Az evolúció genetikai alapjai MBI®

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

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.

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.

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.

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

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)

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)

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

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

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

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

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.

Mesterséges szelekció Növénynemesítés állatenyésztés

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.

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

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

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

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

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)

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

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

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)

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

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

Oetzi- az 5 ezer éves jégmúmia

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

Lenyomatok pl. Ipolytarnóc 17-23 millió éves leletei

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

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

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

Embriológiai bizonyítékok Homológ szervek Ernst Haeckel (1834-1919) biogenetikai alaptörvénye: a magzati élet mintegy megismétli a törzsfejlődést

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

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

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