ევოლუცია არის პროცესი, რომელიც ახდენს გენეტიკური ცვლილებების კატალიზაციას ორგანიზმების პოპულაციაში. მაგალითად, წყალმცენარეების სახეობებმა შესაძლოა შეცვალონ შუქის შემწოვი ცილები მწვანედან წითლისაკენ, რათა მათ უფრო წარმატებით განვითარდნენ ღრმა წყლებში. მაგრამ წყალმცენარეების მახასიათებლების ხილული ცვლილება არის პოპულაციაში სპეციფიკური გენების საერთო სიხშირის ცვლილების ანარეკლი. ტექნიკური თვალსაზრისით, ეს ცნობილია როგორც ალელის სიხშირე. ასე რომ, ევოლუციური ცვლილება არ შეიძლება მოხდეს ალელის სიხშირეში ცვლილებების გარეშე, ხოლო ალელის სიხშირის ცვლილება არის ევოლუციის მაჩვენებელი.
ფენოტიპი და გენოტიპი
ფენოტიპი გულისხმობს ორგანიზმის დაკვირვებადი ფიზიკური და ქცევითი თვისებების ერთობლიობას. ბევრი მათგანი წარმოადგენს ორგანიზმის დნმ-ის პირდაპირ გამოხატულებას, რომელსაც გენოტიპს უწოდებენ. მიუხედავად იმისა, რომ ფენოტიპის ზოგიერთი ელემენტი განპირობებულია ორგანიზმის გენოტიპების გარემოთი ურთიერთქმედებით, ასეა თუ ისე ფენოტიპი დაკავშირებულია გენოტიპთან.
კონკრეტული ორგანიზმის გენოტიპი შედგება ცილების მშენებლობის გენეტიკური ინსტრუქციებისგან. ეს ინსტრუქცია, როგორც წესი, ერთგვარი შერეული ტომარაა. მაგალითად, მწვანე წყალმცენარეს შეიძლება ჰქონდეს დნმ, რომელიც ხელმძღვანელობს წითელი ცილების სინთეზს. მაგრამ სხვა გენებმა შეიძლება წითელი ცილის გენი გამორთონ, ან იქნებ გაცილებით მეტი მწვანე ცილა მზადდება, ვიდრე წითელი ცილა. ასე რომ, ერთ კონკრეტულ ორგანიზმს შეიძლება ჰქონდეს ძლიერი მწვანე გენოტიპი და სუსტი წითელი გენოტიპი.
მოსახლეობის გენეტიკა
მიუხედავად იმისა, რომ ევოლუციას განაპირობებს გარემოს ურთიერთქმედება ერთ ორგანიზმთან, ერთი ორგანიზმი ვერ ვითარდება. ეს მხოლოდ სახეობებია, რომლებსაც შეუძლიათ განვითარება. ასე რომ, გენეტიკოსები უყურებენ ფენოტიპისა და გენოტიპის საერთო განაწილებას პოპულაციაში. შესაძლებელია მრავალი სხვადასხვა მიქსი.
მაგალითად, მწვანე წყალმცენარეების პოპულაცია შეიძლება იყოს მწვანე, რადგან მათ აქვთ მხოლოდ მწვანე ცილების წარმოქმნის გენი. მაგრამ ისინი შეიძლება იყოს მწვანე, რადგან მათ აქვთ მწვანე ცილებისა და წითელი ცილების გენი, მაგრამ მათ აქვთ კიდევ ერთი გენი, რომელიც ხელმძღვანელობს, რომ წითელი ცილები უნდა დაიშალოს მათი მიღების შემდეგ. ასე რომ, ფერის ცილების წარმომქმნელი გენი შეიძლება იყოს "მწვანე" ან "წითელი". ორ არჩევანს ალელებს უწოდებენ და ა სახეობის გენეტიკური შემადგენლობის საზომი მოცემულია ალელის სიხშირით ყველა ორგანიზმში სახეობები.
წონასწორობა
წარმოიდგინეთ ტბორი, რამოდენიმე მეტრის სიღრმეში წყალმცენარეები იზრდება. წყალმცენარეებს ზედაპირთან ახლოს აქვთ უამრავი ყვითელი შუქი, რომელსაც მათი მწვანე ცილა კარგად შთანთქავს. წყალმცენარეებს, რომლებიც ქვედა დრეკადზე აქვთ, ბევრი ყვითელი შუქი არ აქვთ - წყალი ყვითელს შთანთქავს და უფრო მეტ მოლურჯო შუქს გადის, ამიტომ უფრო ღრმა წყალმცენარეებს წითელი ცილა სჭირდებათ, რათა უკეთესად გაკეთდეს სიღრმეებში. თუ წყალმცენარეებს სინჯავდით ზედაპირზე, ყველაზე ჯანმრთელი მწვანე იქნებოდა, ხოლო ყველაზე ჯანმრთელი წყალმცენარეები წითელი. წყალმცენარეები ყველა მრავლდება ერთმანეთთან, ამიტომ მწვანე ცილისა და წითელი ცილის გენების პროცენტი თაობიდან თაობაში საკმაოდ სტაბილური იქნება. ალელის სიხშირის სტაბილურობა აღწერილია ჰარდი-ვეინბერგის პრინციპით.
შეცვლა
ახლა წარმოიდგინეთ, ძლიერი წვიმაა წელი. წყალმცენარეები წყალსატევებში გადავსებულია ნაპირებით და გავრცელდა მეზობელ აუზებში. ერთი მეზობელი აუზით არის ძალიან არაღრმა, და მეორე უფრო ღრმა. არაღრმა ტბორში წითელი ცილის გენი არ გამოდგება, ამიტომ უფრო სუფთა მწვანე ცილის წყალმცენარეები წარმატებულია. ეს ხელს შეუწყობს წითელი ცილის გენის გამოდევნას გენოფონდიდან - ეს შეამცირებს წითელ-პროტეინური გენის ალელის სიხშირეს. პირიქით შეიძლება მოხდეს ღრმა აუზში. ღრმა წყლებში, მწვანე პროტეინი არ ეხმარება. მწვანე და წითელი წყალმცენარეების სიღრმეში სხვაობამ შეიძლება გამოიწვიოს მწვანე ცილის გენების შემცირება წყალმცენარეების პოპულაციაში, რომლებიც არასოდეს მიუახლოვდებიან ზედაპირს გასამრავლებლად. ალელის სიხშირე იცვლება გარემოზე ზეწოლის საპასუხოდ: ევოლუცია მუშაობს.