«Популяция – эволюцияның элементарлы құрылымы»
1. Популяция туралы түсінік;
2. Популяция ұғымы. Популяцияның критерийлері;
3. Популяцияның түрлері;
4. Популяцияның генофонды жайлы ұғым.
Популяция туралы түсінік. Табиғатта кез келген жануар, немесе ұсақ ағза түрлерінің даралары өз ареалының көлеміндегі аймақты толық иемденбей, тек тіршілігіне қолайлы белгілі үлескілерді ғана мекендейді. Мысалы, бір түрге жататын бунақденелілердің ағаш жапырақтарымен қоректенетін даралары орман алкаптарында ғана, ал шөптекті өсімдіктермен қоректенетін даралары шалғындық үлескілерде мекендейді. Сол себепті түрдің даралары өз аймағының көлемінде түрлі тіршілік жағдайларына байланысты жиілігі әр түрлі топтар құрып бытырап кетеді. Олай болса, мұндай жекеленген табиги топтар популяцияларды түзеді.
Популяция дегеніміз — эволіциялық ұзақ уақыт бойы ареалдың белгілі бір бөлігінде тіршілік етіп, өз алдына дербес генетикалық жүйе құра алатын, еркін шағылысып, өсімтал ұрпақ беретін бір түр дараларының шағын тобы.
Бұл анықтамадан популяцияны тіршілік әрекеттері эволюциялық заңдылықтарға сай жүретін даралардың ең кіші қарапайым тобы деп түсінуге болады. Ал, табиғатта кездесетін шағын ұрпақтар тобында, мысалы, «тұқымтоп» «панмиксиялық бірлестіктер», сондай-ақ кішігірім жай топтасуларда немесе жеке дараларда өзіне тән эволюциялық әрекеттер байқалмайды. Өйткені эволюция көлемінде олар аз уақыт аралығында ғана тіршілік етуіне байланысты эволюциялык өзгерістерге ұшырап үлгермей жойылып кетеді.
Популяция даралары окшаулануға байланысты көршілес популяциямен салыстырғанда барлық қасиеттері мен белгілері бойынша өзара өте ұксас болып келеді. Сонымен қатар популяция ішіндегі жынысы әр түрлі даралардың бір-бірімен кездесу мүмкіндігі де едәуір жоғары болады.
Популяциялардың араласып кетуіне контеген кедергілер: тау, өзен, теңіз, құм, т.б. биологиялық кедергідер жануарлардың ұя, ін салу мерзімдері мен шағылысу кезіндегі мінез-қылық ерекшеліктері, ал өсімдіктерде — гүлдеу, тозаңдану кезіндегі және аталық пен аналық құрылысындағы ерекшеліктер болып табылады. Популяция — эволюцияның негізгі өлшем бірлігі. Себебі барлық бастапқы зволюциялық әрекеттер популяция ішінде жүреді. Мәдени өсімдік іріктемелері, үй хайуанаттарының қолтұқымдары және ұсак ағзалардың штамдары — адамның қолымен жасалған популяциялар.
Популяцияның ареалы. Популяцияны сипаттайтын маңызды критерийлердің бірі опың ареалы. Түрдің бір бөлігі болғандықтан популяция өзіне топ ареалға ие болады. Жаңа аймақтарды тұрақты түрде пайдалана отырып популяция өз ареалын кеңейте алады. Әдетте бір түрге жататын популяциялардың әрқайсысынын алып жатқан ареалының көлемі біркелкі болмайды. Мысалы, республикамыздың солтүстік аймағыңдағы аралас орманды алсақ, оның біркелкі топырак ауа райы жағдайларына қарамастан әр жерде шоктанып орналасқан ағаштар тобын, бұталарды немесе көпжылдық шөптерді кездестіруге болады. Бұл топтар бір-бірімен тозаңдана алмайтындай арақашықтықта орналасқандықтан, шағын ареалы бар жеке популяцияларды құрады. Сол сияқты сүр кесірткенің бір популяциясы 0,1 ден бірнеше гектарға дейінгі, су токалтісі бір гектардан ондаған гектарға дейінгі жерлерді қамтиды.
Популяция ареалының көлемі негізінде даралардың көбею белсеңділігінің радиусына байланысты. Егер радиус кіші болса, популяциялық ареалдың көлемі де аз болады. Өсімдіктердің көбею белсеңділігінің радиусы тозаңның таралу арақашыктығымен анықталады.
Популяциядағы дараларлың сан мөлшері. Популяциялық ареалдың көлеміне байланысты ондагы даралардың сан молшері де айтарлықтай өзгеріп отырады. Дәл алы жерлердегі бунақденелілер мен майда өсімдіктер популяцияларының сан мөлшері көбінесе жүз мыңдаған және миллиондаған даралардан құралады. Кейбір жануарлар мен өсімдіктер популяциялары керісінше сан мөлшері жағынан әлдақайда кішігірім топтардан тұрады. Айталық, көлді жерлерде мекендейтін инеліктер популяциясындағы даралар саны 30 мыңға жуық болса, сұр кесіртке популяцияларыңда жүзден бірнеше мың дараларға дейін, ал ұлу ппуляцияларының біріндегі даралар саны не бары 1000 дана. Егер популяциядағы даралардың сан мөлшері бірнеше жүзден кем болса, ол популяцияның — эволюциялык; ұзақ уақыт тіршілік етуі күмән туғызады.
Өйткені табиғаттағы кездейсоқ жағдайларға (өрт, су тасқыны, ауа райының өзгеруі) байланысты даралардың сан мөлшері күрт азайып, олардын көбейіп даму мүмкіндігінің темендеуі себепті оңдай популяциялар бірнеше ұрпақтан кейін толығымен жойылады.
Қазіргі кездегі экологиялық жағдайларға байланысты елімізде жойылып кету каупі бар бірқатар жануарлар мен өсімдік түрлері қорғауға алынып. Қызыл кітапка енгізілді. Популяция әдетте жасы және жынысы әр түрлі даралардан тұрады. Кез келген түр немесе популяция үшін жасы үлкенді-кішілі топтардың арақатынасы да әр түрлі болады. Бұл ара-қатынасқа даралардың жалпы омір сүру ұзақтығы, жыныстық жетілу мерзімі, көбею қарқындылығы және белгілі бір тіршілік ортасына бейімделу ерекшелігі әсер етеді. Мысалы, көктемде жертесердің аналығы (1-2) балалап, іле-шала аталығымен бірге тірішлігін жояды. Күзге қарай популяция ішіңде жыныстық жетілмеген жас даралар ғана қалады. Олар қыстан шығып, көктемге салым жыныстық жағынан жетіліп, цикл тағы қайталанады.
Жоғары сатылы сүтқоректілер популяциясының жас құрамы едәуір күрделі келеді. Мысалы, дельфиндер табынында жасы үлкенді-кішілі бірнеше топтар болады. Олардың бірінші тобы сол жылы туған дельфиндерден құралады, екінші тобы — былтырғы туған дельфиңдер, үшінші тобы — 2-3 жас аралығындағы жыныстық жетілген даралар, ал төртінші тобы 4-5 жастан 15-20 жасқа дейінгі дельфиндер болып табылады. Басқа сүтқоректілердегі сияқты дельфиндердің әр түрлі ұрпақтағы ересек даралары өзара шағылыса алады.
Дәл осындай құбылыс өсімдіктер әлемінде де кездеседі. Еменді орманда жүз жасаған ағаштармен қатар жаңадан гана өсіп жетілген жас ағаштар бір уақытта жеміс беріп, бірін-бірі тозаңдандырады. Жыныстық құрамы бойынша популяцияда аталық және аналық даралардың саны әдетте шамалас болады.
Бунақденелілер популяциясында қандай да бір күрделі генетикалық әрекеттердің әсерінен аталықтары толық жойылып, тек аналық даралар ғана қалатын кезі болады. Сол сияқты партеногенез жолымен көбейетін бунақденелілер мен кейбір жануарлар популяциясы тек аналық немесе аталық даралардан тұрады.
Популяциядағы даралардың дасы мен жыныстық кұрамын біле отырып, олардың — өсімталдығын және азаю мөлшерін, даралардың сан мөлшерінің ауытқу себептерін анықтауға болады және түрлерді тиімді пайдалануға мүмкіндік туады.
Популяцияның генетикалық гетерогендігі мен бірлігі. Кез келген популяция табиғи сұрыпталудың нәтижесінде өзі тіршілік еткен ортаға бейімделетін болады. Ұзақ уақыт әсер еткен табиғи сұрыпталуға байланысты популяциядағы даралар біркелкі генотиптерге ие болуы тиіс. Бірақ, шын мәніңде олай болмайды. Популяциядағы генотиптер генетикалық жағынан гетерогенді (әр түрлі реңді) болып келеді. С.С.Четвериковтың айтуынша суға қаныққан губка тәрізді популяция да алуан түрлі мутацияларға (тұқым қуалайтын өзгерістерге) толы болады. Мұны ол дрозофила шыбынының жабайы популяцияларына туыстық шағылыстыру жасай отырып дәлелдеді. Популяциядағы генетикалық гетерогендікті С.С.Четвериков былай түсіндіреді: кез келген түр немесе популяциядағы даралар тіршілік барысында бірнеше ұрпақ бойы үздіксіз мутантты гендермен толықтырып отырады. Сонымен қатар басқа популяциядан ауысып келетін даралардың шағылысуы арқылы жаңа генетикалық материалдық популяцияға енуі байқалады. Мутациялардың көпшілігі әдетте рецессивті болады, сондықтан сан мөлшері жоғары полуляцияларда мұндай рецессивті мутациялар гетерозиготалық жағдайда тіпті байқалмайды.
Құрамындағы даралардың гетерогендігіне қарамастан, кез келген популяция динамикалык тепе-теңдікте тұрған күрделі генетикалық жүйе болып табылады. Популяциядағы тендер артқан сайын гетерозиготалы ағзалардың өзара шағылысу мүмкіндігі де артады. Нәтижесінде даралардың бірқатары гомозиготалы жағдайға көшіп, ұрпақтар арасында мутациялық өзгерістер айқын көрініс береді. Олардың ішінде ағзаның тіршілік қабілетін төмендететін мутациялардың кездесуі ықтимал. Бірақ табиғи популяцияларда генетикалық гетерогендік жеткілікті дәрежеде болғандықтан, популяцияның қалыпты тіршілігі ұзақ уақыт бойы сақталады.
Қорыта келгенде популяция — кішігірім, дербес эволюциялық құрылым. Сондықтан табиғатта ақиқат тіршілік етіп, өзіне тән экологиялық, морфофизиологиялық және генетикалық қасиеттерге ие болған популяция -эволюцияның қарапайым (бөлінбейтін) өлшем бірлігі болып табылады.
Популяциялардың генетикалық динамикасының факторлары.
Мутациялық процесс. Гендердің популяция құрамында тұрақты түрде қайталанып отыруы үшін олар мутацияға ұшырамауы керек. Бірақ, ондай өзгеріс үнемі болып отырады. Әрбір жеке ген мутацияға сирек ұшырағанмен, генотиптегі гендердің саны көп болғандықтан, түрлі мутациялардың жалпы молшері де едәуір көп болып келеді. Популяциядағы генотиптері гетерозиготалы организмдер түрлі мутацияға бай келеді.
Сұрыптау. Сұрыптау деп генотиптің, организмнің сыртқы орта жағдайларына мейлінше көп бейімделуін қамтамасыз ету процесін айтады. Организмнің тіршілік ету және ұрпақ қалдыру мүмкіндігі оның қоршаған ортаға, бейімделу дәрежесіне байланысты. Организмде неғұрлым бейімделу реакцияларының нормасы жоғары болып келсе, соғұрлым оның популяция құрамында сақталып дами беру мумкіндігі мол болады.
Популяцияның мөлшері. Гендердің концентрациясы популяцияның мөлшеріне байланысты. Популяцияның мөлшері неғұрлым аз болса, соғұрлым гетерозиготалы ұрпактардың бір-біріне будандасып рецессивті гомозиготалы ұрпақ беруінің мумкіндігі мол. Керісінше, популяцияның мөлшері көп болса, рецессивті гомозиготалы болу мүмкіндігі азаяды. Аз санды популяцияда сұрыптаудың нәтижесінде пайдасыз тендер кеміп, пайдалы тендер артып отырады.
Изоляция. Жалпы түрдің әр түрлі популяциялардан құралатындығы белгілі. Егер бір популяцияның особьтары екінші бір популяцияның особьтарымен біраз уақыт будандаса алмай қалса, ондай популяция изоляцияға (оқшаулану) ұшырайды. Егер ондай оқшаулану бірнеше ұрпаққа созылса, онда популяция жіктеле бастайды. Болашақта ондай популяция жаңа түр тарматының немесе тіпті түрдың бастамасы бола алады.
Жануарлардың, өсімдіктердің және микроорганизмдердің кез-келген түрін құрайтын особьтар (дарақтар) біркелкі болмайды. Әрбір организмнің түрге тән ортақ белгілерінің болуымен қатар, өзіндік генотиптік және фенотиптік ерекшеліктері де болады.
Түр жеке популяциялардан тұрады. Популяция деп мекен ету ортасы және оған бейімделу қабілеті бірдей бір түрге жататын дарақтардың жиынтығын айтады. Популяция тіршілік ету ортасына сәйкес, негізті эволюция факторлары: тұқымқуалаушылық өзгертіштік және сұрыптаудың әрекеті нәтижесінде қалыптасады.
Жануарлар тұқымы мен өсімдіктердің сорттары адам баласы қолдан жасаған, жасанды популяциялар болып табылады.