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La genetica di popolazione (7. I modelli evolutivi. (La selezione naturale…
La genetica di popolazione
1.Definizioni
Popolazione
: gruppo di organismi della stessa specie che si riproducono tra loro in uno spazio e in un determinato periodo di tempo.
Pool genico
: insieme degli alleli e dei geni presenti nei vari individui di una popolazione.
Fitness darwiniana
: successo riproduttivo di una specie.
Variabilità genetica
: caratteristica degli ecosistemi o di un pool di geni ritenuta vantaggiosa per la sopravvivenza: essa descrive l'esistenza di molte versioni diverse di uno stesso organismo.
2. Fattori che inducono la variabilità
Grazie alla
diploidia
è possibile mantenere la variabilità negli organismi eucarioti essendo soggetti al processo di selezione, infatti le variazioni possono conservarsi allo stato recessivo per diverse generazioni.
Superiorità dell’eterozigote
: fenomeno per il quale gli eterozigoti hanno maggiore successo riproduttivo, essendo pure selezionati per i suoi effetti positivi. Es: anemia falciforme.
La riproduzione sessuata incrementa la variabilità dei discendenti grazie a
tre diversi processi
Distribuzione casuale dei cromosomi al momento della meiosi.
Crossing over
e ricombinazione genetica.
Fusione al momento della fecondazione di due differenti genomi parentali.
Gli organismi che si riproducono per via asessuata, dato che non avviene la meiosi possono avere nuove combinazioni genetiche solo con mutazioni durante il processo di replicazione. Il genoma sarà comunque quasi identico a quello del genitore.
La variabilità è favorita anche da incroci tra individui diversi
Alcune piante hanno i fiori maschili e femminili su piante diverse, in altri casi il polline è pronto per la fecondazione quando lo stigma non è ricettivo. Alcune piante hanno strutture che impediscono l’autoimpollinazione.
Alcune specie vegetali hanno geni per l’
autosterilità
presenti in diverse forme alleliche come s1, s2 ed s3.
3. Fattori che alterano le frequenze alleliche
3.1 Frequenze genotipiche costanti secondo l’equilibrio di
Hardy-Weinberg
.
Equazione
: p + q = 1
Da cui: (p + q)^2 = 1
Caratteristiche
necessarie:
Accoppiamento di individui di sesso diverso casuale
Tutti alleli con stesso successo riproduttivo e discendenti con stessa probabilità di sopravvivere e riprodursi
Popolazione sufficientemente grande per far valere le leggi della probabilità
Non c’è movimento dei geni
Non si verificano mutazioni
p: frequenza dell’allele A
q: frequenza dell’allele a
2pq: frequenza alleli Aa
3.2 Eventi che modificano i pool genici
Mutazioni
: Modificano direttamente la struttura genica
Flusso genico
: nuovi geni entrano a far parte di una popolazione e si allontanano da essa.
Deriva genica
: Cambiamento del pool genico che ha luogo per azione del caso.
Es1 —>
Effetto del fondatore
: una piccola popolazione che si separa da una più grande può avere alleli rari molto rappresentati o completamente assenti.
Es2 —>
Collo di bottiglia
: popolazione ridotta drasticamente da un evento casuale. Può portare all’eliminazione di alcuni alleli o che siano rappresentati in eccesso, anche se svantaggiosi.
Accoppiamenti non casuali
: Spesso guidati negli animali dal comportamento
Selezione naturale
4. L’effetto della selezione naturale.
Ci sono
5 tipi
di selezione:
Stabilizzante
: opera in tutte le popolazioni. Comporta l’eliminazione degli individui con caratteri estremi. Elimina subito molte forme mutanti. Es: bambini di 3 o 4 chili.
Divergente
: aumenta la frequenza delle caratteristiche estreme di una popolazione a spese delle forme intermedie. Tende ad accentuare le differenze all’interno di una popolazione. Es: tipi scuri in ambienti scuri, topi chiari in ambienti chiari, grigi sfavoriti.
Direzionale
: aumenta la proporzione di individui con una caratteristica fenotipica estrema.
Bilanciata
: mantenimento della diversità genica della popolazione.
Es1 —>
vigore dell’ibrido
: riguarda un solo gene e favorisce gli eterozigoti.
Es2 —>
selezione frequenza-dipendente
: riduce la frequenza dei fenotipi più comuni (il successo di un fenotipo dipende dalla sua proporzione relativa).
Sessuale
: lotta tra membri di un sesso per la conquista dell’altro. È la causa del dimorfismo sessuale: differenze tra maschi e femmine riguardo la modalità di ricerca di un partner.
Una caratteristica fenotipica deriva generalmente dall’espressione di molti geni differenti e può essere ottenuta attraverso varie vie genotipiche diverse. È determinato anche dalle
interazioni del genotipo con l’ambiente
.
Determina il
successo riproduttivo
tra gli individui di una popolazione. È definita come
riproduzione differenziale
dei diversi genotipi di una popolazione
Causa l’
adattamento
: processo evolutivo che si verifica nel corso di molte generazioni e che produce organismi sempre più adatti.
Coevoluzione
: adattamenti simultanei (mimetismo mulleriano e batesiano).
7. I modelli evolutivi.
Macroevoluzione
: si occupa dei processi evolutivi che avvengono a livello di specie.
Coevoluzione
: modello secondo il quale gli organismi di specie differenti agiscono come forze selettive gli uni sugli altri.
La
selezione naturale
è causa di
diversi modelli evolutivi
.
Cladogenesi
: modello evolutivo relativamente rapido. Consiste nella suddivisione di una linea evolutiva in più linee distinte.
Radiazione adattiva
: processo alla base della cladogenesi che consiste nella creazione quasi simultanea di specie distinte che hanno un antenato comune.
Estinzione
: fenomeno che consiste nella scomparsa di diverse specie. Favorì la radiazione adattiva.
Anagenesi (o cambiamento filetico)
: modello evolutivo graduale che si verifica all’interno di una popolazione.
L’evoluzione può essere
Convergente
: processo per il quale due specie differenti, sottoposte ad una selezione simile, sviluppano adattamenti simili (es. delfino, marlin, ittiosauro), pur appartenendo a specie diverse hanno fenotipo simile.
Divergente
: processo evolutivo per il quale una popolazione separatasi dalla specie va in contro a deriva genica, dovuta ad un differente corso evolutivo.
Equilibri intermittenti
: evento genetico che avviene in tempi relativamente brevi (cladogenesi). Da origine a due popolaizoni, entrambe con caratteristiche molto diverse da quella di partenza.
Ipotesi del cambiamento graduale
: la popolazione si evolve lentamente fino a quando, a causa di una barriera riproduttiva, si suddivide in due o più gruppi, che progressivamente divergono morfologicamente e geneticamente.
6. Come si mantiene l’isolamento genetico
Isolamento prezigotico
: impedisce l’accoppiamento e la fecondazione tra membri di specie differenti.
Fecondazione
: il gamete maschile non si fonde con quello femminile.
Accoppiamento
: differenze anatomiche che impediscono inseminazione e impollinazione, gli spermatozoi non sopravvivono nel canale riproduttivo femminile o tubo pollinico non cresce sullo stigma.
Corteggiamento
: rituali comportamentali, segnali visivi, richiami acustici, segnali chimici, tempi di riproduzione, luoghi di riproduzione.
Isolamento postzigotico
: entra in gioco dopo la fecondazione.
La cellula uovo fecondata non si sviluppa, i piccoli non raggiungono la maturità riproduttiva e i discendenti sono robusti ma sterili.
5. Modelli evolutivi e le teorie più recenti
Specie
: indica i diferenti
tipi di organismi.
Filogenesi
: ramificazione delle linee di discendenza, studia il processo evolutivo di un gruppo di organismi
Speciazione
: processo per il quale piccoli gruppi isolati dal punto di vista riproduttivo vanno in contro a cambiamenti tali da trasformarli in nuove specie.
Possono essere classificati in
due categorie
, in base al modo e al tempo
Speciazione per divergenza adattativa
(graduale)
Speciazione allopatrica
: le popolazioni vivono in territori separati che interrompono il flusso genico con una progressiva diversificazione che genera due specie differenti. Es frammentazione della Pangea.
Speciazione parapatrica
: col passare del tempo le popolazioni con fenotipi diversi (ecotipi) possono modificarsi formando così una nuova specie. Es Drymocallis glandulosa.
Speciazione peripatrica
: si verifica quando una piccola popolazione, separatasi da una più grande e restando isolata per molto tempo, ha molti alleli rari o assenti in quella da cui deriva.
Speciazione improvvisa
Speciazione simpatrica
: gli individui che presentano una determinata variante tendono ad accoppiarsi con individui che hanno la stessa caratteristica. Col passare del tempo si possono creare differenze che li fanno risultare isolati dal punto di vista riproduttivo. Es Rhagoletis pomonella.
Si può verificare con meccanismi come la
poliploidia
.