Лекция 12. Lect_12_Popul_dispersМетапопуляции. Пример большой песчанки. Прошлый и современный ареал тигра. Отрицательные последствия низкой численности. Популяционный «Bottle-neck». Соотношение очищающего отбора и дрейфа генов. Пример гепарда – вида с очень низкой генетической изменчивостью. Популяция. Расселение и рост численности. Полеты странствующего альбатроса. Славка-черноголовка. Пример недавнего образования новой популяции. Расселение древнего человека: эффект основателя и постепенная утеря исходного генетического разнообразия.
Метапопуляция
http://jama.ama-assn.org/cgi/content/extract/291/21/2534-a
Николай Павлович Наумов
(1902 - 1982)и большая песчанка
Большая песчанка (Rhombomys opimus)
http://www.pbase.com/jaapschelvis/image/74096015
Ecological and genetic spatialstructuring in the Canadian lynxEli Knispel Rueness, Nils Chr. Stenseth, Mark O’Donoghue, Stan Boutin, Hans Ellegren & Kjetill S. Jakobsen
NATURE |VOL 425 | 4 SEPTEMBER 2003 | www.nature.com/nature
Ареал тигра (Panthera tigris)
в 1900 г. и в 1990 г.
Восточная часть исторического ареала
тигра (белым цветом) и современное
распространение (оранжевым).
Приведены названия подвидов
Суммарная численность всех популяций тигра около 3000–5000
Population bottleneck
От (неблагоприятных) мутаций до вымирания …
Неблагоприятныемутации Генетический
грузвымирание
дрейф
отбор
«Объем» мутаций подпитывается новыми мутациями, сокращается «очищающим» отбором и поддерживается генетическим дрейфом
Из лекций Л.В.ПолищукаИз лекций Л.В.ПолищукаИз лекций Л.В.Полищука
Соотношение между отбором и дрейфом зависит от численностиВысокая численность
отбор
дрейф
Низкая численность
Чем ниже численность, тем менее эффективен отбор и более эффективен дрейф
Отбор неэффективен в популяциях с низкой численностью, а дрейф – наоборот(population bottleneck – популяционное узкое место,«бутылочное горлышко»)
Из лекций Л.В.Полищука
Мутационное «таяние» популяции(mutational meltdown)
Низкая численность
Сильный дрейф
Больше генетический груз
Ниже рождаемость и выше смертность
Положительная обратная связь между низкой численностью, сильным дрейфом и накоплением мутаций
Воронка снижаю щейся численности
NN11
NN22
NN22 < N < N11
Из лекций Л.В.Полищука
http://www.photographer.ru/nonstop/picture.htm?id=466237
Genetic basis for species vulnerability
in the cheetah
S.I.O’Brien et al., 1985
Science 227: 1428-1434
Ареал гепарда. Суммарная численность взрослых
особей во всех популяций – не более 10 000
ПОПУЛЯЦИИРасселение и рост
численности
Schoenophilus pedestris (Dolichopodidae) c о-ва Макуори
(По: Carlquist, 1974)
http://farm1.static.flickr.com/158/391359421_52cdab4d74.jpg?v=0
Чернобровый альбатрос (Diomedea melanophris)
http://www.environment.gov.au/biodiversity/science/abbbs/images/wandering-albatross.jpg
Странствующий альбатрос Diomedea exulans
Маршруты полетов двух самцов (фиолетов. значки) и двух самок (красные значки) странствующего альбатроса в южной части Индийского океана
Henri Weimerskirch & Rory P. Wilson // Nature. 2000. V 406, 955-956
Три маршрута странствующего альбатроса с островов Крозе (южная часть Индийского океана). Черными кружками отмечены места поимки добычи. Вес добычи – от 10 до 3130 г.
HENRI WEIMERSKIRCH et al., 2005PREY DISTRIBUTION AND PATCHINESS: FACTORS IN FORAGING SUCCESS AND EFFICIENCY OF WANDERING ALBATROSSES// Ecology. V. 86. P. 2611-2622
Черноголовая славка - Sylvia atricapilla
Путь с двух мест зимовок черноголовых славок. Кружками и квадратиками показаны места, где отлавливали птиц для анализа на содержание дейтерия (δ2H). На карте разной интенсивностью цвета показаны величины δ2H в осадках. На севере ниже, чем на юге
Положительная корреляция между содержанием дейтерия в тканях (когтях) самцов и самок черноголовых славок, образовавших брачные пары
There is a significant relation between estimated arrival dates (in 2003 only) of males and the 2H signatures in their claws (F1,14 = 11.2, P = 0.005, r2 = 0.44), suggesting that birds from further north arrive earlier
Bottleneckа точнее «Founder
effect» («Эффект
основателя) в популяции
человека разумного
Серия слайдов, показывающая расселение Homo sapiens из восточных районов
Центральной Африки
135 – 115 тысяч лет тому назад
115 - 90 тысяч лет тому назад
90 - 85 тысяч лет тому назад
85 - 75 тысяч лет тому назад
74 тысяч лет тому назад. Извержение вулкана Тоба
74 - 65 тысяч лет тому назад
65 - 52 тысяч лет тому назад
52 - 45 тысяч лет тому назад
45 - 40 тысяч лет тому назад
40 - 25 тысяч лет тому назад
25 - 22 тысяч лет тому назад
22 - 19 тысяч лет тому назад
19 - 15 тысяч лет тому назад
15 – 12.5 тысяч лет тому назад
12.5 - 10 тысяч лет тому назад
10 – 8 тысяч лет тому назад
Изменчивость размеров черепа по мере удаления от области происхождения современного человека в Африке (выделено белым). Более темные контуры показывают утерю первоначальной изменчивости. Подобной картины не получилось бы при наличии каких-то других центров происхождения современного человека (например, где-то в Азии).
Andrea Manica et al., 2007. The effect of ancient population
bottlenecks on human phenotypic variation //
Nature. V. 448. P. 346–348
Снижения уровня изменчивости размеров черепа Homo sapiens по мере удаления от наиболее вероятной
области происхождения этого вида в Африке
Генотипическая изменчивость (на основании молекулярно-генетических данных) по мере удаления от области происхождения современного человека в Африке. Более темными контурами показана всё большая утеря первоначальной изменчивости.