11.04.2014 г.

  На главную раздела "Академик Сапунов В.Б."




Глава 7. Экология и генетика


          1. Суть популяционно-генетического подхода

          Генетика и экология – естественные науки — ровесницы. Генетика была заложена работами Менделя в 1865 г., а собственно как наука сформировалась в 1900 г. после переоткрытия законов Менделя. Экология существует с 1866 г., с введением этого термина немецким естествоиспытателем Э.Геккелем. Длительное время экология и генетика развивались независимо друг от друга, и эта обособленность не преодолена доныне. Первая попытка создать то направление, которое сейчас именуется экологической генетикой, было предпринято во второй половине XIX в. группой учеников Чарлза Дарвина в Англии. Речь шла о работах, связывающих частоту мелинизированных и немеланизированных бабочек со степенью загрязнения среды. В этих исследованиях усмотрели подтверждение теории Дарвина, но практического выхода эта серия исследований не имела. Работы по математической экологии 20-х гг. ХХ в А.Лотка и В.Вольтерра и экспериментальной экологии Г.Гаузе сформулировали основные законы этой науки. Среди них — правило конкурентного исключения (или правило Гаузе) гласящее, что в одной экологической нише может существовать только один вид. Однако эти работы полностью игнорируют не только молекулярную биологию, но даже классическую генетику первой четверти ХХ в. Это привело к парадоксальной ситуации. Правило Гаузе стало одной из основ экологии, на нем базируется математический аппарат, нацеленный на решение и теоретических и прикладных задач. Однако оно имеет уйму исключений, почти неизученных. Исключения обусловлены, в частности, изменчивостью, разнообразием особей в популяции. За счет наличия в экологической нише представителей одного вида с несколько различающимися экологическими потребностями, сосуществование видов в одной экологической нише иногда временно достигается. Основная трудность, ограничивающая возможность приложения классических экологических моделей к решению прикладных задач состоит в недоучете генетического явления изменчивости в её двух аспектах — разнообразие и способность меняться во времени, в ряду поколений. Упрощенное представление о генетике в экологических моделях привело к тяжким последствиям и гигантским убыткам в масштабах Земного шара. В течении ХХ века проводилось огромное количество мероприятий по борьбе с вредителями сельского хозяйства, в первую очередь — насекомыми. Работы учитывали физиологию насекомых, но полностью игнорировали эволюционную экологию и генетику, способность беспозвоночных быстро эволюционировать и вырабатывать противодействия методам борьбы. В результате в конце ХХ пришлось констатировать, что насекомые победили. Если в начале ХХ века они поедали 10% мирового урожая, то в конце столетия — 13%.

          Разрыв между генетическими и экологическими принципами рассмотрения живой природы пытались преодолеть ведущие советские ученые — Н.В.Тимофеев-Ресовский, Я.Я.Лусис, А.В.Яблоков, заложив науку фенетику, использующую генетические идеи при анализе дискретных морфологических признаков.

          В 80-х гг. прошлого столетия была предпринята попытка сформулировать экологическую генетику как самостоятельную область знаний. Важнейшее направление, которое сейчас развивается в рамках синтеза между генетикой и экологией — создание тест-систем для анализа мутагенного влияния новых веществ и агентов физической природы, попадающих в окружающую среду.

          2. Аксиомы популяционной генетики

          Разберем те положения популяционной генетики, которые имеют наибольшее значение для теоретической и прикладной экологии.

          Популяционная генетика — наиболее разработанный раздел современной биологии. Это — наука, изучающая процессы, осуществляющиеся на уровне биологической популяции, законы изменения генетического состава популяции, микроэволюции и преобразований на видовом уровне. Заложена наука пионерскими работами С.С.Четверикова, в окончательном виде сформулирована Ф.Г.Добржанским и некоторыми другими учеными, главным образом, принадлежавшими к российской научной школе. Основные аксиомы науки можно сформулировать следующим образом.

          Вид состоит из популяций.

          Популяции свойственна изменчивость в форме разнообразия и в форме способности меняться во времени. Изменчивость касается всех без исключения признаков.

          Популяция — единица эволюции.

          Популяция — относительно автономная генетическая структура, частично обособленная от других популяций.

          Основной фактор эволюции на уровне популяции — естественный отбор.

          Основной поставщик материала для естественного отбора — мутационный процесс.

          Эволюция, в основном, носит адаптивный характер.

          В некотором роде популяционную генетику можно считать разделом прикладной математики — настолько совершенен её математический аппарат. Развитие прикладной экологии в последние годы дает основания считать, что огромный и прекрасно разработанный аппарат популяционной генетики может быть задействован для решения прикладных задач из области рационального природопользования.

В начало                               Продолжение
 

Добавить комментарий Сообщение модератору


Защитный код
Обновить