Генетическое разнообразие: суть, значение, причины и примеры

Мутации вызывают болезни

Иногда даже незначительные генетические аномалии вызывают набор веса при нормальном гормональном фоне. К сожалению, этот тип ожирения очень плохо диагностируется и практически не лечится.

Осложнения ожирения

Для изучения генетического ожирения во Франции было обследовано 9418 пациентов с лишним весом. «Дефектные» гены обнаружились у 6% больных. Оказалось, что три вида мутаций вызывают постоянное чувство голода, сопровождающееся повышенным уровнем сахара в крови и высоким артериальным давлением.

Выявлен вариант, не сопровождающийся повышенным аппетитом. У таких больных не было постоянного чувства голода, повышенного уровня сахара в крови и высокого АД. Они поправлялись из-за значительного снижения скорости обменных процессов.

Сохранение многообразия видов как основа устойчивости биосферы

Жизнь на Земле разнообразна (Рис. 6). В настоящее время зарегистрировано более 1,4 миллиона различных видов живых существ. По разным оценкам, общее число видов на планете может достигать 8–100 млн. Наиболее богатыми в плане видового разнообразия считаются тропические леса. Именно здесь обитает максимальное количество видов, в том числе неизвестных науке.

Рис.6. Разнообразие растений, грибов, животных

Все причины угасания, гибели видов в прошлом и сейчас до сих пор неизвестны. Основными факторами этого процесса в далекие геологические эпохи были разломы земной коры, вулканизм, горообразование, резкие изменения климата.

Исчезновение видов обусловлено не только физическим уничтожением растений и животных. Большой урон видовому разнообразию наносят стихийные бедствия (пожары, наводнения, извержения вулканов). Одной из причин исчезновения значительного числа видов является деятельность человека (распашка земель, вырубка лесов, осушение болот, строительство).

Нарушение мест обитания ведет к сокращению численности, вымиранию растений и животных. Процесс начался вместе с появлением человеческого общества и приобрел наибольший размах в последние столетия. Более уязвимыми оказались виды, приспособленные к одному местообитанию, одному виду пищи (амурский тигр, панда, коала). Как подсчитали ученые, в XXI веке мир теряет в течение часа 10 видов.

Международный организация союз охраны природы (МСОП) собирает и обрабатывает информацию о редких и находящихся под угрозой исчезновения видах растений и животных. В 1966 году собранные МСОП сведения вошли в первое издание «Красной книги». Спасение одних видов уже невозможно без проведения специальных природоохранных мероприятий. Например, такие меры требуются для сохранения амурского тигра, красивоцветущего венерина башмачка (Рис. 7).

Рис.7. Краснокнижный венерин башмачок

Изданы национальные (государственные) и региональные (областные, краевые) варианты «Красной книги». В России редкими и исчезающими признаны более 600 видов растений, более 240 видов животных. Популяции некоторых восстановлены (зубр, европейский бобр).

Сохранение видового многообразия подразумевает охрану редких видов, запрет на их уничтожение, создание искусственной среды (зоопарков), генетических банков. Сохранению местообитаний в значительной мере способствует организация ботанических садов, заказников, заповедников, национальных парков. Различия между ними заключаются в степени разрешенного вмешательства в природную среду, запрещенных видах деятельности человека на охраняемых территориях.

Биоразнообразие необходимо сберечь во имя настоящих и будущих поколений.

Смотри также:

  • Развитие эволюционных идей. Значение эволюционной теории Ч. Дарвина
  • Взаимосвязь движущих сил эволюции. Формы естественного отбора, виды борьбы за существование
  • Синтетическая теория эволюции. Элементарные факторы эволюции. Исследования С.С. Четверикова. Роль эволюционной теории в формировании современной естественнонаучной картины мира

Популяция – структурная единица вида и элементарная единица эволюции

Биологический вид — целостная система, устойчивая при сохранении местообитания, условий среды. Особи одного вида неравномерно размещены по территории. В одних местах более распространены, в других не могут жить.

Популяция — совокупность совместно обитающих особей одного вида. Устойчивое во времени образование может исчезнуть в случае природных катастроф или в результате хищнического истребления. Две разнополые особи — минимальная популяция. Однако такое образование неустойчиво из-за недостаточного разнообразия генофонда.

Связи между организмами в пределах одной популяции:

  • общность происхождения;
  • забота о потомстве;
  • местообитание;
  • защита от врагов;
  • совместный поиск пищи.

Организмы в одной популяции бывают полностью изолированными. Так происходит при наличии географических преград (горных цепей, рек, озер). Неизолированные организмы обитают на однородной территории (Рис. 5). Изоляция бывает не только пространственной, но и физиологической, репродуктивной, экологической.

Рис.5. Популяции копытных животных в саванах и полупустынях не изолированные

Экологическая характеристика популяций включает 5 признаков:

  1. Численность особей (периодически меняется).
  2. Рождаемость — количество индивидов, появившихся на свет за единицу времени.
  3. Смертность — число умерших или погибших за единицу времени.
  4. Плотность — сколько приходится особей одного вида на единицу площади территории, объема почвы или воды.
  5. Биомасса — масса особей, которая приходится на единицу площади или объема.

Структура популяции:

  • Половая — соотношение количества особей разных полов. 
  • Возрастная — различия по возрастному признаку.
  • Пространственная — территориальное распределение в среде обитания.
  • Этологическая — особенности поведения.

Живые организмы в популяциях ведут одиночное или групповое существование. Совместное проживание дает возможность лучше защищаться от врагов, размножаться, обучать молодняк. Группы животных называют стаями, колониями, табунами.

Одни популяции относятся к оседлым. Для них характерно длительное проживание на одной и той же территории. Кочевые популяции перемещаются в поисках корма, во время зимовки. Мигрирующие сменяют местообитания по одним и тем же маршрутам. Птицы летят на зимовку в теплые регионы и возвращаются к гнездам.

Численность и плотность популяции изменяются постоянно. Чаще всего так происходит под влиянием условий среды (бескормицы или обилия пищи, инфекций). Резкие колебания численности особей одной популяции происходят при воздействии одного или группы факторов. Подобное явление русский ученый С. С. Четвериков назвал популяционными волнами (Табл. 2).

Таблица 2 

«Волны жизни»

Виды

Причины

Сезонные

Особенности жизненных циклов, сезонные изменения климатических факторов.

Несезонные

Нехватка корма, засуха, очень низкие температуры воздуха и почвы, стихийные бедствия.

Обмен генетическим материалом между особями одной популяции происходит намного чаще, чем между представителями разных популяций. Популяционные волны способны привести к резкому изменению генофонда.

Эволюционное значение генетического разнообразия [ править ]

Адаптация править

Изменчивость генофонда популяций позволяет естественному отбору воздействовать на черты, которые позволяют населению адаптироваться к изменяющимся условиям окружающей среды. Отбор по признаку или против признака может происходить при изменении окружающей среды, что приводит к увеличению генетического разнообразия (если новая мутация выбрана и поддерживается) или снижению генетического разнообразия (если отобран невыгодный аллель). Следовательно, генетическое разнообразие играет важную роль в выживании и приспособляемости вида. Способность популяции адаптироваться к изменяющейся среде будет зависеть от наличия необходимого генетического разнообразия Чем больше генетического разнообразия у популяции, тем больше вероятность того, что она сможет адаптироваться и выжить. И наоборот, уязвимость населения к изменениям, таким как изменение климата или новые болезни, будет увеличиваться с уменьшением генетического разнообразия. Например, неспособность коал адаптироваться к борьбе с хламидиями и ретровирусом коалы (KoRV) была связана с низким генетическим разнообразием коал . Это низкое генетическое разнообразие также беспокоит генетиков относительно способности коал адаптироваться к изменению климата и антропогенным изменениям окружающей среды в будущем.

Популярные статьи  Узкобрюхие удавы

Небольшие группы править

Большие популяции с большей вероятностью сохранят генетический материал и, следовательно, обычно имеют более высокое генетическое разнообразие. Небольшие популяции с большей вероятностью испытают потерю разнообразия с течением времени по случайности, что называется генетическим дрейфом . Когда аллель (вариант гена) дрейфует до фиксации, другой аллель в том же локусе теряется, что приводит к потере генетического разнообразия. В небольших популяциях более вероятно возникновение инбридинга или спаривания между особями со схожим генетическим составом, таким образом сохраняя более общие аллели до точки фиксации, тем самым уменьшая генетическое разнообразие. Поэтому опасения по поводу генетического разнообразия особенно важны в отношении крупных млекопитающих из-за их небольшого размера популяции и высокого уровня антропогенного воздействия на популяцию.

Генетическое узкое место может произойти , когда популяция проходит через период низкого числа особей, что приводит к быстрому уменьшению генетического разнообразия. Даже при увеличении размера популяции генетическое разнообразие часто остается низким, если весь вид начинался с небольшой популяции, поскольку полезные мутации (см. Ниже) редки, а генофонд ограничен небольшой начальной популяцией

Это важное соображение в области природоохранной генетики при работе над спасенной популяцией или видом, который является генетически здоровым

Мутация править

Случайные мутации постоянно порождают генетические вариации . Мутация увеличит генетическое разнообразие в краткосрочной перспективе, так как в генофонд будет введен новый ген. Однако устойчивость этого гена зависит от дрейфа и отбора (см. Выше). Большинство новых мутаций оказывают нейтральное или отрицательное влияние на приспособленность, а некоторые — положительно. Полезная мутация с большей вероятностью сохранится и, таким образом, окажет долгосрочное положительное влияние на генетическое разнообразие. Скорости мутаций различаются по геному, и более крупные популяции имеют более высокие показатели мутаций. В небольших популяциях мутация с меньшей вероятностью сохранится, поскольку с большей вероятностью будет устранена путем дрейфа.

Генетический поток править

Поток генов , часто за счет миграции, — это перемещение генетического материала (например, пыльца на ветру или миграция птиц). Поток генов может привнести новые аллели в популяцию. Эти аллели можно интегрировать в популяцию, тем самым увеличивая генетическое разнообразие.

Например, у африканских комаров Anopheles gambiae возникла мутация устойчивости к инсектицидам . Миграция некоторых комаров A. gambiae в популяцию комаров Anopheles coluzziin привела к передаче полезного гена устойчивости от одного вида к другому. Генетическое разнообразие было увеличено у A. gambiae за счет мутации, а у A. coluzziin за счет потока генов.

В сельском хозяйстве

В посевах

Когда люди впервые начали заниматься сельским хозяйством, они использовали селекционное разведение, чтобы передать желательные черты сельскохозяйственных культур, пропуская нежелательные. Селективное разведение приводит к монокультурам : целым фермам почти генетически идентичных растений. Незначительное генетическое разнообразие или его полное отсутствие делает сельскохозяйственные культуры чрезвычайно восприимчивыми к широко распространенным заболеваниям; бактерии постоянно видоизменяются и изменяются, и когда болезнетворная бактерия изменяется, чтобы атаковать конкретную генетическую вариацию, она может легко уничтожить огромное количество видов. Если генетическая вариация, которую бактерия лучше всего атакует, окажется той, которую люди избирательно разводят для использования для сбора урожая, весь урожай будет уничтожен.

Великий голод девятнадцатого века в Ирландии отчасти был вызван отсутствием биоразнообразия. Поскольку новые растения картофеля возникают не в результате воспроизводства, а, скорее, из частей родительского растения, генетическое разнообразие не развивается, а весь урожай является, по сути, клоном одного картофеля, он особенно подвержен эпидемии. В 1840-х годах большая часть населения Ирландии зависела от картофеля в качестве пищи. Они посадили именно «крупный» сорт картофеля, который был восприимчив к вызывающим гниль оомицетам под названием Phytophthora infestans . Гриб уничтожил подавляющую часть урожая картофеля и оставил один миллион человек умирать от голода.

Генетическое разнообразие в сельском хозяйстве связано не только с болезнями, но и с травоядными животными . Точно так же, как в приведенном выше примере, монокультурное сельское хозяйство отбирает признаки, которые одинаковы по всему участку. Если этот генотип чувствителен к определенным травоядным животным, это может привести к потере большой части урожая. Один из способов, которым фермеры обойти эту проблему, — это выращивание сельскохозяйственных культур . Посадив ряды несвязанных или генетически различных культур в качестве барьеров между травоядными животными и их предпочтительным растением-хозяином, фермер эффективно снижает способность травоядных животных распространяться по всему участку.

В животноводстве

Генетическое разнообразие видов домашнего скота позволяет разводить животных в различных средах и с рядом различных целей. Он обеспечивает сырье для программ селекции и позволяет поголовью скота адаптироваться к изменению условий окружающей среды.

Биоразнообразие домашнего скота может быть потеряно в результате исчезновения пород и других форм генетической эрозии . По состоянию на июнь 2014 года из 8774 пород, зарегистрированных в Информационной системе о разнообразии домашних животных ( DAD-IS ), управляемой Продовольственной и сельскохозяйственной организацией Объединенных Наций ( ФАО ), 17 процентов были классифицированы как находящиеся под угрозой исчезновения, а 7 проц уже вымер. В настоящее время существует Глобальный план действий в области генетических ресурсов животных, который был разработан под эгидой Комиссии по генетическим ресурсам для производства продовольствия и ведения сельского хозяйства в 2007 году и который обеспечивает основу и руководящие принципы управления генетическими ресурсами животных.

Осведомленность о важности сохранения генетических ресурсов животных со временем возросла. ФАО опубликовала два отчета о состоянии мировых генетических ресурсов животных для производства продовольствия и ведения сельского хозяйства , в которых содержится подробный анализ нашего глобального разнообразия домашнего скота и способности управлять им и сохранять его.

Внутри видового разнообразия

Разновидности кукуруза в офисе Российского генетика растений Николай Вавилов

Исследование, проведенное Национальный научный фонд в 2007 году обнаружили, что генетическое разнообразие (в пределах видового разнообразия) и биоразнообразие зависят друг от друга, то есть разнообразие внутри одного вида необходимо для поддержания разнообразия между видами, и наоборот. По словам ведущего исследователя исследования доктора Ричарда Ланкау, «если какой-либо один тип будет удален из системы, цикл может нарушиться, и в сообществе будет доминировать один вид».Генотипический и фенотипический разнообразие обнаружено у всех видов на белок, ДНК, и организменный уровни; в природе это разнообразие неслучайно, сильно структурировано и коррелирует с изменчивостью окружающей среды и стресс.

Взаимозависимость между генетическим и видовым разнообразием тонкая. Изменения видового разнообразия приводят к изменениям в окружающей среде, что приводит к адаптации остальных видов. Изменения генетического разнообразия, например, исчезновение видов, приводит к потере биологическое разнообразие. Утрата генетического разнообразия популяций домашних животных также изучалась и объяснялась расширением рынков и экономическая глобализация.

Как возникло биологическое разнообразие

Причина биологического разнообразия в экосистеме — умение живых организмов приспосабливаться к определенным условиям окружающей среды (не всегда комфортным). Такое умение называют способностью к адаптации.

Популярные статьи  Рыбы Германии

Результатом взаимодействия с разными экологическими факторами на планете появились экологические группы живых организмов. Среди них:

  • теплолюбивые;
  • светолюбивые;
  • холодоустойчивые;
  • засухоустойчивые;
  • влаголюбивые и др.

Нужна помощь преподавателя?
Опиши задание — и наши эксперты тебе помогут!

Описать задание

Конкуренция за территорию и питание вынудила организмы «экспериментировать» со способами существования. Организмы в той или иной ситуации могли вести прикрепленный, оседлый, мигрирующий или свободно передвигающийся образ жизни.

Растения сформировали жизненные формы в виде травы, деревьев и кустарников. Длительная адаптация к условиям среды стала причиной возникновения новых видов растений, животных и микроорганизмов.

Таким образом, разнообразие — это результат непрерывного взаимодействия живых организмов с окружающей средой.

Замечание 1

Биоразнообразие сегодня во многом определяется хозяйственной деятельностью человека.

Виды биологического разнообразия

Говоря о биоразнообразии, затрагивают 3 основных его аспекта:

Генетический. Он представляет собой совокупность генофондов различных популяций одного вида

Важное условие генетического биоразнообразия — экологическая сеть. Она нужна, чтобы сохранить представителей вида как на отдельных охраняемых территориях вроде заповедников, так и на всей территории, где вид распространен.

Видовой

Под видовым разнообразием понимают совокупность всех видов, которые населяют определенную территорию. Человечество поставило перед собой задачу сохранить все существующие сейчас виды. Исчезновение вида — необратимый процесс. С целью сохранить видовое разнообразие создаются природоохранные территории.

Экосистемный или ландшафтный. Такой вид разнообразия представляет собой совокупность уникальных и типичных сообществ живых организмов: лесных, болотных, степных, морских, речных горных и др. В этом случае основной объект природоохранной деятельности — экосистемы. От них зависит биогеографическая особенность, присущая каждому региону планеты.

Сукцессия и агроценоз

Биогеоценоз — это саморегулирующаяся система. По этой причине в ходе развития биогеоценоза меняется и его видовое разнообразие.

Определение 2

Сукцессия — процесс саморазвития биогеоценозов, который возникает как результат взаимодействия живых организмов и окружающей среды.

Сукцессия способствует увеличению видового разнообразия, а также замещению одних видов другими — которые являются более конкурентоспособными в конкретных условиях. Все это повышает устойчивость биоценозов и их способность осуществлять саморегуляцию.

В процессе своей хозяйственной деятельности человек создает искусственные экосистемы, которые называются агроценозами.

Определение 3

Агроценоз — это группы растений, животных, микроорганизмов, обедненные видами, которые используются людьми чтобы получать сельскохозяйственную продукцию.

Агроценоз служит местом, где культивируют определенные виды живых организмов — другие живые организмы уничтожаются. Биоразнообразие в этом случае регулируется так, как это нужно человеку.

Всё ещё сложно?
Наши эксперты помогут разобраться

Все услуги

Решение задач

от 1 дня / от 150 р.

Курсовая работа

от 5 дней / от 1800 р.

Реферат

от 1 дня / от 700 р.

Синдром ожирения

Синдром ожирения – это состояние, при котором ожирение возникает в сочетании с другими четко определенными клиническими фенотипами, такими как умственная отсталость или органо-специфические пороки развития. 

Сегодня мы знаем о двадцати пяти типах ожирения. Эти синдромы могут быть результатом неродственных генетических дефектов или хромосомных аномалий, они могут быть аутосомными, то есть дефектный ген расположен на физической хромосоме или связан с половой хромосомой, Х-хромосомой.

Одно из таких заболеваний — синдром Прадера-Вилли. Синдром характеризуется ранним ожирением, снижением мышечного тонуса у новорожденных, перееданием и легкой умственной отсталостью. Есть также типичные поражения органов, такие как низкий рост, маленькие руки и ноги, миндалевидные глаза и узкий череп. 

Заболевание связано с отсутствием области 15q11.2-q12 в отцовской хромосоме, и если тот же участок материнской хромосомы окажется дефектным, диагностируется аналогичное заболевание — синдром Ангельмана. Когда-то эту патологию называли синдромом счастливого ребенка, потому что один из его симптомов — постоянная улыбка. Люди с синдромом Ангельмана имеют задержки развития, в основном нарушения речи и движения, часто имеют расстройства ЭЭГ, эпилепсию и склонны к ожирению.

Также относится к группе синдромов ожирения синдром Барде-Бидля (BBS). BBS характеризуется ранним ожирением, прогрессирующим нарушением зрения, нарушениями развития рук и ног, трудностями в обучении и дислексией. Заболевание имеет аутосомно-рецессивное наследование. То есть дефектный ген находится на хромосоме и не функционирует, если ген, ответственный за заболевание, не присутствует на обоих хромосомах в паре. Поражение связано с мутациями в разных хромосомных областях.

Случайности развития

Генетическое разнообразие: суть, значение, причины и примеры

Вариабельность феноменов развития зависит от многих причин. Наследственность имеет тенденцию уменьшать вариабельность развития, тогда как условия, не связанные с наследственностью, имеют тенденцию ее повышать. Некоторые исследователи развития выделяют четыре типа случайных факторов, которые влияют на вариабельность развития:

  • случайности в подборе родительских пар, гены которых слагают генотип индивида;
  • случайности эпигенетических (то есть внешних по отношению к генотипу) процессов в пределах индивидуального онтогенеза;
  • случайности материнской среды, в которой развивается индивид;
  • случайности нематеринской среды, в которой развивается индивид.

Хотя это и случайные события, однако, все они имеют элемент наследственности. Генотип наследуется от родителей, и у потомка с родителями имеются общие гены, которые влияют на ход индивидуального развития. Эпигенетические процессы внутри организма представляют собой влияния других клеток или их продуктов на активность генотипа данной клетки. Поскольку все клетки организма имеют один и тот же генотип, естественно, что эпигенетические влияния связаны с наследственностью. Однако эпигенетические процессы являются стохастическими, открытыми влиянию факторов среды организма и, следовательно, любым историческим случайностям.

Материнская среда млекопитающих является очень важным элементом внешней среды. Матери обеспечивают внутриутробную и постнатальную (уход за младенцем и воспитание) среду ребенка. Понятно, что на эти условия действует генотип матери. Частично же гены матери являются общими с потомком, поэтому материнская среда может наследоваться. Материнская среда также чувствительна к историческим случайностям.

Нематеринские средовые эффекты также влияют на вариабельность развития. Сюда входят факторы, которые выбираются самим индивидом или формируются окружающими людьми, в том числе родственниками, с которыми у него имеются общие гены. Поэтому и эти средовые эффекты в какой-то мере также находятся не только под влиянием случайных средовых событий, но и под влиянием генов, и также наследуются (генотип-средовая ковариация).

Таким образом, в соответствии с приведенной классификацией во всех описанных элементах внешней по отношению к данному индивиду среды имеются механизмы для наследования как генетического, так и негенетического (различные традиции и т.п.).

Естественно, на развитие действуют и ненаследуемые факторы. Это те особенности среды, которые не связаны с изменениями, вызываемыми самим развивающимся индивидом или его родственным окружением. Они могут быть как случайными, так и закономерными. К закономерным можно отнести циклические изменения (смена дня и ночи, смена времен года и т.п.), повсеместные воздействия (гравитация) или предсказуемые факторы (температура, давление). Ненаследуемые факторы присутствуют также в материнской и другой социальной среде (качество питания матери, уровень стресса матери, число и пол сиблингов и др.). Случайно или систематически изменяющиеся средовые события способствуют вариативности развития.

Все внешние по отношению к генам события, которые имеют место в процессе онтогенеза, в совокупности с генетическими факторами создают тот фон, на котором протекает развитие. Благодаря воздействию огромного разнообразия закономерных и случайных событий в онтогенезе, развивающиеся системы могут организовываться и реорганизовываться. Гены делают развитие возможным, но и другие компоненты, влияющие на развитие системы, являются не менее важными участниками процесса развития.

В начале изложения, определяя понятие фенотипа, мы подчеркивали, что фенотип является результатом взаимодействия генотипа и среды, однако в свете того, что было сказано о процессе индивидуального развития, мы должны внести некоторое уточнение в эту формулировку и, наряду с факторами среды, упомянуть о случайностях развития, которые не могут быть сведены к чисто средовым влияниям. Если бы мы попытались графически изобразить зависимость фенотипа от различных факторов, то нам понадобилось бы по крайней мере четырехмерное пространство, в котором, помимо осей для генотипа и среды, обязательно должна была бы присутствовать и ось для случайностей развития.

Популярные статьи  Tetranychus

Методы мутации

Последний
оператор, который применяется для формирования нового поколения популяции – это
мутация. Обычно, она применяется с некоторой малой вероятностью к отдельным
генам потомков, меняя их определенным образом. Мутация позволяет поддерживать
генетическое разнообразие особей, чтобы популяция не выродилась и хромосомы не
стали похожи друг на друга.

Инвертирование битов

Наверное, самый
простой вариант мутации – это инвертирование битов, записанные в генах. Здесь
может быть несколько вариантов реализации. Например, с некоторой (обычно
низкой) вероятностью хромосома подвергается мутации и далее случайный бит (ген)
переводится и инверсное состояние:

Генетическое разнообразие: суть, значение, причины и примеры

Либо, можно
вначале также выбираем с некоторой вероятностью хромосому для операции мутации,
а затем, проходим по всем генам и с некоторой другой (также низкой)
вероятностью выполняем инверсию бит.

Мутация обменом

Для
упорядоченных списков (когда в генах хромосомы хранятся индексы некоторого
списка и они не должны повторяться, как в задаче коммивояжера) можно выполнять
мутацию путем обмена случайно выбранных генов:

Генетическое разнообразие: суть, значение, причины и примеры

Этот же способ
мутации можно использовать и в других типах задач, не обязательно только для
списков.

Мутация обращением

Несколько
видоизмененная идея мутации обменом является другой способ – мутация обращением.
Здесь мы выбираем также случайным образом непрерывную последовательность генов,
которые, затем, записываем в обратном порядке:

Генетическое разнообразие: суть, значение, причины и примеры

Этот метод также
пригоден при кодировании списков в генах, так как данные не искажаются, а лишь
меняются местами.

Мутация перетасовкой

Несколько более
разнообразные результаты мутации можно получить, если в предыдущем алгоритме
значения ген записывать не в обратном, а случайном порядке. Такой подход
известен под названием мутация перетасовкой:

Генетическое разнообразие: суть, значение, причины и примеры

Мутация для вещественных чисел

Если в генах
хранятся вещественные числа, то помимо рассмотренных подходов (кроме, может
быть инвертирования битов), можно воспользоваться еще одним, связанным с
генерированием случайных вещественных величин.

Например, можно
вначале определить с некоторой небольшой вероятностью ген, который будет
подвергаться мутации, а затем, в него записать новое случайное значение:

Генетическое разнообразие: суть, значение, причины и примеры

И здесь возникает
один тонкий момент. Числа следует генерировать, во-первых, из области
допустимых значений и, во-вторых, желательно близкими к исходному значению. Например,
если мы знаем, что допустимый диапазон значений , то новое значение
для прежнего гена с числом 1.2 можно смоделировать с помощью нормального закона
распределения:

Генетическое разнообразие: суть, значение, причины и примеры

Здесь в качестве
среднего значения (математического ожидания) берется, как раз величина 1,2 и
ограничивается диапазоном .

На языке Python выполнить такое
моделирование очень просто. Для этого можно воспользоваться функцией triangular(), которая
ограничивает диапазон СВ и функцией gauss(), которая
моделирует нормальные (гауссовские) случайные величины с заданным средним mu и стандартным
отклонением sigma:

x = random.triangular(-off, off, random.gauss(mu, sigma))

ссылки

  1. Альбертс Б., Джонсон А., Льюис Дж. И др. (2002). Молекулярная биология клетки. 4-е издание. Нью-Йорк: Наука Гирлянды.
  2. Фриман, С. & Херрон, Дж. С. (2002). Эволюционный анализ. Прентис Холл.
  3. Graur D., Zheng Y. & Azevedo R. B. (2015). Эволюционная классификация геномной функции. Геномная биология и эволюция, 7(3), 642-5.
  4. Hickman, C.P., Roberts, L.S., Larson, A., Ober, W.C., & Garrison, C. (2001). Интегрированные принципы зоологии (Том 15). Нью-Йорк: Макгроу-Хилл.
  5. Lodish H., Berk A., Zipursky S.L. и соавт. (2000). Молекулярно-клеточная биология. 4-е издание. Нью-Йорк: У. Х. Фриман.
  6. Palazzo, A.F., & Gregory, T.R. (2014). Дело за мусорной ДНК. PLoS генетика, 10(5), e1004351.
  7. Солер М. (2002). Эволюция: основа биологии. Южный Проект.
  8. Stapley, J., Feulner, P., Johnston, S.E., Santure, A.W., & Smadja, C.M. (2017). Рекомбинация: хорошее, плохое и переменное. Философские труды Лондонского королевского общества. Серия B, Биологические науки, 372(1736), 20170279.
  9. Voet, D., Voet, J.G. & Pratt, C.W. (1999). Основы биохимии. новый Йорк: Джон Уилли и сыновья.

воздействие

Все ресурсы, которые позволяют нам типичный образ жизни современного человечества, поступают из биоразнообразия планеты. Точно так же основные потребности организмов, такие как кислород, которым мы дышим, и пища, которую мы едим, происходят из биоразнообразия..

По книге Экология нашествий животных и растений, Есть три основные причины, почему мы должны беспокоиться о сохранении видов.

Во-первых, каждое живое существо имеет право на существование, и этически неправильно лишать его этого. Во-вторых, биологическое разнообразие каждого вида имеет эстетическую ценность, и людям приятно наблюдать, изучать и понимать широкий спектр биологического разнообразия. Наконец, виды полезны в экосистеме и полезны для человека..

Эта третья причина оказала большее влияние на планы сохранения. Другими словами, мы должны сохранить его как по утилитарным, так и по внутренним причинам угрожаемых групп. Если мы не будем сохранять биоразнообразие, мы будем лишены этих услуг.

Полезность видов и услуг экосистем

Некоторые примеры широко известны. Например, растения производят весь кислород, которым мы дышим в процессе фотосинтеза (как отходы). Пчелы, с другой стороны, являются незаменимыми опылителями, которые позволяют существовать широкому разнообразию фруктов и семян..

Однако есть и менее очевидные примеры. Многие виды, по-видимому, не имеют прямого вклада в человека. Например, летучие мыши представляют собой невероятно разнообразный отряд млекопитающих, которые способствуют таким услугам, как опыление и рассеяние семян. Кроме того, они являются заядлыми потребителями сотен видов насекомых, считающихся вредителями..

Другие позвоночные, такие как черепахи и обезьяны, являются распространителями огромных семян деревьев, которые удаляют углекислый газ из атмосферы..

С другой стороны, морские виды также играют экологическую роль, которую могут использовать люди. Коралловые рифы превращаются в защиту берегов от экологических катастроф, таких как цунами или циклоны.

Биологи и исследователи нашли сотни примеров таких взаимодействий, которые включают в себя преимущества или положительные аспекты в жизни людей. Поэтому не следует недооценивать роль определенных видов в экосистемах, хотя на первый взгляд они, по-видимому, не оказывают прямого воздействия..

Эстетические цели и внутренние ценности

Эстетика, с человеческой точки зрения, не имеет отношения к научной сфере. Тем не менее, некоторые интеллектуалы (такие как профессор Эдвард Уилсон) утверждают, что видовое разнообразие должно быть сохранено, потому что — для многих — они представляют «произведения искусства», созданные естественным путем..

Этот подход более философский, так как определенные животные имеют внутреннюю ценность для каждого человека, будь то по религиозным или другим причинам..

Как только происходит полное исчезновение вида, его нельзя восстановить заново, теряя все, что с ним связано..

Оцените статью
( Пока оценок нет )
Добавить комментарий