Дупликационная модель биологической эволюции

Можно предположить, что пространство между этими областями заполнено преимущественно L-точками. Действительно, трудно предположить, что большинство всевозможных сочетаний значений признаков соответствуют жизнеспособным признакам. Естественно считать жизнеспособные области островками в море нежизнеспособных комбинаций.

Дадим теперь интерпретацию эволюционного процесса в принятой нами системе дуплицированных признаков.

Пусть каждый признак имеет n-1 дублей (n-кратная дупликация).Вообще говоря, признаки могут иметь различное количество дублей, однако в целях упрощения ограничимся этим вариантом. Тогда в пространстве Х, каждой особи может соответство вать n^c (n в степени c) точек, где с – количество признаков данной особи. Одна из этих точек соответствует реальному фенотипу, в то время как остальные n^c-1 точек являются чисто информационными образованиями. Будем называть эти точки виртуальными. Одни из этих точек могут соответствовать реальным фенотипам с пониженной жизнеспособностью, другие “бессмысленным” сочетаниям признаков, т.е. находиться в L-области.

Иными словами, виртуальная точка, это часть генома, в которой некоторые локусы определяющие фенотипические признаки, заменены дублями.

Соответственно, реальной фенотипической популяции сопутствуют n^c-1 виртуальных популяций, каждая из который состоит из совокупности состоящих из одинаковых локусов виртуальных точек популяций. Отметим, что все эти популяции, фенотипическая и виртуальные могут, в разной степени, пересекаться друг с другом.

Точки, соответствующие фенотипической популяции, находятся под контролем естественного отбора и перемещаясь в Х за счет мутаций и рекомбинаций, группируются вокруг текущего оптимума соответствующей V-области. Поведение виртуальных точек будет иным.

Мы уже говорили о том, что значения нейтральных признаков блуждают по шкале их значений, в виде непрерывной компактной группы. Так как виртуальные популяции находятся вне контроля естественного отбора, все их признаки можно считать нейтральными. Поэтому они образуют в пространстве Х более или менее компактные множества точек, блуждающих в этом пространстве под действием мутаций и дрейфа.

В процессе блуждания виртуальные популяции могут проходить области соответствующие летальным L-точкам и точкам с пониженной приспособляемостью. Могут “наползать” на V-области причем, если эти V-области соответствуют “конструкциям” с большей приспособляемостью, чем фенотипические, может произойти замена фенотипов. Виртуальная популяция превратится в фенотипическую, а бывшая фенотипическая в виртуальную. Ввиду компактности виртуальных популяций, это явление будет носить массовый и быстрый, по эволюционным масштабам, характер. Внешний наблюдатель увидит, что в популяции начинают появляться особи, значительно отличающиеся от исходных. Здесь в физическом проявлении, эволюционный процесс носит скачкообразный характер, в то время как в информационном плане он непрерывен и достаточно длителен. Такая трактовка позволяет обойти многие затруднения, имеющиеся в классической эволюционной теории.

Так, традиционная интерпретация предполагает для каждого эволюционирующего признака наличие в пространстве признаков непрерывной траектории состоящей из жизнеспособных V-точек. Непрерывной, в том смысле, что V-точки разделяются расстояниями, соответствующими единичным мутациям. Причем, вдоль всей этой траектории должен существовать градиент, увеличивающий значение приспособленности. Как видим, здесь природе предъявлены значительно более жесткие требования чем в дупликационной модели, не требующей непрерывности эволюционной траектории.

Образование качественно новых признаков совершенно естественно для дупликационной модели. Собственно, дупликационная гипотеза и появилась, прежде всего, для объяснения подобного явления. [5, 6, 8].

Не вызывает затруднений, в данной модели, описание симпатрического дивергентного видообразования. Так, если какая-либо виртуальная популяция, в результате дрейфа, совместилась с V-областью, фенотипическое проявление которой не является конкурентным исходному виду, то возможно их параллельное развитие. Причем на первом этапе дивергирующие виды могут взаимно превращаться друг в друга. Это может происходить в том случае, когда вновь возникающие формы соответствуют крайним точкам V-области и могут быть выведены из нее обратными мутациями. В то же время, бывшая фенотипическая компонента еще не успела деградировать. Впоследствии виртуальная составляющая дивергировавших видов, не испытывая давления естественного отбора, будет искажаться мутациями, в результате чего произойдет необратимая генетическая изоляция этих форм. В дальнейшем они будут развиваться совершенно самостоятельно.

Рассмотрим теперь, как в рамках дупликационной модели объясняются описанные выше парадоксы скорости эволюции.

Так как при n-кратной дупликации одна мутация изменяет положение n^(c-1) виртуальных точек, то даже при не очень больших значениях n и c, будем иметь количество виртуальных форм, выражаемое поистине астрономическим числом. Естественно, что в этом случае основными факторами, влияющими на темп эволюции, будет именно это количество виртуальных форм. Влияние величины популяции и длительности репродуктивного цикла, по сравнению с ними пренебрежимо мало. Их единственная роль в эволюционном процессе – обеспечить воспроизведение популяции.

Перейти на страницу: 1 2 3 4 5

Дополнительные материалы

Оптика Гамильтона — Якоби
Когда в 1830 г. ирландец Уильям Роуан Гамильтон (1805—1865) начал заниматься оптикой, волновая теория света еще не была общепринятой. Пуассон был еще последователем корпускулярной теории. Био, самый консервативный из великих физиков XIX ве ...

Технология изготовления магнитопроводов
Магнитопроводом называется деталь или комплект деталей, предназначенных для прохождения с определенными потерями магнитного потока, возбуждаемого электрическим током в обмотках намоточный изделий. Магнитопроводы являются составными час ...

Измерение магнитострикции ферромагнетика
Данная работа посвящена изучению поведедения ферромагнетиков в магнитном поле. Хотя магнитное взаимодействие является малой поправкой к электрическим обменным силам, обусловливающим самопроизвольную намагниченность, тем не менее, они ...

Разделы

Электромагнитный импульс как оружие

История вопроса и современное состояние знаний в области эми.

Лабораторные стенды в учебном процессе

Обзор и сравнительный анализ существующих стендов.

Аспекты технического знания

Технический объект и предмет технических наук.

Сварка металлов плавлением

Классификация электрической дуговой сварки.

Распределение примесей в кремнии

Описание процесса зонной плавки и ее математическая модель.



Наука сегодня и вчера - www.anytechnic.ru