Pod delovanjem elementarnih dejavnikov v genskem skladu se spremeni frekvenca določenih genov, kar vodi do spremembe genotipa in fenotipa populacije, ob daljši izpostavljenosti naravni selekciji pa pride do njene diferenciacije.
Kaj je mikroevolucija
Mikroevolucija - spremembe populacije pod vplivom evolucijskih dejavnikov, ki lahko privedejo do spremembe genskega sklada ali celo do nastanka nove vrste.
Dejavniki evolucije se lahko imenujejo kateri koli procesi ali pojavi. Med njimi so mutacije, izolacija, genetski drift, populacijski valovi, ki spreminjajo genetsko sestavo.
Velikost katere koli populacije se nenehno spreminja. Razlogi za to so različni vplivi biotske in abiotske narave. Takšna nihanja prebivalstva so periodična. Torej se po povečanju števila posameznikov v populaciji zmanjša. Leta 1905 je S. S. Četverikov to pravilnost imenoval populacijski valovi. Če navedete primere populacijskih valov, potem so to lahko nihanja števila plenilcev, razmnoževanje kobilic ali zajcev v Avstraliji. Drug primer so izbruhi lemingov vArktika ali epidemije kuge, ki so bile zabeležene v Evropi v preteklosti.
Značilnost "valov življenja"
Ti valovi so značilni za vse žive organizme. Lahko so periodične ali neperiodične. Periodične najpogosteje opazimo pri kratkoživih organizmih - pri žuželkah, enoletnih rastlinah, pa tudi pri večini mikroorganizmov in gliv. Najenostavnejši primer bi bile sezonske spremembe številk.
Neperiodični populacijski valovi so odvisni od kombinacije več kompleksnih dejavnikov. Praviloma ne zadevajo ene, temveč več vrst živih organizmov v biogeocenozi, zato lahko privedejo do radikalnega prestrukturiranja.
Med spremembami števila osebkov v populaciji je treba izpostaviti nenaden pojav nekaterih vrst organizmov na novih območjih, kjer ni njihovih naravnih sovražnikov. Omenimo še ostre neciklične spremembe v populaciji, ki so povezane z naravnimi »katastrofami« in se lahko kažejo z uničenjem biogeocenoze ali celotne pokrajine. Tako lahko več sušnih poletnih obdobij spremeni pomembno območje - povzroči pojav travniške vegetacije v močvirjih in veliko število suhih travnikov.
Če navedete vzroke populacijskih valov, se je vredno spomniti ne le na odnos živih organizmov med seboj in z okoljskimi dejavniki, temveč tudi na vpliv človeka.
Evolucijski pomen "valov življenja"
V primerih, ko se velikost katere koli populacije močno zmanjša, lahko ostane le nekaj posameznikov. Hkrati je njihova pogostnost genov (alelov) drugačna od tiste, ki je bila v prvotni populaciji. Če po močnem upadu števila posameznikov v populaciji pride do močnega porasta, potem začetek novega izbruha rasti števila posameznikov v populaciji daje majhna skupina organizmov, ki je ostala. Zato je mogoče trditi, da populacijski valovi vplivajo na genski sklad, saj genotip določene skupine določa genetsko strukturo celotne populacije.
Hkrati se nabor mutacij v populaciji in njihova koncentracija po naključju dramatično spremeni. Torej določen del mutacij popolnoma izgine, nekatere pa nenadoma zrastejo. Če povzamemo, lahko rečemo, da so populacijski valovi kot evolucijski dejavnik izjemno pomembni, saj so pod pogojem intenzivne selekcije glavni dobavitelj evolucijskega materiala, ko se izbor nadomestijo z redkimi mutacijami.
Poleg tega lahko valovi življenja začasno prinesejo številne mutacije ali genotipe v drugo abiotsko ali biotsko okolje. Kljub temu pa tudi kombinacija populacijskih valov in mutacij ne zagotavlja evolucijskega procesa. Potrebujete delovanje faktorja, ki vpliva v eno smer (to je na primer izolacija).
Vpliv izolacije na velikost populacije
Ta dejavnik je izredno pomemben v evolucijskem smislu, saj izzove nastanek novih lastnosti v razmerah ene vrste in preprečuje križanje različnih vrst med seboj. Omeniti velja, da najpogosteje opazimo geografsko izolacijo. Njeno bistvo je vdejstvo, da je edino območje raztrgano, medtem ko postane križišče posameznikov iz različnih delov tega nemogoče ali oteženo.
Omeniti velja, da se v izolirani populaciji mutacije razvijajo naključno, zaradi naravne selekcije pa postaja njen genotip vse bolj raznolik. Poleg tega obstaja ekološka izolacija in različni biološki mehanizmi, ki posameznikom različnih vrst preprečujejo prosto križanje. Primer bi bile različne preference glede kraja ali časa križanja, pa tudi na primer drugačno vedenje ali drugačna zgradba spolnih organov pri živalih, kar postane dodatna ovira za prehod.
Če povzamemo, različne vrste izolacije spodbujajo nastanek novih vrst, a hkrati pomagajo ohranjati genetsko strukturo vrste.
Gene drift
Naključna sprememba števila genov v kateri koli majhni populaciji ima lahko pomembne posledice, saj lahko povzroči spremembo frekvence alelov. Naključne spremembe frekvence alelov se imenujejo genetski drift. Ta proces ni usmerjen. Prvi sta ga odkrila genetika N. P. Dubinin in D. D. Romashov.
S. Wright je prejel potrditev o naključnosti genetskega odnašanja. V laboratoriju je križal samico in samca drozofile, ki sta bili heterozigotni za določen gen. Po tem so dobili potomce s koncentracijo normalnega in mutantnega gena, ki je znašala 50 %. Skoziza več generacij so nekateri posamezniki postali homozigotni za mutantni gen, nekateri so ga popolnoma izgubili, drugi del posameznikov pa je imel tako mutantni kot normalen gen.
Upoštevati je treba, da bi lahko tudi z zmanjšano sposobnostjo preživetja mutantnih posameznikov in pod vplivom naravne selekcije mutantni alel popolnoma nadomestil normalnega, kar bi povzročilo specifične populacijske valove.
Etiologija populacijskih valov
Med vsemi razlogi, ki lahko vplivajo na kvantitativne značilnosti populacije, zasedajo vodilno mesto podnebne razmere, medtem ko so biotski dejavniki potisnjeni v ozadje. Ob nizki raznolikosti vrst je število osebkov v populaciji odvisno od vremena, kemične sestave okolja in tudi stopnje onesnaženosti.
Omeniti velja, da so vzroki populacijskih valov, ki vnaprej določajo spremembo velikosti populacije, odvisni od njene gostote ali vpliva neodvisno od tega parametra.
Abiotski in antropogeni dejavniki praviloma niso odvisni od gostote prebivalstva. Biotski vpliv je bolj odvisen od tega. Opozoriti je treba na teritorialno vedenje, ki je v evoluciji najučinkovitejši mehanizem, ki zavira rast števila posameznikov v populaciji. Torej je dejavnost posameznikov omejena na ustrezen prostor. S povečanjem števila se razvije intraspecifična konkurenca za vire ali neposredni antagonizem (napadi na konkurente).
Populacijski valovi so odvisni tudi od vedenjareakcije, za katere je pri visoki populaciji značilen pojav nagona za množično selitev. Lahko se razvije tudi odziv na stres, pri katerem posamezniki razvijejo fiziološke značilnosti, ki zmanjšujejo plodnost in povečujejo umrljivost. Tako je moten proces oogeneze in spermatogeneze, pogostejši so splavi, zmanjša se število posameznikov v eni generaciji in obdobje pubertete se poveča. Poleg tega se zmanjša nagon po skrbi za potomce, spremeni se vedenje – raste agresivnost, opaziti je kanibalizem in neustrezno reakcijo na osebe nasprotnega spola, kar na koncu zmanjša populacijo.
Značilnosti sprememb števila populacij
Številni ekološki procesi, povezani s širjenjem populacije na območje ali z lokalnim izbruhom številčnosti, spominjajo na svojevrstne valove, ki jih, kot že omenjeno, imenujemo »valovi življenja«. Tipičen primer je nenadno povečanje števila škodljivcev žuželk na omejenem območju gozda. V ugodnih razmerah lahko žuželke zajamejo vedno več novih ozemelj, kar je tipična slika povečanja njihove gostote oziroma širjenja tako imenovanega populacijskega vala. Če poznamo značilnosti mobilnosti in določene populacijske lastnosti, lahko enostavno izračunamo hitrost širjenja tega vala in možne metode nadzora.
Podobno je mogoče opisati epidemijske valove, zato je ta teorija uspešnouporablja za ugotavljanje narave širjenja različnih bolezni in hitrosti tega procesa.
Poleg tega je treba omeniti populacijsko-genetske valove, ki opisujejo naravo porazdelitve določenega gena na območju, ki ga zaseda določena populacija.
Mehanizem delovanja populacijskih valov
Populacijske valove je mogoče opisati s primerom modela. Torej, v zaprti škatli je 500 črnih in enako število belih kroglic, kar ustreza frekvenci alelov P-0, 50. Če naključno odstranimo 10 kroglic in predpostavimo, da so 4 od njih črne in 6 belih, potem bo frekvenca alelov 0,40 oziroma 0,60.
Če povečate število kroglic za 100-krat tako, da dodate 400 črnih in 600 belih, in nato znova naključno poberete poljubnih 10, potem je verjetno, da se bo njihovo barvno razmerje bistveno razlikovalo od izvirnega, npr. 2 črna in 8 belih. V tem primeru bo frekvenca alelov P-0,20 oziroma P-0,80. Če vzamemo tretji vzorec, potem obstaja možnost, da se iz 10 izbranih izvleče 9 belih kroglic ali celo vse. bodi bel.
Naključna nihanja v pogostnosti alelov v naravnih populacijah je mogoče presoditi iz tega primera, ki lahko zmanjša ali poveča koncentracijo določenega gena.
