Перекрывающиеся поколения

В популяционной генетике перекрывающиеся поколения относятся к системам спаривания, где одновременно присутствует более одного поколения размножения. В системах, где это не так, существуют неперекрывающиеся поколения (или дискретные поколения), в которых каждое поколение размножения длится только один сезон размножения. Если взрослые особи размножаются в течение нескольких сезонов размножения, считается, что у вида перекрывающиеся поколения. Примерами видов, которые имеют перекрывающиеся поколения, являются многие млекопитающие, включая людей, и многие беспозвоночные в сезонных средах. ^[1]^{[ самоопубликованный источник? ]} Примерами видов, которые состоят из неперекрывающихся поколений, являются однолетние растения и несколько видов насекомых.

Неперекрывающиеся поколения — одна из характеристик, которая должна быть выполнена в модели Харди–Вайнберга для того, чтобы произошла эволюция . Это очень ограничительное и нереалистичное предположение, но от него трудно избавиться. ^[2]^{[ самоизданный источник? ]}

Перекрывающиеся и неперекрывающиеся поколения

В моделях популяционной генетики, таких как модель Харди–Вайнберга, предполагается, что у видов нет перекрывающихся поколений. Однако в природе многие виды имеют перекрывающиеся поколения. Перекрывающиеся поколения считаются нормой, а не исключением.

Перекрывающиеся поколения встречаются у видов, которые живут много лет и размножаются много раз. Например, многие птицы имеют новые гнезда каждые (пару) лет. Поэтому потомство, после того как оно повзрослеет, также будет иметь свои собственные гнезда потомства, в то время как родительское поколение может снова размножаться. Преимущество перекрывающихся поколений можно найти в разных уровнях опыта поколений в популяции. Младшая возрастная группа сможет получать социальную информацию от старших и более опытных возрастных групп. ^[3] Перекрывающиеся поколения могут, аналогичным образом, способствовать альтруистическому поведению . ^[4]

Неперекрывающиеся поколения встречаются у видов, в которых взрослое поколение погибает после одного сезона размножения. Если вид, например, может пережить зиму только в ювенильном состоянии, то вид будет автоматически состоять из неперекрывающихся поколений.

Группа видов, не имеющих перекрывающихся поколений, в основном состоит из унивольтинных насекомых и некоторых однолетних растений. Одним из примеров унивольтинных насекомых, размножающихся только один раз в год, является роющая пчела Доусона, Amegilla dawsoni . ^[5]

Хотя однолетние растения умирают после одного сезона, не все однолетние растения действительно не имеют перекрывающихся поколений. Многие однолетние растения имеют семенные банки, содержащие спящие семена, которые остаются в состоянии покоя по крайней мере один год. Это делает возможным перекрывающиеся поколения у однолетних растений. ^[6]

NB одомашнивание однолетних растений привело к сокращению покоя семян. Эти одомашненные однолетние растения, таким образом, имеют неперекрывающиеся поколения. ^[7]

Эффекты перекрывающихся поколений

Генетическое разнообразие

Имеет ли вид перекрывающиеся поколения или нет, может влиять на генетическое разнообразие в новом поколении. Было показано, что изменения в генетической дисперсии в популяциях из-за генетического дрейфа в два раза больше, когда есть перекрывающиеся поколения, по сравнению с тем, когда поколения не перекрываются. ^[8]

Предположения в популяционно-генетических моделях

Эффективный размер популяции является важнейшим понятием в эволюционной биологии и, как известно, его трудно оценить. В моделях, оценивающих эту цифру, часто предполагается, что у вида есть неперекрывающиеся поколения. Это может сместить оценку эффективного размера популяции, поскольку временные колебания частот аллелей следуют сложным закономерностям, когда поколения перекрываются. ^[9]

В Нейтральной теории молекулярной эволюции [ ^10] показано, что скорость эволюции (скорость замещения) в нейтральных генах не зависит от колебаний размера популяции. Однако это справедливо только для видов, имеющих дискретные поколения. В этом случае скорость замещения равна скорости мутации . Когда в эту модель включено перекрытие поколений, скорость замещения меняется с колебаниями размера популяции. Скорость замещения увеличивается, когда размер популяции переходит от маленького к большому, с высокой вероятностью выживания, и когда размер популяции переходит от большого к маленькому, с низкой вероятностью выживания. ^[11]

Экспериментирование

Во многих экспериментах предполагается, что виды состоят только из неперекрывающихся поколений. Например, когда ученый хочет изучить генетические мутации в штамме бактерий. Он рассмотрит все потомство (F1) текущего поколения (P). Для дальнейшего изучения генетических мутаций в штамме он затем рассмотрит следующее поколение (F2), которое состоит только из потомства поколения F1, в то время как первое поколение P больше не будет использоваться в эксперименте. ^{[ необходима цитата ]}

Ссылки

^ Олсен, Брюс Д. (2009). Понимание биологии через эволюцию (4-е изд.). Lulu.com. стр. 179. ISBN 978-0-557-09539-1.
^ "Перекрывающиеся поколения". cruel.org . Получено 2017-09-07 .
^ Дукас, Р. (2010). «Социальное обучение насекомых». Энциклопедия поведения животных . С. 176–179 . doi :10.1016/B978-0-08-045337-8.00058-9. ISBN 978-0-08-045337-8.
^ Тейлор, Питер Д.; Ирвин, Эндрю Дж. (август 2000 г.). «Перекрывающиеся поколения могут способствовать альтруистическому поведению». Эволюция . 54 (4): 1135– 1141. doi :10.1111/j.0014-3820.2000.tb00549.x. PMID 11005283. S2CID 34828246.
^ Aalberg Haugen, IM; Berger, D.; Gotthard, K. (июль 2012 г.). «Эволюция альтернативных путей развития: следы отбора на признаках жизненного цикла бабочки». Журнал эволюционной биологии . 25 (7): 1377– 1388. doi : 10.1111/j.1420-9101.2012.02525.x . PMID 22591181. S2CID 24978317.
^ Коэн, Дэн (1993). «Приспособленность в случайных средах». Адаптация в стохастических средах . Конспект лекций по биоматематике. Том 98. С. 8–25 . doi :10.1007/978-3-642-51483-8_2. ISBN 978-3-540-56681-6.
^ Фернандес-Марин, Беатрис; Милла, Рубен; Мартин-Роблес, Ньевес; Арк, Эрванн; Краннер, Ильза; Бесериль, Хосе Мария; Гарсия-Плазаола, Хосе Игнасио (декабрь 2014 г.). «Побочные эффекты одомашнивания: культивируемые семена бобовых содержат те же токоферолы и жирные кислоты, но меньше каротиноидов, чем их дикие аналоги». Биология растений BMC . 14 (1): 1599. doi : 10.1186/s12870-014-0385-1 . ПМК 4302433 . ПМИД 25526984.
^ Роджерс, Алекс; Прюгель-Беннетт, Адам (март 2000 г.). «Эволюционирующие популяции с перекрывающимися поколениями». Теоретическая популяционная биология . 57 (2): 121– 129. CiteSeerX 10.1.1.28.959 . doi :10.1006/tpbi.1999.1446. PMID 10792977.
^ Jorde, PE; Ryman, N. (февраль 1995 г.). «Изменение временной частоты аллелей и оценка эффективного размера в популяциях с перекрывающимися поколениями». Genetics . 139 (2): 1077– 1090. doi :10.1093/genetics/139.2.1077. PMC 1206358 . PMID 7713410.
^ Кимура, Мотоо (1983). Нейтральная теория молекулярной эволюции. Издательство Кембриджского университета. п. ix. ISBN 978-0-521-31793-1.
^ Баллу, Франсуа; Леманн, Лоран (февраль 2012 г.). «Скорость замещения в нейтральных генах зависит от размера популяции при флуктуирующей демографии и перекрывающихся поколениях». Эволюция . 66 (2): 605–611 . doi : 10.1111/j.1558-5646.2011.01458.x . PMID 22276552.

[1] Олсен, Брюс Д. (2009). Понимание биологии через эволюцию (4-е изд.). Lulu.com. стр. 179. ISBN 978-0-557-09539-1.

[2] "Перекрывающиеся поколения". cruel.org . Получено 2017-09-07 .

[3] Дукас, Р. (2010). «Социальное обучение насекомых». Энциклопедия поведения животных . С. 176–179 . doi :10.1016/B978-0-08-045337-8.00058-9. ISBN 978-0-08-045337-8.

[4] Тейлор, Питер Д.; Ирвин, Эндрю Дж. (август 2000 г.). «Перекрывающиеся поколения могут способствовать альтруистическому поведению». Эволюция . 54 (4): 1135– 1141. doi :10.1111/j.0014-3820.2000.tb00549.x. PMID 11005283. S2CID 34828246.

[5] Aalberg Haugen, IM; Berger, D.; Gotthard, K. (июль 2012 г.). «Эволюция альтернативных путей развития: следы отбора на признаках жизненного цикла бабочки». Журнал эволюционной биологии . 25 (7): 1377– 1388. doi : 10.1111/j.1420-9101.2012.02525.x . PMID 22591181. S2CID 24978317.

[6] Коэн, Дэн (1993). «Приспособленность в случайных средах». Адаптация в стохастических средах . Конспект лекций по биоматематике. Том 98. С. 8–25 . doi :10.1007/978-3-642-51483-8_2. ISBN 978-3-540-56681-6.

[7] Фернандес-Марин, Беатрис; Милла, Рубен; Мартин-Роблес, Ньевес; Арк, Эрванн; Краннер, Ильза; Бесериль, Хосе Мария; Гарсия-Плазаола, Хосе Игнасио (декабрь 2014 г.). «Побочные эффекты одомашнивания: культивируемые семена бобовых содержат те же токоферолы и жирные кислоты, но меньше каротиноидов, чем их дикие аналоги». Биология растений BMC . 14 (1): 1599. doi : 10.1186/s12870-014-0385-1 . ПМК 4302433 . ПМИД 25526984.

[8] Роджерс, Алекс; Прюгель-Беннетт, Адам (март 2000 г.). «Эволюционирующие популяции с перекрывающимися поколениями». Теоретическая популяционная биология . 57 (2): 121– 129. CiteSeerX 10.1.1.28.959 . doi :10.1006/tpbi.1999.1446. PMID 10792977.

[9] Jorde, PE; Ryman, N. (февраль 1995 г.). «Изменение временной частоты аллелей и оценка эффективного размера в популяциях с перекрывающимися поколениями». Genetics . 139 (2): 1077– 1090. doi :10.1093/genetics/139.2.1077. PMC 1206358 . PMID 7713410.

[10] Кимура, Мотоо (1983). Нейтральная теория молекулярной эволюции. Издательство Кембриджского университета. п. ix. ISBN 978-0-521-31793-1.

[11] Баллу, Франсуа; Леманн, Лоран (февраль 2012 г.). «Скорость замещения в нейтральных генах зависит от размера популяции при флуктуирующей демографии и перекрывающихся поколениях». Эволюция . 66 (2): 605–611 . doi : 10.1111/j.1558-5646.2011.01458.x . PMID 22276552.