Популяційні хвилі, потік і дрейф генів і їх роль в еволюції

У природних умовах постійно відбуваються періодичні коливання чисельності популяцій, їх називають популяційних хвилями, або хвилями життя. Чисельність популяцій зазнає значних змін, пов'язані з сезонними змінами, річними коливаннями абіотичних факторів середовища, з біотичними факторами, з природними явищами, катастрофами, ін. Масштаби коливань чисельності популяцій є різними і можуть бути значними. Наприклад, нерідкі випадки різкого скорочення чисельності популяції, пов'язані з пожежами, повенями, тривалими засухами, виверженнями вулканів. Відомі випадки масового розмноження популяцій окремих видів, наприклад, сарани, грибів, хвороботворних бактерій (епідемії). Є приклади різкого спалаху чисельності видів, представники яких опинилися в нових для них умовах, де немає ворогів, і є хороша кормова база (колорадський жук в Європі, кролики в Австралії). Процеси ці носять випадковий характер, приводячи до загибелі одні генотипи і викликаючи розвиток інших, внаслідок чого відбуваються істотні перебудови генофонду популяції. Рідкісний перед коливанням чисельності генотип (аллель) може стати звичайним і буде підхоплений природним відбором. Вплив популяційних хвиль може бути особливо помітно в популяціях дуже малої величини, зазвичай при чисельності розмножуються особин не більше 500. В цих умовах популяційні хвилі можуть підставляти під дію природного відбору рідкісні мутації або усувати звичайні варіанти. Явища перебудови генофонду і зміни частот зустрічальності існуючих алелей (гена), пов'язані з різким і випадковим зміною чисельності популяцій, втрати генів, отримали назву дрейфу генів. Популяційні хвилі і пов'язані з ними явища дрейфу генів випадково змінюють концентрацію різних генотипів і мутацій, призводять до відхилень від генетичного рівноваги в популяціях. Ці зміни можуть бути підхоплені відбором і здатні вплинути на подальші процеси еволюційних перетворень.

Класифікація популяційних хвиль. 1) періодичні коливання чисельності короткоживучих організмів - сезонні коливання чисельності мікроорганізмів, більшості комах, однорічних рослин, грибів; 2) неперіодичні коливання чисельності, що залежать від складного поєднання різних факторів (ослаблення преса хижаків для жертв, збільшення кормових ресурсів), зазвичай такі коливання чисельності стосуються багатьох видів в екосистемах і часом ведуть до корінних перебудов всієї екосистеми; 3) спалаху чисельності видів в нових районах, де відсутні їх природні вороги (елодея канадська у водоймах Європи, американська норка і ондатра в Євразії); 4) різкі неперіодичні коливання чисельності, пов'язані з природними «катастрофами» (кілька посушливих років). Дія популяційних хвиль, як і дію іншого елементарного еволюційного фактора - мутаційного процесу, статистично і ненаправлено. Популяційні хвилі служать постачальником елементарного еволюційного матеріалу.

Одним з факторів, що грають роль в еволюції, є міграція. Під міграцією розуміється пересування організмів з одного місцеперебування в інше. В еволюційному плані міграція означає, по-перше, переселення за межі ареалу материнської популяції, по-друге, таке переселення, за яким слід або оновлення генофонду іншої популяції в результаті схрещування мігрантів з її особинами, або утворення нової самостійної популяції. Еволюційне значення міграції полягає в зміні генетичного складу тих популяцій, в які вливаються мігранти. Ця зміна здійснюється такими процесами, як потік генів і інтрогресія генів. Потік генів - це обмін генами між популяціями одного виду в результаті вільного схрещування їх особин. Частина особин-мігрантів однієї популяції проникає в іншу, і їх гени включаються в генофонд цієї популяції. Потік генів розглядається в якості важливого джерела генетичної мінливості популяцій. В даному випадку відбувається перекомбінація генів на міжпопуляційних рівні. Інтрогресія генів - це обмін генами між популяціями різних видів. При интрогрессии гени одного виду включаються в генофонд іншого виду. Даний процес протікає завдяки успішній міжвидової гібридизації. Інтрогресія широко поширена у рослин (А.Б. Георгіївський, 1985).