Изменение генофонда популяций: как устроена эволюция

На нашей планете насчитывается около 8,7 млн видов живых организмов, возникших в результате длительной эволюции. Каждый из них является носителем уникального генофонда — совокупности вариаций генов, встречающихся в пределах одной популяции. Но деградация окружающей среды приводит к истощению генофонда и вымиранию многих видов.

Причины изменения генофонда популяции

Генетический код передается из поколения в поколение. Чем больше особей имеют определенную аллель — форму гена, определяющую появление характерного для популяции признака, — тем выше вероятность, что генофонд будет сохранен. То есть большая численность популяции гарантирует передачу разнообразия генов будущим поколениям. Это важно для успешной сопротивляемости болезням и адаптации к негативным факторам окружающей среды. При сокращении численности вида повышается риск появления нездорового потомства у генетически близких особей.

Важным фактором, влияющим на случайные изменения генофонда, является миграция. Когда популяция заселяет новые территории, происходит адаптация особей к условиям окружающей среды. Например, при переселении в место обитания с более холодным климатом естественный отбор генов будет направлен на усиление морозостойкости. А если для выживания необходима маскировка, окрас начнет понемногу меняться.

Также на генофонд популяций отрицательно влияют исчезновение диких видов и появление множества пород с похожим набором генов. При разведении животных в неволе часто возникают мутации, которые передаются из поколения в поколение. В природе слабые особи погибают, в то время как под бдительным контролем заводчика они могут выжить и быть допущенными к размножению.

Еще одна причина изменения генофонда — вырубка лесов, строительство дорог и дамб, из-за которых места обитания диких животных оказываются разделены. Оживленная магистраль посреди леса может стать непреодолимым препятствием для многих видов. Это приводит к снижению генетического разнообразия и запускает процесс вымирания популяций.

Изменение генофонда — величайшая угроза всему живому

Многие слышали про «эффект бабочки». Он означает, что все биологические виды связаны между собой и любое изменение в генофонде влияет на экосистему в целом. Так, травоядные животные сдерживают распространение быстрорастущих растений, поддерживая видовое разнообразие флоры, а хищники контролируют численность своих жертв, очищая популяции от слабых и больных особей.

Кандидат биологических наук Мария Орлова отмечает, что так называемые «вредители» выполняют важную роль в поддержании баланса экосистемы. Паразиты способны регулировать репродуктивную функцию — у ракообразных. Или охранять территорию от заселения другими видами, питающимися тем же кормом. Специалисты по дикой природе долгое время не учитывали эту особенность и не понимали, почему среди животных, перевезенных на новое место, растет смертность и падает способность к размножению. Оказалось, что иммунитет местных популяций адаптируется к паразитам, а для видов-вселенцев они патогенны.

Активная борьба с вредителями обычно не приводит к их полному уничтожению. Но набор генов, оставшийся у живых особей, ограничен и изменен химикатами, применяемыми против них. По результатам совместного исследования ученых из Сиднейского и Квинслендского университетов, а также из Китайской академии сельскохозяйственных наук в Пекине, общая популяция насекомых сокращается катастрофическими темпами — на 2,5% в год. То есть через 100 лет насекомые могут исчезнуть, что приведет к гибели многих видов растений, рептилий, земноводных и птиц. Выжившие птицы начнут нападать друг на друга, подобные случаи уже были в Австралии.

Численность некоторых популяций не вызывает опасений даже на фоне измененного генофонда. Но, как показали исследования, виды, которые легко адаптируются к новым условиям, становятся самыми опасными переносчиками болезней и вытесняют других представителей фауны.

Человечество оказывает не только косвенное, но и прямое влияние на генофонд. Так, селекция, которая, на первый взгляд, увеличивает биоразнообразие, ослабляет популяцию. В процессе выведения новых пород из генофонда удаляют аллели, признанные нежелательными. Но при этом животные зачастую становятся более подвержены заболеваниям и инфекциям. Многие из них не могут выжить без человека. Попав в естественную среду, они скрещиваются с дикими животными и передают им гены, ответственные, например, за яркий окрас, издалека заметный хищникам, или за склонность к заболеваниям суставов. Это нарушает баланс и приближает исчезновение редких видов.

Меры по сохранению генофонда популяций

Подписывайтесь на наш канал в Яндекс.Дзен.