В популяционной генетике перекрывающиеся поколения относятся к системам спаривания, в которых одновременно присутствует более одного племенного поколения. В системах, где это не так, существуют неперекрывающиеся поколения (или отдельные поколения), в которых каждое размножающееся поколение длится только 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 людей, и множество беспозвоночных в сезонных средах. [1] Примерами видов, состоящих из неперекрывающихся поколений, являются однолетние растения и несколько видов насекомых.
Неперекрывающиеся поколения является одной из характеристик , которые необходимы , чтобы быть выполнены в Харди-Вайнберг модели эволюция происходит. Это очень ограничительное и нереалистичное предположение, но от него трудно отказаться. [2]
Перекрывающиеся и непересекающиеся поколения [ править ]
В моделях популяционной генетики, таких как модель Харди – Вайнберга, предполагается, что у видов нет перекрывающихся поколений. Однако в природе у многих видов есть перекрывающиеся поколения. Перекрывающиеся поколения считаются скорее нормой, чем исключением.
Перекрывающиеся поколения встречаются у видов, которые живут много лет и многократно воспроизводятся. Например, у многих птиц новые гнезда раз в (пару) лет. Следовательно, потомство после того, как вырастет, также будет иметь свои собственные гнезда потомства, в то время как родительское поколение также может снова размножаться. Преимущество перекрытия поколений можно найти в различном уровне опыта поколений в популяции. Младшая возрастная группа сможет получать социальную информацию от старших и более опытных возрастных групп. [3] Пересечение поколений может также способствовать альтруистическому поведению . [4]
Неперекрывающиеся поколения встречаются у видов, у которых взрослое поколение умирает после одного сезона размножения. Если, например, вид может пережить зиму только в молодом состоянии, вид автоматически будет состоять из неперекрывающихся поколений.
Группа видов без перекрывающихся поколений в основном состоит из моновольтных насекомых и некоторых однолетних растений. Одним из примеров моновольтных насекомых, размножающихся только один раз в год, является роющая пчела Доусона, Amegilla dawsoni [5] .
Хотя однолетние растения умирают после одного сезона, не у всех однолетних растений действительно отсутствуют перекрывающиеся поколения. Многие однолетние растения имеют банки семян, содержащие спящие семена, которые остаются бездействующими в течение как минимум одного года. Это делает возможным перекрытие поколений у однолетних растений. [6]
NB: одомашнивание однолетних растений привело к снижению периода покоя семян. Следовательно, эти одомашненные однолетние растения не имеют перекрывающихся поколений [7] .
Эффекты перекрытия поколений [ править ]
Генетическое разнообразие [ править ]
Независимо от того, есть ли у вида перекрывающиеся поколения или нет, это может повлиять на генетическое разнообразие в новом поколении. Было показано, что изменения генетической дисперсии в популяциях из-за генетического дрейфа были вдвое больше, когда они перекрывают поколения, чем когда они не перекрываются. [8]
Допущения в популяционно-генетических моделях [ править ]
Эффективный размер популяции - важное понятие в эволюционной биологии, и, как известно, его трудно оценить. В моделях, оценивающих этот показатель, часто предполагается, что у вида есть неперекрывающиеся поколения. Это может исказить оценку эффективного размера популяции, потому что временные колебания частот аллелей следуют сложным паттернам при наложении поколений. [9]
В нейтральной теории молекулярной эволюции , [10] показан , что скорость эволюции (скорость замещения) в нейтральных генах не зависит от колебаний численности населения. Однако это верно только для видов, имеющих дискретные поколения. В этом случае скорость замены равна скорости мутации . Когда в эту модель включается перекрытие поколений, скорость замещения действительно изменяется с колебаниями численности населения. Коэффициент замещения увеличивается, когда размер популяции переходит от малого к большему с высокой вероятностью выживания, и когда размер популяции переходит от большого к малому с низкой вероятностью выживания. [11]
Эксперименты [ править ]
Во многих экспериментах предполагается, что виды состоят только из неперекрывающихся поколений. Например, когда ученый хочет посмотреть на генетические мутации в штамме бактерий. Он будет смотреть на все детище (F1) нынешнего поколения (P). Для дальнейшего изучения генетических мутаций в штамме он затем рассмотрит следующее поколение (F2), которое состоит только из потомков поколения F1, в то время как первое поколение P больше не будет использоваться в эксперименте.
Ссылки [ править ]
- ^ Олсен, Брюс Д. (2009-09-01). Понимание биологии через эволюцию - четвертое издание . Lulu.com. ISBN 9780557095391.
- ^ «Перекрывающиеся поколения» . cruel.org . Проверено 7 сентября 2017 .
- ^ "Энциклопедия поведения животных - ScienceDirect" . www.sciencedirect.com . Проверено 7 сентября 2017 .
- ^ Тейлор, Питер Д .; Ирвин, Эндрю Дж. (2001-08-01). «Перекрывающиеся поколения могут способствовать альтруистическому поведению» . Эволюция . 54 (4): 1135–1141. DOI : 10.1554 / 0014-3820 (2000) 054 [1135: ogcpab] 2.0.co; 2 . ISSN 1558-5646 . PMID 11005283 .
- ^ Aalberg Haugen, IM; Berger, D .; Готтард, К. (июль 2012 г.). «Эволюция альтернативных путей развития: следы отбора на жизненных чертах бабочки» . Журнал эволюционной биологии . 25 (7): 1377–1388. DOI : 10.1111 / j.1420-9101.2012.02525.x . ISSN 1420-9101 . PMID 22591181 .
- ^ Адаптация в стохастических средах | Джин Йошимура | Springer . Конспект лекций по биоматематике. Springer. 1993. ISBN 9783540566816.
- ^ Фернандес-Марин, Беатрис; Милла, Рубен; Мартин-Роблес, Ньевес; Арк, Эрванн; Краннер, Ильзе; Бесеррил, Хосе Мария; Гарсия-Плазаола, Хосе Игнасио (2014-12-20). «Побочные эффекты одомашнивания: культивируемые семена бобовых содержат аналогичные токоферолы и жирные кислоты, но меньше каротиноидов, чем их дикие аналоги» . BMC Plant Biology . 14 : 1599. DOI : 10,1186 / s12870-014-0385-1 . ISSN 1471-2229 . PMC 4302433 . PMID 25526984 .
- ^ Роджерс, Алекс; Прюгель-Беннет, Адам (2000-03-01). «Эволюционирующие популяции с перекрывающимися поколениями». Теоретическая популяционная биология . 57 (2): 121–129. CiteSeerX 10.1.1.28.959 . DOI : 10.1006 / tpbi.1999.1446 . PMID 10792977 .
- ^ Jorde, ЧП; Риман, Н. (1995-02-01). «Изменение частоты временных аллелей и оценка эффективного размера в популяциях с перекрывающимися поколениями» . Генетика . 139 (2): 1077–1090. ISSN 0016-6731 . PMC 1206358 . PMID 7713410 .
- ^ Кимура, Моту (1983). Нейтральная теория молекулярной эволюции . Издательство Кембриджского университета. ISBN 9780521317931.
- ^ Баллу, Франсуа ; Леманн, Лоран (01.02.2012). «Уровни замещения в нейтральных генах зависят от размера популяции в условиях меняющейся демографии и перекрывающихся поколений» (PDF) . Эволюция . 66 (2): 605–611. DOI : 10.1111 / j.1558-5646.2011.01458.x . ISSN 1558-5646 . PMID 22276552 .
