Az evolúció genetikai alapjai

Az előadások a következő témára: "Az evolúció genetikai alapjai"— Előadás másolata:

1 Az evolúció genetikai alapjai
MBI®

2 I. A populációk genetikai egyensúlya
A populáció génállománya= a populációban lévő allélok összessége A különböző allélok különböző gyakorisággal fordulnak elő.

3 Megváltozik-e az allélok gyakorisága a következő nemzedékekben?
Tfh: a vizsgált populációban az adott génnek mindössze két allélja van: A és a. A allél gyakoriságát p-vel a allél gyakoriságát q-val jelöljük.

4 Ha adott pillanatban megnézzük az allélok gyakoriságát, akkor igaz:
p+q= 1 (mert csak ez a két allél van!) Legyen ez a gyakoriság: p=60%=0,6 akkor q=40%=0,4.

5 Változik-e az allélok gyakorisága a következő nemzedékben?
Vegyük az Aa x Aa keresztezést: p2+2pq+q2 =1 Hardy-Weinberg-törvény = a külső hatásoktól mentes (ún. ideális) populációban kizárólag a rekombináció útján nem változik meg az allélgyakoriság az egymást követő nemzedékekben,. Vagyis a populáció genetikai egyensúlyban van.

6 Ki lehet számolni a fenotípusok előfordulása alapján az allélgyakoriságokat, és a genotípusok megoszlását Pl. Rh+ vércsoportúak 85% Rh- 15% Az emberek hány százaléka heterozigóta?

7 Ha nem ideális a populáció…
Az allélgyakoriság változásának lehetséges okai: Mutáns allélok megjelenése Génáramlás ( ki- és bevándorlás) Szelekció (nem minden egyednek azonosak a túlélési esélyeik) Genetikai sodródás (a szaporodóképes egyedek számának jelentős csökkenése, így véletlenszerűen változhat az allélgyakoriság) Végletes formája: az Alapító hatás (1 tenyészpár)

8 II. A természetes szelekció
Bevezetés A/ Nem minden egyednek azonosak a szaporodási esélyei A következő nemzedékben a sikeresebben szaporodó egyed alléljei gyakoribbak lesznek. Genetikai rátermettség = az a valószínűség, amellyel az adott genotípus megjelenik a következő nemzedékben. 0-1-ig terjedhet (0, ha eltűnik; 1, ha ugyanannyi, mint a szülőgenerációban)

9 B/ A populáció reális szaporodóképessége A környezet eltartóképessége Éles verseny folyik a túlélésért és a szaporodásért Mindig lesznek olyan egyedek, amelyek szaporodási esélyükben felülmúlják a többieket Természetes szelekció ( a gyengébb egyedek kipusztulnak) EVOLÚCIÓ

10 Lamarck: a környezet változásaihoz a fajok alkalmazkodnak (változnak)
Darwin: az evolúció általános elmélete A két elmélet összehasonlítása: a zsiráf példáján

11 2. A természetes szelekció típusai
Stabilizáló szelekció: A populációban egy adott tulajdonságra átlagértéket mutató egyedek szaporodnak a legsikeresebben pl. Pázsitfűfélék levelének szélessége

12 Irányító szelekció: A fennmaradás szempontjából valamely lényeges tulajdonságban a populáció átlaga az egyik szélsőérték irányában eltolódik. pl. nyírfaaraszoló lepke színe az ipari forradalom után

13 Szétválasztó szelekció:
Az eredetileg egységes környezeti tényezők között élő faj populációját olyan szelekciós hatások érik, amelyek az egyedek eltérő igényeinek megfelelő életteret teremtenek. Pl. szárazságtűrő egyedek a domboldalon élnek, a többiek a nedvesebb helyeket foglalják el.

14 Mesterséges szelekció
Növénynemesítés állatenyésztés

15 III. Adaptáció Alkalmazkodás a környezethez
Vagyis azok a környezethez legjobban alkalmazkodó fenotípusok maradnak meg elsősorban. pl. a cickafark magassága Észak-Amerikában Az adaptációval kialakuló fenotípusok öröklődnek.

16 Az adaptáció egyik formája a mimikri.
A mimikri jelensége vezetett az ún. koevolúció fogalmához (= az egymással szoros kölcsönhatásban lévő fajok evolúciója nem független egymástól)

17 A modifikáció A környezet hatása gyors változásokat idéz elő a populáció egyedeinek fenotípusában. Sosem öröklődik! Akkomodáció: pl. egy ember lebarnulása

18 IV. A fajok kialakulása Rekombináció Mutáció
Génáramlás, genetikai sodródás Természetes szelekció Adaptáció A populáció genetikai állománya nemzedékről nemzedékre változik (=evolúciós folyamat)

19 A/ Új faj keletkezésének folyamata
A faj több kisebb populációból áll, melyek genetikailag kissé eltérnek egymástól (ld. adaptáció) A populációk izolációja (alfajok kialakulása) Hibridizáció lehetséges, de általában ritka. pl. keleti és nyugati sün

20 3. Az alfajok földrajzi izolációja, amely megszünteti a szabad génáramlást
4. A földrajzi izoláció megszűnése után sem tud már kereszteződni az eredeti fajjal, vagyis új fajjá fejlődött (oka: ún. szaporodási izoláció)

21 A szaporodási izoláció példái
Azonos társulásban él, de eltérő ökológiai nishben Eltérő szaporodási viselkedés (időszak, udvarlási magatartás stb.) Bár párosodás lehet, de Nincs megtermékenyülés Vagy a hibrid életképtelen Vagy a hibrid meddő

22 B/ Adaptív radiáció Az élőhely eltartó-képessége véges
Ezért a kialakult új fajok új élőhelyet keresnek (szétterjednek) Ez viszont megköveteli az új élőhelyhez való alkalmazkodásukat (adaptáció) Pl. Darwin-pintyek a Galápagos-szigeteken A Homo sapiens az egész földön

23 C/ Divergencia jelensége
Oka: az adaptív radiáció Közös ősből származó fajok a legkülönbözőbb ökológiai szerepek betöltésére lesznek alkalmasak, amely a testfelépítésükben is megmutatkozik. Pl. dinoszauruszok adaptív radiációja emlősök adaptív radiációja Homológ szervek fogalma: nagyon eltérő külső felépítésű, de azonos eredetű és így hasonló belső felépítésű szervek (pl. gerincesek végtagjai)

24 D/ Konvergencia jelensége
= Különböző ősöktől származó csoportok közötti felületes hasonlóság. Ok: azonos ökológiai viszonyokhoz adaptálódtak Pl. az erszényes és a méhlepényes emlősök közötti hasonlóság Analóg szerv fogalma: külsőleg nagyon hasonló, de belső felépítése és eredete más pl. madarak szárnya – rovarok szárnya

25 V. Az evolúció bizonyítékai
A/ közvetlen bizonyítékok – leletek Jégbe vagy borostyánba zárt állatok

26 Oetzi- az 5 ezer éves jégmúmia

27 Kövületek (kagylóhéjak, csontok, fatörzsek)
pl. bükkábrányi 8 millió éves erdő

28 Lenyomatok pl. Ipolytarnóc millió éves leletei

29 Élőlény eredetű lerakódások (kőolaj, kőszén, lignit, mészkő) pl. Tata

30 B/ Közvetett bizonyítékok
Biokémiai bizonyítékok: A DNS és a genetikai kód azonossága A biokémiai folyamatok zömének azonossága Sok fehérjemolekula azonossága minél közelebbi rokonok, annál hasonlóbb. Pl. az emberben és az emberszabásúakban az ABO vércsoportrendszer azonos) Mitokondriális DNS vizsgálatok => Molekuláris törzsfa megalkotása

31 Sejttani bizonyítékok
Minden élőlény sejtes felépítésű A sejtszervecskék azonossága A kromoszómák alakja a rokon fajoknál levezethető egymásból

32

33 Embriológiai bizonyítékok
Homológ szervek Ernst Haeckel ( ) biogenetikai alaptörvénye: a magzati élet mintegy megismétli a törzsfejlődést

34

35 Anatómiai bizonyítékok
Csökevényes szervek Atavizmus jelensége (= visszaütés az ősökre) pl. erős szőrzet, számfeletti emlőbimbók, farok, lyukas szív

36 Élő kövületek Bojtosúszós hal Hidasgyík Cikász
Miért maradtak fenn? Mert elzárt területen éltek, ahol a környezeti tényezők sem változtak jelentősen.

37 Élettani bizonyítékok
Rokon fajok hasonló betegségei Pl. ember és az emberszabásúak: tbc, szifilisz, paraziták, nyúlajak