Organes rudimentaires et atavismes chez l'homme

17.10.2019

remuez la queue

Il est presque impossible de voir une personne à queue aujourd'hui. Et tout cela grâce à l'habileté des chirurgiens - ils ont appris à éliminer habilement et sans laisser de trace les processus inutiles. Mais il y a eu des moments où les gens, que la nature a dotés d'une queue, n'avaient d'autre choix que de les porter toute leur vie sur la moitié inférieure du dos - là où la plupart ont le coccyx.

faits à queue

Au XIIIe siècle, Marco Polo écrivait que les habitants de Sumatra, tous et chacun, avaient des queues de chien. En 1890, le scientifique Paul d'Enjoy a capturé un membre de la tribu indochinoise Moi qui avait une queue de 25 cm de long.Le chercheur a assuré que tous les Moi ont des queues, mais de génération en génération les queues se raccourcissent à la suite du croisement avec tribus voisines sans queue.

En 1848, un garçon est né en Allemagne avec une queue de 10 cm de long.Lorsque le garçon pleurait, criait, se mettait en colère, la queue bougeait, c'est-à-dire qu'il réagissait aux émotions de la même manière que les animaux. Et en 1889, un garçon thaïlandais de 12 ans a été décrit dans la revue Scientific American, qui avait une queue molle de 30 cm de long.

En 1930, le Dr Velasquez de San Pedro a informé le public qu'en nageant dans la mer près de San Truilo au Honduras, il a vu sur la plage "une femme antillaise qui avait jeté ses vêtements, révélant une queue de pas moins de 20 centimètres de long, à l'apparence de laquelle on pourrait juger qu'il est raccourci.

La présence d'une queue est considérée comme une anomalie. Et pendant ce temps, jusqu'à un certain point absolument chacun de nous l'a possédé. Nous ne nous en souvenons tout simplement pas. Chaque fœtus humain dans la première moitié de la grossesse (à la fin

1er et début du 2ème mois) a une queue. Ensuite, si le développement du fœtus se passe bien, la queue devient de plus en plus petite jusqu'à disparaître complètement. Mais parfois, il y a un échec, puis des bébés à queue naissent.

DÉTAILS SUPPLÉMENTAIRES ?

Selon les statistiques, rien qu'aux États-Unis, 300 à 400 personnes meurent chaque année d'un appendice excisé prématurément. En attendant, tout chirurgien dira que cette opération appartient à la catégorie des opérations banales et ordinaires. De plus, cela ne présente aucun danger pour la santé. L'appendice n'est pas un rein, découpé et oublié. Mais si oui, pourquoi est-il présent dans notre corps ? Les scientifiques disent que cette excroissance du caecum n'est rien d'autre que l'héritage de nos ancêtres herbivores. Chez les animaux, ce sac (caecum) est beaucoup plus grand que chez l'homme, et sert à faciliter la digestion des aliments riches en fibres. Par exemple, chez un koala, la longueur de l'appendice est de 1 à 2 mètres ! L'appendice humain est assez petit - de 2 à 20 centimètres et n'est pas impliqué dans la dégradation des aliments. Mais il a la mauvaise habitude de devenir enflammé, provoquant une appendicite - une inflammation de l'appendice. Et ici, comme dans le cas de la queue, les chirurgiens viennent à nouveau à la rescousse. Cependant, il existe d'autres scientifiques - ceux qui remettent en question le fait que l'appendice est un rudiment chez l'homme. Ils soutiennent que les personnes qui l'ont fait enlever dans leur enfance sont physiquement et mentalement moins développées que les personnes qui l'ont. Cependant, cette théorie n'a pas été confirmée, du moins pas officiellement.

FACTEUR DE SAGESSE

Ceux qui savent à quel point les dents de sagesse sont douloureusement longues et désagréables à pousser comprendront mon indignation : pourquoi la nature a-t-elle laissé ces détails si nous n'en avons pas du tout besoin ? Non seulement ces dents annoncent leur apparition lorsqu'une personne est sortie depuis longtemps de l'enfance, mais elles ont aussi une habitude dégoûtante de pousser de manière incorrecte, interférant avec leurs homologues "non rudimentaires", c'est pourquoi ces dents "sages" doivent être supprimé. La même procédure, je vous dis ! Nous avons hérité des dents de sagesse de nos ancêtres lorsque le crâne avait une forme légèrement différente, la mâchoire était beaucoup plus grande et la nourriture à cette époque était beaucoup plus dure que ce que nous mangeons aujourd'hui. Ensuite, les dents de sagesse ont atteint leur objectif - elles ont mâché. Désormais, leur présence ne plaît qu'aux dentistes - un tiers des personnes se tournent vers les médecins pour leur demander de les retirer.

ET LES OREILLES BOUGENT

Enfant, j'étais très jaloux du garçon du voisin - il savait bouger ses oreilles ! Son talent n'a apporté aucun avantage pratique, mais à quel point il avait l'air impressionnant. Mais peu importe à quel point j'essayais, je ne pouvais pas bouger mes oreilles même d'un millimètre. Ensuite, je ne savais pas encore que la compétence du garçon du voisin était un atavisme, qu'il a obtenu à la suite d'une petite mutation génétique d'ancêtres lointains. Dans les temps anciens, la capacité de bouger vos oreilles pouvait sauver des vies : une oreille en mouvement capte mieux la source d'un son - par exemple, un tigre à dents de sabre accroupi ou un ennemi caché derrière un arbre. Les animaux utilisent cette capacité à ce jour : avez-vous remarqué comment les oreilles d'un chien se dressent, comment un cheval épineux tourne avec ses oreilles, comment un chat écoute des sons à peine audibles ? Et pour nous, les gens, l'évolution a nié cette compétence, estimant que le nombre de dangers a déjà sensiblement diminué. Et seuls des individus sélectionnés n'ont pas perdu la capacité de mettre leurs oreilles en mouvement.

Entre experts qui étudient l'évolution de l'homme, la dispute n'est pas encore terminée - s'il faut considérer les atavismes et les rudiments comme preuve de la nature "animale" de l'homme. Et je pense : même s'il en est ainsi, qu'est-ce qui est offensant ? Après tout, l'animal vient du mot "ventre", en vieux slave - la vie. Et cela signifie que tout être vivant doté de la vie est un petit animal. Et vous, cher lecteur aussi.

Rudiments appelés organes qui n'ont pas de fonction ou qui ont une fonction qui s'écarte de leur structure. On pense que dans de tels organismes, il est possible d'établir un écart entre la structure et la fonction, c'est-à-dire que dans ces organismes, les coûts structurels semblent excessivement importants pour la fonction qu'ils remplissent. Perte de fonction ou limitation de la capacité fonctionnelle interprété dans la théorie de l'évolution perte de fonction au cours de l'évolution.

A première vue, il est clair que les rudiments ne peuvent pas servir preuveévolution des formes inférieures vers les formes supérieures. Quoi qu'il en soit, les rudiments montrent processus de la mort ces organes. Les rudiments sont exclus comme preuve d'une évolution progressive.

Mais, au final, il y a un autre argument : les organes vestigiaux témoigner et contre acte de création car dans une création délibérée et planifiée, de tels organes n'auraient pas pu avoir lieu. Par conséquent, nous considérons le problème des rudiments plus en détail et offrons notre propre interprétation du phénomène de rudimentation dans le cadre du modèle de création (pour une discussion plus détaillée de ce sujet, voir Junker, 1989).

La plupart des rudiments n'ont pas perdu leurs fonctions

Il fut longtemps considéré comme un orgue classique ayant perdu ses fonctions. appendice cæcal personne. Or, à l'heure actuelle, on sait que l'appendice a une fonction protectrice dans les maladies générales et participe au contrôle de la flore bactérienne du caecum.

Les oiseaux, les reptiles et certains mammifères ont une troisième paupière, une paupière transparente membrane nictitante. Protégeant l'œil, il s'étend de son coin interne à travers tout le globe oculaire. . Lorsque les oiseaux volent, la membrane nictitante fonctionne comme un essuie-glace. . Membrane nictitante "rudimentaire" chez l'homme (Fig. . 6.15 ) effectue la tâche de collecter les corps étrangers qui tombent sur le globe oculaire, il les lie au coin de l'œil en une masse collante. De là, ils peuvent être facilement retirés.

Coccyx une personne est nécessaire pour renforcer les muscles du bassin, qui maintiennent les organes internes du petit bassin et permettent ainsi une démarche droite. La mobilité à laquelle le coccyx doit son origine dans l'ontogenèse de la colonne vertébrale est d'une importance décisive pour le processus de l'accouchement.

Attachement de l'oesophage à la trachéeégalement pas inutile: le mucus dans les voies respiratoires peut être éliminé par l'œsophage . De plus, une telle structure permet de gagner de la place et de respirer par la bouche, ce qui est un moyen extrêmement pratique en cas de gros rhume. Par conséquent, il ne peut être considéré comme une structure superflue due au développement phylogénétique. Toutes ces structures, cependant, sont tout à fait explicables du point de vue du développement constructif ( voir 6.5.2).

Exemples tirés du monde animal

Embryonnaire rudiments de dents chez le moustachu les baleines, qui ne deviennent jamais de vraies dents, jouent un rôle important dans la formation des os de la mâchoire. Il en va de même pour les ébauches des incisives supérieures des ruminants, qui ne font jamais éruption par la mâchoire supérieure.

Restes d'ailes de kiwi(riz. 6.16) servent à régler la balance. Cependant, dans ce cas, les rudiments ne sont qu'un concept évolutif-théorique, il est basé sur la croyance (qui aurait dû être prouvée en premier) que les ancêtres du kiwi étaient autrefois capables de voler.

Os rudimentaires du bassin et du fémur d'une baleine(riz. 6.17) servent de point d'attache pour les muscles des organes génitaux et les muscles de l'anus, et s'ils sont détruits, le contenu de l'estomac des animaux sera aplati sous l'influence d'une pression hydrostatique élevée à de grandes profondeurs d'eau. Donc dans ce cas, il ne peut être question de perte de fonctionnalité, car sans ces os, les baleines ne pourraient pas plonger aussi bien en profondeur.

Restes membres postérieurs en forme de boucliers cornés en boa et python("superrudimentaires") sont très utiles pour déplacer les serpents à travers les branches, les branches et servent d'organes auxiliaires lors de l'accouplement.

Et enfin, il faut en nommer un de plus, le soi-disant "rudiments comportement ": lorsqu'un cerf élaphe menace ses congénères, il lève la lèvre supérieure, comme le font de nombreux animaux aux crocs en forme de poignard. Cependant, de telles dents chez un cerf élaphe sont trop petites. Mais comme les gestes menaçants sont compréhensibles même sans être clairement visibles crocs, puis dans Dans ce cas, il n'est pas urgent de parler du phénomène de rudimentaire.

On peut affirmer que le phénomène de perte de fonction ne peut être prouvé avec une certitude absolue. Les arguments avancés reposent, en règle générale, sur une ignorance momentanée.

Certains rudiments surgissent à travers dégénérescence au sein d'une espèce et dans un court laps de temps(microévolution dégénérative). Un exemple typique de ceci serait les "dents de sagesse" d'une personne. Il est possible (à la fois dans le modèle de création et dans le modèle évolutif) de partir du fait que dans le passé, les 32 dents humaines étaient régulièrement utilisées et étaient entièrement fonctionnellement chargées. Le fait que l'homme moderne n'ait pas nécessairement besoin de dents de sagesse peut être dû à ses habitudes alimentaires modifiées. Par conséquent, le développement dégénératif accru n'a fait aucun mal. Et puisqu'aucun changement structurel digne de mention ne s'est produit avec le développement dégénératif, il ne peut être question d'évolution au sens de la doctrine évolutionniste. Un tel développement dégénératif n'est possible que pendant une courte période de temps, il ne nécessite ni des millions ni des centaines de milliers d'années. Cela revient à considérer « l'évolution » comme une plus grande prédisposition aux maladies ou à la détérioration de la vision.

L'atrophie des dents de sagesse varie d'une race à l'autre. La race mongoloïde est particulièrement avancée dans ce processus. Les fossiles humains découverts ont des dents de sagesse fonctionnellement utilisables.

Les soi-disant "maladies de civilisation" bien connues peuvent également être répertoriées sous cette rubrique, comme les exemples fréquemment mentionnés de cartilage intervertébral affaibli, de hernie inguinale, d'hémorroïdes, de varices et de pieds plats. . Cela n'a rien à voir avec une "planification catastrophique", comme l'a dit récemment le zoologiste R. Riedl (1984, p. 192), mais seulement avec une "utilisation inappropriée". Si le dispositif technique est utilisé de manière incorrecte, les pannes qui en résultent ne peuvent pas être expliquées par des défauts de conception. Une personne est bien plus qu'un appareil, mais son bien-être physique dépend aussi de son mode de vie.

Une simple dégénérescence microévolutive pourrait expliquer le développement d'ailes résiduelles chez les carabes ou chez les insectes vivant sur des îles soumises à de fortes rafales de vent (voir Fig. paragraphe 3.3.3). Les étamines rudimentaires, trouvées par exemple à Norichnikova, pourraient également être incluses ici. (Scrophulariacées).

De nombreux rudiments de comportement peuvent être expliqués par la microévolution. Par exemple, le fait que les chiens tournent avant de s'endormir est considéré comme un vestige d'un ancien comportement significatif afin de vérifier personnellement s'il y a une menace.

L'argument de similarité en tant qu'argument vrai

La section précédente ne pouvait pas inclure, par exemple, les os pelviens et fémoraux rudimentaires des baleines ( riz. 6.17]. Ils sont. comparés aux parties homologues finalement développées du squelette des animaux terrestres, ils ne remplissent que certaines fonctions. La perte partielle des fonctions (selon la locomotion) est compensée par une adaptation particulière à un mode de locomotion atypique chez les mammifères, qui ne peut être acquise au cours de la microévolution.

Cet exemple offre une bonne occasion de comparer les approches de l'argumentation lorsqu'on essaie d'expliquer les organes vestigiaux dans le cadre du modèle évolutif et du modèle de création. .

Argument à l'intérieur modèle évolutif : les os vestigiaux du bassin et du fémur des baleines ont une fonction, mais cette fonction n'est pas nécessaire ressemblance de ces structures avec les os correspondants (homologues) des mammifères terrestres . La fonction décrite ci-dessus peut également être réalisée par des structures non homologues. Ainsi, cette similitude indique des relations génériques. Ainsi, un véritable argument en faveur des relations ancestrales dans ce cas est la présence de similitudes .

Dans le cadre du modèle création des arguments peuvent être tirés de Article 6. 1 (une variante d'un plan général de création pour de nombreux organismes différents). Un programmeur qui se voit confier la tâche de faire de nombreux programmes similaires ne recommencera pas du début à chaque fois, mais utilisera à chaque fois le programme "non spécialisé" fait au début, en y apportant des modifications inutiles.

Multifonctionnalité des organes résiduels

Le constat de perte de fonctionnalité ou d'écart entre structure et fonction est une démarche hâtive et possible uniquement lorsque les relations ne sont pas connues et prises en compte tout au long de l'ontogenèse. Particulièrement instructifs sont les résultats de l'étude du développement humain individuel ( paragraphe 6.5.2). L'exemple suivant montre qu'il ne s'agit pas d'un cas exceptionnel.

Beaucoup poisson des cavernes ont les yeux atrophiés. À propos de l'homme des cavernes Astyanax mexicanus on sait aussi que son appareil visuel forme initialement normal. Ensuite, au cours du développement individuel ultérieur, il y a un développement inverse (atrophie) des structures individuelles déjà existantes. . Ce fait remarquable, cependant, est compréhensible, puisque l'appareil oculaire est d'une importance physiologique dans la formation de la tête. L'œil, par conséquent, chez ces animaux des cavernes est clairement très limité dans sa fonction d'appareil de perception, mais d'un autre côté, il remplit également une fonction de formation de forme dans les premiers stades de développement. Par conséquent, la réduction n'est possible qu'à partir du moment où la fonction formative n'est pas violée.

Cet exemple, auquel de nombreux autres similaires pourraient être ajoutés, montre que le rapport des parties au cours de l'ontogenèse doit être pris en compte lorsque l'on tente d'interpréter le phénomène des rudiments, car dans le processus d'ontogenèse, certaines structures du corps ont certaines fonctions ( par exemple, lors de la formation d'un embryon) qu'il est impossible d'observer dans l'organe finalement formé.

Une même structure peut ainsi effectuer différentes tâches en même temps. Cela peut être considéré comme la preuve d'un principe d'organisation général (probablement le «principe de création»): les organes remplissent généralement de nombreuses fonctions simultanément ou séquentiellement au cours du développement individuel. Ce n'est que dans le cas qui vient d'être décrit que l'on découvrit le principe qu'un certain organe (l'œil) pouvait, dans certaines conditions environnementales, devenir un vestige par rapport à l'une de ses fonctions.

À modèle évolutif de tels phénomènes sont interprétés comme "développement de manière détournée" ou "développement de récapitulation". Si, comme cela a été démontré à maintes reprises, il existe un besoin physiologique urgent dans de tels "détours", alors cette interprétation est pour le moins peu convaincante. Sur la base de ces données, certains biologistes sont arrivés à la conclusion que le phénomène de "développement en rond-point" doit être considéré comme la preuve que c'est sur cette voie que se concentre la pression de sélection physiologique dans le développement des organismes. Certains chercheurs considèrent donc qu'il est tout à fait possible que pour certains problèmes physiologiques de développement il n'y ait qu'une seule voie de solution formelle, à savoir que des voies de développement apparemment secondaires soient en fait des "raccourcis vers le succès"

atavismes

Des structures qui, par coïncidence circonstances formé à individus distincts de la même espèce et qui ont pour but de rappeler les supposés stades phylogénétiques antérieurs du développement, sont appelés atavismes(lat. atavus- grand-ancêtre). Dans ces cas, on parle d'une crise dans les stades historiques et ancestraux précédemment dépassés. Comme exemples d'atavismes chez l'homme, les fistules dans la gorge, la racine des cheveux trop prononcée, les queues de cheval et les multi-mamelons sont donnés. .

Comme les "rudiments", les atavismes ne sont pas la preuve d'une évolution progressive. De plus, il est clair que le réductible argumentation l'apparition des atavismes est différente incohérence. Les déformations (malformations) ne sont considérées comme la preuve d'une phylogenèse putative (c'est-à-dire interprétées comme des atavismes) que si elles présentent une ressemblance avec les ancêtres putatifs des organismes affectés . Pour être cohérent, il faudrait interpréter historiquement tous les phénomènes de déformation, par exemple, les côtes ramifiées, et une fente labiale, et le phénomène des six doigts, et la formation de deux têtes : et l'apparition d'une cinquième jambe .

Cela signifie que même de telles déformations doivent être considérées comme la preuve d'étapes antérieures du développement phylogénétique, ce qui ne peut être certain. Mais l'inverse est également inadmissible : n'interpréter tel ou tel défaut de développement que lorsqu'il s'inscrit dans le cadre d'un concept pré-construit. Par conséquent, les atavismes ne peuvent être considérés comme des preuves de la phylogénie des organismes. Le fait que certaines (mais seulement certaines) déformations ressemblent à d'autres organismes (vraisemblablement les ancêtres des organismes en question), en raison des nombreuses manifestations de similitude externe, n'est pas quelque chose d'inattendu et ne mérite pas une attention particulière. (Les atavismes sont souvent des "cas limites de la manifestation de la norme", cf. paragraphe 6.5.2.)

Un exemple d'atavisme chez les animaux est les orteils supplémentaires chez les chevaux ( riz. 6.18). Dans ce cas, probablement à la suite d'un signal de commande erroné, la seule structure de jambe dans des conditions normales s'est formée deux fois (sans aucun avantage visible). Soit dit en passant, chez les chevaux, seules les formes à trois et quatre doigts sont connues, parmi lesquelles il n'y en a pas à deux doigts (comme dans notre cas).

L'exemple suivant montre à quel point une interprétation atavique peut être erronée, si elle est appliquée de manière cohérente: les mouches des fruits à quatre ailes sont considérées comme la preuve que les insectes diptères (Deptera) descendant des quatre ailes. L'émergence de quatre ailes est considérée comme un atavisme. Mais il y a aussi des mouches des fruits mutantes avec quatre licols qui se balancent et pas d'ailes du tout - une "construction" absurde qui ne convient absolument pas comme ancêtre phylogénétique.

En essayant d'expliquer le phénomène de déformation comme un atavisme, la même chose s'applique à ce qui a été dit à propos des rudiments : toutes les tentatives d'interprétation sont hâtives jusqu'à ce que la situation génétique et physiologique sous-jacente du développement et la signification fonctionnelle dans le processus de croissance soient révélées. Par conséquent, nous avons abandonné les interprétations spéculatives des formations structurelles anormales.

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Riz. 6.15. La membrane nictitante est un "rudiment" d'une personne.

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Riz. 6.16. Kiwi, un oiseau incapable de voler, vivant dans la région australienne. Le mode de vie d'un kiwi correspond à celui d'un petit mammifère. Incapables de voler, les espèces d'oiseaux sont fréquentes surtout sur les îles, car il y a très peu d'ennemis naturels qui y vivent. (Musée du château de Rosenstein, Stuttgart.)

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Riz. 6.17. Photo ci-dessus : os pelviens rudimentaires de cachalots, rorquals boréaux, rorquals communs (de haut en bas). Les rorquals communs ont également des rudiments fémoraux. La photo du bas montre l'emplacement du rudiment pelvien dans l'abdomen des rorquals boréaux. Le chercheur sur les baleines Arvey pense que les rudiments pelviens des baleines ne peuvent pas être qualifiés d'homologues aux os pelviens correspondants des mammifères terrestres. Il appelle ces os les os de l'estomac. (Musée du château de Rosenstein, Stuttgart.)

Génotype et phénotype, leur variabilité

Génotype est la totalité de tous les gènes d'un organisme, qui sont sa base héréditaire.

Phénotype - la totalité de tous les signes et propriétés de l'organisme, qui se révèlent au cours du processus de développement individuel dans des conditions données et résultent de l'interaction du génotype avec un complexe de facteurs de l'environnement interne et externe.

Chaque espèce a son propre phénotype unique. Il est formé conformément aux informations héréditaires intégrées dans les gènes. Cependant, en fonction des changements de l'environnement extérieur, l'état des signes varie d'un organisme à l'autre, entraînant des différences individuelles - la variabilité.

Basée sur la variabilité des organismes, une diversité génétique de formes apparaît. Il existe une variabilité de modification, ou phénotypique, et génétique, ou mutationnelle.

La variabilité de modification n'entraîne pas de modifications du génotype, elle est associée à la réaction d'un même génotype donné à une modification de l'environnement extérieur : dans des conditions optimales, le maximum de possibilités inhérentes à un génotype donné se révèle. La variabilité de la modification se manifeste par des écarts quantitatifs et qualitatifs par rapport à la norme d'origine, qui ne sont pas hérités, mais ne sont que de nature adaptative, par exemple une pigmentation accrue de la peau humaine sous l'influence des rayons ultraviolets ou le développement du système musculaire sous l'influence de exercices physiques, etc...

Le degré de variation d'un trait dans un organisme, c'est-à-dire les limites de la variabilité de modification, est appelé la norme de réaction. Ainsi, le phénotype est formé à la suite de l'interaction du génotype et des facteurs environnementaux.Les traits phénotypiques ne sont pas transmis des parents à la progéniture, seule la norme de réaction est héritée, c'est-à-dire la nature de la réponse aux changements des conditions environnementales. .

La variabilité génétique est combinatoire et mutationnelle.

La variabilité combinatoire résulte de l'échange de régions homologues de chromosomes homologues au cours de la méiose, ce qui conduit à la formation de nouvelles associations de gènes dans le génotype. Apparaît à la suite de trois processus : 1) divergence indépendante des chromosomes au cours de la méiose ; 2) leur connexion accidentelle lors de la fécondation; 3) échange de coupes de chromosomes homologues ou conjugaison. .

Variabilité mutationnelle (mutations). Les mutations sont appelées changements spasmodiques et stables dans les unités de l'hérédité - les gènes, entraînant des changements dans les traits héréditaires. Ils provoquent nécessairement des changements dans le génotype qui sont hérités par la progéniture et ne sont pas associés au croisement et à la recombinaison des gènes.

Il existe des mutations chromosomiques et génétiques. Les mutations chromosomiques sont associées à des modifications de la structure des chromosomes. Cela peut être une modification du nombre de chromosomes qui est un multiple ou non multiple de l'ensemble haploïde (chez les plantes - polyploïdie, chez l'homme - hétéroploïdie). Un exemple d'hétéroploïdie chez l'homme peut être le syndrome de Down (un chromosome supplémentaire et 47 chromosomes dans le caryotype), le syndrome de Shereshevsky-Turner (un chromosome X manque, 45). De telles déviations du caryotype humain s'accompagnent d'un trouble de santé, d'un trouble mental et physique, d'une baisse de vitalité, etc.

Mutations génétiques - affectent la structure du gène lui-même et entraînent une modification des propriétés du corps (hémophilie, daltonisme, albinisme, etc.). Les mutations génétiques se produisent à la fois dans les cellules somatiques et germinales.

Les mutations qui se produisent dans les cellules germinales sont héritées. On les appelle mutations génératives. Les changements dans les cellules somatiques provoquent des mutations somatiques qui se propagent à cette partie du corps qui se développe à partir de la cellule modifiée. Pour les espèces qui se reproduisent sexuellement, ils ne sont pas essentiels, pour la reproduction végétative des plantes, ils sont importants.

Hétérogénéité génétique de la population. S.S. Chetverikov (1926), basé sur la formule de Hardy (voir sections 3.3 et 8.4), a considéré la situation réelle dans la nature. Les mutations surviennent et restent généralement dans un état récessif et ne perturbent pas l'apparence générale de la population; la population est saturée de mutations, « comme une éponge avec de l'eau ».

L'hétérogénéité génétique des populations naturelles, mise en évidence par de nombreuses expériences, en est la principale caractéristique. Il est maintenu par des mutations, le processus de recombinaison (uniquement dans les formes à reproduction asexuée, toute variabilité héréditaire dépend des mutations). La combinatoire des traits héréditaires qui se produit lors de la reproduction sexuée offre des possibilités illimitées de création de diversité génétique dans une population. Les calculs montrent que dans la progéniture issue du croisement de deux individus qui ne diffèrent que par 10 locus, chacun étant représenté par 4 allèles possibles, il y aura environ 10 milliards d'individus avec des génotypes différents. Lors du croisement d'individus qui diffèrent au total de 1000 locus, chacun étant représenté par 10 allèles, le nombre de variantes héréditaires possibles (génotypes) dans la progéniture sera de 10 1000, c'est-à-dire plusieurs fois supérieur au nombre d'électrons dans l'univers que nous connaissons.

Ces potentialités ne sont jamais réalisées, même dans une moindre mesure, ne serait-ce qu'en raison de la taille limitée de toute population.

L'hétérogénéité génétique, entretenue par le processus de mutation et de croisement, permet à la population (et à l'espèce dans son ensemble) d'utiliser pour l'adaptation non seulement les changements héréditaires nouvellement apparus, mais aussi ceux qui sont apparus il y a très longtemps et existent dans la population dans un forme latente. En ce sens, l'hétérogénéité des populations assure l'existence d'une réserve de mobilisation de la variabilité héréditaire (S.M. Gershenzon, I.I. Shmalgauzen).

L'unité génétique d'une population. L'une des conclusions les plus importantes de la génétique des populations est la position de l'unité génétique d'une population : malgré l'hétérogénéité de ses individus constitutifs (et peut-être précisément à cause de cette hétérogénéité), toute population est un système génétique complexe en équilibre dynamique. Une population est le plus petit système génétique qui peut continuer à exister pendant un nombre illimité de générations. Lors du croisement d'individus au sein d'une population, de nombreuses mutations se produisent dans la progéniture, y compris celles qui réduisent généralement la viabilité en raison de l'homozygotisation des individus. Ce n'est que dans une population naturelle réelle, avec un nombre suffisant de partenaires d'accouplement génétiquement divers, qu'il est possible de maintenir la diversité génétique de l'ensemble du système au niveau requis. Ni un individu, ni une famille séparée ou un groupe de familles (dem) ne possèdent cette propriété.

Ainsi, les principales caractéristiques génétiques d'une population sont l'hétérogénéité héréditaire constante, l'unité génétique interne et l'équilibre dynamique des génotypes individuels (allèles). Ces caractéristiques déterminent l'organisation de la population en tant qu'unité évolutive élémentaire.

Unité écologique de la population. Une caractéristique de la population est la formation de sa propre niche écologique. Habituellement, le concept de niche écologique en tant qu'espace multidimensionnel formé par chaque espèce dans le continuum espace-temps biologique et physique (J. Hutchinson) n'était utilisé que pour l'espèce. Cependant, comme au sein d'une espèce il ne peut y avoir deux populations identiques dans toutes leurs caractéristiques, la reconnaissance du fait que chaque population doit avoir sa propre caractéristique écologique propre à elle seule, c'est-à-dire occuper une place spécifique dans l'hyperespace écologique

Mécanismes d'isolement interspécifique

Le concept d'espèce biologique implique l'existence d'un isolement reproductif interspécifique, c'est-à-dire un isolement qui empêche le croisement d'individus appartenant à des espèces différentes. L'isolement reproductif assure non seulement la coexistence de nombreuses espèces étroitement apparentées, mais aussi leur indépendance évolutive.

Distinguer isolation primaire et isolation secondaire. L'isolement primaire se produit sans la participation de la sélection naturelle ; cette forme d'isolement est aléatoire et imprévisible. L'isolement secondaire survient sous l'influence d'un complexe de facteurs évolutifs élémentaires ; cette forme d'isolement se produit naturellement et est prévisible.

La forme la plus simple d'isolement interspécifique est spatial , ou alors géographique isolation. Les espèces ne peuvent pas se croiser car les populations d'espèces différentes sont spatialement isolées les unes des autres. Selon le degré d'isolement spatial, on distingue les populations allopatriques, adjacentes-sympatriques et biotiques-sympatriques.

Zones géographiques populations allopatriques ne se chevauchent pas du tout (exemples : bison et bison, chacal et coyote). Zones géographiques populations sympatriques adjacentes touche; un tel degré d'isolement spatial est caractéristique des espèces vicariantes (de remplacement) (exemples : lièvre blanc et lièvre d'Europe). Zones géographiques populations biotiques-sympatriques se chevauchent plus ou moins (exemples pour la région de Briansk : la coexistence de quatre espèces de grenouilles, cinq espèces d'alouettes, trois espèces d'hirondelles, neuf espèces de mésanges, six espèces de bruants, six espèces de parulines, cinq espèces de grives, quatre espèces de parulines, cinq espèces de souris, six espèces de campagnols).

Les populations biotiques-sympatriques peuvent se croiser entre elles pour former des hybrides interspécifiques. Mais ensuite, en raison de la formation constante d'hybrides et de leurs rétrocroisements avec des formes parentales, les espèces pures doivent tôt ou tard disparaître complètement. Cependant, en réalité, cela ne se produit pas, ce qui indique l'existence de divers mécanismes qui empêchent efficacement l'hybridation interspécifique dans des conditions naturelles, qui se sont formés avec la participation de formes spécifiques de sélection naturelle, connues sous le nom de "processus de Wallace". (C'est pourquoi les croisements écologiques et géographiques entre des espèces qui ne sont pas en contact dans des conditions naturelles sont les plus réussis.)

On distingue généralement trois groupes de mécanismes d'isolement : précopulatoire, prézygotique et postzygotique. Dans le même temps, les mécanismes d'isolement prézygotiques et postzygotiques sont souvent combinés sous le nom général de "mécanismes post-copulatoires".

Considérons les principaux mécanismes d'isolement reproductif interspécifique qui assurent l'indépendance évolutive des différentes espèces : MAIS et À.

je. Mécanismes précopulatoires - empêcher la copulation (accouplement chez les animaux ou pollinisation chez les plantes). Dans ce cas, ni les gamètes paternels ni maternels (et les gènes correspondants) ne sont éliminés.

L'isolement précopulatoire peut être primaire(aléatoire) ou secondaire(formé sous l'influence de la sélection naturelle en faveur de la fertilité et de la survie les plus élevées). Les mécanismes précopulatoires comprennent les formes suivantes d'isolement interspécifique :

1. Isolement géographique spatial. Sortes MAIS et À sont complètement allopatriques, ce qui signifie que leurs aires géographiques ne se chevauchent pas. (Cette forme d'isolement pour le territoire de la région de Briansk n'est pas pertinente en raison de l'absence de barrières spatiales insurmontables (chaînes de montagnes, déserts, etc.).)

2. Isolement spatio-biotopique. Sortes MAIS et À sont adjacents-sympatriques, c'est-à-dire qu'ils vivent sur le même territoire, mais font partie de biocénoses différentes. Dans ce cas, la distance entre les biocénoses dépasse le rayon d'activité reproductive (par exemple, le rayon de transfert de pollen et de graines chez les plantes). Cette forme d'isolement est possible, par exemple, entre les espèces alluviales inondables obligatoires et les espèces marécageuses forestières obligatoires. Cependant, cette barrière n'est pas insurmontable en raison de la transgression des espèces inondables-alluviales dans les cénoses marécageuses forestières.

3. isolement saisonnier. Sortes MAIS et À sont biotiques-sympatriques, c'est-à-dire qu'ils se trouvent dans la même cénose, mais se multiplient (fleurissent) à des moments différents. Cependant, l'isolement saisonnier n'est possible que pour les espèces à reproduction très précoce ou très tardive (floraison). Pour la plupart des espèces, l'isolement saisonnier n'est pas pertinent; certaines espèces biotiques-sympatriques se reproduisent simultanément, mais dans la nature, elles ne forment pas d'hybrides, mais se croisent avec succès dans des conditions de laboratoire.

4. Isolement éthologique. Joue un rôle important chez les animaux; souvent en raison de différences dans les rituels d'accouplement entre les espèces MAIS et À. Chez les plantes pollinisées biotiquement, il y a isolement dû aux différences de comportement des animaux pollinisateurs qui préfèrent l'un ou l'autre type de fleurs; cette forme d'isolement est pertinente pour la spécialisation des pollinisateurs.

5. Isolation mécanique. En raison des différences dans la structure des organes reproducteurs des espèces MAIS et À, par exemple, les organes copulateurs chez les animaux ou les unités de pollinisation chez les plantes (fleurs, inflorescences). Cette barrière d'isolement n'est pas insurmontable : par exemple, les fleurs d'espèces végétales différentes sont souvent visitées par les mêmes pollinisateurs (par exemple, les abeilles), ce qui assure (au moins à première vue) l'équiprobabilité de la xénogamie intraspécifique et interspécifique.

II. Mécanismes prézygotiques - empêcher la fécondation. En même temps, il arrive élimination des gamètes paternels(gènes), mais les gamètes maternels (gènes) sont conservés. L'isolement prézygotique peut être soit primaire, et secondaire.

Chez les animaux, les mécanismes d'isolement prézygotiques sont généralement associés à la mort des gamètes paternels. Par exemple, chez les insectes, la mort des gamètes mâles dans les canaux génitaux des femelles inséminées est observée en raison de réactions immunologiques.

Les mécanismes prézygotes chez les plantes comprennent :

1. Mort des gamétophytes mâles d'une espèce étrangère : non-germination des grains de pollen sur le stigmate du pistil, mort des tubes polliniques dans le style ou dans l'ovule, mort des spermatozoïdes dans les tubes polliniques ou dans le sac embryonnaire.

2. Non-compétitivité du pollen d'une espèce étrangère par rapport au pollen de sa propre espèce lorsqu'ils tombent conjointement sur le stigmate du pistil.

III. Mécanismes postzygotiques - empêcher le transfert de gènes des espèces parentales aux générations suivantes par le biais d'hybrides. Cette forme d'isolement interspécifique peut se produire parmi les hybrides de première génération, les hybrides de deuxième génération et parmi les rétrocroisements (rétrocroisements). L'isolement post-copulation entraîne la mort des gamètes; formé au hasard. Les mécanismes postzygotiques les plus courants incluent les formes suivantes :

1. Incapacité ou aptitude réduite des hybrides par rapport aux espèces parentales (ou simplement incapacité).

1.1. Plein àconstitutionnel, ou alors handicap morphophysiologique. Signifie l'impossibilité absolue du développement d'hybrides même dans des conditions contrôlées. Associé à l'impossibilité d'une morphogenèse normale due à l'incompatibilité des génomes parentaux. Inclut la mort de zygotes, d'embryons, de semis, d'individus juvéniles et vierges.

1.2. Remise en forme constitutionnelle réduite. Elle se traduit par l'apparition de morphoses et de terat (difformités), une diminution de la survie. Une aptitude constitutionnelle réduite détermine en grande partie toutes les autres formes de handicap.

1.3. Incapacité à s'adapter aux facteurs abiotiques (physico-chimiques) de l'habitat. Elle diffère de l'inadéquation constitutionnelle en ce qu'il est possible de créer des conditions dans lesquelles des hybrides inadaptés au milieu naturel se développeront normalement. Par exemple, chez les plantes, les facteurs limitants naturels des hybrides incluent : humidité insuffisante, manque de lumière, manque de certains éléments de la nutrition minérale, mouvement environnemental (vent, précipitations), changements de température et d'humidité, durée insuffisante de la saison de croissance. En pratique, l'élimination des effets néfastes des facteurs physiques et chimiques signifie la germination de graines hybrides sur papier filtre dans une chambre humide, la culture de semis dans des pots de tourbe-humus en terrain clos, la production précoce d'hybrides dans des conditions contrôlées ( le temps de se préparer à l'hivernage), le premier hivernage en terrain clos.

1.4. Incapacité à s'adapter aux facteurs biotiques de l'habitat en particulier la résistance aux ravageurs et aux maladies.

1.5. Non-compétitivité(tout d'abord, la non-compétitivité par rapport aux espèces parentales ou proches). Dans les habitats perturbés, dans les paysages anthropisés, et en périphérie des niches écologiques (pour les plantes, en périphérie des zones édapho-phytocénotiques), cette forme d'inadaptation joue un rôle moindre.

2. Diminution complète ou partielle de la fertilité des hybrides (stérilité).

2.1. Infertilité complète (constitutionnelle)- consiste en l'impossibilité de la reproduction sexuée dans toutes les conditions. Chez les plantes, cela se produit avec l'absence totale de fleurs ou la formation de fleurs laides (par exemple, avec une hybridation interspécifique chez Willows).

2.2. Diminution de la fertilité- par exemple, une diminution du nombre de fleurs dans les plantes.

2.3. Stérilité de ségrégation- violation de la ségrégation normale des chromosomes lors de la méiose. En conséquence, la gamétogenèse normale (sporogenèse) est impossible. Chez les animaux, une telle stérilité est observée chez les mulets (hybrides cheval et âne), les nars (hybrides chameaux à une et deux bosses), les kidus (hybrides zibeline et martre), les cuffs (hybrides lièvre brun et lièvre blanc).

2.4. Handicap éthologique-reproductif hybrides chez les animaux. Il s'agit d'une violation du comportement reproducteur, par exemple un comportement déviant lors de la parade nuptiale, lors de la construction de nids, lors de l'élevage de la progéniture.

Par exemple, chez différentes espèces de perroquets inséparables (genre Agapornis) différents comportements sont observés lors de la construction du nid : individus d'une même espèce ( UN. personnage) portent des morceaux de matériaux de construction dans leur bec, tandis que les représentants d'une autre espèce ( UN. roseicollis) les mettre sous les plumes. Hybrides interspécifiques ( F 1 ) a montré un comportement mixte : au début, les oiseaux ont essayé de mettre le matériau de construction dans les plumes, puis ils l'ont sorti, l'ont pris dans leur bec, et puis tout a recommencé.

Des comportements intermédiaires similaires ont été trouvés dans le comportement démonstratif des pinsons et dans la nature des signaux sonores des grillons.

Ainsi, en ce qui concerne les espèces sympatriques, l'existence d'une grande variété de barrières isolantes qui empêchent leur mélange complet (intergradation secondaire) est possible. Dans le même temps, aucun de ces obstacles (bien sûr, à l'exception de l'incapacité constitutionnelle complète des hybrides) n'est insurmontable. Par conséquent, la similitude entre différentes espèces peut être une conséquence non seulement de la convergence dans des habitats similaires, mais aussi le résultat de horizontal , ou alors transfert de gène latéral (flux de gènes).

Biodiversité

La biodiversité est l'ensemble des différents organismes vivants, la variabilité entre eux et les complexes écologiques dont ils font partie, ce qui inclut la diversité au sein des espèces, entre les espèces et les écosystèmes.

La diversité biologique est l'une des ressources biologiques les plus importantes.

Une ressource biologique est du matériel génétique, des organismes ou des parties de ceux-ci, ou des écosystèmes utilisés ou potentiellement utiles à l'humanité, y compris l'équilibre naturel au sein et entre les écosystèmes.

Il existe les niveaux suivants de diversité biologique :

la diversité alpha est le nombre d'espèces dans une communauté;

diversité bêta - le nombre de communautés dans une certaine zone ;

diversité gamma - le nombre total d'espèces et de communautés dans une certaine zone;

oméga-diversité - diversité globale (nombre d'espèces et de communautés dans de vastes zones).

Cependant, toutes les formes de diversité reposent sur la diversité génétique intraspécifique (intrapopulation et interpopulation).

Préambule

L'homme a toujours eu un impact négatif sur son environnement naturel. La gestion irrationnelle de l'épuisement de la nature a conduit à plusieurs reprises à la mort d'anciennes civilisations, à un changement dans le cours même de l'histoire. Cependant, ce n'est qu'à la fin du deuxième millénaire qu'il est devenu clair que l'interaction entre l'humanité et la nature qui l'entoure prend le caractère d'un conflit mondial prolongé, dont le nom est crise environnementale mondiale .

Épuisement des ressources énergétiques et de matières premières de la planète, changement climatique mondial, déforestation, dégradation des sols, manque d'eau douce de bonne qualité et de nourriture de haute qualité et, par conséquent, la croissance des contradictions sociales, économiques, politiques et militaires - ceci est une courte liste des manifestations de la crise environnementale mondiale. Depuis le milieu du 20e siècle, l'humanité a réalisé que les problèmes énumérés sont étroitement liés les uns aux autres, qu'ils ne peuvent pas être résolus séparément par les pays individuels : pour éviter une catastrophe environnementale mondiale, une coopération tous azimuts des organisations professionnelles, étatiques et publiques au niveau international est nécessaire.

Il y a presque quarante ans (1972), la première conférence des Nations Unies sur l'environnement humain s'est tenue à Stockholm. Lors de ce forum, les principes généraux de la coopération internationale dans le domaine de la protection de la nature ont été définis.

Sur la base des décisions de la Conférence de Stockholm, des principes modernes de préservation du cadre de vie ont été formulés.

Le premier principe est le principe de connexion universelle dans la faune : la perte d'un maillon dans une chaîne complexe de connexions trophiques et autres dans la nature peut conduire à des résultats imprévus. Ce principe est basé sur des idées classiques sur l'existence de relations de cause à effet entre les éléments des systèmes biologiques superorganiques, et nombre de ces relations conduisent à la formation de diverses chaînes, réseaux et pyramides.

D'où suit le principe de l'utilité potentielle de chaque composant de la nature vivante : il est impossible de prévoir quelle importance telle ou telle espèce aura pour l'humanité dans le futur . Dans l'esprit du public, la distinction des espèces en « utiles » et « nuisibles » perd son sens, l'idée qu'« une espèce nuisible ou adventice n'est qu'un organisme déplacé » s'affirme.

Basé sur les principes de connexion universelle et l'utilité potentielle de chaque composant de la nature vivante le concept de non-interférence dans les processus se produisant dans les écosystèmes naturels est formé: «Nous ne savons pas pourquoi Cette volonté, il est donc préférable de le laisser tel quel." Le moyen idéal pour économiser statut quo envisagé la création d'aires protégées avec un régime de réserve absolue. Cependant, la pratique de la conservation a montré que les écosystèmes modernes ont déjà perdu la capacité de se restaurer naturellement et qu'une intervention humaine active est nécessaire pour les préserver.

Par conséquent, le passage du concept de non-intervention et de maintien du statu quo à celui de notion de développement durable la société et la biosphère. Le concept de développement durable implique une augmentation du potentiel écologique et des ressources des écosystèmes naturels, la création d'écosystèmes contrôlés durables, la satisfaction des besoins de la société en ressources naturelles sur la base d'une gestion rationnelle, durable et polyvalente de la nature, la protection, la protection et la reproduction de toutes les composantes des écosystèmes.

La poursuite du développement du concept de développement durable conduit inévitablement à le principe de la nécessité de conserver la diversité biologique : seule une nature vivante diversifiée et diversifiée est durable et hautement productive . Le principe de la nécessité de préserver la diversité biologique est pleinement cohérent avec les principes fondamentaux de la bioéthique : « toute forme de vie est unique et irremplaçable », « toute forme de vie a le droit d'exister », « ce qui n'est pas créé par nous, ne doit pas être détruit par nous". Dans le même temps, la valeur d'un génotype n'est pas déterminée par son utilité pour une personne, mais par son caractère unique. Ainsi, il a été reconnu que la préservation du pool génétique est une responsabilité pour la poursuite de l'évolution.

Il y a près de 20 ans (1992) à Rio de Janeiro, lors de la Conférence des Nations Unies sur l'environnement et le développement (CNUED), un document historique a été adopté : Convention sur la diversité biologique .

Lors de la conférence de la CNUED, il a été reconnu que le déclin de la diversité biologique est l'une des principales causes de la dégradation progressive des écosystèmes naturels. Il ne fait aucun doute que ce n'est que si le niveau optimal de diversité est maintenu qu'il est possible de créer des écosystèmes résistants aux effets extrêmes des facteurs physiques et chimiques, des ravageurs et des maladies.

Naturellement, afin de résoudre un ensemble de tâches liées aux problèmes de diversité biologique, il est d'abord nécessaire de développer des critères d'évaluation de la biodiversité, d'identifier et d'évaluer le niveau de diversité dans des écosystèmes spécifiques (complexes naturels et territoriaux), de développer des recommandations pour la conservation et la valorisation de la diversité identifiée, tester et mettre en œuvre ces recommandations pour la production agro-industrielle.

À l'étranger, de tels travaux ont été activement menés au cours des dernières décennies, et le front de ces travaux se déroule, couvrant de plus en plus de pays, de plus en plus de nouveaux domaines d'activité humaine. Dans le même temps, les technologies traditionnelles (TT - technologies traditionnelles) et les technologies extensives de bas niveau (ELT - extensive low technologies) cèdent la place aux technologies intensives de haut niveau (IHT - intensive high technologies) avec l'utilisation la plus large des technologies informatiques ( CT - technologies informatiques). Pour détecter le polymorphisme intraspécifique, l'analyse des isoenzymes des protéines, l'analyse de la restrictase de l'ADN par hybridation de ses fragments avec des sondes radioactives (analyse RELP), ainsi que l'analyse des fragments d'ADN obtenus sur la base de la réaction en chaîne de polymérisation de l'ADN (analyse RAPD) sont de plus en plus utilisées. utilisé. Déchiffrer les génomes d'une grande variété d'organismes, créer des hybrides somatiques et des organismes génétiquement modifiés aux propriétés prédéterminées, leur stockage et leur reproduction accélérée par microclonage - voici une courte liste d'outils de l'arsenal des technologies de pointe (HDT - ayant creusé des technologies) et les très hautes technologies (VHT - very high technologies), basées sur les dernières avancées de la science moderne.

Le premier paragraphe de la Convention sur la diversité biologique stipule que "... les pays qui adhèrent à la Convention doivent déterminer les composantes de la diversité biologique". En 1995, la Russie a ratifié la Convention sur la biodiversité et a ainsi assumé l'obligation de participer à la mise en œuvre des décisions de la Conférence de la CNUED. Conformément à la Convention sur la biodiversité, des programmes d'étude de la biodiversité ont été élaborés et adoptés pour être mis en œuvre dans notre pays.

Cependant, les travaux sur l'étude et la conservation de la biodiversité sont d'une lenteur inacceptable dans notre pays. Il n'est pas nécessaire d'espérer des changements fondamentaux dans la société, à la suite desquels la situation changera radicalement pour le mieux, pour un certain nombre de raisons. Tout d'abord, le problème d'identification et de conservation de la biodiversité implique l'utilisation des hautes technologies intensives (THI) décrites ci-dessus, qui, naturellement, se caractérisent par le coût élevé des équipements et des consommables, l'utilisation de travailleurs qualifiés et l'attraction de ressources des domaines connexes de l'agriculture et de la foresterie. Deuxièmement (et peut-être premièrement), un tel travail devrait être soutenu à tous les niveaux sociaux : étatique, professionnel et public.

Cependant, une partie du travail peut être faite aujourd'hui, même avec un soutien financier et matériel extrêmement insuffisant - avec la participation de technologies traditionnelles (TT) et de technologies extensives de bas niveau (ELT). De plus, on ne peut ignorer la possibilité d'une coopération internationale utilisant l'informatique (IT) et la haute technologie (HT), basée sur le potentiel intellectuel des étudiants et des enseignants universitaires.

diversité génétique

La diversité intraspécifique génétique est déterminée par la structure du pool d'allèles et le pool de gènes des populations.

Un pool d'allèles est l'ensemble des allèles d'une population.. Pour une description quantitative de la structure du pool d'allèles, le concept de "fréquence allélique" est utilisé.

Le pool génétique est l'ensemble des génotypes d'une population.. Pour une description quantitative de la structure du pool génétique, le concept de "fréquence des génotypes" est utilisé.

Les indicateurs suivants sont utilisés pour décrire la diversité génétique :

– proportion de gènes polymorphes ;

– fréquences alléliques pour les gènes polymorphes ;

– hétérozygotie moyenne pour les gènes polymorphes ;

– fréquence des génotypes.

Sur la base de ces indicateurs, divers indices de diversité (par exemple, Shannon-Over, Simpson) sont calculés.

Pour les traits biochimiques élémentaires (par exemple, lors de l'étude du polymorphisme des protéines ou du polymorphisme de l'ADN), il est relativement facile de déterminer le niveau de biodiversité par ces indicateurs.

Cependant, pour les traits complexes qui sont hérités de manière complexe (par exemple, la productivité, la résistance aux facteurs de stress défavorables, les rythmes de développement), cette approche n'est pas applicable. Par conséquent, le niveau de diversité est évalué de manière moins stricte.

L'étude directe des génomes d'un grand nombre d'espèces d'intérêt pour l'homme relève d'un avenir lointain (du moins au niveau actuel de développement de la génomique moléculaire).

Mais l'identification, la conservation, l'amélioration et l'utilisation rationnelle de la diversité génétique de ces espèces est une tâche qui nécessite une solution immédiate.

Le développement rapide de la sélection n'est pas dû à l'utilisation généralisée des méthodes modernes (les variétés et les races transgéniques sont encore exotiques), mais à l'élargissement considérable de la portée des travaux de sélection.

Cela est possible si un tel travail est économiquement viable : les résultats peuvent être obtenus dans un temps relativement court, et l'effet de la mise en œuvre de ces résultats est assez élevé.

Comme vous le savez, la sélection est basée sur les phénotypes. Cela implique que derrière un certain phénotype se cache le génotype correspondant.

La sélection par allèles n'est pratiquement pas effectuée (à l'exception de la sélection au niveau haploïde, de la sélection des autogames et de la sélection des organismes transgéniques).

Et puis le plaisir commence : parmi les nombreux allèles qui existent dans les populations naturelles, semi-naturelles et artificielles, seuls ceux qui sont bénéfiques pour l'homme, mais pas pour les organismes eux-mêmes, sont conservés et utilisés.

Ensuite, avec une grande diversité génotypique, un faible niveau de diversité allélique peut être observé.

L'un des premiers éleveurs à avoir pensé à la nécessité de préserver et d'augmenter la diversité allélique était Nikolai Ivanovich Vavilov.

Les adversaires de N.I. Vavilov s'est vu reprocher (et reprocher !) l'absence d'issue pratique. Oui, N.I. Vavilov n'était pas un sélectionneur pratique créant de nouveaux génotypes. Il ne cherchait pas des combinaisons d'allèles, mais les allèles eux-mêmes.

Et à notre époque, nous ne devrions pas penser à la diversité des variétés et des races, mais à la diversité des pools d'allèles, ce qui nous permet de créer de nouvelles variétés et races.

Par conséquent, lors de la création de collections avec le niveau de biodiversité le plus élevé possible, il convient de collecter du matériel provenant de différentes populations, même si au niveau actuel de développement de la génétique et de la sélection, ce matériel ne peut pas être immédiatement utilisé.

En d'autres termes, une collection contenant les génotypes a1a1, a2a2 et a3a3 est plus précieuse qu'une collection de génotypes a1a1, a1a2, a2a2, bien qu'extérieurement (par le nombre de phénotypes et de génotypes), ils soient équivalents.

Lorsque l'on considère les systèmes diallèles ( Ah ou alors MAIS-un 1 ,un 2 ,un 3 …un n) plutôt conditionnellement, quatre niveaux de diversité génétique peuvent être distingués par des fréquences alléliques :

- La fréquence d'un allèle rare est de 10 -6 ... 10 -3. C'est le niveau de fréquence des mutations, le niveau le plus bas de diversité allélique. Trouvé seulement dans de très grandes populations (millions d'individus).

– Fréquence des allèles rares 0,001…0,1. Il s'agit d'un niveau bas. La fréquence des homozygotes pour cet allèle est inférieure à 1 %.

– Fréquence des allèles rares 0,1…0,3. C'est un niveau acceptable. La fréquence des homozygotes pour cet allèle est inférieure à 10 %.

– Fréquence des allèles rares 0,3…0,5. C'est le niveau le plus élevé du système diallèle : la fréquence des homozygotes pour cet allèle est comparable à la fréquence des homozygotes et des hétérozygotes composés pour les allèles alternatifs.

Lorsque l'on considère les systèmes polyalléliques ( un 1 , un 2 , un 3 … un n) le niveau de diversité génétique dépend plus du nombre d'allèles dans le locus que des fréquences de ces allèles.

Principaux mécanismes d'émergence de la diversité génétique

Les sources de nouveaux génotypes sont recombinaison survenant au cours de la méiose et de la reproduction sexuée, ainsi qu'à la suite de divers processus parasexuels.

Les principales sources de nouveaux allèles dans une population sont processus de mutation et immigration porteurs de nouveaux allèles.

Des sources supplémentaires sont associées au transfert latéral (horizontal) de gènes d'une espèce biologique à une autre : soit lors de l'hybridation sexuelle interspécifique, soit lors de la symbiogenèse, soit avec la participation d'organismes intermédiaires.

Une seule mutation est un événement rare. Dans une population stationnaire, un allèle mutant peut par chance ne passe pas à la génération suivante.

Cela est dû au fait que la probabilité de perdre l'allèle mutant L dépend du nombre de descendants N dans la famille: L=1 à N=0; L=1/2 à N=1; L=1/4 à N=2; L=1/8 à N=3; L=(1/2) Xà N=X. Fécondité moyenne paires d'individuségal à 2 descendants qui ont atteint l'âge de procréer, mais fécondité réelle distribuée selon la loi de Poisson dans la plage de 0 à X. Si la fécondité réelle du couple est élevée, alors la probabilité de transmettre la mutation à au moins un descendant est également élevée. Si la fertilité est réduite (ou égale à 0), alors la probabilité de maintenir la mutation est également réduite (ou égale à 0).

Les calculs montrent que sur 100 nouvelles mutations à chaque génération suivante, seule une partie d'entre elles sera conservée :

Générations

survivant

Ainsi, sous l'influence de facteurs complètement aléatoires, l'allèle mutant disparaît progressivement (est éliminé) de la population.

Cependant, sous l'influence d'un certain nombre de facteurs, la fréquence de l'allèle mutant peut augmenter (jusqu'à sa fixation).

En présence de migrations, l'efficacité de la dérive génétique est réduite. En d'autres termes, dans les systèmes de population, l'effet de la dérive génétique peut être négligé. Cependant, avec l'immigration, de nouveaux allèles apparaissent constamment dans les populations (même si ces allèles sont défavorables à leurs porteurs).

Mécanismes pour augmenter le niveau de diversité génétique

1. Processus de mutation (pression de mutation) dans de grandes populations

La même mutation avec la même fréquence q se produit à chaque génération (si l'on suppose que la taille de la population est importante : des millions d'individus).

Dans le même temps, l'allèle mutant peut être perdu sous l'influence de facteurs aléatoires (y compris en raison de rétromutations). Si les rétromutations ne sont pas prises en compte, la fréquence réelle de l'allèle mutant augmente de manière non linéaire. La dépendance de la fréquence de l'allèle mutant sur le numéro de série de la génération peut être approximée par une fonction logarithmique. Les calculs montrent que la fréquence d'un allèle mutant récessif sélectivement neutre (et la probabilité de sa manifestation phénotypique) augmente approximativement comme suit :

Générations
q (un), ×10 – 6
q 2 (aa), ×10 – 12

Ainsi, dans une population ancienne (avec une forte abondance), la probabilité d'une manifestation phénotypique d'un allèle mutant récessif augmente des dizaines et des centaines de fois en raison de pression de mutation. Dans le même temps, il faut reconnaître que les populations réelles existent pour un nombre limité de générations, de sorte que la pression des mutations ne peut pas modifier fondamentalement la structure génétique des populations.

2. Dérive génétique (processus génétiques automatiques)

La dérive génétique est un changement aléatoire de la fréquence des allèles sélectivement neutres (ou pseudo-neutres) dans de petites populations isolées. Dans les petites populations, le rôle des individus individuels est important et la mort accidentelle d'un individu peut entraîner une modification significative du pool d'allèles.

Plus la population est petite, plus il est probable que les fréquences alléliques changent de manière aléatoire. Plus la fréquence de l'allèle est faible, plus il est susceptible d'être éliminé.

Dans les populations ultra-petites (ou les populations qui réduisent à plusieurs reprises leur nombre à un niveau critique), pour des raisons complètement aléatoires, un allèle mutant peut prendre la place d'un allèle normal, c'est-à-dire passe commit aléatoire allèle mutant. En conséquence, le niveau de diversité génétique est réduit.

La dérive génétique peut également être observée en raison de l'effet d'entonnoir génétique (effet de goulot d'étranglement) : si une population diminue pendant un certain temps puis augmente sa taille (l'effet des fondateurs d'une nouvelle population exsitué, rétablissement de la population après un déclin catastrophique de la population danssitué).

3. Sélection naturelle (Naturelsélection)

Sélection naturelle - est un ensemble de processus biologiques qui fournissent des reproduction des génotypes dans les populations.

La sélection naturelle est un facteur directionnel dans le processus évolutif, la force motrice de l'évolution. La direction de la sélection naturelle est appelée vecteur de sélection.

La forme initiale (en tête) est sélection de conduite, qui conduit à monnaie structure génétique et phénotypique de la population.

L'essence de la sélection de conduite réside dans l'accumulation et le renforcement d'éléments génétiquement déterminés. déviations de la variante originale (normale) du trait. (À l'avenir, la version initiale du trait pourrait devenir un écart par rapport à la norme.)

Au cours de la sélection de conduite, la fréquence des allèles et des génotypes avec une forme physique maximale augmente.

Ainsi, la sélection motrice se manifeste sous la forme d'un changement stable et, dans une certaine mesure, dirigé des fréquences des allèles (génotypes, phénotypes) dans une population.

Initialement, lors de la sélection, le niveau de biodiversité augmente, puis atteint un maximum, et aux dernières étapes de la sélection, il diminue.

4. Héritage lié

La forme motrice de la sélection agit sur quelques traits (limitants), sur quelques génotypes et allèles de quelques gènes. Cependant, si le gène à sélectionner (par exemple, un allèle bénéfique MAIS) est lié à un gène sélectivement neutre ou pseudoneutre (par exemple, l'allèle N), puis la fréquence de l'allèle neutre N changera également.

Il existe deux types d'embrayage : le vrai embrayage et le quasi-embrayage.

En véritable liaison, les allèles sélectionnables et neutres ( UN et N) sont (localisés) sur le même chromosome. Puis sélection en faveur de l'haplotype UN augmentera la fréquence des allèles N.

Lorsque l'allèle est quasi-lié MAIS et N sont localisés dans différents chromosomes, mais ils sont interconnectés par des processus morphogénétiques communs (corrélations ontogénétiques). Puis, comme dans le cas précédent, la fréquence de l'allèle sélectivement neutre N changera.

Mécanismes de maintien d'un niveau élevé de diversité génétique dans les populations naturelles

1. Équilibre indifférent dans les grandes populations

Dans les populations à forte abondance, une structure du pool d'allèles formée de manière aléatoire (par exemple, en raison de l'effet de goulot d'étranglement) peut être conservée pendant une longue période, même si le trait considéré est sélectivement neutre.

2. Migrations

Les migrations sont les déplacements de porteurs d'informations génétiques (individus, graines, spores) d'une population à une autre. En présence de migrations, l'effet de la dérive génétique et de la sélection naturelle est fortement réduit. Par conséquent:

a) la dégénérescence de la structure génétique de la population est empêchée (il n'y a pas d'élimination d'allèles, de génotypes, de traits) ;

b) des traits (allèles, génotypes) qui réduisent sa fitness peuvent être trouvés dans une population.

3. Sélection naturelle pour la diversité

En plus de conduire la sélection, qui modifie la structure génétique des populations, il existe de nombreuses formes de sélection qui préservent cette structure.

1. Sélection en faveur des hétérozygotes. Dans de nombreux cas, les hétérozygotes sont mieux adaptés que n'importe lequel des homozygotes (phénomène d'hétérosis ou surdominance). Puis dans la population stabilisation de la sélection pour la diversité préserver le niveau existant de diversité biologique.

2. Sélection en fonction de la fréquence opère dans le cas où la fitness du phénotype (génotype, allèle) dépend de sa fréquence. Dans le cas le plus simple, le phénomène de sélection dépendant de la fréquence est déterminé par intraspécifique(intrapopulation) concours. Dans ce cas, la fitness d'un géno/phénotype est inversement proportionnelle à sa fréquence : plus un génotype/phénotype donné est rare, plus sa fitness est élevée. Avec une augmentation de la fréquence d'un géno/phénotype, sa fitness diminue.

Ces formes de sélection peuvent être observées sous forme pure, mais elles peuvent également être combinées avec d'autres formes de sélection, par exemple, la sélection en faveur des hétérozygotes associée à la sélection de parenté (sélection de groupe) ou la sélection fréquentielle associée à la sélection sexuelle.

Sélection associée (groupe) agit dans le cas où un trait neutre voire néfaste pour un individu donné (avec un phénotype, génotype, allèle donné) s'avère utile pour le groupe (famille). Cette forme de sélection conduit à la formation de traits altruistes.

sélection sexuelle- Il s'agit d'une forme de sélection naturelle basée sur la rivalité d'individus d'un sexe (généralement des mâles) pour s'accoupler avec des individus de l'autre sexe. Dans le même temps, l'aptitude d'un génotype (phénotype) est évaluée non pas par son taux de survie, mais par sa participation à la reproduction. Cette forme de sélection peut conduire à l'apparition et à la préservation de traits qui réduisent la survie (aptitude constitutionnelle) de leurs porteurs.

4. Héritage lié

Si la sélection stabilisatrice (ou une autre forme de sélection favorisant la préservation de la structure génétique de la population) agit sur le gène sélectionné MAIS, alors non seulement une certaine fréquence de cet allèle sera conservée, mais également certaines fréquences d'allèles neutres qui lui sont liés.

Construire des écosystèmes résilients

La stabilité d'un système dans le cas le plus simple est déterminée par la stabilité additive de ses composants structurels. Les principaux indicateurs de la résistance des plantes individuelles comprennent: la résistance à l'hiver, la résistance aux pertes de transpiration pendant la période hiver-printemps, la résistance des bourgeons, des fleurs et des ovaires au gel, la résistance au manque ou à l'excès de chaleur, le rayonnement solaire et une saison de croissance raccourcie ; résistance à la chaleur et résistance à la sécheresse; correspondance entre les rythmes de passage des phénophases et les changements saisonniers des conditions environnementales ; résistance à certaines valeurs de pH, concentrations en sel; résistance aux ravageurs et aux maladies; équilibre de la photosynthèse et des processus de reproduction. Dans le même temps, l'environnement entourant les organismes change progressivement - le problème du changement climatique devient déjà un problème politique mondial. Par exemple, au cours des 50 dernières années (par rapport à 1940-1960) dans le centre de la Russie, la température annuelle moyenne de l'air a augmenté de 1,2 °C, tandis que l'humidité relative a diminué de 3 %. Ces changements sont encore plus prononcés pendant la période hiver-printemps : la température de l'air en janvier, février et mars a augmenté de 4,4 °C et l'humidité en mars et avril a diminué de 10 %. De tels changements de température et d'humidité augmentent considérablement les pertes par transpiration des plantes ligneuses pendant la période hiver-printemps.

Malheureusement, le niveau actuel de développement de la science ne nous permet pas de prévoir pleinement les changements de l'environnement qui se produiront même dans un avenir proche, et de prévoir non seulement le changement climatique, mais aussi l'émergence de nouveaux ravageurs, agents pathogènes, concurrents, etc. Par conséquent, le seul moyen fiable d'augmenter la stabilité et la productivité des écosystèmes naturels est d'augmenter le niveau d'hétérogénéité, l'hétérogénéité génétique des composants de l'écosystème. De tels écosystèmes hétérogènes offrent la possibilité d'une gestion continue et inépuisable de la nature, car dans les systèmes génétiquement hétérogènes, il existe des interactions compensatoires d'individus présentant différentes caractéristiques de croissance et de développement, une sensibilité à la dynamique des facteurs environnementaux. En ce qui concerne les ravageurs et les maladies, un tel écosystème hétérogène est caractérisé par une immunité de groupe collective, qui est déterminée par l'interaction de nombreuses caractéristiques structurelles et fonctionnelles des biotypes individuels (écotypes, isoréactifs).

Pour créer des plantations artificielles hétérogènes (plantations), des plantes à multiplication végétative sont utilisées mélanges de clones , ou alors compositions polyclonales - d'une certaine manière des combinaisons sélectionnées de plants appartenant à des variétés clonées différentes. De plus, chaque clone doit avoir des caractéristiques que les autres clones n'ont pas. La caractéristique la plus importante est rythme de développement des pousses . À leur tour, les rythmes de développement des pousses sont déterminés par l'espèce et la spécificité individuelle de programmes d'ontogénie génétiquement déterminés.

Ainsi, pour créer des compositions polyclonales, il est nécessaire d'identifier parmi les plantes sauvages (ou dans les plantations de collection) des groupes intraspécifiques qui diffèrent de manière stable par un ensemble de caractères. En même temps, l'essentiel n'est pas la force des différences, mais leur constance, c'est-à-dire la capacité de persister à travers les générations (au moins en multiplication végétative) dans certaines conditions de croissance.

En tant que tel groupement intraspécifique, il apparaît généralement la forme(morphe). Malheureusement, très souvent ce terme est traité assez librement, appelant formes et écotypes, et variétés (variations), et isoréactifs (formes au sens étroit du mot), et biotypes ; en microsystématique, la forme est considérée comme une catégorie taxonomique intraspécifique (forma).

Lors de l'isolement des formes, l'attention est tout d'abord portée sur les caractéristiques morphologiques. Dans le même temps, chez différentes espèces végétales, en raison de la variabilité parallèle, on distingue les formes du même nom, différant par la configuration des feuilles (typique vulgaire, feuillu latifolia, angustifolia angustifolia, à petites feuilles parvifolia, lancéolé lancifolia, elliptique elliptique, ovoïde arrondi crassifolia, arrondi rotonde; certains types de limbes reçoivent des noms spéciaux, par exemple, orbiculée- largement ovales, cordiformes à la base et pointus au sommet), selon la couleur des feuilles (monochrome concolorer, multicolore décolorer, vert viridis, Colombe glaucophylle, brillant splendeur, argenté argentée), par configuration de couronne (sphérique sphaérique, pleurant pendule, pyramidale pyramidale); divers cultivars (cultivars) se voient généralement attribuer le rang f. culte avec une description détaillée de la morphologie.

Dans une description plus détaillée des formes, divers indicateurs morphométriques sont utilisés, qui, chez les plantes ligneuses, comprennent : la force de croissance (en particulier, l'augmentation annuelle du diamètre du tronc), le type de ramification, l'angle de ramification, la longueur des entre-nœuds, l'intensité de la ramification et la pousse longueur, taille des feuilles. Ces indicateurs sont révélés par l'observation directe, sont facilement numérisables et peuvent être traités mathématiquement à l'aide des méthodes de statistiques de variation, qui permettent d'évaluer la conditionnalité génétique des traits.

La polyploïdie est connue pour être répandue parmi les plantes. Par conséquent, l'identification de groupes intraspécifiques (intrapopulation) qui diffèrent par numéro de chromosome, pourrait permettre de décrire sans ambiguïté le niveau de diversité. Diverses méthodes cytogénétiques sont utilisées pour déterminer le nombre de chromosomes, en particulier, numération chromosomique directe dans les cellules en division. Cependant, cela n'est pas toujours possible, de sorte que les nombres de chromosomes sont souvent déterminés par des méthodes indirectes, par exemple, méthode palinométrique(selon la taille des grains de pollen).

Cependant, tous ces indicateurs sont statiques, ils ne reflètent pas le processus de réalisation de l'information génétique. Dans le même temps, on sait que tout trait se forme au cours de la morphogenèse. Sur la base de l'analyse de la morphogenèse, une sélection est faite ontobiomorphe, et selon les changements saisonniers de l'habitus des plantes, phénobiomorphes. Lors de l'utilisation d'indicateurs dynamiques de diversité, l'ensemble des gènes d'un organisme peut être considéré comme un programme de son ontogenèse (développement individuel), et dans des cas particuliers, comme un programme de morphogenèse (mise en forme).

La promesse de cette approche a été démontrée dans les travaux de C. Waddington, N.P. Krenke et d'autres classiques des sciences naturelles.

Polymorphisme héréditaire des populations naturelles. charge génétique. Le processus de spéciation avec la participation d'un facteur tel que la sélection naturelle crée une variété de formes de vie adaptées aux conditions de vie. Parmi les différents génotypes qui apparaissent à chaque génération en raison de la réserve de variabilité héréditaire et de recombinaison d'allèles, seul un nombre limité détermine l'adaptabilité maximale à un environnement particulier. On peut supposer que la reproduction différentielle de ces génotypes conduira à terme au fait que les pools génétiques des populations ne seront représentés que par des allèles "réussis" et leurs combinaisons. En conséquence, il y aura un effacement de la variabilité héréditaire et une augmentation du niveau d'homozygotie des génotypes. Cependant, cela ne se produit pas, car le processus de mutation se poursuit et la sélection naturelle soutient les hétérozygotes, car. ils atténuent l'effet nocif des allèles récessifs. La plupart des organismes sont hautement hétérozygotes. De plus, les individus sont hétérozygotes pour différents locus, ce qui augmente l'hétérozygotie totale de la population.

La présence dans une population de plusieurs génotypes coexistant à l'équilibre à une concentration supérieure à 1% sous la forme la plus rare (le niveau de diversité héréditaire pour lequel un processus de mutation est suffisant) est appelée polymorphisme. Le polymorphisme héréditaire est créé par des mutations et une variabilité combinatoire. Il est soutenu par la sélection naturelle et est adaptatif (transitionnel) et stable (équilibré).

Polymorphisme adaptatif survient si, dans des conditions de vie différentes mais régulièrement changeantes, la sélection favorise différents génotypes.

Polymorphisme équilibré se produit lorsque la sélection favorise les hétérozygotes par rapport aux homozygotes récessifs et dominants. Dans certains cas, le polymorphisme équilibré est un round robin (voir Figure 1.4, p. 14).

Le phénomène d'avantage sélectif des hétérozygotes est appelé surdominance. Le mécanisme de sélection positive des hétérozygotes est différent.

En raison de la diversité des facteurs environnementaux, la sélection naturelle agit simultanément dans de nombreuses directions. Dans ce cas, le résultat final dépend du rapport de l'intensité des différents vecteurs de sélection. Ainsi, dans certaines régions du globe, la fréquence élevée de l'allèle semi-létal de la drépanocytose est soutenue par la survie préférentielle d'organismes hétérozygotes dans des conditions de forte incidence du paludisme tropical. Le résultat final de la sélection naturelle dans une population dépend du chevauchement de nombreux vecteurs de sélection et de contre-sélection. Grâce à cela, la stabilisation du pool génétique et le maintien de la diversité héréditaire sont réalisés en même temps.

Le polymorphisme équilibré confère un certain nombre de propriétés précieuses à une population, ce qui détermine son importance biologique. Une population génétiquement hétérogène développe une plus large gamme de conditions de vie, utilisant plus pleinement l'habitat. Une plus grande quantité de variabilité héréditaire de réserve s'accumule dans son patrimoine génétique. De ce fait, il acquiert une souplesse évolutive et peut, évoluant dans un sens ou dans un autre, compenser les fluctuations environnementales au cours du développement historique.

Dans une population génétiquement polymorphe, des organismes de génotypes naissent de génération en génération, dont l'aptitude n'est pas la même. À chaque instant, la viabilité d'une telle population est inférieure au niveau qui serait atteint si elle ne contenait que les génotypes les plus « performants ». La valeur par laquelle l'aptitude d'une population réelle diffère de l'aptitude d'une population idéale des "meilleurs" génotypes possibles avec un pool de gènes donné est appelée cargaison génétique. C'est une sorte de paiement pour une flexibilité écologique et évolutive. La charge génétique est une conséquence inévitable du polymorphisme génétique.

Le polymorphisme génétique équilibré, la diversité intraspécifique, les races écologiques et, probablement, les sous-espèces sont parmi les raisons de l'immuabilité évolutive des espèces (Severtsov A.S., 2003). L'existence de deux ou plusieurs morphes de polymorphisme équilibré, dont chacun est adapté dans sa propre sous-niche de la niche écologique de l'espèce, indique que des stratégies adaptatives qualitativement différentes des morphes garantissent leur aptitude égale. Lorsque la situation écologique change, l'une de ces morphes gagne un avantage au détriment des autres (autres) morphes. Leur nombre est maintenu ou augmenté non seulement en raison de la préservation de la forme physique, mais également en raison des ressources libérées lors de la réduction du nombre ou de l'extinction des morphes pour lesquels ce changement d'environnement est préjudiciable.

Un exemple est l'histoire du polymorphisme de la population moscovite de pigeons de roche innanthropes. Colombie-livia(Obukhova, 1987). Le polymorphisme des populations de cette espèce est représenté par une série continue de morphes qui diffèrent par la couleur du plumage: du gris (gris ardoise), considéré comme l'original, au noir (mélanique). Il existe deux types de mélanisation des plumes. Dans un cas, la mélanine est concentrée aux extrémités des plumes secrètes, formant des mouchetures noires. Au fur et à mesure que ces taches augmentent, elles se fondent en une couleur noire unie. Cette forme plus courante de mélanisation est due au fort gène noir et 5-6 gènes avec peu d'effet phénotypique. Dans un autre cas, la mélanine est distribuée de manière diffuse sur l'éventail des plumes. Par conséquent, les formes intermédiaires semblent plus ou moins charbonneuses ou sales, avec une mélanisation plus sévère, elles deviennent noires. Ce type de mélanisation est déterminé par le gène Dack fort et aussi 5-6 faible gènes (Obukhova, Kreslavsky, 1984).

Avant la Grande Guerre patriotique, la forme grise prévalait à Moscou. Les mélanistes étaient peu nombreux. Pendant la guerre, la population de pigeons de Moscou a presque complètement disparu ou a été détruite. Après la guerre, le nombre de pigeons s'est lentement rétabli jusqu'en 1957, lorsque, dans le cadre du Festival mondial de la jeunesse et des étudiants, «l'oiseau du monde» a commencé à fréquenter et à se nourrir. Au fur et à mesure que la population augmentait, la proportion de morphes mélaniques augmentait également. À la fin des années 60 du XXe siècle. la proportion de mélanistes et de morphes intermédiaires était d'environ 80 %.

Les changements dans le rapport des morphes étaient dus à des différences dans leur comportement. La forme grise est plus active, vole plus loin à la recherche de nourriture et garde activement ses territoires de nidification. Les mélanistes sont passifs. Leurs nids dans les greniers peuvent être situés à proximité les uns des autres. Les morphes intermédiaires ont également une activité intermédiaire. Dans les conditions de ressources alimentaires illimitées fournies par les dépotoirs et le top dressing et les sites de nidification limités dans les maisons à panneaux, la forme grise ne pouvait pas rivaliser avec la masse des mélanistes et des formes intermédiaires et a été forcée de sortir dans les greniers, peu pratique pour la nidification, où la faible densité permis de protéger les sites de nidification. Ainsi, les changements de la situation écologique entraînent des changements dans les fréquences des morphes. L'un ou l'autre (gris à faible population), puis l'autre (mélanistes à forte population) gagne un avantage, mais en général l'espèce conserve sa stabilité et ne change pas. Il existera même si l'une des morphes s'éteint.

Une analyse du polymorphisme de couleur des mâles du moucherolle pie conduit à des résultats similaires. Ficedula hypoleuca(Grinkov, 2000), gastéropodes de la mer Blanche (Sergievsky, 1987).

Les races écologiques sont aussi importantes pour maintenir la stase évolutive que les morphes de polymorphisme équilibré. Un exemple est les races écologiques du dendroctone du saule, Lochmea caprea(Coleoptera, Chrysomelidae), sur Zvenigorodskaya stations biologiques Université d'État de Moscou, étudiée par Mikheev (1985). L'une des deux races se nourrit feuilles des saules feuillus, principalement des saules caprins et à oreilles, le tremble est une plante fourragère complémentaire. Une autre race se nourrit principalement feuilles bouleau duveteux, plante fourragère supplémentaire - bouleau verruqueux. L'échange au sein de chacune des races entre coléoptères se nourrissant des plantes principales et supplémentaires est d'environ 40 %. L'échange entre les races de saules et de bouleaux est de 0,3 à 5%, bien que ces arbres dans un certain nombre de phytocénoses perturbées soient en contact avec des branches. Le fait est que les larves et les adultes de la race des saules, avec force alimentation les feuilles de bouleau meurent dans 100% des cas. Au contraire, les coléoptères et leurs larves de la race des bouleaux se nourrissent de feuilles de saule sans se faire de mal. Ainsi, les races sont isolées à la fois écologiquement et génétiquement. Une relation rigide avec les plantes fourragères signifie que les coléoptères du bouleau dans cette région sont confinés à un certain stade de succession - une forêt à petites feuilles. Les dendroctones du saule sont confinés dans des habitats humides où le cours normal de la succession est perturbé - lisières de forêts, quartiers d'habitations, etc. Lorsque le stade de succession change, les populations de la race des bouleaux se déplaceront ou s'éteindront. La dispersion des coléoptères d'hivernage est d'environ 4 km. La même chose arrivera aux populations de la race des saules avec une diminution de l'humidité ou avec une augmentation de la pression anthropique. Cependant, l'extinction de l'une des races ne signifiera pas l'extinction de l'espèce, mais mosaïque biotopes assure l'existence durable de chacune des races. Un raisonnement similaire peut probablement être appliqué aux races géographiques - sous-espèces (A.S. Severtsov, 2003).

Ainsi, le polymorphisme de la population assure la stabilité de la population dans son ensemble lorsque la situation écologique change, et est également l'un des mécanismes de la stabilité d'une espèce dans le temps évolutif.

. Biodiversité . Le polymorphisme génétique des populations comme base de la diversité biologique. Le problème de la conservation de la biodiversité

La diversité biologique fait référence à tous « les nombreux organismes vivants différents, la variabilité entre eux et les complexes écologiques dont ils font partie, ce qui inclut la diversité au sein des espèces, entre les espèces et les écosystèmes » ; en même temps, il faut faire la distinction entre la diversité globale et la diversité locale. La diversité biologique est l'une des ressources biologiques les plus importantes (une ressource biologique est considérée comme « du matériel génétique, des organismes ou des parties de ceux-ci, ou des écosystèmes utilisés ou potentiellement utiles à l'humanité, y compris l'équilibre naturel au sein et entre les écosystèmes »).

Il existe les types de diversité biologique suivants : diversité alpha, bêta, gamma et génétique. la diversité α est comprise comme la diversité des espèces, la diversité β est la diversité des communautés sur un certain territoire ; La diversité γ est un indicateur intégral qui inclut la diversité α et β. Cependant, ces types de biodiversité reposent sur la diversité génétique (intraspécifique, intrapopulation).

La présence de deux allèles ou plus (et, par conséquent, de génotypes) dans une population est appelée polymorphisme génétique. Il est conditionnellement admis que la fréquence de l'allèle le plus rare dans le polymorphisme doit être d'au moins 1% (0,01). L'existence d'un polymorphisme génétique est une condition préalable à la conservation de la biodiversité.

Des idées sur la nécessité de préserver le polymorphisme génétique dans les populations naturelles ont été formulées dès les années 1920. nos distingués compatriotes. Nikolai Ivanovich Vavilov a créé la doctrine du matériel source, a justifié la nécessité de créer des référentiels du pool génétique mondial des plantes cultivées. Alexander Sergeevich Serebrovsky a créé la doctrine même du pool génétique. Le concept de « genofund » comprenait la diversité génétique d'une espèce qui s'est développée au cours de son évolution ou de sa sélection et lui a fourni ses capacités d'adaptation et de production. Sergei Sergeevich Chetverikov a jeté les bases de l'étude et des méthodes d'évaluation de l'hétérogénéité génétique des populations d'espèces végétales et animales sauvages.

Les problèmes environnementaux mondiaux se sont aggravés après la Seconde Guerre mondiale. Pour les résoudre en 1948 a été formé Union internationale pour la conservation de la nature et des ressources naturelles(UICN). La tâche principale de l'UICN était de compiler Livres rouges– des listes d'espèces rares et menacées. En 1963-1966 la première Livre rouge international. En 1980, sa quatrième édition est publiée. En 1978-1984. le Livre rouge de l'URSS est publié et en 1985 - le Livre rouge de la Fédération de Russie.

Cependant, l'humanité n'a réalisé la gravité de ce problème que dans le dernier quart du 20e siècle. Il y a un peu plus de trente ans (1972), la première conférence des Nations Unies sur l'environnement humain se tenait à Stockholm. Lors de ce forum, les principes généraux de la coopération internationale dans le domaine de la protection de la nature ont été définis. Sur la base des décisions de la Conférence de Stockholm, des principes modernes de préservation du cadre de vie ont été formulés.

La poursuite du développement du concept de développement durable conduit inévitablement à le principe de la nécessité de conserver la diversité biologique : seule la nature vivante diversifiée et diversifiée est stable et hautement productive . Le principe de la nécessité de préserver la diversité biologique est pleinement cohérent avec les principes fondamentaux de la bioéthique : « toute forme de vie est unique et irremplaçable », « toute forme de vie a le droit d'exister », « ce qui n'est pas créé par nous, ne doit pas être détruit par nous". Dans le même temps, la valeur d'un génotype n'est pas déterminée par son utilité pour une personne, mais par son caractère unique. Ainsi, il a été reconnu que "la préservation du patrimoine génétique est une responsabilité pour l'évolution future" (Frankel, XIII International Genetic Progress at Berkeley, 1974). Swaminathan (Inde) a identifié trois niveaux de responsabilité pour la préservation du patrimoine génétique : professionnel, politique et public.

En 1980, la Stratégie mondiale de la conservation a été élaborée par l'Union internationale pour la conservation de la nature et des ressources naturelles. Les documents de la Stratégie mondiale notent que l'un des problèmes environnementaux mondiaux est le problème de la nutrition : 500 millions de personnes souffrent systématiquement de malnutrition. Il est plus difficile de prendre en compte le nombre de personnes qui ne reçoivent pas une nutrition adéquate, équilibrée en protéines, vitamines et microéléments.

La Stratégie mondiale a formulé les tâches prioritaires de la protection de la nature :

– maintien des principaux processus écologiques dans les écosystèmes.

– Conservation de la diversité génétique.

– Utilisation durable à long terme des espèces et des écosystèmes.

En 1992, à Rio de Janeiro, lors de la Conférence des Nations Unies sur l'environnement et le développement (CNUED), un certain nombre de documents ont été adoptés, signés par les représentants de 179 États :

– Programme d'action : Action 21.

– Déclaration de principes sur les forêts.

– Convention des Nations Unies sur les changements climatiques.

– Convention sur la diversité biologique.

Les documents de la Convention sur la diversité biologique notent que "... la diversité est importante pour l'évolution et la conservation des systèmes de support de la vie de la biosphère". Pour préserver les systèmes de maintien de la vie de la biosphère, il est nécessaire de préserver toutes les formes de diversité biologique : "Les pays qui adhèrent à la Convention doivent déterminer les composantes de la diversité biologique, ... contrôler les activités qui peuvent avoir un effet néfaste sur la diversité biologique ."

En 1995, à Sofia, lors d'une conférence des ministres européens de l'environnement, la Stratégie paneuropéenne pour la conservation de la diversité biologique et paysagère est adoptée. Nous listons les principes de la Stratégie paneuropéenne pour la conservation de la diversité biologique et paysagère de la nature :

– Protection des écosystèmes les plus vulnérables.

– Protection et restauration des écosystèmes perturbés.

– Protection des territoires avec la plus grande diversité d'espèces.

– Préservation des complexes naturels de référence.

L'arrêt de la productivité des écosystèmes artificiels est également associé à de faibles niveaux de biodiversité, avec seulement 150 espèces de plantes cultivées actuellement cultivées et 20 espèces d'animaux domestiques élevés. Dans le même temps, le faible niveau de diversité globale se conjugue à un faible niveau de diversité locale, avec la prédominance de la monoculture ou des rotations culturelles à courte période de rotation. La poursuite de l'uniformité des variétés végétales et des races animales a conduit à un net rétrécissement de la diversité génétique. Une conséquence du déclin de la diversité est une diminution de la résistance aux facteurs environnementaux physiques et chimiques extrêmes et, dans une plus grande mesure encore, aux ravageurs et aux maladies.

De nombreuses études ont montré que le seul moyen fiable d'augmenter la stabilité et la productivité des écosystèmes naturels est d'augmenter le niveau de leur hétérogénéité, car dans les systèmes génétiquement hétérogènes, il existe des interactions compensatoires d'individus présentant différentes caractéristiques de croissance et de développement, sensibilité à la dynamique des facteurs environnementaux, des maladies et des ravageurs. Ce sont les plantations hétérogènes qui offrent la possibilité d'une gestion continue et inépuisable de la nature.

Par conséquent, il est nécessaire d'utiliser plus largement les espèces et le potentiel intraspécifique (génétique) du plus grand nombre possible d'espèces adaptées à la culture dans des conditions contrôlées. L'ensemble du matériel à conserver comprend les catégories d'organismes suivantes : variétés et races actuellement cultivées et élevées ; les variétés et les races qui ne sont plus produites, mais qui ont une grande valeur génétique et génétique en termes de paramètres individuels ; variétés locales et races indigènes; parents sauvages de plantes cultivées et d'animaux domestiques; les espèces sauvages de plantes animales prometteuses pour l'introduction en culture et la domestication ; lignées génétiques créées expérimentalement.

Pour les spectateurs, une certaine étrangeté dans l'apparence d'une personne est une autre raison de gémir et de commérages, pour une personne éduquée et pleine de tact, c'est l'occasion de réfléchir à nouveau au chemin de l'évolution humaine.

Les rudiments et les atavismes ne sont pas des difformités, de plus, ils ne sont pas un motif de ridicule, mais d'éventuelles "maladresses" de la nature. Et pour les scientifiques, ce sont des signes importants, des preuves de l'évolution.

Que sont les atavismes

La présence chez un individu de signes inhérents à ses lointains ancêtres s'appelle l'atavisme. Qu'est ce que ça pourrait être? Par exemple, des cheveux épais sur le corps et sur le visage également. Ou une queue poussant au-dessus du coccyx. Cela inclut également le multitâche. Il était une fois, au siècle dernier, les atavismes et les rudiments étaient une confirmation claire de la théorie de Darwin. Ensuite, les scientifiques ont été tellement emportés par la recherche d'organes "inutiles" dans le corps humain qu'ils en ont dénombré près de deux cents. Heureusement, au fil du temps, la plupart des organes de cette liste "Darwin" ont été, disons, réhabilités. Les scientifiques ont prouvé que leur fonctionnalité est assez élevée.

Il s'est avéré que :

certains organes produisaient les hormones nécessaires ;
d'autres se sont avérés nécessaires dans l'une ou l'autre période de développement de l'organisme ;
d'autres encore ont commencé à agir sous certaines conditions extérieures ;
et les quatrièmes sont devenus des "adjoints" d'organes défaillants.

C'est-à-dire que le même coccyx n'est pas un rappel direct de la queue, mais un organe qui sert à attacher certains ligaments et muscles. Pour prendre d'autres exemples : l'appendice n'est pas du tout un processus caudal inutile, mais organe dans lequel les micro-organismes recherchés se multiplient.

Soit dit en passant, si nous parlons spécifiquement d'atavismes, alors ce terme n'est pas vraiment scientifique. Et essayer de déterminer les signes de l'atavisme signifie quelque part agir de manière anti-scientifique. Jugez par vous-même : la pilosité accrue du corps humain est censée être des « salutations du passé », un rappel de qui un homme est arrivé. Mais d'autres déformations externes, par exemple une augmentation des doigts sur les membres, il s'agit d'une pathologie claire, et en aucun cas parallèle à un stade similaire du développement du corps humain. Autrement dit, si ces difformités n'ont pas de ressemblance directe avec leurs ancêtres, il s'agit alors d'une pathologie. Et s'ils ont - un atavisme. Mais en fait, dans les deux cas, la cause de telles anomalies est une défaillance génétique.

Soit dit en passant, si vous êtes un adepte de la théorie de l'évolution, vous devez certainement rencontrer des personnes avec des nageoires et des branchies, et d'autres caractéristiques que possédaient nos ancêtres animaux.

Quels sont les rudiments

Mais les organes non développés du corps d'une personne ou d'un animal sont considérés comme des rudiments. Voici des exemples éloquents :

Muscles de l'oreille. Certains mammifères en ont vraiment besoin : cela les aide à diriger leurs oreilles vers un certain stimulus sonore. Une personne n'a plus besoin d'une telle "option".
Pli semi-lunaire du coin interne de l'œil. C'est par exemple un vestige du IIIe siècle, une membrane nictitante assez bien développée chez les oiseaux, les reptiles. Elle lubrifie l'œil avec le secret nécessaire, mais après tout, chez une personne, les paupières supérieures et inférieures font face à cette mission. Ainsi le pli est devenu petit, étant superflu.

Les darwinistes ont nié aveuglément le nouveau rôle des organes "inutiles", mais au fil du temps, il a été prouvé que tout n'est pas si simple dans le corps humain. Il est impossible de prendre et de dire que le même appendice est un rappel des ancêtres, non - aujourd'hui c'est un organe du système immunitaire humain.
Essayons de dissiper certains mythes populaires sur les rudiments et les atavismes.

5 mythes sur les atavismes et les rudiments

Mythe 1. Les mamelons chez les hommes sont des vestiges. Et ici rien de tel : chez nos ancêtres masculins, ils ne fonctionnaient pas non plus d'aucune façon. L'explication de leur présence est simple - au début du développement embryonnaire, les gens sont unisexués, les différences de sexe apparaissent plus tard, ce qui est facilité par des hormones spéciales.

Mythe 2. La dent de sagesse est une maladie génétique. Mais c'est un atavisme, de fortes molaires aidaient nos ancêtres à broyer la nourriture végétale. Nous pourrions encore les mâcher maintenant, mais dans la plupart des cas, ils poussent de manière incorrecte, ce qui cause beaucoup de désagréments et conduit une personne à consulter un chirurgien dentiste.

Mythe 3. L'attachement de l'œsophage à la trachée chez l'homme n'a pas de sens. Ce n'est pas le cas: le mucus des voies respiratoires peut être éliminé par l'œsophage, mais on peut dire qu'une telle structure est responsable du "gain de place" et vous permet de respirer par la bouche, ce qui est très important avec un rhume sévère .

Mythe 4. Les amygdales et les végétations adénoïdes sont des rudiments. Ce n'est pas du tout comme ça ! Ces organes sont indispensables à un organisme en croissance : ils contribuent au démarrage d'un mécanisme important de production d'anticorps protecteurs. Une fois le mécanisme en place, les amygdales commencent à rétrécir et leur fonction est prise en charge par d'autres organes.

Mythe 5. Tous les organes "inutiles" peuvent être retirés sans conséquences déplorables. Ce n'est certainement pas le cas. La preuve principale est que la plupart des organes soit ont plusieurs fonctions (et si l'une est « dépassée », alors les autres sont très pertinentes), soit s'avèrent nécessaires dans certaines situations extérieures.

Pourquoi les atavismes apparaissent-ils ?

Papa n'a pas de queue, et maman n'en a pas, mais le bébé est né si inhabituel. Pourquoi? Comment cela pourrait-il arriver? Les lois notoires de la génétique devraient être blâmées ici. Toute notre apparence est programmée par les gènes de nos ancêtres (les gènes de la répétition des traits). Pour chaque signe d'une personne, deux gènes portent la réponse : celui de la mère et celui du père. Ils peuvent être différents ou identiques, forts ou faibles. Si papa a un gène de queue faible et que maman en a un, après s'être rencontrés, ils ont toutes les chances de donner naissance à un enfant avec une queue, car en s'unissant, les gènes faibles sont devenus plus forts.

Mais en toute justice, notons: la chance d'une telle rencontre est extrêmement faible et les gènes cachés de ce type sont très rares.

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