のグループへの集団の分割によって決まります。交配すると対立遺伝子の絶え間ない交換が発生します。
人口の空間構造 -その地域における人口の個々のメンバーとそのグループの配置と分布の性質。 個体群の空間構造は、定住動物と遊牧動物または移動動物との間で著しく異なります。
生態学的人口構造環境要因と異なる相互作用をする個人のグループに集団を分割することを表します。
それぞれの種が特定の領域を占めています ( 範囲)、その上では人口システムによって表されます。 種が占める領域が複雑になればなるほど、個々の集団が隔離される機会が大きくなります。 しかし、程度は低いが、種の個体群構造は、その構成個体の移動性、領土への愛着の程度、自然の障壁を克服する能力などの生物学的特性によって決定されます。
集団の隔離
種のメンバーが常に交じり合い、広い地域にわたって混在している場合、その種は少数の大きな集団によって特徴付けられます。 移動能力が十分に発達していないため、その種の中に多くの小さな集団が形成され、景観のモザイク状の性質を反映しています。 植物や座りがちな動物では、個体群の数は環境の不均一性の程度に直接依存します。
種の近隣集団の孤立の程度は異なります。 場合によっては、それらは居住に適さない領域によってはっきりと分離されており、たとえば互いに隔離された湖のスズキとテンチの個体群のように、明らかに空間内に局在しています。
反対の選択肢は、その種による広大な領土の完全な定住です。 同じ種内に、明確に区別できる境界と曖昧な境界の両方を持つ個体群が存在する場合があり、また、種内では、個体群が異なるサイズのグループで表される場合があります。
個体群間のつながりが種全体を支えています。 集団の完全な隔離が長すぎると、新しい種の形成につながる可能性があります。
個々の集団間の差異はさまざまな程度で表れます。 それらは、グループの特徴だけでなく、個々の個体の生理、形態、行動の質的特徴にも影響を与える可能性があります。 これらの差異は主に、各集団をその存在の特定の条件に適応させる自然選択の影響下で生み出されます。
集団の分類と構造
個体群の必須の特徴は、外部からの個体の流入ではなく、生殖によって特定の領域に無期限に長期間独立して存在できることです。 さまざまな規模の一時的居住地は人口のカテゴリーには属しませんが、人口内の単位とみなされます。 これらの立場から、種は階層的な従属によってではなく、異なるスケールで、それらの間の接続と孤立の度合いが異なる隣接する集団の空間システムによって表されます。
個体群は、その空間構造と年齢構造、密度、動態、生息地の恒常性または変化、およびその他の環境基準に従って分類できます。
異なる種の個体群の縄張り境界は一致しません。 自然集団の多様性は、その内部構造の種類の多様性にも表れます。
個体群構造の主な指標は、空間内の生物の数、分布、およびさまざまな品質の個体の比率です。
各生物の個々の形質は、その遺伝プログラム (遺伝子型) の特性と、このプログラムが個体発生中にどのように実行されるかによって決まります。 各個体は、特定のサイズ、性別、独特の形態的特徴、行動的特徴、耐久性および環境変化への適応性の独自の限界を持っています。 集団におけるこれらの特性の分布も、その構造を特徴づけます。
人口構造は安定していません。 生物の成長と発達、新しい生物の誕生、さまざまな原因による死、環境条件の変化、敵の数の増減、これらすべては集団内のさまざまな関係の変化につながります。 さらなる変化の方向性は、一定期間における人口構造に大きく依存します。
集団の性的構造
性決定の遺伝的メカニズムにより、子孫は 1:1 の比率 (いわゆる性比) で性別によって区別されます。 しかし、このことから、同じ比率が集団全体の特徴であるということにはなりません。 性関連形質は、多くの場合、雌と雄の生理、生態、行動の大きな違いを決定します。 男性と女性の生物の生存能力が異なるため、この一次比は二次比、特に成人個体の特徴である三次比とは異なることがよくあります。 したがって、人間の場合、第二次性徴比は女子 100 対男子 106 ですが、男性死亡率の増加により 16 ～ 18 歳までにこの比率は横ばいになり、50 歳までには女性 100 人に対して男性 85 人になります。 80人のうち、女性100人に対して男性は50人です。
集団内の性比は、遺伝の法則だけでなく、環境の影響もある程度受けて決まります。
人口の年齢構成
出生率と死亡率、人口動態は人口の年齢構成に直接関係しています。 人口はさまざまな年齢と性別の人々で構成されています。 各種、場合によっては種内の各個体群には、独自の年齢グループの比率があります。 通常、人口との関係で区別されます。 3つの生態学的時代：生殖前、生殖、生殖後。
年齢とともに、環境に対する個人の要件と個々の要因に対する抵抗力は自然かつ非常に大きく変化します。 個体発生のさまざまな段階で、生息地の変化、食物の種類、運動の性質、生物の一般的な活動の変化が発生する可能性があります。
集団内の年齢の違いにより、その生態学的不均一性が大幅に増加し、その結果、環境に対する抵抗力が高まります。 条件が標準から大きく逸脱した場合でも、少なくとも一部の生存可能な個体が集団内に残り、その存在を継続できる可能性が高くなります。
人口の年齢構成は本質的に適応的です。 それは種の生物学的特性に基づいて形成されますが、常に環境要因の影響の強さも反映します。
植物個体群の年齢構造
植物では、セノ個体群の年齢構造、つまり 特定のフィトセノーシスの人口は、年齢層の比率によって決まります。 植物の絶対的な、つまり暦上の年齢とその年齢の状態は同一の概念ではありません。 同じ樹齢の植物でも異なる樹齢状態にある場合があります。 個体の年齢に関連した状態、または個体発生状態は個体発生の段階であり、この段階では環境との特定の関係によって特徴付けられます。
共生個体群の年齢構造は、種の生物学的特徴、つまり結実の頻度、生産された種子と栄養原体の数、栄養原体の若返る能力、ある年齢状態から次の年齢状態への個体の移行速度によって主に決定されます。もう 1 つは、クローンを形成する能力などです。これらすべての生物学的特性の発現は、環境条件に依存します。 個体発生の過程も変化し、それは 1 つの種でさまざまな形で発生する可能性があります。
植物のサイズが異なると、異なるものが反映されます 活力各年齢層の個人。 個人の活力は、蓄積されたエネルギーの量に対応する栄養器官および生殖器官の力、および再生能力によって決定される悪影響への抵抗力として現れます。 個体発生における各個体の活力は単一ピーク曲線に沿って変化し、個体発生の上昇枝では増加し、下降枝では減少します。
苗床や作物で栽培される場合、多くの牧草地、森林、草原の種、つまり 最良の農業技術的背景のもとで、彼らは個体発生を短縮します。
個体発生の経路を変更する能力により、変化する環境条件への適応が確実になり、種の生態的地位が拡大します。
動物集団の年齢構成
生殖の特性に応じて、集団のメンバーは同じ世代に属することもあれば、異なる世代に属することもあります。 最初のケースでは、すべての個体の年齢が近く、ほぼ同時にライフサイクルの次の段階を通過します。 生殖のタイミングと個々の年齢段階の通過は、通常、一年のうちの特定の季節に限定されます。 そのような個体群のサイズは、一般に不安定です。ライフサイクルのどの段階でも条件が最適から大きく逸脱すると、直ちに個体群全体に影響があり、重大な死亡率を引き起こします。
単一生殖で生活環が短い種では、年間を通じて数世代が発生します。
人間が自然の動物個体群を搾取する場合、その年齢構成を考慮することが最も重要です。 年間の加入量が多い種では、個体数を激減させる恐れなく、個体群の大部分を除去することができます。 たとえば、生後 2 年目に成熟するカラフトマスでは、個体数のさらなる減少を招くことなく、産卵個体の 50 ～ 60% を捕獲することが可能です。 シロザケは成熟が遅く、より複雑な年齢構造を持っているため、成熟した資源からの除去率はより低くなるはずです。
年齢構造の分析は、次世代の生涯にわたる人口規模を予測するのに役立ちます。
人口が占める空間は、人口に生活手段を提供します。 各地域は一定数の個人のみをサポートできます。 当然のことながら、利用可能な資源を完全に利用できるかどうかは、人口の総数だけでなく、宇宙における個人の分布にも依存します。 これは植物にはっきりと現れており、その摂食面積は特定の制限値を下回ることはできません。
自然界では、占領地域内で個人がほぼ均一に秩序正しく分布することはほとんどありません。 ただし、ほとんどの場合、集団のメンバーは空間内に不均一に分布しています。
それぞれの特定のケースにおいて、占有空間内の分布のタイプは適応的であることがわかります。 利用可能なリソースを最適に使用できるようになります。 セノ集団内の植物は、ほとんどの場合、非常に不均一に分布しています。 多くの場合、集合体の密度の高い中心は、密度の低い個体によって囲まれています。
セノ個体群の空間的不均一性は、時間の経過に伴うクラスターの発達の性質に関連しています。
動物はその移動性により、縄張り関係を調整する方法が植物に比べて多様です。
高等動物では、個体群内の分布は本能のシステムによって制御されています。 彼らは特別な領土行動、つまり人口の他のメンバーの位置に対する反応によって特徴付けられます。 しかし、人口密度が高くなりすぎると、座りっぱなしのライフスタイルでは資源が急速に枯渇するリスクが生じます。 人口が占める総面積は個別の個人またはグループのエリアに分割され、それによって食料供給、自然の避難所、繁殖地などの秩序ある使用が実現されます。
住民は領土的に隔離されているにもかかわらず、さまざまな信号のシステムと所有地の境界での直接接触を使用して、住民間のコミュニケーションが維持されています。
「エリアの確保」はさまざまな方法で達成されます。1) 占有空間の境界を保護し、見知らぬ人に対する直接攻撃。 2）脅威を示す特別な儀式的行動。 3) 領土の占有を示す特別な信号と標識のシステム。
縄張りマークに対する通常の反応、つまり回避反応は動物に受け継がれます。 この種の行動が生物学的に有益であることは明らかです。 領土の支配が物理的な闘争の結果のみによって決定される場合、より強力なエイリアンの出現は、所有者をその場所の喪失と繁殖からの排除の脅威にさらすでしょう。
個々の領域の部分的な重複は、集団のメンバー間の接触を維持する方法として機能します。 近隣の人々は、危険を相互に警告し、敵から共同で守るなど、安定した相互に有益なつながりのシステムを維持していることがよくあります。 動物の通常の行動には、同種のメンバーとの接触を積極的に探すことが含まれており、これは個体数減少の時期にしばしば強化されます。
一部の種は、特定の領域に縛られずに広く放浪するグループを形成します。 これは、多くの魚種が摂食回遊中に行う行動です。
領土の使用方法には絶対的な区別はありません。 人口の空間構造は非常に動的です。 場所や時間に応じて、季節などの適応的な変化が生じます。
動物の行動パターンは特別な科学の主題を構成します - 動物行動学。したがって、1 つの集団のメンバー間の関係のシステムは、集団の行動学的構造、または行動構造と呼ばれます。
集団の他のメンバーとの関係における動物の行動は、まず第一に、単独でのライフスタイルがその種の特徴であるか集団でのライフスタイルであるかによって決まります。
集団内の各個体が独立し、互いに隔離されている孤独なライフスタイルは多くの種の特徴ですが、それはライフサイクルの特定の段階に限られます。 生物の完全に孤立した存在は自然界では発生しません。この場合、その主な重要な機能である生殖を実行することが不可能になるからです。
家族のライフスタイルにより、親と子孫の間の絆も強化されます。 そのような接続の最も単純なタイプは、産まれた卵に対する親の一方の世話です：クラッチの保護、孵化、追加の通気など。 家族のライフスタイルでは、動物の縄張り行動が最も顕著です。さまざまな信号、マーキング、儀式形式の脅威と直接的な攻撃によって、子孫に餌を与えるのに十分な領域の所有権が確保されます。
より大きな動物協会 - 群れ、群れそして コロニー。それらの形成は、集団内の行動のつながりがさらに複雑になることに基づいています。
集団での生活は、神経系やホルモン系を通じて、動物の体内の多くの生理学的プロセスの過程に影響を与えます。 孤立した個人では、代謝レベルが著しく変化し、予備物質がより速く消費され、多くの本能が現れなくなり、全体的な活力が低下します。
ポジティブなグループ効果人口密度が一定の最適レベルに達するまでしか現れません。 動物が多すぎると、環境資源が不足してすべての人が脅かされます。 その後、他のメカニズムが働き、分裂、分散、または出生率の低下を通じて集団内の個体数が減少します。
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