遗传变异和演化

更多的基因变异中存在人口,进化发生的机会就越大。的数量基因位点变量的增加,在每个位点等位基因的数量变得更大,可能增加一些等位基因频率将会改变以牺牲他们的交替。英国遗传学家R.A.费舍尔数学证明之间的直接关联的遗传变异在人口和进化的速度变化自然选择。这个演示体现在他的自然选择的基本定理(1930):“健身的增长率任何生物在任何时间等于它的遗传方差在健身时间。”

这个定理已被实验证实。一项研究采用不同的菌株果蝇serrata,一个物种的果蝇从澳大利亚东部和新几内亚。进化醋苍蝇可以通过育种研究它们在不同的“人口笼子”,发现数量如何变化。实验种群建立,苍蝇在他们的生活和繁殖孤立的缩影。建立了单一张力人口从苍蝇收集在新几内亚和澳大利亚;此外,混合人口构成跨越这两种菌株的苍蝇。混合人口大最初的遗传变异,因为它始于两个不同的单一张力的人群。鼓励快速进化,人群被操纵,对食物的苍蝇经历了激烈的竞争和空间。适应的实验环境被定期测量计算种群中个体的数量。

两个结果值得注意。首先,混合人口,在实验的最后,比单一张力苍蝇数量。其次,更相关,苍蝇数量的增加速度比单一张力混合人群的数量。进化适应到环境发生在两种类型的人口;两人都能够保持更高的数量随着一代又一代的进展。但是进化的速度更加快速混合组比单一张力组。更大的初始数量的遗传变异进化的速度成为可能。

测量基因变异

因为人口的发展潜力是由其遗传变异,进化论者发现感兴趣的程度自然种群的变化。它是植物和显而易见动物物种异构在各种各样的,要么就花颜色和增长习惯的植物,例如,或蜗牛的壳形状和条带模式。之间的差异更容易注意到人类面部特征,头发和肤色,身高,体重,但这样的形态差异存在于生物体的所有组。形态变化的一个问题是,它不知道有多少是由于遗传因素和可能由于环境影响。

动物和植物育种者在他们的实验中选择个人或种子excel在所需的属性蛋白质内容的玉米(玉米),例如,或牛奶收益率的奶牛。一代又一代重复选择。如果人口青睐的增殖的变化方向,它变得明显,原始股票拥有遗传变异对选中的特征。

的结果人工选择令人印象深刻。选择高油含量玉米含油量增加从76年的不到5%到19%以上,而选择低含油量降低到1%以下。三十年的选择增加一群白毛来亨鸡产蛋母鸡的平均年产量增加从125.6到249.6的鸡蛋。人工选择产生了无尽的品种的狗,猫,和马品种。粮食和纤维的植物生长和动物培育粮食和运输都是古老的产品或现代人工选择。自20世纪末以来,科学家们利用的技术分子生物学修改或介绍所需的基因特征的各种生物,包括国内植物和动物;这个领域被称为基因工程或DNA重组技术。改进后过去了数十代的人工选择现在可以更有效和快速完成(在一个代)分子遗传技术。

人工选择的成功几乎所有特征和每一个有机体,它一直试图表明,遗传变异无处不在的在自然种群。但进化论者想去更远的一步并获得定量估计。只有自1960年代以来,分子生物学的进步,遗传学家发达的方法测量种群的遗传变异程度或物种的生物之一。这些方法本质上是由样本的基因,发现有多少变量和变量的每一个。一个简单的方式测量一个基因位点的可变性确定个人的人口比例是什么杂合的轨迹。在一个杂合的个人特质的两个基因,一个来自母亲的基因,另一的父亲,是不同的。杂合子的人口的比例,因此,一样的概率随机取自两个基因基因库是不同的。

确定杂合性的技术已经被用于调查许多种类的植物和动物。通常,昆虫和其他无脊椎动物比哺乳动物和其他脊椎动物,不同的基因和植物繁殖的异型杂交(穿越相对无关的菌株)表现出比饲养的变异特性。但在任何情况下遗传变异的数量是惊人的。认为人类作为一个例子,其水平的变化与其他哺乳动物。人类的杂合性价值在蛋白质水平的规定H= 0.067,这意味着个体在6.7%的杂合的基因,因为每个位点的两个基因编码蛋白略有不同。的人类基因组包含估计有20000 - 25000个基因。这意味着一个人是杂合的不少于30000×0.067 = 2010基因位点。一个人在一个位点杂合的(一个一个)可以产生两种不同的性细胞,或配子年代,每一个等位基因(一个和一个);在两个位点(个体杂合的一个一个Bb)可以产生四种配子(一个B,一个b,一个B,一个b);在一个单独的杂合的n位点可能产生2ⁿ不同的配子。因此,一个典型的人类个体有可能产生2^2010年,或者大约10^605年与605 0(1),不同类型的配子。这一数字远远超过估计的原子数宇宙,大约有10个^80年。

很明显,每一性细胞由人类基因不同于其他生殖细胞,因此,没有两个人曾经存在或可能会存在基因相同的异常同卵双胞胎,开发一个受精卵子。同样的结论也适用于所有生物有性生殖;每个人都代表一个独特的遗传结构,可能永远不会再次重复。这个巨大的水库自然种群的遗传变异提供了几乎无限的机会进化变化的环境约束和有机体的需要。