Każdy gatunek ma unikalne geny, które pochodzą od przodków i są przekazywane potomstwu. Wszystkie należące do danego gatunku osobniki dysponują ponadto niepowtarzalnymi zestawami genów. Geny osobników gatunku składają się na jego pulę genową. Ponieważ gatunek obejmuje wszystkie podobne do siebie osobniki na całym świecie, do analizy używa się pojęcia pula genowa populacjipopulacjapopulacji. Jest to zasób wszystkich genów obecnych u osobników danego gatunku żyjących w określonym miejscu i czasie.

W każdej populacji osobniki mają różne genotypygenotypgenotypy. Genotyp typowy dla gatunku ukształtował się w toku ewolucji i jest na tyle odrębny od genotypów innych gatunków, że osobniki różnych gatunków nie mogą się krzyżowaćkrzyżowaniekrzyżować (wyjątek stanowią gatunki pokrewne). Krzyżowanie w obrębie gatunku przebiega bez przeszkód, a potomstwo jest płodne. Nawet jeśli poszczególne populacje są daleko od siebie i ich członkowie mają małe szanse na spotkanie, to posiadanie potomstwa nadal jest możliwe, np. po przewiezieniu osobników w miejsce, gdzie występują przedstawiciele tego gatunku.

RqQQ7jkmOLMY4

Na zdjęciu widać trzy bawiące się ze sobą psy. Każdy z nich wygląda zupełnie inaczej - jeden jest mały, ma krótką, czarną sierść, krótki pysk, małe uszy i niewielki ogonek. Drugi jest większy, ma długą, brązową sierść i długie uszy. Trzeci pies jest mały, biały w brązowe łaty. Ma długie uszy i długi ogon.

W naturalny sposób dość łatwo krzyżują się rośliny, co prowadzi do powstania ich wielu odmian, często mogących się dalej rozmnażać. Przykładem mogą być wierzby, topole, storczyki, wiechliny (gatunek traw).

Człowiek krzyżuje różne gatunki w celach badawczych lub gospodarczych, np. chcąc uzyskać odmianę o samych zaletach, bez wad osobników rodzicielskich. Przykładem takich krzyżówek międzygatunkowych są: muł (klacz i osioł), wilczak (wilk i pies) czy żubroń (żubr i byk). Potomstwo w krzyżówkach między osobnikami tego samego gatunku jest płodne, ale w krzyżówkach międzygatunkowych już nie zawsze. Krzyżowanie przyczynia się do zwiększenia różnorodnościróżnorodność genetycznaróżnorodności.

Rośliny również krzyżuje się np. w celu podniesienia odporności czy zwiększenia plonów. Przykładem jest powszechnie uprawiane pszenżyto — krzyżówka pszenicy z żytem z podwójnym zestawem chromosomów uzyskana już pod koniec XIX wieku!

RNYhMhGlFSRNw

Na zdjęciu znajduje się żubroń, będący krzyżówką żubra i bydła domowego. Widać jedynie głowę i kark zwierzęcia. Głowa podobna jest kształtem do głowy krowy. Żubroń ma czarną sierść.

RXeVX3B024wI0

Na zdjęciu widać muła, będącego potomkiem klaczy konia i ogiera osła. Zwierzę z wyglądu przypomina konia, jest jednak wielkości osła.

RzrfffIoDzGZM

Na zdjęciu widać wilczaka, który jest mieszańcem psa i wilka. Przypomina wyglądem wilka, ma jednak jasnobrązową sierść. Zwierzę stoi na trawie. W tle widać bezlistne drzewa.

U organizmów eukariotycznych każdy osobnik w obrębie gatunku ma trochę inne geny. Ta zmienność wynika z dwóch przyczyn: rekombinacji i mutacji.

Rekombinacja jest wynikiem wymiany części chromatyd między dwoma chromosomami w pierwszej fazie mejozymejozamejozy, czyli zjawiska crossing‑over. Wymiana części genów przy tworzeniu komórek rozrodczych sprawia, że potomstwo różni się od rodziców. Różne cechy wynikają z obecności różnych alleliallelealleli — odmian genów obecnych w chromosomach otrzymanych od rodziców. To różne allele sprawiają, że potomstwo tej samej pary różni się np. ubarwieniem czy wielkością.

R16FZ4deL6yEf

Na fotografii znajduje się pięć kociąt. Pierwszy od lewej jest rudy, następne dwa są szare, dwa kolejne - brązowe. Kotki siedzą na trawie, każdy patrzy w nieco inną stronę.

Drugim powodem zmienności genetycznej w obrębie gatunku – poza rekombinacją – są mutacje, czyli zmiany w samym materiale genetycznym. Mogą dotyczyć mniejszych lub większych obszarów DNA. Najczęściej są to zmiany negatywne, ale mogą też przynosić korzyści: dzięki nim możliwe są przystosowania do zmieniających się warunków środowiska. Każda zmiana, która umożliwia np. szybszą ucieczkę przed drapieżnikiem, jest korzystna w danych warunkach. Ponieważ jednak środowisko zmienia się, w innych warunkach ta sama mutacja może być niekorzystna – zostanie wyeliminowana w naturalnej selekcji.

• liczba dojrzałych płciowo samic równa się liczbie dojrzałych płciowo samców,

• kojarzenie jest losowe, a wszystkie pary mają żywe potomstwo,

• każdy osobnik ma tyle samo potomków,

• populacja nie zmienia się w czasie.

Jeśli takie warunki zostają spełnione, liczebność populacji jest równa efektywnej wielkości populacji. Jednak taka sytuacja jest praktycznie niespotykana –  zazwyczaj  liczba samców i samic nie jest jednakowa, nie wszystkie dojrzałe płciowo osobniki przystępują do rozrodu, a więc ich geny nie są przekazywane potomstwu; również kojarzenie par rzadko jest losowe.

Reguła 50/500 stosowana m.in. przez IUCNIUCNIUCN mówi, że wystarczy 50 osobników w populacji, aby uniknąć efektu wsobności (utraty zróżnicowania genetycznego przez krzyżowanie krewniacze) – liczba ta jest efektywną wielkością populacji. Do zachowania zróżnicowania cech pozwalającego na utrzymanie ewolucyjnego potencjału potrzeba 500 osobników w populacji. Reguła ta jest uproszczona, ale stosowana jako narzędzie oceny zagrożenia populacji.

Biorąc pod uwagę liczbę samic i samców w wieku rozrodczym, można wyliczyć efektywną wielkość populacji, stosując wzór:

NIndeks dolny e_e= (4 x NIndeks dolny f_f x NIndeks dolny m_m) / (NIndeks dolny f_f + NIndeks dolny m_m)

NIndeks dolny e  Indeks dolny koniec_e oznacza efektywną wielkość populacji

NIndeks dolny f_f to liczba rozmnażających się samic,

NIndeks dolny m_m to liczba rozmnażających się samców.

RYTL7Zmj18urG

Na zdjęciu widać kaczkę. Dorosła kaczka ma białą plamę wokół oka, reszta ciała jest brązowa w ciemne pręgi. Kaczka stoi na piasku.

To pojęcie odnosi się do najmniejszej liczby osobników w populacji, które nie wyginą z 90‑95‑procentowym prawdopodobieństwem przez co najmniej 100 lat. Ten współczynnik wyrażany jest jako F = ½ NIndeks dolny e_e. W małych populacjach często dochodzi do krzyżowania wsobnego, czyli z bliskimi krewnymi. Na to nakładają się naturalne oraz spowodowane przez człowieka zmiany środowiska naturalnego. Na minimalną wielkość populacji duży wpływ ma odległość międzypokoleniowa: im dłużej dany organizm dojrzewa i rozmnaża się, tym mniej osobników potrzeba do zachowania gatunku. Jednak w długiej perspektywie czasowej większego znaczenia nabiera tempo mutacji – ok. 1 na 1000 podziałów komórkowych. Na przykład: wyliczona wcześniej efektywna wielkość populacji owiec to 30 sztuk, czyli minimalna wielkość populacji to ½ x 30 – 15 owiec. Przy uwzględnieniu tempa mutacji z równania ½ NIndeks dolny e_e = 1/1000 wynika, że aby uniknąć wyginięcia gatunku, stado powinno liczyć 500 osobników, czyli 30 razy więcej!

Słownik