พันธุศาสตร์ประชากร พันธุศาสตร์ประชากรตั้งสมมติฐานว่าหน่วยของกระบวนการวิวัฒนาการจะต้องแสดงถึงความสามัคคีที่แบ่งแยกไม่ได้และสามารถเปลี่ยนแปลงได้ตลอดหลายชั่วอายุคน ทั้งสายพันธุ์และบุคคลไม่ตรงตามเกณฑ์เหล่านี้ หน่วยเบื้องต้นของกระบวนการวิวัฒนาการ

11.2. นิเวศวิทยาประชากร โครงสร้างหลักของโครงสร้างทางทฤษฎีของนิเวศวิทยาคือประชากร ในระดับประชากร แนวคิดพื้นฐานทางนิเวศน์และ

สิ่งมีชีวิตทุกชนิด รวมถึงมนุษย์ ล้วนมีคุณสมบัติโดยธรรมชาติทั้งชุด บางส่วนเป็นเรื่องธรรมดาสำหรับตัวแทนของสายพันธุ์นี้ (คุณสมบัติเฉพาะ) เช่น ตัวแทนแต่ละคน สายพันธุ์โฮโมเซเปียนส์แตกต่างจากตัวแทนของสายพันธุ์อื่นในเรื่องความสามารถในการเดินตัวตรง การไม่มีแถบบนร่างกายส่วนใหญ่ สติปัญญาที่พัฒนาอย่างสูงและความสามารถในการสื่อสารด้วยวาจา ทั้งหมดนี้เป็นคุณสมบัติเฉพาะของ npdo นอกเหนือจากลักษณะเฉพาะของมนุษย์แต่ละคนแล้ว แต่ละคนยังมีคุณสมบัติเฉพาะตัวทั้งชุดที่มีในตัวเขาเท่านั้น ซึ่งเป็นลักษณะเฉพาะของแต่ละบุคคล ลักษณะทั้งหมดเหล่านี้ซึ่งมีอยู่ในแต่ละบุคคล - ทั้งเฉพาะสปีชีส์และเฉพาะบุคคล - มักเรียกว่าลักษณะทางพันธุศาสตร์ สปีชีส์ที่อาศัยอยู่ในโลกก่อตัวเป็นชุมชน กล่าวคือ สมาคมเชิงพื้นที่ เหตุผลในการก่อตัวของชุมชนคือความสามารถในการปรับตัวที่เท่าเทียมกันของบุคคลกับสภาพแวดล้อมบางอย่าง ตัวอย่างเช่น ทะเลทรายไม่มีสัตว์ที่ชีววิทยาต้องการความชื้นในอากาศสูง ชุมชนประเภทหนึ่งคือประชากร เนื่องจากพันธุศาสตร์เชิงพฤติกรรมทำงานในระดับประชากรเป็นหลัก เรามาดูกันว่าแนวคิดนี้นิยามไว้ในพันธุศาสตร์อย่างไร

ประชากร- กลุ่มของบุคคลที่ผสมพันธุ์กันอย่างอิสระในสายพันธุ์เดียวกันซึ่งมีมาเป็นเวลานานในดินแดนบางแห่ง (ส่วนหนึ่งของเทือกเขา) และค่อนข้างแยกออกจากประชากรอื่น ๆ ของสายพันธุ์เดียวกัน คุณลักษณะที่สำคัญที่สุดของประชากรคือการผสมพันธุ์กันอย่างอิสระ หากมีสิ่งกีดขวางการแยกตัวเกิดขึ้นซึ่งขัดขวางไม่ให้มีการผสมข้ามพันธุ์อย่างเสรี ประชากรใหม่ก็จะเกิดขึ้น

ประชากรในอุดมคติทางพันธุศาสตร์ถือเป็นกลุ่มของบุคคลที่ผสมพันธุ์กันซึ่งอาศัยอยู่ในดินแดนเดียวกัน หากความน่าจะเป็นของการผสมข้ามพันธุ์ระหว่างบุคคลไม่ได้ขึ้นอยู่กับสถานการณ์เพิ่มเติมใดๆ (อายุของบุคคล ความต้องการทางเพศ ฯลฯ) แสดงว่าเรากำลังเผชิญกับประชากรผสมพันธุ์แบบสุ่ม กล่าวอีกนัยหนึ่ง ในประชากรดังกล่าว บุคคล (หรือบุคคล) ของเพศเดียวกันมีโอกาสเท่าเทียมกันในการผสมข้ามพันธุ์ (การแต่งงาน) กับบุคคลใด ๆ (บุคคล) ของเพศอื่น ประชากรที่ผสมพันธุ์แบบสุ่มบางครั้งเรียกว่า panmixia (คำว่า "panmixia" หมายถึงการผสมข้ามพันธุ์แบบสุ่มโดยอิสระ ส่วน panmixia ในอุดมคติจะเกิดขึ้นได้เฉพาะในประชากรขนาดใหญ่มากเท่านั้นที่ไม่อยู่ภายใต้แรงกดดันในการคัดเลือก การกลายพันธุ์ และปัจจัยอื่นๆ) แบบจำลองทางทฤษฎีจำนวนมากในด้านไซโคเจเนติกส์ (และในพันธุศาสตร์ประชากรโดยทั่วไป) ตั้งอยู่บนสมมติฐานของการมีอยู่ของการผสมข้ามพันธุ์อย่างอิสระในประชากร

หลักการของการข้ามแดนอย่างเสรีและแบบสุ่มในประชากรอาจถูกละเมิดหากการก่อตัวคู่บนพื้นฐานใดๆ ไม่ได้เกิดขึ้นโดยบังเอิญ ตัวอย่างเช่น ในประชากรมนุษย์ มีแนวโน้มที่จะเลือกแบบไม่สุ่ม คู่สมรสตามความสูง ในทางพันธุศาสตร์ การเลือกคู่แบบไม่สุ่มเรียกว่า "ความหลากหลายทางชีวภาพ" ตัวอย่างเช่น ในเรื่องความสูง ว่ากันว่ามีการแบ่งประเภทส่วนสูงในประชากร สามารถตรวจสอบการมีหรือไม่มีการแบ่งประเภทได้โดยการประเมินความคล้ายคลึงกันของคู่สมรส: หากความสัมพันธ์ของลักษณะนี้ใกล้เป็นศูนย์ พวกเขาก็บอกว่าไม่มีการแบ่งประเภท หากความสัมพันธ์แตกต่างจากศูนย์ แสดงว่ามีการมีอยู่ของความหลากหลาย

การแต่งงานแบบต่างๆ เช่น การมีการตั้งค่าบางอย่างเมื่อเลือกคู่สมรสอาจส่งผลต่อความแปรปรวนทางฟีโนไทป์ มันนำไปสู่การเบี่ยงเบนไปจากกฎของประชากร Mendelian (หนึ่งในข้อกำหนดที่ประชากรดังกล่าวต้องปฏิบัติตามคือการข้ามแดนอย่างอิสระภายในประชากร) บ่อยครั้งที่มีการสังเกตความหลากหลายเชิงบวกเมื่อการแต่งงานมีความสัมพันธ์เชิงบวกบนพื้นฐานบางอย่างระหว่างคู่สมรส

มีรูปแบบการแต่งงานเชิงบวกหลายประเภทในแง่ของไอคิว มีการแสดงออกอย่างชัดเจนที่สุดสำหรับค่านิยมที่รุนแรงของลักษณะ - บุคคลที่มีไอคิวสูงชอบที่จะแต่งงานกับผู้ที่มีไอคิวสูง (ค่าสัมประสิทธิ์สหสัมพันธ์ 0.3-0.4) ด้วยไอคิวที่ต่ำ พวกเขายังเลือกประเภทของตัวเองได้ ในกรณีหลัง ค่าสัมประสิทธิ์สหสัมพันธ์จะสูงเป็นพิเศษ (0.68) ด้วยความหลากหลายเชิงบวกในประชากร การกระจายตัวทางพันธุกรรมจึงเพิ่มขึ้น เมื่อความหลากหลายของจีโนไทป์เพิ่มขึ้น

มีการผสมผสานเชิงบวกสำหรับคุณลักษณะต่างๆ เช่น ความสูง ความสามารถทางดนตรีสถานะทางเศรษฐกิจและสังคม แนวโน้มต่อโรคประสาท การแบ่งประเภทของการแต่งงานนั้นถูกบันทึกไว้แม้ตามพารามิเตอร์ EEG บางตัว: เห็นได้ชัดว่าลักษณะ EEG มีอิทธิพลต่อลักษณะพฤติกรรมบางอย่างที่มีความสำคัญต่อการเลือกคู่ครอง ในบางกรณี ความหลากหลายเชิงลบเกิดขึ้น: ตัวอย่างเช่น คนผมแดงไม่ค่อยแต่งงานกัน สำหรับพารามิเตอร์บุคลิกภาพจำนวนหนึ่ง ไม่พบความหลากหลาย เช่น สำหรับอารมณ์

ประชากรไม่ใช่เอนทิตีคงที่ กระบวนการย้ายถิ่นเกิดขึ้นอย่างต่อเนื่องมีความผันผวนในภาวะเจริญพันธุ์และอัตราการตายและการเปลี่ยนแปลงอื่น ๆ กระบวนการเหล่านี้นำไปสู่ความผันผวนของขนาดประชากรและการเปลี่ยนแปลงความถี่ของการเกิดลักษณะต่างๆ

เนื่องจากมนุษย์อยู่ในสิ่งมีชีวิตประเภทหนึ่ง พวกมันจึงมีลักษณะเฉพาะด้วยการก่อตัวของประชากรด้วย นอกจากเหตุผลทางชีววิทยาแล้ว การก่อตัวของประชากรมนุษย์ยังได้รับอิทธิพลจากปัจจัยต่างๆ อีกด้วย ปัจจัยทางสังคม. ประชากรมนุษย์อาจมีขนาดแตกต่างกันไป คำว่า “ประชากร” สามารถนำไปใช้กับประชากรของมหานครต่างๆ เช่น มอสโกหรือโตเกียว (ซึ่งกระบวนการอพยพเกิดขึ้นทุกวัน ซึ่งนำไปสู่การต่ออายุและการเปลี่ยนแปลงจำนวนอันเนื่องมาจากการไหลเข้าหรือออกของประชากร) และกับชุมชนเล็กๆ หรือชนเผ่าที่อาศัยอยู่ พื้นที่ปิด เช่น ในพื้นที่ภูเขา ประชากรแบบปิดเรียกว่าไอโซเลท การแยกเชื้อในประชากรมนุษย์สามารถเกิดขึ้นได้ไม่เพียงแต่ในพื้นที่ห่างไกลทางภูมิศาสตร์เท่านั้น แต่ยังเกิดขึ้นภายในประชากรจำนวนมากด้วย

ตัวอย่างเช่น ในมนุษย์ นอกเหนือจากการแยกดินแดนแล้ว ประชากรที่อยู่โดดเดี่ยวอย่างเป็นธรรมยังสามารถเกิดขึ้นได้บนพื้นฐานของอุปสรรคทางสังคม ชาติพันธุ์ หรือศาสนา เนื่องจากไม่มีการแลกเปลี่ยนยีนอย่างเสรีระหว่างประชากร จึงอาจแตกต่างกันอย่างมีนัยสำคัญในลักษณะทางพันธุกรรม เพื่ออธิบายคุณสมบัติทางพันธุกรรมของประชากร จึงมีการแนะนำแนวคิดเกี่ยวกับกลุ่มยีนของชุดยีนที่พบในประชากรที่กำหนด นอกจากกลุ่มยีนแล้ว ความถี่ของการเกิดยีนหรือความถี่ของการเกิดอัลลีลก็มีความสำคัญเช่นกัน

ในบรรดาตัวแทนของประชากรใด ๆ มีความแปรปรวนบางอย่างนั่นคือลักษณะที่หลากหลายระหว่างสมาชิก ความแปรปรวนของประชากรมนุษย์นั้นสังเกตได้ง่ายเมื่อคุณดูฝูงชนจำนวนมาก นอกเหนือจากลักษณะเฉพาะของสายพันธุ์แล้ว แต่ละคนยังมีชุดลักษณะเฉพาะที่เป็นเอกลักษณ์เฉพาะตัวของเขาอีกด้วย ด้วยเหตุนี้ จึงแทบเป็นไปไม่ได้เลยที่จะตรวจพบบุคคลสองคนที่เหมือนกันในกลุ่มคน บุคคลจะแตกต่างกันไม่เพียงแต่ในโครงสร้างภายนอก เช่น สีผมและตา ความสูงและรูปร่างเท่านั้น แต่ยังรวมถึงพฤติกรรมด้วย เช่น ลักษณะการพูด การเดิน ท่าทาง ฯลฯ

ขึ้นอยู่กับประเภทของความแปรปรวนในประชากรมันเป็นไปได้ที่จะแยกแยะอักขระสองประเภท บางส่วนมีลักษณะเฉพาะที่ไม่ต่อเนื่องนั่นคือชุดของการเปลี่ยนแปลงเป็นระยะ ๆ อักขระเหล่านี้เกิดขึ้นในจำนวนตัวแปรที่ จำกัด ความแตกต่างระหว่างบุคคล แสดงออกมาอย่างชัดเจนและไม่มีรูปแบบกลาง ลักษณะประเภทนี้ ได้แก่ ประเภทเชิงคุณภาพ สภาพภายนอกมีผลค่อนข้างน้อยหรือแทบไม่มีผลกระทบต่อการสำแดง ลักษณะดังกล่าว ได้แก่ หมู่เลือดมนุษย์ พาหะของลักษณะเชิงคุณภาพที่แตกต่างกัน ในประชากรสามารถเกิดขึ้นได้ด้วยความถี่ที่แตกต่างกัน: เราจำได้ว่าคนที่มี Rh-negative : ปัจจัยทางเลือดพบได้น้อยกว่าปัจจัยทางเลือด Rh-positive มาก นอกจากนี้ ความถี่ของการเกิดตัวแปรที่มีลักษณะเหมือนกันในประชากรที่แตกต่างกันมักจะแตกต่างกันไป .

บ่อยครั้งที่ความหลากหลายเชิงคุณภาพซึ่งมาพร้อมกับลักษณะพฤติกรรมบางอย่างนั้นสัมพันธ์กับความผิดปกติทางพันธุกรรมต่าง ๆ ซึ่งนำไปสู่การเปลี่ยนแปลงความเสื่อมในระบบประสาทส่วนกลางพร้อมกับความผิดปกติของพฤติกรรม ตัวอย่างของความหลากหลายที่ส่งผลต่อพฤติกรรม ได้แก่ ภาวะ Phaketonuria ความผิดปกติของระบบเผาผลาญที่นำไปสู่ภาวะปัญญาอ่อนอย่างรุนแรง และอาการชักกระตุกฮันติงตัน โรคความเสื่อมของเซลล์ประสาทที่นำไปสู่การเคลื่อนไหวที่ผิดปกติ การเปลี่ยนแปลงบุคลิกภาพ และภาวะสมองเสื่อมแบบก้าวหน้า ลักษณะพฤติกรรมของมนุษย์ส่วนใหญ่อยู่ในประเภทที่สองของลักษณะที่มีความแปรปรวนอย่างต่อเนื่องหรือเชิงปริมาณ - ความต่อเนื่องของการแสดงออก

เราสังเกตความแปรปรวนที่คล้ายกันในลักษณะทางสัณฐานวิทยา เช่น ส่วนสูง น้ำหนัก สีผม และสีผิว และในลักษณะพฤติกรรม เช่น ความฉลาด ลักษณะนิสัย เป็นต้น ค่าทั้งหมดของแต่ละคุณลักษณะเหล่านี้สามารถวางได้ในระดับต่อเนื่องบางส่วน ตามกฎแล้วค่าลักษณะที่สูงมากและต่ำมากนั้นพบได้น้อยกว่าในประชากรมากกว่าค่าเฉลี่ย ความถี่ของการเกิดขึ้นของค่าบางอย่างของคุณลักษณะสามารถคำนวณและนำเสนอในรูปแบบของการแจกแจงซึ่งเป็นชุดของค่าของลักษณะเชิงปริมาณและความถี่ที่สอดคล้องกัน การแจกแจงความถี่สำหรับลักษณะที่แสดงความแปรปรวนอย่างต่อเนื่องเป็นไปตามเส้นโค้งการแจกแจงแบบปกติโดยประมาณ

คนส่วนใหญ่ตกอยู่ในส่วนตรงกลางของการกระจาย และมีเพียงส่วนเล็กๆ ของประชากรเท่านั้นที่จบลงที่ขอบ ซึ่งแสดงถึงระดับการแสดงออกถึงลักษณะที่รุนแรง

บ่อยครั้ง เมื่อประเมินคุณลักษณะเชิงปริมาณ เราใช้หมวดหมู่เชิงคุณภาพ เช่น "สูง-ต่ำ" "มาก-อ่อนแอ" "มืด-สว่าง" เป็นต้น มาจำกัน ตัวอย่างที่มีชื่อเสียงจากจิตวิทยาสรีรวิทยา ผู้คนมักถูกแบ่งออกเป็นประเภทที่เข้มแข็งและอ่อนแอ ระบบประสาทอย่างไรก็ตาม การแบ่งส่วนนี้มีเงื่อนไข เฉพาะผู้คนจากการกระจายแบบสุดขั้วเท่านั้นที่ตกอยู่ในกลุ่มเหล่านี้ ในขณะที่พารามิเตอร์ความแรง-ความอ่อนแอนั้นถูกวัดในระดับต่อเนื่อง และทุกอย่างตั้งแต่ความอ่อนแอของระบบประสาทที่รุนแรงไปจนถึงค่าความแข็งแกร่งที่รุนแรงเกิดขึ้นในประชากร ในทำนองเดียวกัน การแบ่งคนออกเป็นกลุ่มคนสนใจต่อสิ่งภายนอกและคนเก็บตัวนั้นเป็นไปตามอำเภอใจ การแบ่งประเภทใด ๆ ไม่ได้อธิบาย ภาพเต็มความแปรปรวนบนพื้นฐานความต่อเนื่อง

มีคุณลักษณะอีกประเภทหนึ่งที่ครองตำแหน่งกลางระหว่างความหลากหลายเชิงคุณภาพและลักษณะเชิงปริมาณและต่อเนื่อง เรากำลังพูดถึงสัญญาณที่มีผลตามเกณฑ์ ภายนอกลักษณะเหล่านี้มีลักษณะคล้ายกับความหลากหลายเชิงคุณภาพนั่นคือแตกต่างกันในลักษณะที่ไม่ต่อเนื่องของการสำแดง สิ่งมีชีวิตมีลักษณะนี้หรือไม่ก็ได้ ส่วนใหญ่แล้วสัญญาณที่บางครั้งมีผลกระทบสำคัญคือโรคต่าง ๆ เป็นต้น โรคเบาหวาน, โรคหอบหืดหรือโรคจิตเภทในหลอดลมรวมถึงความผิดปกติของพัฒนาการ แต่กำเนิดต่างๆ - anencephaly, spina bifida (ความผิดปกติของระบบประสาทส่วนกลาง - ปากของหนูแฮมสเตอร์, เพดานปากแหว่ง ฯลฯ สำหรับโรคและความผิดปกติเหล่านี้มีการสังเกตการกระจายทางเลือกที่ชัดเจนคล้ายกับการกระจายของ ความหลากหลายเชิงคุณภาพ - บุคคลนั้นต้องทนทุกข์ทรมานจากโรคหรือไม่ก็ตาม อย่างไรก็ตาม ประเภทของมรดกในโรคเหล่านี้กลับกลายเป็นว่าใกล้เคียงกับประเภทของการถ่ายทอดลักษณะเชิงปริมาณมากขึ้น ในกรณีนี้ เราสามารถพูดได้ว่าเกณฑ์นั้นเป็นขอบเขตตามเงื่อนไขใน การกระจายลักษณะตามปกติ ฝ่ายหนึ่ง ฝ่ายที่ได้รับผลกระทบ ฝ่ายที่ไม่ได้รับผลกระทบ แต่เป็นบุคคลที่มีแนวโน้มเป็นโรค ในบางโรค เส้นแบ่งระหว่างภาวะปกติและพยาธิวิทยาค่อนข้างชัดเจน โดยเฉพาะกับ ความผิดปกติของพัฒนาการแต่กำเนิดในขณะที่อย่างอื่นนั้นเบลอและมีเงื่อนไขมาก (เช่น ขอบเขตระหว่างความบกพร่องทางสติปัญญาและสติปัญญาปกติ) ดังนั้น สัญญาณที่มีผลตามเกณฑ์จึงสามารถจำแนกได้ว่าเป็นลักษณะเชิงปริมาณของมนุษย์ ด้วยเหตุนี้ รูปแบบของมรดกเดียวกันจึงจะใช้ได้กับพวกเขาเช่นเดียวกับลักษณะต่อเนื่องปกติทั่วไป

เมื่อเราวิเคราะห์ไม้กางเขนแบบโมโนและไดไฮบริด และวาดตาราง Punnett เรากำลังติดต่อกับครอบครัวเดี่ยวและลูกหลานของไม้กางเขนเดี่ยว ตอนนี้วัตถุของเราจะเป็นประชากร

การสืบทอดหมู่เลือดของระบบ MN สามารถใช้เป็นแบบจำลองที่สะดวกสำหรับการแยกออกเป็นอัลลีลคู่เดียว กรุ๊ปเลือดของระบบนี้ถูกกำหนดโดย Mi TV อัลลีลสองตัว MM โฮโมไซโกตมีกรุ๊ปเลือด M, NN โฮโมไซโกตมีกรุ๊ปเลือด N และ MN เฮเทอโรไซโกตมีกรุ๊ปเลือด MN

พิจารณาประชากรมนุษย์แบบปิดซึ่งมีอัลลีล M จำนวนหนึ่งและอัลลีล N จำนวนหนึ่ง โดยหลักการแล้ว ความถี่ของการเกิดอัลลีล M ในประชากร NB สามารถแปรผันได้จาก 100% M เมื่อประชากรทั้งหมดถูกแทน โดยโฮโมไซโกต์ MM เท่านั้น ถึง 100% N เมื่อประชากรทั้งหมดแสดงโดยโฮโมไซโกต์ NN เท่านั้น หากอัลลีลเกิดขึ้นที่ความถี่เดียวกัน ความถี่ในการเกิดอัลลีลแต่ละตัวจะเท่ากับ 50% หรือ 0.5 สมมติว่าประชากรของเราไม่เพียงประกอบด้วยโฮโมไซโกตประเภทเดียวเท่านั้น แต่ยังมีอัลลีลทั้งสามประเภทรวมกันด้วย และความถี่ของการเกิดอัลลีลแต่ละตัวคือ 0.5 เป็นที่แน่ชัดว่าในประชากรดังกล่าว gametes ที่มี M allele และ N allele จะถูกผลิตขึ้นด้วยความน่าจะเป็นที่เท่ากัน กล่าวคือ ความถี่ของการเกิดเซลล์สืบพันธุ์เหล่านี้จะเท่ากับ 0.5 เช่นกัน หากการแต่งงานในประชากรกลุ่มนี้เกิดขึ้นแบบสุ่ม เราสามารถใช้ Punnett lattice และพล็อตความถี่ของการก่อตัวของโฮโมไซโกตและเฮเทอโรไซโกตในรุ่นต่อไป (ความน่าจะเป็นจะถูกคูณ)

เราจะเห็นว่าความถี่ของการเกิดโฮโมไซโกต (MM และ NN) อยู่ที่แต่ละ 0.25 ในขณะที่ความถี่ของการเกิดเฮเทอโรไซโกต (M7V) นั้นสูงเป็นสองเท่า - 0.5 ความถี่ของการเกิดอัลลีลแต่ละตัว (M และ N) จะยังคงเหมือนเดิม - 0.5 ในแต่ละอัน ดังนั้นในประชากรรุ่นต่อไป (F2) ในขณะที่ยังคงรักษาการสุ่มของการแต่งงานไว้ ก็จะได้อัตราส่วนเดิมอีกครั้ง

ตามกฎแล้วในประชากรจริงความถี่ที่แตกต่างกันมากของการเกิดอัลลีลนั้นสังเกตได้ยิ่งไปกว่านั้นความสัมพันธ์ของการครอบงำและความถดถอยสามารถเกิดขึ้นได้ระหว่างอัลลีลและเฮเทอโรไซโกตในแง่ของการแสดงออกภายนอกของลักษณะสามารถตรงกับประเภทที่โดดเด่นของ โฮโมไซโกต เช่น ความถี่ของการเกิดลักษณะนั้นจะแตกต่างจากความถี่ของการเกิดโฮโมไซโกตและเฮเทอโรไซโกต

ลองดูอีกตัวอย่างหนึ่งที่เกี่ยวข้องกับความไวต่อรสชาติ เมื่อเราพูดถึงความแปรปรวนแบบแยกกัน เราพูดถึงว่ามีคนสองประเภทที่มีความไวต่อรสชาติของฟีนิลไทโอยูเรีย (PTU) ที่แตกต่างกัน ความไวนี้ขึ้นอยู่กับยีนเดี่ยวที่มีอัลลีลพรีลิลีคู่หนึ่ง อัลลีล T ที่โดดเด่นจะกำหนดความไวต่อรสชาติของ FTM และอัลลีลแบบถอย t จะกำหนดว่าไม่มีความไว ดังนั้น tt homozygotes จึงไม่รับรู้รสขมของ PTM ในขณะที่ TT homozygotes และ Tt heterozygotes รับรู้ ลองจินตนาการถึงประชากรมนุษย์ที่อยู่โดดเดี่ยวซึ่งมีการแต่งงานเกิดขึ้นแบบสุ่ม และความถี่ของอัลลีล T และ t คือ 0.6 และ 0.4 ตามลำดับ

กฎหมายของฮาร์ดี-ไวน์เบิร์กระบุว่าในประชากรในอุดมคติ ความถี่ของยีนและจีโนไทป์จะคงที่จากรุ่นสู่รุ่น

จำเป็นต้องมีเงื่อนไขหลายประการเพื่อให้เป็นไปตามกฎหมาย Hardy-Weinberg

ตัวอย่างเช่น จำเป็นต้องมีการสุ่มข้ามกลุ่มประชากร - ความน่าจะเป็นเดียวกันที่จะข้ามระหว่างบุคคลทั้งหมดที่รวมอยู่ในประชากร การละเมิดเงื่อนไขนี้ในมนุษย์อาจเกี่ยวข้องกับการสมรสในตระกูลเดียวกัน ในกรณีนี้จำนวนโฮโมไซโกตในประชากรเพิ่มขึ้น

อีกเหตุผลหนึ่งสำหรับการละเมิดกฎหมาย Hardy-Weinberg คือความหลากหลายของการแต่งงานซึ่งสัมพันธ์กับการไม่สุ่มเลือกคู่แต่งงาน ตัวอย่างเช่น พบความสัมพันธ์บางอย่างระหว่างคู่สมรสในแง่ของไอคิว การแบ่งประเภทอาจเป็นค่าบวกหรือลบ และเพิ่มหรือลดความแปรปรวนในประชากรตามลำดับ โปรดทราบว่าการแบ่งประเภทไม่ส่งผลต่อความถี่อัลลีล แต่ความถี่ของโฮโม- และเฮเทอโรไซโกต

บทบัญญัติเหล่านี้ถูกละเมิดในระดับที่แตกต่างกันในสภาพธรรมชาติ อย่างไรก็ตามโดยทั่วไปแล้วอิทธิพลของพวกมันไม่ได้เด่นชัดนักและตามกฎแล้วความสัมพันธ์ของ Hardy-Weinberg ในประชากรมนุษย์ก็น่าพึงพอใจ

ในแต่ละเจเนอเรชัน ความถี่ของอัลลีลแต่ละตัวของยีนที่กำหนดและความถี่ของจีโนไทป์แต่ละยีนของยีนนี้ยังคงที่ ในกรณีนี้ ความถี่ของฟีโนไทป์จะคงที่

ด้วยการผสมพันธุ์แบบผสมพันธุ์ (inbreeding) ความถี่ของจีโนไทป์แบบโฮโมไซกัสจะเพิ่มขึ้นเมื่อเทียบกับอัตราส่วนของกฎหมาย Hardy-Weinberg ด้วยเหตุนี้การกลายพันธุ์แบบถอยที่เป็นอันตรายซึ่งกำหนดโรคมักพบในสภาวะโฮโมไซกัสและแสดงออกในฟีโนไทป์ ในบรรดาลูกหลานของผู้คัดแยกในตระกูลเดียวกัน มีโอกาสเกิดขึ้นมากขึ้น โรคทางพันธุกรรมและความผิดปกติแต่กำเนิด

แสดงให้เห็นว่าเมื่อระดับการผสมพันธุ์เพิ่มขึ้น ตัวชี้วัดก็จะลดลง การพัฒนาจิตและการแสดงของโรงเรียน เมื่อค่าสัมประสิทธิ์การผสมพันธุ์เพิ่มขึ้น 10% IQ จะลดลง 6 คะแนน (ตามระดับ Wechsler สำหรับเด็ก) ค่าสัมประสิทธิ์การผสมพันธุ์ในกรณีของการแต่งงานของลูกพี่ลูกน้องคนแรกคือ 1/16 สำหรับลูกพี่ลูกน้องคนที่สอง - 1/32 ตัวอย่างเช่นความถี่ของการถ่ายทอดทางพันธุกรรมของโรคฟีนิลคีโตนูเรียในการแต่งงานที่ไม่เกี่ยวข้องคือ 1:15,000 และใน การแต่งงานที่เกี่ยวข้อง - 1:7000; เผือก - 1:40000 และ 1:3000 ตามลำดับ

เนื่องจากการเคลื่อนที่ของประชากรที่เพิ่มขึ้นในประเทศที่พัฒนาแล้วและการทำลายประชากรที่อยู่โดดเดี่ยว ทำให้ค่าสัมประสิทธิ์การผสมพันธุ์ลดลงตลอดศตวรรษที่ 20 นอกจากนี้ยังได้รับอิทธิพลจากอัตราการเกิดที่ลดลงและจำนวนลูกพี่ลูกน้องคู่แรกที่ลดลง

ด้วยการข้ามระยะไกลเราสามารถสังเกตลักษณะของลูกผสมที่มีความมีชีวิตเพิ่มขึ้นในรุ่นแรก ปรากฏการณ์นี้เรียกว่าเฮเทอโรซีส สาเหตุของการเกิดเฮเทอโรซีสคือการถ่ายโอนการกลายพันธุ์แบบถอยที่เป็นอันตรายไปยังสถานะเฮเทอโรไซกัส ซึ่งไม่ปรากฏในฟีโนไทป์

เป้าหมายของจิตพันธุศาสตร์คือการกำหนดบทบาทของปัจจัยทางพันธุกรรมและสิ่งแวดล้อมในการก่อตัวของความแตกต่างระหว่างบุคคลในลักษณะทางจิตวิทยาและจิตสรีรวิทยา มีความจำเป็นต้องประเมินความแปรปรวนของลักษณะฟีโนไทป์สำหรับประชากรที่กำหนด และพยายามตอบคำถามเกี่ยวกับการมีส่วนร่วมของปัจจัยทางพันธุกรรมและสิ่งแวดล้อมต่อความแปรปรวนนี้

แนวทางประชากรในการประเมินความสามารถในการถ่ายทอดทางพันธุกรรมของลักษณะพฤติกรรมไม่อนุญาตให้เราอธิบายกระบวนการปฏิสัมพันธ์ระหว่างจีโนไทป์และสิ่งแวดล้อมใน การพัฒนาส่วนบุคคล. เมื่อผลจากการศึกษาทางจิตพันธุศาสตร์ดำเนินการ เช่น กับฝาแฝดหรือบุตรบุญธรรม เมื่อลักษณะใดลักษณะหนึ่งถูกจัดว่าเป็นกรรมพันธุ์ ไม่ได้หมายความว่าลักษณะดังกล่าวถูกกำหนดโดยกรรมพันธุ์ตามความหมายที่ยอมรับโดยทั่วไปของคำนี้ เมื่อมองแวบแรกมันฟังดูขัดแย้งกัน การวิจัยด้านจิตพันธุศาสตร์ดำเนินการในระดับประชากรเป็นหลัก เมื่อเปิด
จากพฤติกรรมที่สัมพันธ์กันในหมู่ญาติ นักพันธุศาสตร์ประชากรได้ข้อสรุปเกี่ยวกับความสามารถในการถ่ายทอดทางพันธุกรรมของลักษณะหนึ่งๆ ไม่ได้หมายความว่าการพัฒนาส่วนบุคคล พฤติกรรมนี้มันเป็นเพราะเหตุผลทางพันธุกรรมเท่านั้น

ความสามารถในการถ่ายทอดทางพันธุกรรมสูงเพียงบ่งชี้ว่าความหลากหลายของบุคคลในประชากรส่วนใหญ่สัมพันธ์กับความแตกต่างทางจีโนไทป์ระหว่างพวกเขา
ซึ่งหมายความว่าเปอร์เซ็นต์ของบุคคลที่มีลักษณะเฉพาะในประชากรลูกหลานสามารถคาดการณ์ได้จากความรู้เกี่ยวกับประชากรผู้ปกครอง อย่างไรก็ตาม ค่าของตัวบ่งชี้ความสามารถในการถ่ายทอดทางพันธุกรรมไม่ได้บอกอะไรเกี่ยวกับลำดับเหตุการณ์ในการพัฒนาลักษณะส่วนบุคคลและฟีโนไทป์สุดท้ายจะเป็นผลมาจากการพัฒนาของบุคคลใดบุคคลหนึ่ง ในแง่นี้ ลักษณะที่มีการประมาณค่าพันธุกรรมสูงไม่ใช่จีโนไทป์ที่กำหนด แม้ว่าจะพบการตีความดังกล่าวบ่อยครั้งแม้แต่ในสิ่งพิมพ์ของผู้เชี่ยวชาญก็ตาม สิ่งเหล่านี้แตกต่างไปจากเดิมอย่างสิ้นเชิง - เพื่อแบ่งแหล่งที่มาของการเปลี่ยนแปลงในประชากรออกเป็นทางพันธุกรรมและสิ่งแวดล้อม หรือเพื่อค้นหาเหตุผลทางพันธุกรรมและสิ่งแวดล้อมที่เป็นรากฐานของการก่อตัวของฟีโนไทป์ที่เฉพาะเจาะจง

ผลลัพธ์ของการพัฒนา - ฟีโนไทป์ - ขึ้นอยู่กับการกระทำร่วมกันของยีนและสิ่งแวดล้อม ยีนและลักษณะต่างๆ เชื่อมโยงกันผ่านเครือข่ายเส้นทางการพัฒนาที่ซับซ้อน ความแตกต่างส่วนบุคคลทั้งหมดที่นักจิตวิทยาเชิงอนุพันธ์และนักจิตพันธุศาสตร์เกี่ยวข้องนั้นเป็นผลมาจากสถานการณ์การพัฒนาของบุคคลเฉพาะในสภาพแวดล้อมเฉพาะ บ่อยครั้งที่บุคคลที่ถูกเลี้ยงดูมาในสภาพแวดล้อมที่แตกต่างกันอย่างเห็นได้ชัดมีสิ่งที่เหมือนกันหลายอย่าง ในทางกลับกัน พี่น้องที่เติบโตมาในครอบครัวเดียวกันซึ่งดูเหมือนจะอยู่ภายใต้สถานการณ์ที่คล้ายคลึงกัน เนื่องจากความแตกต่างเล็กน้อยในเงื่อนไขของการเลี้ยงดูและการพัฒนา จริงๆ แล้วจะได้รับอิทธิพลที่แตกต่างกันมากจากทั้งสภาพแวดล้อมทางกายภาพและทางสังคม นี่เป็นเรื่องจริงแม้แต่กับฝาแฝด MZ ที่มีพันธุกรรมเหมือนกันก็ตาม

ดังนั้นกระบวนการปฏิสัมพันธ์กับสิ่งแวดล้อมจึงซับซ้อนและคลุมเครือ โปรดทราบว่านักจิตวิทยาและนักวิจัยอื่นๆ มักใช้คำว่า "ปฏิสัมพันธ์" ในความหมายทางสถิติเมื่อตรวจสอบปฏิสัมพันธ์ของปัจจัยแต่ละอย่างในการสร้างผลกระทบที่วัดได้ ให้เราเน้นย้ำว่าปฏิสัมพันธ์ทางสถิติของปัจจัยและปฏิสัมพันธ์ของยีนและสิ่งแวดล้อมในการพัฒนาส่วนบุคคลนั้นแตกต่างกันโดยสิ้นเชิง พวกเขาไม่ควรสับสน

มีเหตุผลอย่างน้อยสองประการสำหรับความแตกต่างทางฟีโนไทป์ระหว่างบุคคล ประการแรก ผู้คนมีความแตกต่างกันในเรื่องจีโนไทป์ของพวกเขา สิ่งนี้นำไปสู่การเกิดขึ้นของความแปรปรวนที่กำหนดทางพันธุกรรม ประการที่สอง แต่ละคนพัฒนาในสภาพแวดล้อมพิเศษ สิ่งนี้นำไปสู่ความแปรปรวนของสิ่งแวดล้อมที่เพิ่มขึ้น

ความสามารถในการถ่ายทอดทางพันธุกรรมไม่ใช่ลักษณะของคุณลักษณะเลย นี่เป็นลักษณะเฉพาะของประชากรกลุ่มหนึ่ง ภายใต้สภาพแวดล้อมที่กำหนด ในประชากรอื่นที่มีอิทธิพลทางสิ่งแวดล้อมต่างกันค่าพันธุกรรมอาจแตกต่างกัน

โครงสร้างของกลุ่มยีนในประชากรที่อยู่นิ่งกับภาวะตื่นตระหนกอธิบายได้ตามกฎพื้นฐานของพันธุศาสตร์ประชากร - กฎหมายฮาร์ดี-ไวน์เบิร์ก ซึ่งระบุว่าในประชากรในอุดมคติ จะมีอัตราส่วนคงที่ของความถี่สัมพัทธ์ของอัลลีลและจีโนไทป์ ซึ่งอธิบายได้ด้วยสมการ:

(p A + q a)2 = p2 AA + 2∙p∙q Aa + q2 aa = 1

หากทราบความถี่สัมพัทธ์ของอัลลีล p และ q และขนาดประชากรทั้งหมด Ntot จะสามารถคำนวณความถี่สัมบูรณ์ที่คาดหวังหรือประมาณไว้ (นั่นคือ จำนวนบุคคล) ของแต่ละจีโนไทป์ได้ เมื่อต้องการทำเช่นนี้ แต่ละเทอมของสมการจะต้องคูณด้วย Ntotal:

p2 AA Ntot + 2 p q Aa Ntot + q2 aa Ntot = Ntot

ในสมการนี้:

p2 AA Ntotal – ความถี่สัมบูรณ์ (จำนวน) ที่คาดหวังของโฮโมไซโกต AA ที่โดดเด่น

2 p q Aa Ntotal – ความถี่สัมบูรณ์ที่คาดหวัง (จำนวน) ของเฮเทอโรไซโกต Aa

q2 aa Ntotal – ความถี่สัมบูรณ์ที่คาดหวัง (จำนวน) ของโฮโมไซโกตแบบถอย aa

การดำเนินการของกฎหมาย Hardy-Weinberg ภายใต้อำนาจที่ไม่สมบูรณ์

ให้เราพิจารณาผลกระทบของกฎหมายฮาร์ดี-ไวน์เบิร์ก ในกรณีที่การปกครองไม่สมบูรณ์ โดยใช้ตัวอย่างการสืบทอดสีขนในสุนัขจิ้งจอก เป็นที่ทราบกันดีว่าอิทธิพลหลักต่อสีขนในสุนัขจิ้งจอกนั้นเกิดจากยีน A ซึ่งมีอยู่ในรูปของอัลลีลหลักสองตัว: A และ a จีโนไทป์ที่เป็นไปได้แต่ละอันสอดคล้องกับฟีโนไทป์เฉพาะ:

AA - แดง, Aa - เทา, aa - น้ำตาลดำ (หรือสีเงิน)

เป็นเวลาหลายปี (ในรัสเซียตั้งแต่ศตวรรษที่ 18) บันทึกการส่งมอบหนังถูกเก็บไว้ที่จุดจัดซื้อขนสัตว์ เรามาเปิดหนังสือบันทึกหนังสุนัขจิ้งจอกที่มอบให้ที่จุดจัดซื้อแห่งหนึ่งทางตะวันออกเฉียงเหนือของรัสเซีย และสุ่มเลือก 100 รายการติดต่อกัน มานับจำนวนสกินที่มีสีต่างกันกัน สมมติว่าได้ผลลัพธ์ต่อไปนี้: สีแดง (AA) - 81 สกิน, สีเทา (Aa) - 18 สกิน, น้ำตาลดำ (aa) - 1 สกิน

ลองคำนวณจำนวน (ความถี่สัมบูรณ์) ของอัลลีล A ที่โดดเด่น โดยพิจารณาว่าสุนัขจิ้งจอกแต่ละตัวมีสิ่งมีชีวิตซ้ำกัน จิ้งจอกแดงมีอัลลีล A 2 ตัว มี 81 อัลลีล รวมเป็น 2A×81=162A เกรย์ฮาวด์มีอัลลีล A 1 ตัว มี 18 ตัว รวมเป็น 1A×18=18A ผลรวมของอัลลีลเด่น NА = 162 + 18 = 180 ในทำนองเดียวกัน เราคำนวณจำนวนอัลลีลด้อย a: สำหรับสุนัขจิ้งจอกสีดำและสีน้ำตาล 2a × 1 = 2a สำหรับสุนัขจิ้งจอกสีเทา 1a × 18 = 18a ผลรวมของอัลลีลด้อย อัลลีล Nа = 2 + 18 = 20 .

จำนวนอัลลีลทั้งหมดของยีน A = NA + Na = 180 + 20 = 200 เราวิเคราะห์บุคคล 100 คน แต่ละคนมีอัลลีล 2 ตัว ผลรวมของอัลลีลคือ 2 × 100 = 200 จำนวนอัลลีลที่นับในแต่ละตัว จีโน/ฟีโนไทป์ และจำนวนอัลลีลที่คำนวณจากจำนวนบุคคลทั้งหมดไม่ว่าในกรณีใดก็ตามจะเท่ากับ 200 ซึ่งหมายความว่าการคำนวณดำเนินไปอย่างถูกต้อง

มาหาความถี่สัมพัทธ์ (หรือสัดส่วน) ของอัลลีล A ที่สัมพันธ์กับจำนวนอัลลีลทั้งหมด:

pA = NA: (NA + นา) = 180: 200 = 0.9

ในทำนองเดียวกัน เราจะพบความถี่สัมพัทธ์ (หรือสัดส่วน) ของอัลลีล a:

qa = นา: (NA + นา) = 20: 200 = 0.1

ผลรวมของความถี่สัมพัทธ์ของอัลลีลในประชากรหนึ่งๆ อธิบายได้ด้วยความสัมพันธ์:

рА + qa = 0.9 + 0.1 = 1

สมการข้างต้นเป็นคำอธิบายเชิงปริมาณของกลุ่มอัลลีลของประชากรที่กำหนดและสะท้อนถึงโครงสร้างของมัน เนื่องจากบุคคลต่างๆ จะถูกนำเสนอแบบสุ่มในสมุดบันทึก และกลุ่มตัวอย่าง 100 คนมีจำนวนค่อนข้างมาก ผลลัพธ์ที่ได้จึงสามารถสรุปได้ (อนุมาน) กับประชากรทั้งหมด

ขอให้เราพิจารณาการเปลี่ยนแปลงโครงสร้างของกลุ่มอัลลีล (นั่นคือ ความถี่ของอัลลีลทั้งหมด) และกลุ่มยีน (นั่นคือ ความถี่ของจีโนไทป์ทั้งหมด) ของประชากรที่กำหนดในระหว่างการสลับรุ่น ชายและหญิงทุกคนให้อัลลีล A และ a ในอัตราส่วน 0.9A: 0.1a

นี่คือความแตกต่างระหว่างพันธุศาสตร์ประชากรและพันธุศาสตร์คลาสสิก เมื่อพิจารณากฎของเมนเดล อัตราส่วน 1A: 1a ถูกกำหนดไว้ตั้งแต่แรก เนื่องจากพ่อแม่เป็นโฮโมไซกัสเสมอ: AA และ aa

ในการค้นหาความถี่สัมพัทธ์ของจีโนไทป์ เราสร้าง Punnett lattice ในเวลาเดียวกัน เราคำนึงว่าความน่าจะเป็นที่จะพบอัลลีลในไซโกตนั้นเท่ากับผลคูณของความน่าจะเป็นที่จะพบอัลลีลแต่ละตัว

มาดูความถี่สัมพัทธ์และความถี่สัมบูรณ์ของจีโนไทป์และฟีโนไทป์กัน:

เมื่อเปรียบเทียบผลลัพธ์ที่ได้กับสถานะเริ่มต้นของประชากร เราจะเห็นว่าโครงสร้างของกลุ่มอัลลีลและกลุ่มยีนไม่มีการเปลี่ยนแปลง ดังนั้น ในการพิจารณาประชากรสุนัขจิ้งจอก กฎหมาย Hardy-Weinberg จึงพอใจกับความแม่นยำในอุดมคติ

การดำเนินการของกฎหมาย Hardy-Weinberg ภายใต้การปกครองโดยสมบูรณ์

ให้เราพิจารณาผลกระทบของกฎหมาย Hardy-Weinberg ที่มีความเหนือกว่าอย่างสมบูรณ์โดยใช้ตัวอย่างการสืบทอดสีขนในแมว

เป็นที่ทราบกันดีว่าขนสีดำในแมวนั้นถูกกำหนดโดยจีโนไทป์ AA ในกรณีนี้ สีดำอาจเป็นแบบต่อเนื่องหรือบางส่วนก็ได้ จีโนไทป์ AA และ Aa เป็นตัวกำหนดประเภทสีที่เหลือ แต่ไม่มีสีดำเลย

สมมติว่าในเมืองแห่งหนึ่งมีประชากรแมวอยู่บนเกาะ ซาคาลินจากสัตว์ 100 ตัวที่ตรวจสอบ มีสัตว์ 36 ตัวที่มีสีดำทั้งหมดหรือบางส่วน

การคำนวณโดยตรงของโครงสร้างของกลุ่มอัลลีลของประชากรในกรณีนี้เป็นไปไม่ได้เนื่องจากการครอบงำโดยสมบูรณ์: โฮโมไซโกต AA และเฮเทอโรไซโกต Aa นั้นแยกไม่ออกทางฟีโนไทป์ ตามสมการของฮาร์ดี-ไวน์เบิร์ก ความถี่ของแมวดำคือ q2 aa จากนั้นเราสามารถคำนวณความถี่อัลลีลได้:

คิว2เอเอ = 36/100 = 0.36; กา = 0.36 –1/2 =0.6; พีเอ = 1 – 0.6 = 0.4

ดังนั้นโครงสร้างของกลุ่มอัลลีลของประชากรนี้จึงอธิบายโดยความสัมพันธ์: p A + q a = 0.4 + 0.6 = 1 ความถี่ของอัลลีลแบบถอยกลับกลายเป็นความถี่ที่สูงกว่าความถี่ของความถี่ที่โดดเด่น

มาคำนวณความถี่ของจีโนไทป์กัน:

p2 AA = 0.42 = 0.16; 2 pq Aa = 2 ´ 0.4 ´ 0.6 = 0.48; คิว2เอเอ = 0.62 = 0.36

อย่างไรก็ตาม มันเป็นไปไม่ได้ที่จะตรวจสอบความถูกต้องของการคำนวณในกรณีนี้ เนื่องจากไม่ทราบความถี่ที่แท้จริงของโฮโมไซโกตที่โดดเด่นและเฮเทอโรไซโกต

3. การดำเนินการตามกฎหมายฮาร์ดี-ไวน์เบิร์กในประชากรธรรมชาติ ความสำคัญเชิงปฏิบัติของกฎหมาย Hardy–Weinberg

ในหลายกรณี (เช่น ในกรณีของการครอบงำโดยสมบูรณ์) เมื่ออธิบายโครงสร้างของกลุ่มยีนของประชากรตามธรรมชาติ จำเป็นต้องถือว่าพวกมันมีคุณสมบัติของประชากรในอุดมคติ

ลักษณะเปรียบเทียบของประชากรในอุดมคติและประชากรตามธรรมชาติ

ในประชากรส่วนใหญ่ที่ศึกษา การเบี่ยงเบนไปจากเงื่อนไขเหล่านี้มักจะไม่ส่งผลกระทบต่อการดำเนินการตามกฎหมายของฮาร์ดี-ไวน์เบิร์ก หมายความว่า:

– จำนวนประชากรตามธรรมชาติค่อนข้างมาก

– gametes เพศหญิงและเพศชายมีความเท่าเทียมกัน ชายและหญิงถ่ายทอดอัลลีลไปยังลูกหลานอย่างเท่าเทียมกัน)

– ยีนส่วนใหญ่ไม่ส่งผลต่อการเกิดคู่ผสมพันธุ์

– การกลายพันธุ์เกิดขึ้นค่อนข้างน้อย;

– การคัดเลือกโดยธรรมชาติไม่มีผลกระทบที่เห็นได้ชัดเจนต่อความถี่ของอัลลีลส่วนใหญ่

– ประชากรถูกแยกออกจากกันอย่างเพียงพอ

หากกฎหมาย Hardy-Weinberg ไม่เป็นที่พอใจจากนั้นโดยการเบี่ยงเบนจากค่าที่คำนวณได้เราสามารถสร้างผลกระทบของจำนวนที่ จำกัด ความแตกต่างระหว่างเพศหญิงและเพศชายในการถ่ายทอดอัลลีลไปยังลูกหลานการไม่มีการข้ามอิสระการปรากฏตัว การกลายพันธุ์ การกระทำของการคัดเลือกโดยธรรมชาติ ความเชื่อมโยงของการอพยพระหว่างประชากร

ในการศึกษาจริง มีการเบี่ยงเบนความถี่สัมบูรณ์เชิงประจักษ์หรือความถี่จริง (Nfact หรือ Nf) จากความถี่ที่คำนวณหรือทางทฤษฎี (Ncalc, Ntheor หรือ Nt) อยู่เสมอ ดังนั้น คำถามจึงเกิดขึ้น: การเบี่ยงเบนเหล่านี้เป็นไปตามธรรมชาติหรือโดยบังเอิญ หรืออีกนัยหนึ่ง เชื่อถือได้หรือไม่น่าเชื่อถือ เพื่อตอบคำถามนี้ คุณจำเป็นต้องรู้ความถี่ที่แท้จริงของโฮโมไซโกตและเฮเทอโรไซโกตที่โดดเด่น ดังนั้นในการศึกษาพันธุศาสตร์ประชากร การจำแนกเฮเทอโรไซโกตจึงมีบทบาทสำคัญมาก

ความสำคัญเชิงปฏิบัติของกฎหมาย Hardy–Weinberg

1. ในด้านการดูแลสุขภาพ – ช่วยให้คุณประเมินความเสี่ยงของประชากรต่อโรคที่กำหนดทางพันธุกรรม เนื่องจากประชากรแต่ละรายมีกลุ่มอัลลีลของตัวเอง และด้วยเหตุนี้จึงมีความถี่ที่แตกต่างกันของอัลลีลที่ไม่เอื้ออำนวย เมื่อทราบความถี่การเกิดของเด็กที่เป็นโรคทางพันธุกรรม จึงสามารถคำนวณโครงสร้างของสระอัลลีลได้ ในเวลาเดียวกันเมื่อทราบความถี่ของอัลลีลที่ไม่เอื้ออำนวยเราสามารถทำนายความเสี่ยงที่จะมีลูกป่วยได้

ตัวอย่างที่ 1 เป็นที่ทราบกันว่าโรคเผือกเป็นโรคถอยแบบออโตโซม เป็นที่ยอมรับกันว่าในประชากรยุโรปส่วนใหญ่ความถี่การเกิดของเด็กเผือกคือ 1 ใน 20,000 ทารกแรกเกิด เพราะฉะนั้น,

คิว2เอเอ = 1/20000 = 0.00005; กา = 0.00005–1/2 = 0.007; พีเอ = 1 – 0.007 = 0.993 data 1

เนื่องจากสำหรับโรคที่หายาก pA γ 1 ความถี่ของพาหะเฮเทอโรไซกัสสามารถคำนวณได้โดยใช้สูตร 2·q ในประชากรนี้ ความถี่ของพาหะเฮเทอโรไซกัสของอัลลีลเผือกคือ 2 q Aa = 2 ´ 0.007 = 0.014 หรือประมาณทุกๆ สมาชิกที่เจ็ดสิบของประชากร

ตัวอย่างที่ 2 สมมติว่าในประชากรกลุ่มหนึ่ง 1% ของประชากรมีอัลลีลด้อยซึ่งไม่เกิดขึ้นในสถานะโฮโมไซกัส (เราสามารถสรุปได้ว่าในสถานะโฮโมไซกัส อัลลีลนี้มีอันตรายถึงชีวิต) จากนั้น 2 q Aa = 0.01 ดังนั้น qa = 0.01:2 = 0.005 เมื่อทราบความถี่ของอัลลีลด้อย เราสามารถระบุความถี่การตายของตัวอ่อนโฮโมไซกัสได้: q2aa = 0.0052 = 0.000025 (25 ต่อล้าน หรือ 1 ใน 40,000)

2. ในการคัดเลือก – ช่วยให้เราสามารถระบุศักยภาพทางพันธุกรรมของแหล่งที่มา (ประชากรตามธรรมชาติ เช่นเดียวกับพันธุ์และสายพันธุ์ของการคัดเลือกพื้นบ้าน) เนื่องจากพันธุ์และสายพันธุ์ที่แตกต่างกันมีลักษณะเฉพาะโดยกลุ่มอัลลีลของตัวเอง ซึ่งสามารถคำนวณได้โดยใช้กฎหมาย Hardy-Weinberg . หากตรวจพบอัลลีลที่ต้องการความถี่สูงในวัสดุต้นทาง ก็สามารถคาดหวังได้ว่าจะได้รับผลลัพธ์ที่ต้องการอย่างรวดเร็วในระหว่างการเลือก หากความถี่ของอัลลีลที่ต้องการต่ำ คุณจะต้องค้นหาแหล่งข้อมูลอื่นหรือแนะนำอัลลีลที่ต้องการจากประชากรอื่น (พันธุ์และสายพันธุ์)

3. ในด้านนิเวศวิทยา – ช่วยให้เราสามารถระบุอิทธิพลของปัจจัยที่หลากหลายที่มีต่อประชากรได้ ความจริงก็คือ แม้ว่าประชากรจะมีลักษณะฟีโนไทป์เหมือนกัน แต่ประชากรก็สามารถเปลี่ยนโครงสร้างทางพันธุกรรมได้อย่างมีนัยสำคัญภายใต้อิทธิพลของรังสีไอออไนซ์ สนามแม่เหล็กไฟฟ้า และปัจจัยที่ไม่พึงประสงค์อื่นๆ จากการเบี่ยงเบนของความถี่จีโนไทป์จริงจากค่าที่คำนวณได้ จึงสามารถกำหนดผลกระทบของปัจจัยด้านสิ่งแวดล้อมได้ (ในกรณีนี้ต้องปฏิบัติตามหลักการของความแตกต่างเพียงอย่างเดียวโดยให้ศึกษาอิทธิพลของปริมาณโลหะหนักในดินที่มีต่อโครงสร้างทางพันธุกรรมของประชากรของพืชบางชนิด จากนั้นประชากรสองคนที่อาศัยอยู่ในสภาพที่คล้ายกันอย่างยิ่ง ควรเปรียบเทียบความแตกต่างในสภาพความเป็นอยู่ควรอยู่ที่ปริมาณโลหะบางชนิดในดินที่แตกต่างกัน)

1. ประวัติแนวคิดเรื่อง “ประชากร” คำจำกัดความสมัยใหม่ของประชากร โครงสร้างทางพันธุกรรมของประชากร

2. กฎหมาย Hardy–Weinberg – กฎหมายพื้นฐานของพันธุศาสตร์ประชากร

3. การดำเนินการตามกฎหมายฮาร์ดี-ไวน์เบิร์กในประชากรตามธรรมชาติ ความสำคัญเชิงปฏิบัติของกฎหมาย Hardy–Weinberg

4. ความหลากหลายทางชีวภาพ ความหลากหลายทางพันธุกรรมของประชากรซึ่งเป็นพื้นฐานของความหลากหลายทางชีวภาพ ปัญหาการอนุรักษ์ความหลากหลายทางชีวภาพ

1. ประวัติแนวคิดเรื่อง “ประชากร” คำจำกัดความสมัยใหม่ของประชากร โครงสร้างทางพันธุกรรมของประชากร

คำว่า "ประชานิยม" มาจากภาษาละติน populus - ประชากร เป็นเวลานาน (ตั้งแต่ ปลาย XVIIIค.) ประชากรถูกเรียก (และมักเรียกในปัจจุบัน) ว่ากลุ่มสิ่งมีชีวิตใด ๆ ที่อาศัยอยู่ในดินแดนบางแห่ง

ในปี 1903 นักพันธุศาสตร์ชาวเดนมาร์ก วิลเฮล์ม ลุดวิก โยฮันเซน ใช้คำว่า "ประชากร" เป็นครั้งแรกเพื่อระบุกลุ่มบุคคลที่มีความหลากหลายทางพันธุกรรม

โยฮันเซนเป็นคนแรกที่ใช้ชุดวิธีทางพันธุกรรมและสถิติเพื่อศึกษาโครงสร้างประชากรของสิ่งมีชีวิตที่ผสมพันธุ์เอง (ผสมเกสรด้วยตนเอง) เขาเลือกเป็นเป้าหมายในการศึกษาประชากรของผู้ผสมเกสรด้วยตนเอง ซึ่งสามารถแบ่งออกเป็นกลุ่มลูกหลานของพืชที่ผสมเกสรด้วยตนเองแต่ละชนิดได้อย่างง่ายดาย เช่น เพื่อแยกเส้นบริสุทธิ์ วิเคราะห์มวล (ขนาด) ของเมล็ดถั่ว Phaseolus vulgaris เป็นที่ทราบกันดีอยู่แล้วว่ามวลเมล็ดถูกกำหนดโดยความหลากหลายทางชีวภาพ และได้รับอิทธิพลอย่างมากจากปัจจัยด้านสิ่งแวดล้อม

โยฮันเซ่นชั่งน้ำหนักเมล็ดถั่วพันธุ์หนึ่งแล้วจึงสร้าง ซีรีย์การเปลี่ยนแปลงตามตัวบ่งชี้นี้ น้ำหนักแตกต่างกันไปตั้งแต่ 150 ถึง 750 มก. ต่อจากนั้นจึงแยกเมล็ดที่มีน้ำหนัก 250...350 และ 550...650 มก. แยกกัน ชั่งน้ำหนักเมล็ดจากพืชที่ปลูกแต่ละต้นอีกครั้ง เมล็ดพันธุ์หนัก (550...650 มก.) และเมล็ดเบา (250...350 มก.) คัดเลือกจากพันธุ์ที่เป็นตัวแทนของประชากร ทำให้พืชที่มีเมล็ดมีน้ำหนักต่างกัน น้ำหนักเฉลี่ยของเมล็ดพืชที่ปลูกจากเมล็ดหนักคือ 518.7 มก. และจากปอด – 443.4 มก. สิ่งนี้แสดงให้เห็นว่าประชากรถั่วหลากหลายชนิดประกอบด้วยพืชที่มีพันธุกรรมต่างกัน ซึ่งแต่ละชนิดสามารถเป็นบรรพบุรุษของสายพันธุ์แท้ได้ ตลอดระยะเวลา 6...7 รุ่น โยฮันเซ่นได้คัดเลือกเมล็ดพันธุ์หนักและเมล็ดเบาจากแต่ละต้นแยกกัน ไม่มีการเปลี่ยนแปลงมวลเมล็ดในทุกบรรทัด ความแปรปรวนของขนาดเมล็ดภายในเส้นบริสุทธิ์ไม่ใช่การถ่ายทอดทางพันธุกรรมและการดัดแปลง

ดังนั้น V. Johansen จึงเปรียบเทียบประชากรที่มีความหลากหลายทางพันธุกรรม (ต่างกัน) กับเส้นบริสุทธิ์ที่เป็นเนื้อเดียวกัน (หรือโคลน) ซึ่งการคัดเลือกเป็นไปไม่ได้ (ไม่มีทางเลือก!)

ในไม่ช้าก็มีการศึกษาที่คล้ายกันเกี่ยวกับสิ่งมีชีวิตที่มีการปฏิสนธิข้ามสายเลือด (งานของ D. Jones และ E. East กับยาสูบ)

ก็อดฟรีย์ ฮาร์ดี นักคณิตศาสตร์ชาวอังกฤษ (1908) ได้กำหนดแนวคิดของ panmixia (การผสมข้ามพันธุ์อย่างอิสระ) และสร้างแบบจำลองทางคณิตศาสตร์เพื่ออธิบายโครงสร้างทางพันธุกรรมของประชากรที่มีภาวะตื่นตระหนก เช่น ประชากรของสิ่งมีชีวิตต่างหากที่ผสมพันธุ์กันได้อย่างอิสระ วิลเฮล์ม ไวน์เบิร์ก นักมานุษยวิทยาชาวเยอรมัน (ในปี 1908 เดียวกัน) ซึ่งเป็นอิสระจากฮาร์ดี ได้สร้างแบบจำลองที่คล้ายคลึงกันของประชากรที่มีภาวะตื่นตระหนก

หลักคำสอนเรื่องความหลากหลายของประชากรได้รับการพัฒนาโดยนักพันธุศาสตร์ชาวรัสเซีย Sergei Sergeevich Chetverikov งานของเขาเรื่อง "On Some Aspects of the Evolutionary Process from the Point of View of Modern Genetics" (1926) ได้วางรากฐานสำหรับวิวัฒนาการสมัยใหม่และพันธุศาสตร์ประชากร ในปี 1928 Alexander Sergeevich Serebrovsky ได้สร้างหลักคำสอนเรื่องกลุ่มยีน

ในช่วงทศวรรษที่ 1920-1950 ในประเทศที่พูดภาษาอังกฤษแนวคิดเรื่องประชากรในอุดมคติกำลังก่อตัวขึ้นและบนพื้นฐานของแนวคิดนี้พันธุศาสตร์ทางคณิตศาสตร์กำลังพัฒนาอย่างเข้มข้น (Sewell Wright, Ronald Fisher, John Haldane (เพื่อไม่ให้สับสนกับนักสรีรวิทยา Haldane) ฯลฯ .)

ในประเทศของเราแม้จะมีการปกครองแบบ Lysenkoism แต่หลักคำสอนเรื่องประชากรก็ได้รับการพัฒนาในงานของ I.I. Shmalhausen (ประชากรถือเป็นหน่วยพื้นฐานของกระบวนการวิวัฒนาการ), A.N. Kolmogorov (วิเคราะห์กระบวนการสุ่มในประชากร) และนักวิทยาศาสตร์คนอื่น ๆ อย่างไรก็ตาม ในกรณีส่วนใหญ่ ประชากรจะได้รับการพิจารณาจากมุมมองทางนิเวศวิทยา (ตัวอย่างเช่น เป็นรูปแบบหนึ่งของการดำรงอยู่ของสายพันธุ์ S.S. Schwartz) เฉพาะในปี พ.ศ. 2449-2513 ต้องขอบคุณผลงานของ N.V. Timofeev-Resovsky และผู้ร่วมงานของเขากำลังสร้างแนวทางสังเคราะห์เพื่อกำหนดประชากรให้เป็นระบบนิเวศและพันธุกรรม

ลองพิจารณาแนวทางหลักสามประการในการกำหนดแนวคิดเรื่อง "ประชากร": นิเวศวิทยา พันธุกรรม และการสังเคราะห์

แนวทางนิเวศวิทยา

จากมุมมองทางนิเวศวิทยา ประชากรคือกลุ่มของบุคคลหนึ่งสายพันธุ์ภายใน biocenosis เดียว (phytocenosis) นั่นคือการรวมกลุ่มภายในความจำเพาะซึ่งสอดคล้องกับช่องทางนิเวศน์วิทยาที่ตระหนักน้อยที่สุด กลุ่มบุคคลดังกล่าวเรียกอีกอย่างว่าประชากรในระบบนิเวศหรือในท้องถิ่น เช่นเดียวกับ (สำหรับพืช) ประชากรโคอีโนติก หรือเรียกง่ายๆ ว่าประชากรโคอีโนโนติก

เพื่ออธิบายซอกนิเวศน์วิทยา จะใช้คุณลักษณะด้านสิ่งแวดล้อมเชิงพื้นที่ ชั่วคราว และตามความเป็นจริง ดำเนินการแล้ว ช่องนิเวศวิทยาสามารถแสดงเป็นชุดที่แท้จริงของสภาพระบบนิเวศเชิงพื้นที่และเชิงพื้นที่ที่เกิดขึ้นจริงซึ่งการดำรงอยู่และการสืบพันธุ์ของสายพันธุ์เกิดขึ้น ชุดของสภาพทางนิเวศเชิงพื้นที่และเชิงพื้นที่ตามความเป็นจริงที่จำเป็นสำหรับการสืบพันธุ์ของสายพันธุ์นั้นเรียกอีกอย่างว่าโพรงที่สร้างใหม่ ในพืชมันเป็นคุณสมบัติเฉพาะของช่องการงอกใหม่ที่กำหนดประเภทหลักของโครงสร้างลำดับชั้น (เชิงพื้นที่) ของประชากร

ดังนั้น จากมุมมองทางนิเวศน์ ประชากรคือกลุ่มของปัจเจกบุคคลที่รวมกันเป็นหนึ่งเดียวตามเงื่อนไขเชิงพื้นที่และเชิงนิเวศน์

ประชากร - สิ่งเหล่านี้คือระบบทางชีววิทยาเหนือสิ่งมีชีวิตที่มีคุณสมบัติหลายประการที่ไม่มีอยู่ในตัวบุคคลหรือเพียงกลุ่มบุคคล มีลักษณะคงที่ของประชากร (จำนวน ความหนาแน่น พื้นที่ประชากร) และแบบไดนามิก (การเจริญพันธุ์ การตาย การเติบโตของประชากรสัมพัทธ์และสัมบูรณ์)

สถิติประชากร

ตัวเลข. ความอุดมสมบูรณ์คือจำนวนบุคคลทั้งหมดในประชากร มีขนาดจำกัดต่ำกว่า ซึ่งประชากรไม่สามารถดำรงอยู่ได้เป็นเวลานาน

ในกรณีนี้จำเป็นต้องคำนึงถึงไม่ใช่ทุกคน แต่เฉพาะผู้ที่มีส่วนร่วมในการสืบพันธุ์เท่านั้น - นี่คือขนาดประชากรที่มีประสิทธิภาพ ตัวอย่างเช่น ถ้าจาก 100 คน มีผู้ชาย 50 คน และผู้หญิง 50 คน ดังนั้น Ne = 100 ถ้าจากทั้งหมด 100 คน มีเพศเดียว 90 คน และอีก 10 คน ให้เลือก Ne = 36 ถ้าจาก 100 คน มีเพศอื่น 1 คนต่อ 99 คนในเพศเดียว ดังนั้น Ne = 4. ในกรณีที่มีคลื่นประชากร ขนาดประชากรเฉลี่ยจะถูกกำหนดเป็นค่าเฉลี่ยฮาร์มอนิก

โดยทั่วไปแล้ว ขนาดของประชากรจะวัดเป็นรายบุคคลหลายแสนคน (ประชากรดังกล่าวเรียกว่าประชากรมีโซ) ในสัตว์เลี้ยงลูกด้วยนมบนบกขนาดใหญ่ ขนาดประชากรสามารถลดลงเหลือหลายสิบคน (ประชากรขนาดเล็ก) พืชและสัตว์ไม่มีกระดูกสันหลังก็มีประชากรจำนวนมากเช่นกัน ซึ่งเข้าถึงผู้คนหลายล้านคน ในมนุษย์ ขนาดประชากรขั้นต่ำคือประมาณ 100 คน

ความหนาแน่น. ในกรณีส่วนใหญ่ ไม่สามารถระบุขนาดที่แน่นอนของประชากรได้ จากนั้นจึงใช้คุณลักษณะที่ได้รับ - ความหนาแน่นของประชากร ความหนาแน่นหมายถึงจำนวนเฉลี่ยของบุคคลต่อหน่วยพื้นที่หรือปริมาตรของพื้นที่ที่ประชากรครอบครอง ในระบบนิเวศน์ ความหนาแน่นยังหมายถึงมวล (ชีวมวล) ของประชากรต่อหน่วยพื้นที่หรือปริมาตร ความหนาแน่นของประชากรต่ำช่วยลดโอกาสในการแพร่พันธุ์แต่เพิ่มโอกาสในการอยู่รอด ในทางตรงกันข้าม ความหนาแน่นสูงจะเพิ่มโอกาสในการสืบพันธุ์ แต่ลดโอกาสรอดชีวิต ดังนั้นประชากรแต่ละกลุ่มจะต้องมีความหนาแน่นที่เหมาะสม

ช่วงของประชากร ความหนาแน่นของประชากรมีความสัมพันธ์อย่างใกล้ชิดกับโครงสร้างเชิงพื้นที่ ในประชากรประเภทเกาะ (ที่มีขอบเขตการกระจายที่ชัดเจน) ความหนาแน่นของการกระจายตัวของบุคคลสามารถสม่ำเสมอได้ อย่างไรก็ตาม ในประชากรที่ราบลุ่ม ขอบเขตการกระจายตัวจะเบลออยู่เสมอ ในประชากรในอุดมคติ เราสามารถแยกแยะแกนกลางของมันได้ (ดินแดนที่มีความหนาแน่นสูงสุด เช่น วงกลม) ขอบนอก (ดินแดนที่มีความหนาแน่นต่ำ เช่น วงแหวน) และขอบรอบนอก (ดินแดนที่มีความหนาแน่นต่ำ ซึ่งไม่รับประกันการสืบพันธุ์ของ ประชากร). ในประชากรจริง โครงสร้างเชิงพื้นที่มีหลายประเภท และประเภทของการกระจายความหนาแน่นก็เช่นกัน โดยทั่วไปแล้ว ที่อยู่อาศัยของประชากรประเภทต่อไปนี้มีความโดดเด่น: ต่อเนื่อง, แตกหัก, ตาข่าย, มีวงแหวน, ริบบิ้นและรวมกัน

พลวัตของประชากร

ภาวะเจริญพันธุ์ การสืบพันธุ์นำไปสู่การปรากฏตัวของบุคคลใหม่ในประชากร จำนวนบุคคลใหม่ที่ปรากฏในประชากรต่อหน่วยเวลาเรียกว่าอัตราการเกิดสัมบูรณ์ แนวคิดเรื่อง "บุคคลใหม่" ได้รับการกำหนดไว้อย่างไม่มีกฎเกณฑ์ และขึ้นอยู่กับลักษณะของสายพันธุ์ เป้าหมายและวัตถุประสงค์ของการศึกษา และปัจจัยอื่นๆ ตัวอย่างเช่น บุคคลใหม่ (หรือบุคคลที่ไม่มีอายุ) อาจถือเป็นตัวอ่อน ไข่ ตัวอ่อน หรือบุคคลที่ออกมาจากการดูแลของผู้ปกครอง อัตราส่วนของจำนวนบุคคลใหม่ต่อจำนวนบุคคลที่มีอยู่เรียกว่าอัตราการเกิดสัมพัทธ์ (เฉพาะ) ภาวะเจริญพันธุ์สัมพัทธ์สามารถคำนวณได้ต่อรายบุคคลหรือต่อ 1,000 ราย ในระหว่างการสืบพันธุ์ ขนาดของประชากรมีการเปลี่ยนแปลงอยู่ตลอดเวลา ดังนั้นจึงมีการใช้แนวคิดเรื่องภาวะเจริญพันธุ์จำเพาะในทันที กล่าวคือ อัตราการเกิดต่อบุคคลในระยะเวลาอันสั้น ช่วงเวลานี้ขึ้นอยู่กับลักษณะของสายพันธุ์ สำหรับบุคคล 1 ปีถือเป็นช่วงเวลาที่ค่อนข้างสั้น

มีสายพันธุ์ monocyclic (polycarpic ในพืช) ซึ่งตัวแทนจะแพร่พันธุ์ได้ครั้งเดียวในชีวิต และสายพันธุ์ polycyclic (polycarpic ในพืช) ซึ่งตัวแทนจะแพร่พันธุ์ซ้ำแล้วซ้ำอีก

ในสิ่งมีชีวิตดิพลอยด์ที่ต่างกัน การประเมินภาวะเจริญพันธุ์มีความซับซ้อนเนื่องจากพ่อแม่คู่หนึ่งจำเป็นต้องสืบพันธุ์ลูกหนึ่งคน ในด้านประชากรศาสตร์ มักนับเฉพาะผู้หญิงเท่านั้น อย่างไรก็ตาม จากมุมมองทางพันธุกรรม เพศหญิงและเพศชายถ่ายทอดยีน (อัลลีล) ของตนไปยังรุ่นต่อ ๆ ไปได้อย่างเท่าเทียมกัน ดังนั้นจึงจำเป็นต้องแยกแยะระหว่างภาวะเจริญพันธุ์ของเพศหญิงและอัตราการสืบพันธุ์ต่อบุคคล โดยไม่คำนึงถึงเพศ ตัวอย่างเช่น ในประชากรชาย 500 คนและหญิง 500 คน บุคคลที่มีอายุเป็นศูนย์ 1,000 คนจะปรากฏตัวต่อหน่วยเวลา อัตราการเกิดที่เฉพาะเจาะจงคือทารกแรกเกิดหนึ่งคนต่อบุคคล แต่ผู้หญิงแต่ละคนมีลูกหลานสองคน และผู้ชายแต่ละคนก็มีลูกหลานสองคน

ขนาดประชากรสามารถเพิ่มขึ้นได้ไม่เพียงแต่เนื่องจากอัตราการเกิดเท่านั้น แต่ยังเนื่องจากการอพยพของบุคคลจากประชากรอื่นด้วย มีประชากรที่ต้องพึ่งพาและกึ่งพึ่งพาซึ่งรักษาและเพิ่มจำนวนได้อย่างแม่นยำเนื่องจากการย้ายถิ่นฐาน

ความตาย ความเป็นมรรตัยเป็นแนวคิดที่ตรงกันข้ามกับภาวะเจริญพันธุ์ มีการแยกแยะความแตกต่างระหว่างการเสียชีวิตแบบสัมบูรณ์ (จำนวนบุคคลที่เสียชีวิตต่อหน่วยเวลา) และการเสียชีวิตแบบสัมพันธ์ (เฉพาะเจาะจง) (จำนวนบุคคลที่เสียชีวิตต่อหน่วยเวลาต่อบุคคล หรือต่อ 1,000 คน)

ธรรมชาติของการตายอธิบายไว้ในตารางและเส้นโค้งการอยู่รอด ซึ่งแสดงสัดส่วนของทารกแรกเกิดที่รอดชีวิตจนถึงช่วงอายุหนึ่งๆ เส้นโค้งการอยู่รอดมักจะถูกพล็อตในระบบพิกัด: "อายุ – ลอการิทึมของจำนวนบุคคลที่รอดชีวิต" ในกรณีนี้ เส้นโค้งสามารถนูน เว้า หรือรวมกันได้

ในส่วนที่เกี่ยวข้องกับอัตราการตายคงที่ ได้มีการนำแนวคิดเรื่องการตายอย่างจำเพาะชั่วขณะมาใช้ กล่าวคือ อัตราส่วนของบุคคลที่เสียชีวิตต่อจำนวนบุคคลทั้งหมดในช่วงเวลาอันจำกัด (คล้ายกับอัตราการเจริญพันธุ์อย่างจำเพาะในทันที)

ขนาดประชากรสามารถลดลงได้ไม่เพียงแต่เนื่องจากการตายเท่านั้น แต่ยังเนื่องจากการอพยพของบุคคลอีกด้วย

การเพิ่มขึ้นของจำนวนสัมพัทธ์ ในขั้นแรกเมื่อคำนวณการเติบโตของประชากรจะคำนึงถึงอัตราการเกิดเฉพาะทันทีและอัตราการตายเฉพาะทันที (ตัวชี้วัดเชิงสัมพันธ์) จากนั้น การเติบโตของประชากรเรียกว่าศักยภาพทางชีวภาพ หรือพารามิเตอร์มัลธัสเซียน (r)

สำหรับประชากรที่อยู่โดดเดี่ยว

r = อัตราการเกิด – อัตราการเสียชีวิต

ในที่ที่มีประชากรเปิดกว้าง

r = (อัตราการเกิด + การย้ายถิ่นฐาน) – (อัตราการตาย + การย้ายถิ่นฐาน)

การเติบโตของประชากรอาจเป็นค่าบวก ศูนย์ หรือลบก็ได้ ถ้า r > 0 แสดงว่าประชากรจะเพิ่มขนาด ถ้า r = 0 ประชากรจะรักษาขนาดให้คงที่หาก r< 0, то численность популяции сокращается.

จำนวนเพิ่มขึ้นอย่างแน่นอน ถ้า r เป็นค่าคงที่ (ไม่ขึ้นอยู่กับขนาดประชากร) ดังนั้นการเปลี่ยนแปลงขนาดประชากรสัมบูรณ์ต่อหน่วยเวลา (dN/dt) และขนาดประชากรสัมบูรณ์ใน ช่วงเวลานี้เวลา (Nt) อธิบายโดยสมการการเติบโตแบบเอ็กซ์โปเนนเชียล

อย่างไรก็ตาม ในชุมชนที่แท้จริงมักจะมีทรัพยากรที่จำกัดอยู่เสมอ ความสามารถของช่องนิเวศน์ (K) คือขนาดประชากรสูงสุดที่เป็นไปได้ภายใต้เงื่อนไขที่กำหนด ในสภาวะสุญญากาศทางนิเวศน์ (นั่นคือ ด้วยทรัพยากรสิ่งแวดล้อมไม่จำกัด และในกรณีที่ไม่มีการแข่งขัน) ค่า r ยังคงเป็นค่าสูงสุดที่เป็นไปได้และคงที่ แต่เมื่อขนาดประชากรเพิ่มขึ้น ค่านี้จะลดลง ในกรณีที่ง่ายที่สุด มันจะลดลงเป็นเส้นตรงกับขนาดประชากรที่เพิ่มขึ้น ในกรณีนี้ การเปลี่ยนแปลงขนาดประชากรสัมบูรณ์อธิบายได้ด้วยสมการเวอร์ฮุลสต์–เพิร์ล ในรูปแบบกราฟิก รูปแบบนี้จะแสดงด้วยเส้นโค้งลอจิสติก (ซิกมอยด์)

อย่างไรก็ตาม ในประชากรจริง การพึ่งพา r บน N และ K นั้นไม่เป็นเชิงเส้น (ผลกระทบแบบกลุ่ม) นอกจากนี้ เมื่อประชากรเปลี่ยนแปลง ลักษณะทางนิเวศน์ของประชากรจะเปลี่ยนไป (เช่น การเปลี่ยนแปลงเกิดขึ้นจากอาหารหลักไปเป็นอาหารรอง) จากนั้นค่า K อาจเปลี่ยนแปลงไป นอกจากนี้ยังจำเป็นต้องคำนึงถึงความเฉื่อยของกระบวนการสืบพันธุ์และความตายนั่นคือต้องใช้เวลาในการเปลี่ยนแปลงตัวบ่งชี้เหล่านี้ ในช่วงเวลานี้ ธรรมชาติของการกระทำของปัจจัยด้านสิ่งแวดล้อมอาจเปลี่ยนแปลง (เช่น การเปลี่ยนแปลงด้านสิ่งแวดล้อมตามฤดูกาลหรือในระยะยาว) ในประชากรธรรมชาติ กระบวนการแกว่ง (คลื่นประชากร) อาจเกิดขึ้นเนื่องจากการมีผลป้อนกลับเชิงลบระหว่าง r และ N

สมการเวอร์ฮุลสต์-เพิร์ลอธิบายพลวัตของประชากรเชิงเดี่ยวได้ค่อนข้างแม่นยำ เช่น ประชากรเทียมของซิเลียตและสิ่งมีชีวิตขนาดเล็กอื่นๆ ที่มี ระยะเวลาอันสั้นการสร้างในสภาพห้องปฏิบัติการ อย่างไรก็ตาม สมการนี้ช่วยในการระบุรูปแบบหลักของการเติบโตของประชากรตามธรรมชาติ และเมื่อแนะนำปัจจัยแก้ไข เพื่อทำนายพลวัตของพวกมันได้อย่างแม่นยำ

ปัจจัยเพิ่มเติมที่กำหนดพลวัตของประชากร พลวัตของประชากรได้รับอิทธิพลจากปัจจัยที่ขึ้นอยู่และไม่ขึ้นอยู่กับความหนาแน่น (จำนวน) ของประชากร ตัวอย่างเช่น ผลกระทบของปัจจัยทางภูมิอากาศในกรณีส่วนใหญ่ (แต่ไม่เสมอไป!) ไม่ได้ขึ้นอยู่กับความหนาแน่นของประชากร อย่างไรก็ตาม ปัจจัยต่างๆ เช่น ความพร้อมของทรัพยากรและความสัมพันธ์ระหว่างความจำเพาะมักจะขึ้นอยู่กับความหนาแน่น

ประชากรของสายพันธุ์ที่ความอุดมสมบูรณ์และการตายส่วนใหญ่ขึ้นอยู่กับการกระทำของปัจจัยภายนอกอาจมีการเปลี่ยนแปลงอย่างรวดเร็วในศักยภาพทางชีวภาพและด้วยเหตุนี้จึงเปลี่ยนจำนวนอย่างรวดเร็วจึงเรียกว่าฉวยโอกาส แอมพลิจูดของคลื่นประชากรสูงถึง 3-6 ลำดับความสำคัญ (นั่นคือในช่วงเวลาสั้น ๆ จำนวนจะเปลี่ยนไปหลายพันล้านครั้ง) ประชากรเหล่านี้ไม่ค่อยมีขนาดถึงขนาด K และดำรงอยู่เนื่องจากมีความดกของไข่สูง (rmax สูง) วิธีการรักษาประชากรนี้เรียกว่า r-strategy r-Strategists (“หมาจิ้งจอก”) มีลักษณะพิเศษคือมีอัตราการเจริญพันธุ์สูง มีความสามารถในการแข่งขันต่ำ การพัฒนาที่รวดเร็ว และอายุขัยสั้น

ประชากรของสายพันธุ์ที่อัตราการเจริญพันธุ์และอัตราการตายขึ้นอยู่กับความหนาแน่นเป็นส่วนใหญ่ (นั่นคือ ขึ้นอยู่กับลักษณะของประชากร) จะขึ้นอยู่กับการกระทำของปัจจัยภายนอกน้อยกว่า ประชากรเหล่านี้เรียกว่าสมดุลหรืออยู่กับที่ โดยจะคงตัวเลขไว้ใกล้กับค่า K ดังนั้นวิธีการรักษาประชากรดังกล่าวจึงเรียกว่ากลยุทธ์ K K-Strategists (“สิงโต”) มีลักษณะพิเศษคืออัตราการตายต่ำ ความสามารถในการแข่งขันสูง การพัฒนาที่ยาวนาน และอายุขัยที่ยืนยาว

แนวทางทางพันธุกรรม

จากมุมมองทางพันธุกรรมประชากร เป็นระบบทางพันธุกรรมที่มีโครงสร้างทางพันธุกรรมที่มีการกำหนดไว้ในอดีต หลักการพื้นฐานของพันธุศาสตร์ประชากรได้รับการพัฒนาบนพื้นฐานของการศึกษาประชากรตามธรรมชาติและแบบจำลองของสัตว์ที่มีความต่างกันสูง (หอย แมลง สัตว์มีกระดูกสันหลัง) ซึ่งสืบพันธุ์ตัวเองโดยใช้การสืบพันธุ์แบบอาศัยเพศตามปกติ - แอมฟิมิซิส หรือการรวมตัวกันของเซลล์สืบพันธุ์เพศหญิงและเพศชาย ในกรณีเช่นนี้ กลุ่มบุคคลที่สามารถผสมพันธุ์และให้กำเนิดลูกหลานที่สมบูรณ์ (เช่น มีชีวิตและเจริญพันธุ์) เรียกว่าประชากรทางพันธุกรรมหรือประชากรเมนเดเลียน ในทางกลับกันทายาทที่ครบกำหนดจะต้องผสมพันธุ์กันและให้กำเนิดลูกหลานที่เต็มเปี่ยมนั่นคือประชากรจะต้องมีอยู่มาหลายชั่วอายุคน

ดังนั้น จากมุมมองทางพันธุกรรม ประชากรคือกลุ่มของบุคคลที่มีความเกี่ยวข้องกันในระดับที่ค่อนข้างสูง

ภายในกรอบของแนวทางทางพันธุกรรมมีการเน้นแนวคิดเรื่องประชากรในอุดมคติ

ประชากรในอุดมคติ เป็นแนวคิดเชิงนามธรรมที่ใช้กันอย่างแพร่หลายในการสร้างแบบจำลองกระบวนการวิวัฒนาการระดับจุลภาค เมื่ออธิบายระบบการผสมข้ามพันธุ์ในประชากรในอุดมคติ แนวคิดของ panmixia ถูกนำมาใช้กันอย่างแพร่หลาย - การผสมข้ามพันธุ์ฟรีแบบสุ่ม ซึ่งความน่าจะเป็นที่จะพบกับเซลล์สืบพันธุ์ไม่ได้ขึ้นอยู่กับจีโนไทป์หรืออายุของบุคคลที่ผสมข้าม หากไม่รวมการเลือกเพศ แนวคิดของแหล่งเก็บเซลล์สืบพันธุ์สามารถนำไปใช้กับประชากรที่มีภาวะตื่นตระหนก โดยแหล่งเก็บเซลล์สืบพันธุ์ (แหล่งรวมยีน) ก่อตัวขึ้นในประชากรในช่วงระยะเวลาการสืบพันธุ์ รวมถึงแหล่งรวมเซลล์สืบพันธุ์เพศหญิงและแหล่งรวมของ gametes ชาย หากสมาชิกของประชากรอยู่ห่างจากกันเท่ากัน การพบกันของเซลล์สืบพันธุ์และการก่อตัวของไซโกตจะเกิดขึ้นแบบสุ่ม (แนวคิดเรื่องประชากรในอุดมคติจะกล่าวถึงโดยละเอียดด้านล่าง)

ประชากรที่แท้จริง แตกต่างจากอุดมคติมากหรือน้อย ความแตกต่างที่สำคัญที่สุดประการหนึ่งคือวิธีการเล่นที่หลากหลาย ขึ้นอยู่กับวิธีการสืบพันธุ์ ประชากรประเภทต่อไปนี้มีความโดดเด่น:

สะเทินน้ำสะเทินบก – วิธีการสืบพันธุ์หลักคือการสืบพันธุ์แบบอาศัยเพศตามปกติ

แอมฟิมิกติก แพมิกติก – เมื่อเกิดคู่ผสมพันธุ์ จะสังเกต panmixia (การผสมข้ามอิสระ)

สัตว์สะเทินน้ำสะเทินบกโดยกำเนิด – เมื่อเกิดคู่ผสมพันธุ์ จะสังเกตการผสมพันธุ์ (การผสมพันธุ์แบบผสมพันธุ์ การผสมพันธุ์แบบผสมพันธุ์ การร่วมประเวณีระหว่างพี่น้อง) กรณีที่รุนแรงของการผสมพันธุ์คือการปฏิสนธิด้วยตนเอง

เลวร้าย – มีการสังเกตการเบี่ยงเบนต่าง ๆ จากกระบวนการทางเพศตามปกติ เช่น apomixis, parthenogenesis, gynogenesis, androgenesis; สังเกตได้ในรูปแบบ agamic (ไม่อาศัยเพศ);

โคลนอล ในกรณีที่ไม่มีกระบวนการทางเพศและการสืบพันธุ์โดยวิธีพืชหรือด้วยความช่วยเหลือของสปอร์การสืบพันธุ์แบบไม่อาศัยเพศ (เช่น conidia) กรณีพิเศษของการโคลนนิ่งคือ polyembryony - การพัฒนาของตัวอ่อนหลายตัวจากไซโกตตัวเดียว:

รวมกัน - ตัวอย่างเช่น clonal-amphimictic ระหว่าง metagenesis ใน coelenterates (การสลับของการสืบพันธุ์แบบไม่อาศัยเพศและการสืบพันธุ์แบบอาศัยเพศ) และความแตกต่าง (การสลับระหว่างรุ่น parthenogenetic และ amphimictic ในหนอน สัตว์ขาปล้องบางชนิดและคอร์ดที่ต่ำกว่า)

คำจำกัดความ

ปันมีเซีย (ฟรีครอส) หมายความว่าการก่อตัวของคู่ผสมพันธุ์ไม่ได้รับผลกระทบจากจีโนไทป์หรืออายุของบุคคลที่มีส่วนร่วมในการสืบพันธุ์ ในความเป็นจริง นี่หมายความว่าลักษณะที่เป็นปัญหาไม่มีผลกระทบที่เห็นได้ชัดเจนต่อการก่อตัวของคู่ผสมพันธุ์

การผสมพันธุ์ – การผสมพันธุ์ในสัตว์ การผสมพันธุ์ - การผสมพันธุ์ในพืช การร่วมประเวณีระหว่างพี่น้อง (incest) – การผสมพันธุ์ในมนุษย์

อะโปมิกซ์ - สิ่งเหล่านี้คือการก่อตัวของเอ็มบริโอหลายรูปแบบซึ่งไม่เกิดการรวมตัวกันของเซลล์ทั้งสอง คำนี้มักใช้เกี่ยวข้องกับพืช ในระหว่าง apomixis สิ่งมีชีวิตใหม่สามารถพัฒนาจากไข่ที่ไม่ได้รับการปฏิสนธิ (ดู parthenogenesis) เช่นเดียวกับจากเซลล์พิเศษอื่น ๆ ของถุงตัวอ่อน (เช่นจากเซลล์ antipodal หรือ synergid) บ่อยครั้งน้อยกว่า - โดยตรงจากเซลล์ของนิวเซลลัส หรือจำนวนเต็มของออวุล ตัวอย่างของพืช apomict: เหยี่ยว, ดอกแดนดิไลออน, เสื้อคลุม

การเกิดพาร์ทีโนเจเนซิส เป็นรูปแบบเบี่ยงเบนของกระบวนการทางเพศซึ่งสิ่งมีชีวิตใหม่พัฒนาจากไข่ที่ไม่ได้รับการผสมพันธุ์โดยไม่ต้องมีส่วนร่วมของเซลล์สืบพันธุ์เพศชาย ความแตกต่างเกิดขึ้นระหว่างการเกิดพาร์ทีโนเจเนซิสที่ยังไม่ได้รีดิวซ์กับการพัฒนาเอ็มบริโอจากเซลล์ดิพลอยด์ และการเกิดพาร์ทีโนเจเนซิสที่ลดลงด้วยการพัฒนาเอ็มบริโอจากไข่เดี่ยว ตามกฎแล้วการแบ่งส่วนจะสลับกับการสืบพันธุ์แบบอาศัยเพศตามปกติ (ในช่วงไซโคลมอร์โฟซิสในโรติเฟอร์, แดฟเนีย, เพลี้ยอ่อน)

การสร้างยีน เป็นรูปแบบเบี่ยงเบนของกระบวนการทางเพศซึ่งเซลล์สืบพันธุ์เพศชายทำหน้าที่กระตุ้นการพัฒนาสิ่งมีชีวิตใหม่จากไข่ แต่ไม่มีการปฏิสนธิเกิดขึ้น และนิวเคลียสของเพศชาย (โพรนิวเคลียส) จะตาย ในกรณีนี้สิ่งมีชีวิตของลูกสาวจะคงไว้เพียงโครโมโซมของมารดาเท่านั้น Gynogenesis เกิดขึ้นในลูกผสมของปลา สัตว์ครึ่งบกครึ่งน้ำ และในประชากรที่ไม่มีผู้ชายด้วย

แอนโดรเจเนซิส เป็นรูปแบบเบี่ยงเบนของกระบวนการทางเพศซึ่งเกิดการปฏิสนธิ แต่นิวเคลียสของตัวเมีย (pronucleus) จะตาย และนิวเคลียสของตัวผู้จะเข้ามาแทนที่นิวเคลียสของไซโกต ในกรณีนี้สิ่งมีชีวิตของลูกสาวจะคงไว้เพียงโครโมโซมของพ่อเท่านั้น แอนโดรเจเนซิสมักพบในหลอดทดลอง

แบบฟอร์มอะกามิค - สิ่งมีชีวิตที่ขาดการสืบพันธุ์แบบอาศัยเพศตามปกติ

โครงสร้างทางพันธุกรรมของประชากร

ประชากรแต่ละคนมีโครงสร้างทางพันธุกรรมของตัวเอง โครงสร้างทางพันธุกรรมของประชากรถูกกำหนดโดยอัตราส่วนเริ่มต้นของอัลลีล การคัดเลือกโดยธรรมชาติ และปัจจัยวิวัฒนาการเบื้องต้น (กระบวนการกลายพันธุ์และความดันการกลายพันธุ์ การแยกตัว คลื่นประชากร กระบวนการทางพันธุกรรมอัตโนมัติ ผลของผู้ก่อตั้ง การย้ายถิ่น ฯลฯ) เพื่ออธิบายโครงสร้างทางพันธุกรรมของประชากร จะใช้แนวคิด "กลุ่มอัลลีล" และ "กลุ่มยีน"

อัลเลโลฟันด์. กลุ่มอัลลีลของประชากร คือผลรวมของอัลลีลในประชากร หากพิจารณาอัลลีลสองตัวของยีนหนึ่ง: A และ a ดังนั้นโครงสร้างของกลุ่มอัลลีลจะถูกอธิบายโดยสมการ: pA + qa = 1 ในสมการนี้ สัญลักษณ์ pA แสดงถึงความถี่สัมพัทธ์ของอัลลีล A และสัญลักษณ์ qa หมายถึงความถี่สัมพัทธ์ของอัลลีล a

ประชากรที่โครงสร้างของสระอัลลีลค่อนข้างคงที่เป็นเวลานานเรียกว่านิ่ง

หากพิจารณาอัลลีลสามตัวของยีนหนึ่ง: a1, a2, a3 ดังนั้นโครงสร้างของพูลอัลลีลจะถูกอธิบายโดยสมการ: p a1 + q a2 + r a3 = 1 ในสมการนี้ สัญลักษณ์ p, q, r แสดงถึงความถี่อัลลีลที่สอดคล้องกัน

หากพิจารณาอัลลีลหลายตัวจากหลายยีน (a, b, c) โครงสร้างของกลุ่มอัลลีลจะถูกอธิบายโดยระบบสมการ:

p1 a1 + p2 a2 + p3 a3 + ... + ไพ ไอ = 1

q1 b1 + q2 b2 + q3 b3 + ... + ฉีไบ = 1

r1 c1 + r2 c2 + r3 c3 + ... + ริซี = 1

ในสมการเหล่านี้ สัญลักษณ์ pi, qi, ri บ่งบอกถึงความถี่สัมพัทธ์ของอัลลีลของยีนต่างๆ อย่างไรก็ตาม ในกรณีที่ง่ายที่สุด จะพิจารณาเฉพาะระบบไดอัลลิกแบบโมโนเจนิกเท่านั้น เช่น: A–a ในประชากรที่มีจำนวนบุคคลทั้งหมด Ntotal และจำนวนบุคคลที่มีจีโนไทป์ AA, Aa, aa ที่รู้จัก ความถี่สัมพัทธ์ของอัลลีลคำนวณโดยใช้สูตร:

p (A) = (2 Í N (AA) + N (Aa))/ รวม 2 Í N

q (a) = (2 Í N (aa) + N (Aa))/ รวม 2 Í N

หรือ q (a) = 1 – p (A)

ยีนพูล คำว่า ยีนพูล ใช้ในความหมายที่แตกต่างกัน Alexander Sergeevich Serebrovsky ผู้ก่อตั้งหลักคำสอนเรื่องกลุ่มยีนและภูมิศาสตร์ของยีน เรียกกลุ่มยีนว่า "ผลรวมของยีนทั้งหมดของสายพันธุ์ที่กำหนด... เพื่อเน้นย้ำแนวคิดที่ว่า ในรูปแบบของกลุ่มยีนเรามี ความมั่งคั่งของชาติเช่นเดียวกับในรูปของปริมาณสำรองถ่านหินที่ซ่อนอยู่ในส่วนลึกของเรา "(1928) อย่างไรก็ตาม ปัจจุบันการแสดงออกนี้ใช้เพื่อกำหนดศักยภาพทางพันธุกรรม และกลุ่มยีนหมายถึงจำนวนทั้งหมดของจีโนไทป์ทั้งหมดในประชากร

เมื่อศึกษาประชากรตามธรรมชาติ เรามักจะพบกับการครอบงำโดยสมบูรณ์: ฟีโนไทป์ของโฮโมไซโกต AA และเฮเทอโรไซโกต Aa นั้นแยกไม่ออก นอกจากนี้การกำหนดลักษณะทางโพลีจีนิกนั้นแพร่หลายในธรรมชาติและประเภทของปฏิสัมพันธ์ของยีนที่ไม่ใช่อัลลีลิก (การเติมเต็ม, epistasis, การเกิดพอลิเมอไรเซชัน) ไม่เป็นที่รู้จักเสมอไป ดังนั้นในทางปฏิบัติ มักจะไม่ใช่กลุ่มยีนที่ถูกศึกษา แต่เป็นฟีโนพูลของประชากร นั่นคืออัตราส่วนของฟีโนไทป์ ปัจจุบัน มีการพัฒนาสาขาหนึ่งของพันธุศาสตร์ประชากร ซึ่งเรียกว่า ฟีเนติกส์ประชากร

วิธีการสังเคราะห์

ประชากรเป็นเอกภาพทางนิเวศวิทยาและพันธุกรรม

คำจำกัดความที่สมบูรณ์และครอบคลุมที่สุดของประชากรมีดังต่อไปนี้:

ประชากร - กลุ่มบุคคลในสายพันธุ์เดียวกันที่สามารถสืบพันธุ์ตนเองได้น้อยที่สุด แยกตัวจากกลุ่มอื่นที่คล้ายคลึงกันไม่มากก็น้อย อาศัยอยู่ในพื้นที่หนึ่งมาเป็นเวลานานหลายชั่วอายุคน สร้างระบบพันธุกรรมของตัวเอง และสร้างช่องทางนิเวศวิทยาของตัวเอง

มักจะมีการเพิ่มคำชี้แจงจำนวนหนึ่งลงในคำจำกัดความนี้:

ประชากรเป็นรูปแบบหนึ่งของการดำรงอยู่ของสายพันธุ์ ประชากรเป็นหน่วยพื้นฐานของวิวัฒนาการ ประชากรเป็นหน่วยของการตรวจติดตามทางชีวภาพ ประชากรเป็นหน่วยหนึ่งของการจัดการ กล่าวคือ หน่วยของการแสวงหาผลประโยชน์ การคุ้มครอง และการปราบปราม

ในบางกรณี การใช้แนวคิดเรื่อง "รูปแบบอันดับประชากร" จะสะดวก รูปแบบของอันดับประชากร (FPR) หรือกลุ่มของอันดับประชากร (GPR) คือกลุ่มของบุคคลที่มีขนาดเล็กกว่าหรือใหญ่กว่าจำนวนประชากรเล็กน้อยเล็กน้อย FPR (GPR) ซึ่งมีขนาดเล็กกว่าประชากร "จริง" รวมถึงกลุ่มประชากรภายในและกลุ่มประชากรพิเศษของบุคคลในสายพันธุ์เดียวกันที่มีความสามารถในการสืบพันธุ์ด้วยตนเองอย่างน้อยบางส่วน ในเวลาเดียวกัน กลุ่มเหล่านี้ไม่ได้แยกออกจากกลุ่มอื่นที่คล้ายคลึงกันเพียงพอ ไม่สร้างระบบพันธุกรรมที่มั่นคง และไม่สร้างระบบนิเวศเฉพาะของตนเอง FPR ที่ใหญ่กว่าประชากร "จริง" รวมถึงระบบประชากรที่ประกอบด้วยประชากรหลายกลุ่มที่เชื่อมโยงถึงกันในแง่พันธุกรรมเชิงพื้นที่และ/หรือประวัติศาสตร์ (วิวัฒนาการระดับจุลภาค)

มีการใช้คำศัพท์หลายคำเพื่อระบุกลุ่มประชากรภายใน: หน่วยระบาด บริเวณใกล้เคียง เดมส์ และอื่นๆ แยกกลุ่มประชากรปลอมออกจากกัน - กลุ่มภายในเฉพาะที่ไม่เสถียรเมื่อเวลาผ่านไปและตามกฎแล้วอย่าทิ้งลูกหลานไว้ข้างหลัง การจัดกลุ่มของอันดับประชากร การจัดกลุ่มภายในประชากร และประชากรเทียมสามารถเป็นส่วนหนึ่งของประชากรที่แท้จริง หรือบนพื้นฐานของประชากรที่แท้จริงจะถูกสร้างขึ้นในภายหลัง ตัวอย่างของกลุ่มดังกล่าว: ทุ่งข้าวสาลี, ดงเบิร์ช, อาณานิคมของสัตว์ฟันแทะ, จอมปลวก, ประชากรของเขตปกครอง (ตัวอย่างเช่น อีกาของภูมิภาค Bryansk)

ในกระบวนการวิวัฒนาการของสิ่งมีชีวิตมีแนวโน้มที่จะมองเห็นรูปแบบหนึ่งหรือรูปแบบอื่นของการรวมกลุ่มได้อย่างชัดเจนซึ่งแสดงออกตั้งแต่ระดับโมเลกุลขององค์กรไปจนถึงชีวมณฑล การบูรณาการช่วยให้สามารถแบ่งการทำงานระหว่างองค์ประกอบแต่ละส่วนของระบบ ซึ่งทำให้ระบบมีความคล่องตัว ใช้งานได้จริง และประหยัดมากขึ้น การบูรณาการระดับหนึ่งที่มีอยู่ระหว่างบุคคลกับสปีชีส์หนึ่งๆ จะแสดงโดยประชากร

ประชากร- กลุ่มบุคคลประเภทเดียวกันรวมกันเป็นที่อยู่อาศัยร่วมกัน มันพัฒนาภายใต้อิทธิพลของสภาพความเป็นอยู่โดยอาศัยปฏิสัมพันธ์ของปัจจัยสามประการ: พันธุกรรม ความแปรปรวน และการคัดเลือก บุคคลในกลุ่มประชากรมีระบบการปรับตัวที่คล้ายคลึงกันกับสภาพแวดล้อม และทำซ้ำลักษณะการปรับตัวขั้นพื้นฐานจากรุ่นสู่รุ่น

ประชากรเป็นหน่วยพื้นฐานของวิวัฒนาการ ประชากรรับบทบาทนี้เนื่องจากสิ่งต่อไปนี้ คุณสมบัติ:

1. ประชากรเป็นระบบการสืบพันธุ์ด้วยตนเอง ซึ่งสามารถดำรงอยู่ได้ในระยะยาวในเวลาและสถานที่ ตรงกันข้ามกับบุคคลซึ่งชีวิตถูกจำกัดอยู่ในกรอบเวลาที่แคบ และผู้ที่ไม่สามารถละทิ้งลูกหลานได้ การสืบพันธุ์ของประชากรขึ้นอยู่กับกระบวนการสืบพันธุ์ของประชากรที่เป็นส่วนประกอบ
2. ประชากรจึงเป็นตัวแทนที่ได้รับอนุญาตจากชนิดพันธุ์เพราะว่า กลุ่มยีนของมันรวมถึงยีนระดับสปีชีส์หลักทั้งหมด ในเวลาเดียวกัน มีการทดสอบยีนใหม่และการผสมผสานของพวกมัน ซึ่งทำให้แหล่งรวมยีนของสายพันธุ์ได้รับการเสริมสมรรถนะ
3. จากการผสมข้ามพันธุ์ในประชากร ข้อมูลทางพันธุกรรมจะถูกแลกเปลี่ยนระหว่างบุคคล ซึ่งจะเปลี่ยนโครงสร้างจีโนไทป์ของประชากร ทำให้สามารถตอบสนองต่ออิทธิพลต่างๆ ได้อย่างเพียงพอ

ลักษณะสำคัญของประชากรได้แก่ แหล่งยีน จำนวน ถิ่นที่อยู่อาศัย และโครงสร้างทางจีโนไทป์ ทั้งหมดนี้เป็นแบบไดนามิก ขึ้นอยู่กับความผันผวนชั่วคราวและบางครั้งก็มีนัยสำคัญมาก กระบวนการแบบไดนามิกที่นำไปสู่การเปลี่ยนแปลงโครงสร้างทางพันธุกรรมของประชากรเก่าและการก่อตัวของประชากรใหม่ถูกกำหนดโดยคำนี้ วิวัฒนาการระดับจุลภาค.

การวิจัยในสาขาพันธุศาสตร์ประชากรเริ่มขึ้นในช่วงปีแรก ๆ ของศตวรรษที่ยี่สิบ ผู้ก่อตั้งทิศทางนี้ถือเป็นนักพันธุศาสตร์ชาวเดนมาร์ก V. Johansen ผู้พัฒนาหลักคำสอนเรื่องประชากรและเส้นสายที่บริสุทธิ์ จากการศึกษาการถ่ายทอดลักษณะเชิงปริมาณในประชากรถั่ว Johansen ได้ข้อสรุปว่าการคัดเลือกไม่ได้ผลในสายพันธุ์บริสุทธิ์และมีประสิทธิผลในประชากร ซึ่งขึ้นอยู่กับความสม่ำเสมอทางพันธุกรรมของถั่วชนิดแรกและความหลากหลายของถั่วชนิดหลัง การค้นพบของโยฮันน์เซนร่วมกับกฎของเมนเดล มีส่วนทำให้เกิดรากฐานทางวิทยาศาสตร์ในการคัดเลือก

ประชากรสัตว์และพืชส่วนใหญ่เกิดขึ้นจากการผสมข้ามพันธุ์อย่างเสรีระหว่างบุคคล - แพนมีเซีย. สิ่งเหล่านี้เรียกว่า Mendelian หรือ Panmictic ซึ่งเป็นประชากรของสัตว์ที่ไม่เหมือนกันและพืชผสม ซึ่งมีการแลกเปลี่ยนข้อมูลทางพันธุกรรมอย่างต่อเนื่องระหว่างสมาชิก ประชากรอีกประเภทหนึ่งเกิดจากสิ่งมีชีวิตที่มีลักษณะการปฏิสนธิในตัวเองหรือการสืบพันธุ์ของพืช ในกรณีนี้ การแลกเปลี่ยนยีนระหว่างบุคคลจะถูกแยกออกโดยสิ้นเชิงหรือยากลำบาก สิ่งเหล่านี้เรียกว่าประชากรปิด (พืชผสมเกสรด้วยตนเอง สัตว์กระเทย) ซึ่งก่อตัวเป็นกลุ่มของบุคคลในสายพันธุ์เดียวกัน มีต้นกำเนิดร่วมกัน กลุ่มยีนร่วมกัน และระบบการปรับตัวร่วมกัน และสุดท้าย ชนิดกลางเป็นลักษณะของประชากรพืชที่การผสมเกสรด้วยตนเองสลับกับการผสมเกสรข้าม และการสืบพันธุ์แบบอาศัยเพศด้วย apomixis (apomicts แบบปัญญา) หรือการสืบพันธุ์แบบอาศัยเพศ ประชากรดังกล่าวมักมีลักษณะเฉพาะด้วยโครงสร้างทางพันธุกรรมที่ซับซ้อน

ประชากรมนุษย์มีตำแหน่งพิเศษในสัตว์ป่า การกระทำของปัจจัยทางชีววิทยาที่เปลี่ยนแปลงโครงสร้างทางพันธุกรรมของประชากรเป็นหลัก การคัดเลือกโดยธรรมชาติเปลี่ยนแปลงไปตามการกระทำของมนุษย์เอง ด้วยความช่วยเหลือจากความก้าวหน้าทางวิทยาศาสตร์ วัฒนธรรม จริยธรรม และการแพทย์ ผู้คนทำการปรับเปลี่ยนกระบวนการสร้างประชากรอย่างมีนัยสำคัญ โดยพยายามลดความเสี่ยงของการแพร่กระจายของยีนที่ "เป็นอันตราย" อย่างไรก็ตาม การดำรงอยู่ของประชากรมนุษย์อยู่ภายใต้กฎหมายเดียวกันกับที่ทำงานในประชากรอื่น

ขั้นพื้นฐาน กฎพันธุศาสตร์ประชากรถูกคิดค้นขึ้นในปี 1908 โดยนักคณิตศาสตร์ J.G. ฮาร์ดีในอังกฤษและแพทย์ ดับเบิลยู. ไวน์เบิร์กในเยอรมนี โดยแยกจากกัน โดยอิงจากข้อมูลที่เกี่ยวข้องกับประชากรมนุษย์ หลักการสำคัญของกฎหมายนี้คือความถี่ของยีนไม่เปลี่ยนแปลงจากรุ่นสู่รุ่น และการกระจายของจีโนไทป์ในแต่ละรุ่นสอดคล้องกับสูตรทวินามของนิวตัน กล่าวคือ กำหนดโดยการยกกำลังสองผลรวมของความถี่ของอัลลีลสองตัว

ให้เราพิจารณาขั้นตอนในการได้มาซึ่งกฎหมายนี้ ลองพิจารณาประชากร Mendelian ที่ค่อนข้างใหญ่ซึ่งมีอัลลีลสองตัวจากยีนหนึ่งตัว: กและ ก. ในประชากรดังกล่าวจะมีจีโนไทป์สามแบบ: เอเอ, อ่า.และ อ่า. ให้เราแสดงความถี่ของอัลลีลที่โดดเด่นด้วย พีและถอยผ่าน ถาม. ในกรณีที่มีเซลล์สืบพันธุ์รวมกันอย่างอิสระ กและ กความถี่ของแต่ละจีโนไทป์ทั้งสามจะเท่ากับ: เอเอ = พี · พี = พี 2 ; อ่า = คิวคิว = ถาม 2. จีโนไทป์ อ่า.สามารถเกิดขึ้นได้สองวิธี คือ โดยการได้รับยีน ก- จากแม่และยีน กจากพ่อหรือในทางกลับกัน ความน่าจะเป็นของแต่ละคนจะเท่ากัน หน้าและความถี่ของจีโนไทป์โดยรวม อ่า = หน้า + หน้า = 2หน้า.

ภาพเรขาคณิต กฎหมายฮาร์ดี-ไวน์เบิร์กสามารถแสดงเป็น Punnett lattice ได้

พี 2 + 2หน้า + ถาม 2 = 1

(พี + ถาม) 2 = 1

บุคคลที่มีจีโนไทป์ เอเอจะสร้างเซลล์สืบพันธุ์ชนิดหนึ่งที่มียีนนั้น กมีความถี่ พี 2. ในบุคคลที่มีจีโนไทป์ อ่า. gametes สองประเภทจะเกิดขึ้น: ครึ่งหนึ่งด้วย ก (หน้า) และครึ่งหนึ่งด้วย ก (หน้า). บุคคลที่มีจีโนไทป์ อ่าจะให้เซลล์สืบพันธุ์ชนิดเดียวกันทั้งหมดที่มียีน กมีความถี่ ถาม 2. ความถี่ทั้งหมดของเซลล์สืบพันธุ์ที่มียีน กจึงจะเท่ากัน พี 2 + หน้า = พี(พี + ถาม) = 1 = พีและเซลล์สืบพันธุ์ที่มียีน ก: ถาม 2 + หน้า = ถาม(ถาม + พี) = ถาม· 1 = ถาม.

ดังนั้นความถี่ของ gametes และโครงสร้างประชากร (อัตราส่วนของจีโนไทป์ที่แตกต่างกัน) ในนั้นและในรุ่นต่อไปจะเท่ากัน ในกรณีนี้ ประชากรถือว่าอยู่ในสภาวะสมดุล

กฎหมาย Hardy-Weinberg เป็นพื้นฐาน สูตรนี้ช่วยให้คุณคำนวณความถี่ของจีโนไทป์ต่างๆ ในประชากรโดยอิงจากการวิเคราะห์ฟีโนไทป์ ตัวอย่างเช่น สมมติว่าในประชากรวัว สัตว์ที่มีสีแดงด้อยคิดเป็น 16% และอีก 84% ที่เหลือจะมีสีดำเด่น ดังนั้นความถี่ของการเกิดโฮโมไซกัสแบบถอย ถาม 2 = 0.16, ก ถามดังนั้น จึงเท่ากับ 0.4 เพราะ พี + ถาม= 1 แล้ว พี= 0.6. ดังนั้นความถี่ของสัตว์สีดำโฮโมไซกัส พี 2 = 0.36 และเฮเทอโรไซกัส 2 หน้า= 2 · 0.4 · 0.6 = 0.48

ผลที่ตามมาที่น่าสนใจประการหนึ่งที่ตามมาจากกฎของฮาร์ดี-ไวน์เบิร์กก็คือยีนที่หายากมีอยู่ในประชากรโดยส่วนใหญ่อยู่ในสถานะเฮเทอโรไซกัส ดังนั้นหากความถี่ของอัลลีลถอย ถาม= 0.01 จากนั้นความถี่เป็นโฮโมไซโกต ถาม 2 = 0.0001 และความถี่ในเฮเทอโรไซโกต หน้า= 0.01 · 0.99 ñ 0.01 เช่น ในสถานะเฮเทอโรไซกัสจะมีอัลลีลมากกว่าในสถานะโฮโมไซกัสถึง 100 เท่า

จากนี้ไปแทบจะเป็นไปไม่ได้เลยที่จะกำจัดการกลายพันธุ์แบบถอยที่เป็นอันตรายออกจากประชากร: จะมีโซนของเฮเทอโรไซโกตเสมอซึ่งจะซ่อนอยู่ใต้ฝาครอบของยีนที่โดดเด่น

สูตร Hardy-Weinberg ใช้สำหรับการคำนวณภายใต้เงื่อนไขต่อไปนี้:

1) หากคำนึงถึงอัลลีลคู่หนึ่ง

2) การผสมพันธุ์ของแต่ละบุคคลและการรวมกันของเซลล์สืบพันธุ์จะดำเนินการแบบสุ่มเช่น ไม่มีข้อจำกัดในการผสมแพน

3) การกลายพันธุ์เกิดขึ้นน้อยมากจนสามารถละเลยได้

4) ประชากรค่อนข้างมาก

5) บุคคลที่มีจีโนไทป์ต่างกันมีความมีชีวิตเหมือนกัน

ไม่น่าเป็นไปได้ที่ประชากรตามธรรมชาติเพียงกลุ่มเดียวจะสามารถบรรลุเงื่อนไขเหล่านี้ได้ กฎหมายนี้ใช้ได้กับสิ่งที่เรียกว่าประชากรในอุดมคติ แต่สิ่งนี้ไม่ได้เบี่ยงเบนไปจากความสำคัญของมัน ชีวิตของประชากรแต่ละกลุ่มมีช่วงหนึ่งที่อยู่ในสภาพสมดุลในความถี่ของยีนแต่ละตัว และหากความสมดุลนี้ถูกรบกวนไม่ว่าด้วยเหตุผลใดก็ตาม ประชากรก็จะฟื้นตัวอย่างรวดเร็ว