Факторы эволюции

Понятие о микроэволюции

С момента появления у популяций существенных генетических отличий от других популяций того же вида, контролируемых и поддерживаемых естественным отбором, можно констатировать, что начинается процесс, который спустя некоторое время завершится изоляцией данной популяции и появлением на ее основе нового вида. Этот процесс называют микроэволюцией (от греч. mikros — малая величина чего-либо и лат. evolutio — развертывание).

События микроэволюции совершаются в пределах популяции, поэтому ее называют элементарной структурой эволюции, а появление и накопление изменений генетического материала в популяции — элементарным эволюционным явлением.

Микроэволюция — это совокупность эволюционных процессов, протекающих в популяциях, которые приводят к изменению генофонда популяций внутри вида и к образованию новых видов.

В этом процессе популяция представляет собой генетически открытую систему, в которой за счет притока новых генов (посредством мутаций и перекомбинаций генов) осуществляется изменение ее генетического состава (генофонда). Часто процесс микроэволюции происходит на обособленных территориях и протекает в течение достаточно длительного времени — на протяжении многих поколений особей популяции.

В итоге, спустя определенное время, в такой популяции накапливается много новых генетических признаков, из-за которых ее особи уже оказываются способными скрещиваться только внутри своей популяции. Как только популяция приобретает признак нескрещиваемости с особями из других популяций того же вида, она приобретает статус нового вида, обладающего особыми признаками, отделившегося от предыдущего — родительского — вида.

Микроэволюция происходит на основе изменчивости наследственного материала популяции под контролем естественного отбора.

Обычно микроэволюционные процессы завершаются образованием новых видов. При этом новый вид может образоваться из одной популяции или группы смежных популяций.

Новый вид возникает как результат длительного процесса микроэволюции на основе ранее существующего вида. Вид всегда происходит от вида.

Приобретая в микроэволюционном процессе репродуктивную изоляцию, новый вид характеризуется своей формой генетического равновесия генотипов в генофонде. При этом популяция уже являет собой новый вид, а в генетическом отношении — закрытую систему, устойчиво сохраняющую свои признаки (генетические, морфологические, физиолого-химические, географические и экологические). Поэтому вид часто называют качественным этапом эволюции.

Популяция — арена микроэволюции, а вид — результат микроэволюции.

Именно в популяции наблюдается элементарное эволюционное явление — изменение генетического состава.

Факторы эволюции

Факторы эволюции — это любые явления или процессы, оказывающие какое-либо воздействие на эволюцию организмов. К элементарным факторам эволюции относят: мутационный процесс, колебания численности («волны жизни»), изоляцию и др.

Мутационный процесс — это процесс, в котором совершаются мутации, то есть внезапные, естественные или вызванные искусственно наследуемые изменения в генетическом материале, приводящие к изменению отдельных признаков организма.

Мутации (от лат. mutatio — изменение) присущи всем живым организмам. Они могут возникать в результате нарушения нормальных процессов редупликации ДНК или при расхождении хромосом как ошибки при воспроизведении генетического материала, происходящие спонтанно или под действием каких-то факторов внешней среды (мутагенов). В зависимости от характера изменений в генетическом материале различают мутации, совершаемые путем новых вставок или выпадения нуклеотидов в молекулах ДНК, вставок молекул ДНК в ген, перемещения участков генетического материала в пределах одной хромосомы или между хромосомами, изменения числа хромосом в клетках организма и др. Мутации как активно действующий фактор обеспечивают постоянные изменения в наследственном материале особей и популяций в целом.

Мутации — важный источник появления качественно новых признаков в генофонде популяции.

Мутационный процесс, происходящий в популяциях, является поставщиком ненаправленных изменений в наследственном материале, активным элементарным эволюционным фактором, постоянно оказывающим «давление» на популяцию.

Большинство особей в популяции являются носителями мутаций. Значительная часть мутаций, как правило, вредна для организма, но некоторые из них могут принести определенную пользу. К тому же иногда мутации, вредные в одних условиях, в иных обстоятельствах могут быть полезными. Таким образом, мутационный процесс является важным поставщиком элементарного эволюционного материала, из которого естественный отбор путем выбраковывания вредных изменений сохраняет полезные изменения в генотипах особей популяции.

Колебания численности популяции, или «волны жизни», бывают сезонными, годичными и разногодичными. Они могут регулярно повторяться (периодические) или возникать неожиданно («вспышка»), при этом численность популяции может достигать высоких пределов, а затем упасть почти до нуля. Такие популяционные волны оказывают существенное влияние (являются фактором эволюции) на обмен генетической информацией между особями популяции и в период ее большой численности, и особенно в период ее спада.

Колебание численности популяции является источником эволюционного материала.

От того, какие генотипы сохранятся после массовой гибели особей в период спада численности, и от возможности их размножения зависит судьба генофонда популяции. Сохранившиеся одиночные особи своими генотипами могут привести к существенному изменению всего генофонда популяции и даже повлиять на генофонд всего вида как целого. Если такое событие совершится на изолированном пространстве ареала вида, то популяция может обособиться от родительского вида настолько, что выступит в качестве нового вида.

Явление преобразования и изменения частот аллелей (признака) в популяции, произошедшее в результате каких-то случайных причин, называют дрейфом генов. Причиной дрейфа генов могут быть популяционные волны, особенно в период их спада. В этот период популяция, теряя много особей, становится не только малочисленной, но и более однородной. В результате увеличивается частота близкородственных скрещиваний. При этом происходит увеличение гомозиготных (однородных) форм, которые в новых условиях могут оказаться приспособительно более ценными для популяции при дальнейшем увеличении численности.

Резкие колебания численности свойственны многим видам. Их причины различны. Они могут быть вызваны температурными изменениями, разногодичным режимом влажности, величиной снегового покрова (для зайца-беляка), периодической сменой солнечной активности и др. Однако не только абиотические факторы вызывают массовые вспышки изменения численности популяций. Ярко выраженные колебания численности популяций многих видов зависят от количества кормов, распространения болезней и биологических свойств самих видов (плодовитости, выживаемости и пр.).

Популяционные волны, как и мутации, также служат поставщиком ненаправленных изменений в наследственном материале. Таким путем они оказывают давление на популяцию. Поэтому их считают элементарным фактором эволюции.

Изоляция (от франц. isolation — разобщение, отделение) популяции от других популяций своего вида также служит элементарным фактором эволюции, так как затрудняет или исключает свободное скрещивание ее особей с особями других популяций этого же вида.

Обычно изоляция ведет к обособлению внутривидовых групп и образованию новых видов.

Изоляция не создает генетических изменений в популяции, но она закрепляет и усиливает генотипическое разнообразие.

Изоляция популяции от других популяций вида в природе может осуществляться различными способами. Часто этому служат труднопреодолимые территориально-механические или географические барьеры (река, озеро, горный массив, автострада, антропогенный ландшафт и пр.).

Популяции малоподвижных организмов могут быть изолированы друг от друга всего несколькими метрами пространства.

Формирование различных популяций улитки
Формирование различных популяций улитки

Изоляция может возникнуть при биологической (репродуктивной) нескрещиваемости особей, обусловленной или поведенческими различиями, или экологическими особенностями (предпочтением разных местообитаний, сезонными и временными несовпадениями сроков размножения), морфофизиологическими (различием в размерах и строении организмов и отдельных органов), а также генетическими различиями (несовместимостью половых клеток) и др. Все эти формы изоляции возникают независимо друг от друга и могут проявляться в различном сочетании.

Длительная изоляция какой-то популяции может привести к независимости ее генофонда от генофонда других популяций вида, в результате чего обособившаяся популяция может стать самостоятельным новым видом.

Элементарные факторы эволюции (мутационный процесс, популяционные волны, изоляция) активно участвуют в изменении генофонда популяции, оказывают на нее существенное давление, обусловливая протекание в ней микроэволюционного процесса, но все они не имеют какой-либо направленности. Направление движения процесса эволюции задается естественным отбором.