Перекрывающиеся поколения
В популяционной генетике перекрывающиеся поколения относятся к системам спаривания, в которых одновременно присутствует более одного поколения размножения. В системах, где это не так, существуют непересекающиеся поколения (или дискретные поколения), в которых каждое поколение размножения длится всего один сезон размножения. Если взрослые особи размножаются в течение нескольких сезонов размножения, считается, что у вида есть перекрывающиеся поколения. Примерами видов, у которых есть перекрывающиеся поколения, являются многие млекопитающие, включая человека, и многие беспозвоночные, обитающие в сезонной среде обитания. [ 1 ] [ самостоятельно опубликованный источник? ] Примерами видов, состоящих из непересекающихся поколений, являются однолетние растения и несколько видов насекомых.
Непересекающиеся поколения — одна из характеристик, которой должна соответствовать модель Харди-Вайнберга , чтобы эволюция имела место. Это очень ограничительное и нереалистичное предположение, но от него трудно избавиться. [ 2 ] [ самостоятельно опубликованный источник? ]
Перекрывающиеся и непересекающиеся поколения
[ редактировать ]В моделях популяционной генетики, таких как модель Харди-Вайнберга, предполагается, что у видов нет перекрывающихся поколений. Однако в природе многие виды имеют перекрывающиеся поколения. Перекрывающиеся поколения считаются скорее нормой, чем исключением.
Перекрывающиеся поколения встречаются у видов, которые живут много лет и многократно размножаются. Например, у многих птиц каждые (пару) лет появляются новые гнезда. Таким образом, потомство, после того как оно повзрослеет, также будет иметь свои собственные гнезда потомства, в то время как родительское поколение также может снова размножаться. Преимущество перекрывающихся поколений можно найти в разном уровне опыта поколений в популяции. Младшая возрастная группа сможет получать социальную информацию от старших и более опытных возрастных групп. [ 3 ] Перекрывающиеся поколения также могут способствовать альтруистическому поведению . [ 4 ]
Непересекающиеся поколения встречаются у видов, у которых взрослое поколение погибает после одного сезона размножения. Если, например, вид может пережить зиму только в ювенильном состоянии, он автоматически будет состоять из непересекающихся поколений.
Группа видов, не имеющих перекрывающихся поколений, состоит преимущественно из одновольтинных насекомых и некоторых однолетних растений. Одним из примеров унивольтинных насекомых, размножающихся только один раз в год, является роющая пчела Доусона Amegilla dawsoni . [ 5 ]
Хотя однолетние растения умирают через один сезон, не у всех однолетних растений действительно отсутствуют перекрывающиеся поколения. У многих однолетних растений есть банки семян, содержащие спящие семена, которые остаются в состоянии покоя не менее одного года. Это делает возможным перекрытие поколений у однолетних растений. [ 6 ]
Обратите внимание: одомашнивание однолетних растений привело к уменьшению периода покоя семян. Таким образом, эти одомашненные однолетние растения имеют непересекающиеся поколения. [ 7 ]
Эффекты перекрывающихся поколений
[ редактировать ]Генетическое разнообразие
[ редактировать ]Наличие у вида перекрывающихся поколений или нет может повлиять на генетическое разнообразие в новом поколении. Было показано, что изменения в генетической изменчивости в популяциях из-за генетического дрейфа в два раза больше при наличии перекрывающихся поколений, чем при отсутствии перекрытия поколений. [ 8 ]
Предположения в популяционно-генетических моделях
[ редактировать ]Эффективный размер популяции является важным понятием в эволюционной биологии , и его, как известно, трудно оценить. В моделях, оценивающих этот показатель, часто предполагается, что вид имеет непересекающиеся поколения. Это может привести к искажению оценки эффективного размера популяции, поскольку временные колебания частот аллелей следуют сложным закономерностям при перекрытии поколений. [ 9 ]
В нейтральной теории молекулярной эволюции [ 10 ] показано, что на скорость эволюции (скорость замещения) нейтральных генов не влияют колебания численности популяции. Однако это справедливо только для видов, имеющих дискретные поколения. В этом случае скорость замещения равна частоте мутаций . Когда в эту модель включено перекрытие поколений, уровень замещения действительно меняется в зависимости от колебаний размера популяции. Уровень замещения увеличивается, когда размер популяции переходит от малого к большому с высокой вероятностью выживания и когда размер популяции переходит от большого к малому с низкой вероятностью выживания. [ 11 ]
Экспериментирование
[ редактировать ]Во многих экспериментах предполагается, что виды состоят только из непересекающихся поколений. Например, когда учёный хочет изучить генетические мутации штамма бактерий. Он будет смотреть на все потомство (F1) текущего поколения (P). Для дальнейшего изучения генетических мутаций в штамме он затем рассмотрит следующее поколение (F2), которое состоит только из потомков поколения F1, тогда как первое поколение P больше не будет использоваться в эксперименте. [ нужна ссылка ]
Ссылки
[ редактировать ]- ^ Олсен, Брюс Д. (2009). Понимание биологии через эволюцию (4-е изд.). Лулу.com. п. 179. ИСБН 978-0-557-09539-1 .
- ^ «Пересекающиеся поколения» . жестокий.орг . Проверено 7 сентября 2017 г.
- ^ Дукас, Р. (2010). «Социальное обучение насекомых». Энциклопедия поведения животных . стр. 176–179. дои : 10.1016/B978-0-08-045337-8.00058-9 . ISBN 978-0-08-045337-8 .
- ^ Тейлор, Питер Д.; Ирвин, Эндрю Дж. (август 2000 г.). «Перекрывающиеся поколения могут способствовать альтруистическому поведению». Эволюция . 54 (4): 1135–1141. дои : 10.1111/j.0014-3820.2000.tb00549.x . ПМИД 11005283 . S2CID 34828246 .
- ^ Ольберг Хауген, IM; Бергер, Д.; Готард, К. (июль 2012 г.). «Эволюция альтернативных путей развития: влияние отбора на черты жизненного цикла бабочки» . Журнал эволюционной биологии . 25 (7): 1377–1388. дои : 10.1111/j.1420-9101.2012.02525.x . ПМИД 22591181 . S2CID 24978317 .
- ^ Коэн, Дэн (1993). «Фитнес в случайных условиях». Адаптация в стохастической среде . Конспект лекций по биоматематике. Том. 98. стр. 8–25. дои : 10.1007/978-3-642-51483-8_2 . ISBN 978-3-540-56681-6 .
- ^ Фернандес-Марин, Беатрис; Милла, Рубен; Мартин-Роблес, Ньевес; Арк, Эрванн; Краннер, Ильза; Бесериль, Хосе Мария; Гарсия-Плазаола, Хосе Игнасио (декабрь 2014 г.). «Побочные эффекты одомашнивания: культивируемые семена бобовых содержат те же токоферолы и жирные кислоты, но меньше каротиноидов, чем их дикие аналоги» . Биология растений BMC . 14 (1): 1599. doi : 10.1186/s12870-014-0385-1 . ПМК 4302433 . ПМИД 25526984 .
- ^ Роджерс, Алекс; Прюгель-Беннетт, Адам (март 2000 г.). «Развивающиеся популяции с перекрывающимися поколениями». Теоретическая популяционная биология . 57 (2): 121–129. CiteSeerX 10.1.1.28.959 . дои : 10.1006/tpbi.1999.1446 . ПМИД 10792977 .
- ^ Джорде, ЧП; Райман, Н. (февраль 1995 г.). «Временное изменение частоты аллелей и оценка эффективного размера в популяциях с перекрывающимися поколениями» . Генетика . 139 (2): 1077–1090. дои : 10.1093/генетика/139.2.1077 . ПМК 1206358 . ПМИД 7713410 .
- ^ Кимура, Мото (1983). Нейтральная теория молекулярной эволюции . Издательство Кембриджского университета. п. ix. ISBN 978-0-521-31793-1 .
- ^ Баллу, Франсуа; Леманн, Лоран (февраль 2012 г.). «Степень замены нейтральных генов зависит от размера популяции в условиях меняющейся демографии и перекрывающихся поколений» . Эволюция . 66 (2): 605–611. дои : 10.1111/j.1558-5646.2011.01458.x . ПМИД 22276552 .