Балансирующий отбор
Балансирующий отбор относится к селективным процессам, благодаря которым различные аллели (различные версии гена) сохраняются в генофонде популяции с частотой, превышающей частоту мутации гена.
Обычно это происходит, когда гетерозигота по гену имеет более высокую относительную приспособленность, чем гомозигота. Таким образом, генетический полиморфизм сохраняется.
Доказательством балансирующего отбора может служить количество аллелей в популяции, которые сохраняются выше частоты мутаций. Все современные исследования показали, что такая значительная генетическая изменчивость характерна для панмиктических популяций. Дарвин, Уоллес и другие исследователи на собственном опыте убедились, что природные популяции в дикой природе необычайно разнообразны. Музейные коллекции отдельных видов рассказывают ту же историю.
Существует несколько способов балансирующего отбора для поддержания полиморфизма. Два основных и наиболее изученных - это преимущество гетерозигот и частотно-зависимый отбор.
Механизмы балансирующего отбора
Преимущество гетерозигот
При гетерозиготном преимуществе, или гетеротипическом балансирующем отборе, особь, гетерозиготная по определенному генному локусу, обладает большей приспособленностью, чем гомозиготная особь. Полиморфизмы, поддерживаемые этим механизмом, являются сбалансированными полиморфизмами.
Хорошо изученным случаем является серповидно-клеточная анемия у людей - наследственное заболевание, при котором повреждаются красные кровяные тельца. Серповидноклеточная анемия вызывается наследованием варианта гена гемоглобина (HgbS) от обоих родителей. У таких людей гемоглобин в эритроцитах чрезвычайно чувствителен к кислородному голоданию, что приводит к сокращению продолжительности жизни.
Человек, унаследовавший ген серповидно-клеточной анемии от одного из родителей и нормальный ген гемоглобина (HgbA) от другого, имеет нормальную продолжительность жизни. Гетерозигота устойчива к малярийному паразиту, который ежегодно убивает большое количество людей. Частота гетерозигот сохраняется высокой из-за жесткого отбора против обеих гомозигот.
Гетерозигота имеет постоянное преимущество (более высокую приспособленность) везде, где существует малярия.
Выбор в зависимости от частоты
Частотно-зависимый отбор происходит, когда пригодность фенотипа зависит от его частоты.
При положительном частотно-зависимом отборе приспособленность фенотипа увеличивается по мере того, как он становится более распространенным. При отрицательном частотно-зависимом отборе приспособленность фенотипа увеличивается по мере того, как он становится менее распространенным. Например, при переключении добычи редкие морфы добычи более приспособлены, потому что хищники концентрируются на более частых морфах.
Фитнес изменяется во времени и пространстве
Пригодность генотипа может сильно различаться между личиночными и взрослыми стадиями, или между частями ареала обитания.
Отбор происходит на разных уровнях
Пригодность генотипа может зависеть от пригодности других генотипов в популяции: это касается многих естественных ситуаций, когда наилучший поступок (с точки зрения выживания и воспроизводства) зависит от того, что делают другие члены популяции в данный момент.
Серповидная форма эритроцитов. Это нелетальное состояние у гетерозигот поддерживается балансирующим отбором у людей Африки и Индии благодаря устойчивости к малярийному паразиту.
Вопросы и ответы
В: Что такое балансирующий отбор?
О: Балансирующий отбор - это процесс, благодаря которому различные аллели поддерживаются в генофонде популяции с частотой, превышающей частоту мутации генов.
В: Почему происходит балансирующий отбор?
О: Балансирующий отбор происходит, когда гетерозигота по гену имеет более высокую относительную приспособленность, чем гомозигота.
В: Что такое генетический полиморфизм?
О: Генетический полиморфизм относится к появлению различных форм признака, таких как различные аллели, в популяции.
В: Как можно найти доказательства уравновешивающего отбора?
О: Доказательством уравновешивающего отбора может служить количество аллелей в популяции, которые поддерживаются выше частот мутаций.
В: Распространена ли генетическая вариация в панмиктических популяциях?
О: Да, все современные исследования показали, что значительная генетическая вариация распространена в панмиктических популяциях.
В: Каков опыт Дарвина и Уоллеса в отношении естественных популяций?
О: Дарвин, Уоллес и другие исследователи заметили, что природные популяции в дикой природе необычайно разнообразны.
В: Каковы два основных способа, с помощью которых уравновешивающий отбор поддерживает полиморфизм?
О: Два основных способа, с помощью которых уравновешивающий отбор поддерживает полиморфизм, - это преимущество гетерозигот и частотно-зависимый отбор.
