Skip to main content
Global

19.1: Idadi ya Watu Mageuzi

  1. Last updated
  2. Save as PDF
  • Page ID
    175383

    • \( \newcommand{\vecs}[1]{\overset { \scriptstyle \rightharpoonup} {\mathbf{#1}} } \) \( \newcommand{\vecd}[1]{\overset{-\!-\!\rightharpoonup}{\vphantom{a}\smash {#1}}} \)\(\newcommand{\id}{\mathrm{id}}\) \( \newcommand{\Span}{\mathrm{span}}\) \( \newcommand{\kernel}{\mathrm{null}\,}\) \( \newcommand{\range}{\mathrm{range}\,}\) \( \newcommand{\RealPart}{\mathrm{Re}}\) \( \newcommand{\ImaginaryPart}{\mathrm{Im}}\) \( \newcommand{\Argument}{\mathrm{Arg}}\) \( \newcommand{\norm}[1]{\| #1 \|}\) \( \newcommand{\inner}[2]{\langle #1, #2 \rangle}\) \( \newcommand{\Span}{\mathrm{span}}\) \(\newcommand{\id}{\mathrm{id}}\) \( \newcommand{\Span}{\mathrm{span}}\) \( \newcommand{\kernel}{\mathrm{null}\,}\) \( \newcommand{\range}{\mathrm{range}\,}\) \( \newcommand{\RealPart}{\mathrm{Re}}\) \( \newcommand{\ImaginaryPart}{\mathrm{Im}}\) \( \newcommand{\Argument}{\mathrm{Arg}}\) \( \newcommand{\norm}[1]{\| #1 \|}\) \( \newcommand{\inner}[2]{\langle #1, #2 \rangle}\) \( \newcommand{\Span}{\mathrm{span}}\)\(\newcommand{\AA}{\unicode[.8,0]{x212B}}\)

    Ujuzi wa Kuendeleza

    • Eleza genetics ya idadi ya watu na kuelezea jinsi genetics ya idadi ya watu hutumiwa katika utafiti wa mageuzi ya idadi ya watu
    • Eleza kanuni ya Hardy-Weinberg na kujadili umuhimu wake

    Taratibu za urithi, au jenetiki, hazikueleweka wakati Charles Darwin na Alfred Russel Wallace walikuwa wakiendeleza wazo lao la uteuzi asilia. Ukosefu huu wa ufahamu ulikuwa kikwazo cha kuelewa mambo mengi ya mageuzi. Kwa kweli, nadharia kubwa (na isiyo sahihi) ya maumbile ya wakati, kuchanganya urithi, ilifanya vigumu kuelewa jinsi uteuzi wa asili unaweza kufanya kazi. Darwin na Wallace hawakujua kazi ya jenetiki na mtawa wa Austria Gregor Mendel, ambayo ilichapishwa mwaka 1866, si muda mrefu baada ya kuchapishwa kitabu cha Darwin, On the Origin of Species. Kazi ya Mendel iligunduliwa tena katika karne ya ishirini ya mapema wakati ambapo wataalamu wa maumbile walikuwa wakija haraka kuelewa misingi ya urithi. Awali, asili mpya ya chembechembe ya jeni ilifanya iwe vigumu kwa wanabiolojia kuelewa jinsi mageuzi ya taratibu yanaweza kutokea. Lakini katika kipindi cha miongo michache iliyofuata jenetiki na mageuzi yaliunganishwa katika kile kilichokuwa kinajulikana kama awali ya kisasa-ufahamu thabiti wa uhusiano kati ya uteuzi wa asili na jenetiki iliyochukua sura kufikia miaka ya 1940 na kwa ujumla inakubaliwa leo. Kwa jumla, awali ya kisasa inaelezea jinsi michakato ya mabadiliko, kama vile uteuzi wa asili, inaweza kuathiri maumbile ya idadi ya watu, na, kwa upande wake, jinsi hii inaweza kusababisha mageuzi ya taratibu ya idadi ya watu na aina. Nadharia pia inaunganisha mabadiliko haya ya idadi ya watu baada ya muda, inayoitwa microevolution, na michakato ambayo ilitoa kupanda kwa aina mpya na makundi ya juu ya taxonomiki yenye wahusika wengi tofauti, inayoitwa macroevolution.

    Uunganisho wa kila siku: Mageuzi na Chanjo

    Kila kuanguka, vyombo vya habari huanza kutoa taarifa juu ya chanjo za homa na kuzuka kwa uwezo. Wanasayansi, wataalam wa afya, na taasisi huamua mapendekezo kwa sehemu mbalimbali za idadi ya watu, kutabiri ratiba bora za uzalishaji na chanjo, kuunda chanjo, na kuanzisha kliniki ili kutoa chanjo. Unaweza kufikiria homa ya kila mwaka risasi kama mengi ya Hype vyombo vya habari, muhimu ya ulinzi wa afya, au tu kwa ufupi wasiwasi prick katika mkono wako. Lakini unafikiri juu yake katika suala la mageuzi?

    Hype ya vyombo vya habari ya shots ya homa ya kila mwaka ni msingi wa kisayansi katika ufahamu wetu wa mageuzi. Kila mwaka, wanasayansi duniani kote wanajitahidi kutabiri matatizo ya homa ambayo wanatarajia kuwa wengi kuenea na hatari katika mwaka ujao. Maarifa haya yanatokana na jinsi matatizo ya mafua yamebadilika baada ya muda na zaidi ya misimu michache iliyopita ya mafua. Wanasayansi kisha wanafanya kazi ili kuunda chanjo yenye ufanisi zaidi ili kupambana na matatizo hayo yaliyochaguliwa. Mamia ya mamilioni ya dozi huzalishwa kwa kipindi kifupi ili kutoa chanjo kwa watu muhimu kwa wakati unaofaa.

    Kwa sababu virusi, kama homa, hubadilika haraka sana (hasa katika wakati wa mabadiliko), hii inaleta changamoto kabisa. Virusi hubadilika na kuiga kwa kiwango cha haraka, hivyo chanjo iliyoandaliwa ili kulinda dhidi ya ugonjwa wa homa ya mwaka jana haiwezi kutoa ulinzi unaohitajika dhidi ya matatizo ya mwaka ujao. Mageuzi ya virusi hivi inamaanisha marekebisho yaliyoendelea ili kuhakikisha uhai, ikiwa ni pamoja na marekebisho ya kuishi chanjo zilizopita.

    idadi ya watu Genetics

    Kumbuka kwamba jeni kwa tabia fulani inaweza kuwa na aleli kadhaa, au lahaja, kwamba kanuni kwa sifa tofauti zinazohusiana na tabia hiyo. Kwa mfano, katika mfumo wa aina ya damu ya ABO kwa binadamu, aleli tatu huamua protini fulani ya aina ya damu juu ya uso wa seli nyekundu za damu. Kila mtu katika idadi ya viumbe vya diploid anaweza kubeba aleli mbili tu kwa jeni fulani, lakini zaidi ya mbili zinaweza kuwepo kwa watu wanaounda idadi ya watu. Mendel alifuata aleli kama walivyorithiwa kutoka mzazi hadi watoto. Mwanzoni mwa karne ya ishirini, wanabiolojia katika uwanja wa utafiti unaojulikana kama jenetiki ya wakazi walianza kujifunza jinsi vikosi vya kuchagua vinavyobadilisha idadi ya watu kupitia mabadiliko katika masafa ya allele na genotypic.

    Mzunguko wa allele (au mzunguko wa jeni) ni kiwango ambacho alele maalum huonekana ndani ya idadi ya watu. Hadi sasa tumejadili mageuzi kama mabadiliko katika sifa za idadi ya viumbe, lakini nyuma ya mabadiliko hayo ya phenotypic ni mabadiliko ya maumbile. Katika genetics ya idadi ya watu, neno mageuzi hufafanuliwa kama mabadiliko katika mzunguko wa allele katika idadi ya watu. Kwa kutumia mfumo wa aina ya damu ya ABO kama mfano, mzunguko wa moja ya aleli, I A, ni idadi ya nakala za aleli hiyo iliyogawiwa na nakala zote za jeni la ABO katika idadi ya watu. Kwa mfano, utafiti katika Jordan 1 uligundua mzunguko wa I A kuwa asilimia 26.1. I B na I 0 aleli zilifanya asilimia 13.4 na asilimia 60.5 ya aleli mtawalia, na masafa yote yaliongeza hadi asilimia 100. Mabadiliko katika mzunguko huu baada ya muda ingekuwa kuanzisha mageuzi katika idadi ya watu.

    Mzunguko wa allele ndani ya idadi ya watu waliopewa unaweza kubadilika kulingana na mambo ya mazingira; kwa hiyo, aleli fulani zinaenea zaidi kuliko wengine wakati wa mchakato wa uteuzi asilia. Uchaguzi wa asili unaweza kubadilisha maumbile ya idadi ya watu; kwa mfano, kama allele iliyotolewa inatoa fenotype ambayo inaruhusu mtu kuishi vizuri au kuwa na watoto zaidi. Kwa sababu wengi wa watoto hao pia watabeba alele yenye manufaa, na mara nyingi phenotype inayofanana, watakuwa na watoto wao wenyewe ambao pia hubeba allele, hivyo, kuendeleza mzunguko. Baada ya muda, allele itaenea katika idadi ya watu wote. Baadhi ya aleli zitawekwa haraka kwa njia hii, maana yake ni kwamba kila mtu wa idadi ya watu atabeba alele, wakati mabadiliko mabaya yanaweza kuondolewa kwa haraka ikiwa yanatokana na allele kubwa kutoka kwenye bwawa la jeni. Bwawa la jeni ni jumla ya aleli zote katika idadi ya watu.

    Wakati mwingine, masafa ya allele ndani ya mabadiliko ya idadi ya watu nasibu bila faida kwa idadi ya watu juu ya masafa zilizopo allele. Jambo hili linaitwa drift ya maumbile. Uchaguzi wa asili na drift maumbile kawaida hutokea wakati huo huo katika idadi ya watu na si matukio pekee. Ni vigumu kuamua ni mchakato gani unatawala kwa sababu mara nyingi ni vigumu kuamua sababu ya mabadiliko katika masafa ya allele katika kila tukio. Tukio ambalo linaanzisha mabadiliko ya mzunguko wa allele katika sehemu pekee ya idadi ya watu, ambayo sio kawaida ya idadi ya awali, inaitwa athari ya mwanzilishi. Uchaguzi wa asili, drift random, na athari mwanzilishi inaweza kusababisha mabadiliko makubwa katika genome ya idadi ya watu.

    Kanuni ya Hardy-Weinberg ya Msawazo

    Mwanzoni mwa karne ya ishirini, mtaalamu wa hisabati wa Kiingereza Godfrey Hardy na daktari wa Ujerumani Wilhelm Weinberg walisema kanuni ya usawa kuelezea maumbile ya maumbile ya idadi ya watu. Nadharia, ambayo baadaye ikajulikana kama kanuni ya Hardy-Weinberg ya usawa, inasema kwamba masafa ya allele na genotype ya idadi ya watu ni asili imara - isipokuwa aina fulani ya nguvu ya mabadiliko ni kaimu juu ya idadi ya watu, wala allele wala masafa ya genotypic yangebadilika. Kanuni ya Hardy-Weinberg inachukua hali isiyo na mabadiliko, uhamiaji, uhamiaji, au shinikizo la kuchagua au dhidi ya aina-jeni, pamoja na idadi isiyo na kipimo; wakati hakuna idadi ya watu inayoweza kukidhi masharti hayo, kanuni inatoa mfano muhimu dhidi ya ambayo kulinganisha mabadiliko halisi ya idadi ya watu.

    Kufanya kazi chini ya nadharia hii, wanajenetiki wa idadi ya watu wanawakilisha aleli tofauti kama vigezo tofauti katika mifano yao ya hisabati. Variable p, kwa mfano, mara nyingi inawakilisha mzunguko wa allele fulani, sema Y kwa tabia ya njano katika mbaazi ya Mendel, wakati variable q inawakilisha mzunguko wa aleli y ambayo hutoa rangi ya kijani. Ikiwa hizi ni aleli mbili tu zinazowezekana kwa locus iliyotolewa katika idadi ya watu, p + q = 1. Kwa maneno mengine, aleli zote p na aleli zote q hufanya aleli zote kwa locus hiyo ambayo hupatikana katika idadi ya watu.

    Lakini nini hatimaye maslahi ya wanabiolojia wengi sio masafa ya aleli tofauti, lakini masafa ya genotypes kusababisha, inayojulikana kama muundo wa maumbile ya idadi ya watu, ambayo wanasayansi wanaweza kudhani usambazaji wa phenotypes. Ikiwa phenotype inazingatiwa, tu genotype ya aleli za homozygous recessive inaweza kujulikana; mahesabu hutoa makadirio ya genotypes iliyobaki. Kwa kuwa kila mtu hubeba aleli mbili kwa kila jeni, ikiwa masafa ya allele (p na q) yanajulikana, kutabiri masafa ya genotypes hizi ni hesabu rahisi ya hisabati ili kuamua uwezekano wa kupata genotypes hizi ikiwa aleli mbili zinatolewa kwa random kutoka bwawa la jeni. Hivyo katika hali ya hapo juu, mmea wa pea binafsi unaweza kuwa pp (YY), na hivyo kuzalisha mbaazi za njano; pq (Yy), pia njano; au qq (yy), na hivyo kuzalisha mbaazi za kijani (Kielelezo\(\PageIndex{1}\)). Kwa maneno mengine, mzunguko wa watu wa pp ni p 2 tu; mzunguko wa watu binafsi wa pq ni 2pq; na mzunguko wa watu wa qq ni q 2. Na, tena, ikiwa p na q ni aleli mbili tu zinazowezekana kwa sifa iliyotolewa katika idadi ya watu, masafa haya ya genotypes yatakuwa sawa: p 2 + 2pq + q 2 = 1.

    Kanuni ya Hardy—Weinberg inatumiwa kutabiri usambazaji wa genotypic wa watoto katika idadi ya watu waliopewa. Katika mfano uliotolewa, mimea ya pea ina aleli mbili tofauti kwa rangi ya pea. Mji mkuu wa Y allele husababisha rangi ya rangi ya njano, na matokeo mazuri ya y allele katika rangi ya kijani ya kijani. Usambazaji wa watu binafsi katika idadi ya watu 500 hutolewa. Kati ya watu 500, 245 ni homozygous kubwa (mji mkuu Y mji mkuu Y) na huzalisha mbaazi za njano. 210 ni heterozygous (mji mkuu Y ndogo y) na pia huzalisha mbaazi za njano. 45 ni homozygous recessive (ndogo y ndogo y) na kuzalisha mbaazi ya kijani. Mifumo ya homozygous kubwa, heterozygous, na homozygous recessive watu binafsi ni 0.49, 0.42, na 0.09, kwa mtiririko huo. Kila moja ya watu 500 hutoa aleli mbili kwenye bwawa la jeni, au jumla ya 1000. Watu 245 walio na homozygous hutoa aleli mbili za mji mkuu wa Y kwenye bwawa la jeni, au jumla ya 490. Watu 210 wa heterozygous hutoa 210 mji mkuu Y na 210 ndogo y aleli kwa bwawa la jeni. Ya 45 homozygous recessive watu kutoa mbili ndogo y aleli kwa pool jeni, au 90 jumla. Idadi ya mji mkuu wa Y aleli ni 490 kutoka kwa watu wengi wa homozygous pamoja na 210 kutoka kwa watu wa homozygous recessive, au jumla ya 700. Idadi ya aleli ndogo y ni 210 kutoka kwa watu wa heterozygous pamoja na 90 kutoka kwa watu wa homozygous recessive, au jumla ya 300. Mzunguko wa alleliki huhesabiwa kwa kugawa idadi ya kila aleli kwa jumla ya aleli katika bwawa la jeni. Kwa mji mkuu Y allele, mzunguko wa allelic ni 700 umegawanyika na 1000, au 0.7; mzunguko huu wa allelic huitwa p Kwa ndogo y allele mzunguko wa allelic ni 300 umegawanyika na 1000, au 0.3; mzunguko wa allelic huitwa q. uchambuzi wa Hardy—Weinberg hutumiwa kuamua mzunguko wa genotypic katika watoto . Hardy-Wienberg equation ni p-squared pamoja 2pq pamoja q squared sawa 1. Kwa idadi ya watu iliyotolewa, mzunguko ni mraba 0.7 pamoja na mara 2 mara .7 .3 pamoja na .3-squared sawa na moja. Thamani ya p-squared, 0.49, ni mzunguko uliotabiriwa wa watu binafsi wa homozygous (mji mkuu Y mji mkuu Y). Thamani ya 2pq, 0.42, ni mzunguko uliotabiriwa wa watu binafsi wa heterozygous (mji mkuu Y ndogo y). Thamani ya q-squared, .09, ni mzunguko uliotabiriwa wa watu wa homozygous recessive. Kumbuka kuwa mzunguko uliotabiriwa wa genotypes katika watoto ni sawa na mzunguko wa genotypes katika idadi ya wazazi. Ikiwa mzunguko wote wa genotypic, .49 pamoja na .42 pamoja na .09, huongezwa pamoja, matokeo ni moja
    Kielelezo\(\PageIndex{1}\): Wakati watu wako katika usawa wa Hardy-Weinberg, mzunguko wa allelic ni imara kutoka kizazi hadi kizazi na usambazaji wa aleli unaweza kuamua kutoka kwa usawa wa Hardy-Weinberg. Ikiwa mzunguko wa allelic uliopimwa katika shamba unatofautiana na thamani iliyotabiriwa, wanasayansi wanaweza kufanya maelekezo juu ya nini nguvu za mabadiliko zinacheza.

    Zoezi\(\PageIndex{1}\)

    Katika mimea, rangi ya maua ya violet (V) ni kubwa juu ya nyeupe (v). Ikiwa p = 0.8 na q = 0.2 katika idadi ya mimea 500, ni watu wangapi ambao unatarajia kuwa homozygous kubwa (VV), heterozygous (Vv), na homozygous recessive (vv)? Ni mimea ngapi ungependa kutarajia kuwa na maua ya violet, na wangapi wangapi watakuwa na maua nyeupe?

    Jibu

    Usambazaji unaotarajiwa ni 320 VV, 160Vv, na mimea 20 ya vv. Mimea yenye VV au Vv genotypes ingekuwa na maua ya violet, na mimea yenye genotype ya vv ingekuwa na maua nyeupe, hivyo jumla ya mimea 480 itatarajiwa kuwa na maua ya violet, na mimea 20 ingekuwa na maua nyeupe.

    Kwa nadharia, kama idadi ya watu ni katika usawa-yaani, hakuna majeshi ya mabadiliko yanayofanya juu yake-kizazi baada ya kizazi ingekuwa na pool sawa ya jeni na muundo wa maumbile, na milinganyo haya yote ingekuwa kweli wakati wote. Bila shaka, hata Hardy na Weinberg walitambua kuwa hakuna idadi ya asili inayoweza kukabiliana na mageuzi. Watu katika asili ni kubadilika mara kwa mara katika babies maumbile kutokana na drift, mutation, uwezekano uhamiaji, na uteuzi. Matokeo yake, njia pekee ya kuamua usambazaji halisi wa phenotypes katika idadi ya watu ni kwenda nje na kuhesabu. Lakini kanuni ya Hardy-Weinberg inawapa wanasayansi msingi wa hisabati wa idadi isiyo ya kubadilika ambayo wanaweza kulinganisha idadi ya watu wanaoendelea na hivyo kuhitimisha nini majeshi ya mabadiliko yanaweza kuwa katika kucheza. Ikiwa masafa ya aleli au genotypes yanatofautiana na thamani inayotarajiwa kutoka kwa usawa wa Hardy-Weinberg, basi idadi ya watu inabadilika.

    Muhtasari

    Usanisi wa kisasa wa nadharia ya mageuzi ulikua nje ya mshikamano wa mawazo ya Darwin, Wallace, na Mendel juu ya mageuzi na urithi, pamoja na utafiti wa kisasa zaidi wa jenetiki ya idadi ya watu. Inaelezea mageuzi ya idadi na aina, kutoka kwa mabadiliko madogo kati ya watu binafsi kwa mabadiliko makubwa juu ya vipindi vya wakati wa paleontological. Ili kuelewa jinsi viumbe vinavyobadilika, wanasayansi wanaweza kufuatilia masafa ya allele ya idadi ya watu kwa muda. Kama tofauti kutoka kizazi hadi kizazi, wanasayansi wanaweza kuhitimisha kwamba idadi ya watu si katika Hardy-Weinberg usawa, na hivyo ni kutoa.

    maelezo ya chini

    1. 1 Sahar S. Hanania, Dhia S. Hassawi, na Nidal M. Irshaid, “Allele Frequency na Masi Genotypes ya mfumo ABO damu kundi katika idadi ya watu Jordan,” Journal of Medical Sayansi 7 (2007): 51-58, doi:10.3923/jms.2007.51.58.

    faharasa

    frequency ya allele
    (pia, gene frequency) kiwango ambacho allele maalum inaonekana ndani ya idadi ya watu
    athari mwanzilishi
    tukio ambalo linaanzisha mabadiliko ya mzunguko wa allele katika sehemu ya idadi ya watu, ambayo si ya kawaida ya idadi ya watu wa awali
    gene pool
    yote ya aleli uliofanywa na wote wa watu binafsi katika idadi ya watu
    muundo wa maumbile
    usambazaji wa genotypes mbalimbali iwezekanavyo katika idadi ya watu
    mageuzi makubwa
    mpana wadogo mabadiliko ya mabadiliko kuonekana juu ya muda paleontological
    microevolution
    mabadiliko katika muundo wa maumbile ya idadi ya watu
    usanisi wa kisasa
    dhana kuu ya mageuzi ambayo ilichukua sura na miaka ya 1940 na kwa ujumla kukubaliwa leo
    genetics ya watu
    utafiti wa jinsi vikosi kuchagua mabadiliko frequency allele katika idadi ya watu baada ya muda