Введение в молекулярную биологию 0:12 Лекция начинается с введения в молекулярную биологию. Обсуждение истории молекулярной биологии и основных концепций. Переход к изучению поведения биологических молекул во времени.
Модель равновесия Харди-Вайнберга 0:47 Объяснение модели равновесия Харди-Вайнберга на примере популяции цветов. Описание аллелей гена краски цветка: белый и красный. Условия модели: большой размер популяции, случайное скрещивание, изоляция, отсутствие мутаций и отбора.
Расчёт частот генотипов 3:30 Расчёт вероятностей получения красных, белых и розовых цветков при случайном скрещивании. Вывод формулы равновесия Харди-Вайнберга: чистота генотипа равна квадрату частоты аллеля.
Расширение закона Харди-Вайнберга 6:16 Обсуждение расширения закона для триплоидных и множественных аллелей. Важность равновесного состояния для понимания эволюционных процессов.
Влияние мутационного давления 8:46 Мутационное давление как фактор изменения частот аллелей. Константы скорости прямой и обратной мутации. Достижение равновесного состояния при мутационном давлении.
Миграция и её влияние 12:55 Влияние миграции на частоты аллелей в популяциях. Сглаживание различий между популяциями после миграции. Роль изоляции в видообразовании.
Дивергенция и видообразование 13:49 Дивергенция как процесс расхождения изолированных популяций. Видообразование как результат накопления мутаций, делающих популяции несовместимыми. Примеры изоляции: постзиготическая и презиготическая.
Введение в естественный отбор 14:42 Естественный отбор — это предпочтительное размножение особей с высокой приспособленностью. Приспособленность генотипа определяется его способностью увеличивать число копий своих генов. Пример приспособленности: забота родителей о детях повышает их приспособленность.
Составляющие приспособленности 15:41 Приспособленность состоит из выживаемости и плодовитости. Выживаемость определяет, насколько часто генотип появляется перед глазами пользователей. Плодовитость связана с числом перепостов и комментариев.
Пример с интернет-мемами 16:39 Интернет-мемы иллюстрируют выживаемость и плодовитость через популярность и количество перепостов. Популярность мема определяется числом лайков и просмотров. Число перепостов отражает плодовитость мема.
Биологическая модель приспособленности 19:09 Модель с воробьём: разные генотипы имеют разную плодовитость при одинаковой выживаемости. Введение относительной приспособленности и коэффициента приспособленности. Коэффициент приспособленности показывает силу отбора против генотипа.
Расчёт частот генотипов 21:57 Определение средней приспособленности популяции через взвешенную сумму относительных приспособленностей генотипов. Расчёт частот генотипов в следующем поколении на основе текущих частот и относительных приспособленностей.
Типы отбора 23:50 Отбор против рецессивного аллеля: снижение приспособленности гомозигот. Отбор против доминантного аллеля: действие на гомо- и гетерозиготы. Неполное доминирование: разная сила отбора против гомо- и гетерозигот.
Динамика отбора 25:46 Влияние типов отбора на частоты аллелей в популяции. Пример отбора против рецессивного аллеля: быстрое снижение частоты рецессивных гомозигот. Эволюция рецессивных мутаций: редкие случаи полного вытеснения рецессивной аллели доминантной.
Отбор в пользу рецессивного аллеля 28:42 Выживаемость доминантной гомозиготы и гетерозиготы — 0,4, рецессивной — 1,0. При росте чистоты рецессивного аллеля средняя приспособленность популяции увеличивается. График приспособленности вогнутый вверх.
Эволюционная динамика при отборе 29:42 Пока чистота доминантного аллеля высока, отбор не замечает рецессивный аллель. Появление рецессивной гомозиготы приводит к увеличению её копий в потомстве. При доминировании рецессивных гомозигот отбор резко снижает выживаемость доминантного аллеля.
Фиксация рецессивного аллеля 30:40 Аллель A малое достигает 100% фиксации в популяции. Доминантный аллель может не достичь фиксации из-за изменений внешних факторов.
Отбор в пользу гетерозигот 31:35 Выживаемость гетерозигот максимальная, доминантных гомозигот — чуть меньше, рецессивных — совсем маленькая. Ландшафт приспособленности имеет максимум при промежуточной частоте аллелей. Пример: серповидно-клеточная анемия.
Пример серповидно-клеточной анемии 33:31 Точечная мутация в бета-глобине приводит к агрегации гемоглобина в фибриллы. Серповидно-клеточные эритроциты устойчивы к малярийным плазмодиям, но плохо переносят кислород. В регионах с высокой частотой малярии гетерозиготы более приспособлены.
Отбор против гетерозигот 35:24 Абсолютная приспособленность гетерозигот равна единице. Ландшафт приспособленности выглядит как яма, из которой популяция стремится выбраться. Направление эволюции зависит от начальных условий.
Бистабильность и ландшафт приспособленности 36:19 Популяция всегда взбирается по ландшафту приспособленности, не спускаясь. Бистабильная система: эволюция идёт в одну сторону или другую в зависимости от начальных условий.
Частотно-зависимый отбор 39:07 Положительный частотно-зависимый отбор: чем больше A1 в популяции, тем выше приспособленность генотипа. Отрицательный частотно-зависимый отбор: при росте чистоты A1 снижается приспособленность гомозиготы, но растёт приспособленность гетерозиго
Гонка вооружений между паразитами и хозяевами 42:22 В отличие от адаптации к неизменным условиям, в гонке вооружений условия постоянно меняются. Пример: птицы становятся зелёными, устойчивыми к синим вирусам, а вирусы вынуждены адаптироваться, становясь зелёными. Постоянная адаптация приводит к быстрым и эффективным адаптациям у организмов.
Пример с вирусами и клетками 43:58 Клетки могут быть устойчивы к текущему вирусу, но не к вирусу из будущего поколения. Вирусы, законсервированные из будущего, могут инфицировать клетки, не претерпевшие гонку вооружений. Важно быть на шаг впереди в гонке вооружений.
Особенности РНК-вирусов 44:57 РНК-вирусы имеют высокую способность к новым мутациям из-за ошибок при репликации. Молекулы РНК трудно копировать точно, что приводит к множеству мутаций. Пример: грипп и ВИЧ имеют множество новых адаптаций из-за частых мутаций.
Особенности ДНК-вирусов 45:46 ДНК-вирусы используют повторы генов и неравную рекомбинацию для сбора мутаций. Из большого количества копий генов выбирается та, которая лучше работает с адаптированным хозяином. Это позволяет вирусам адаптироваться к новым условиям.
Итоги лекции 46:42 Обсуждение равновесия Харди-Вайнберга и приспособленности. Расчёт абсолютной, относительной и средней приспособленности. Анализ разных вариантов естественного отбора: за гомозиготные, рецессивные и доминантные аллели. Влияние ландшафта приспособленности на эволюцию популяции.
Анонс следующей лекции 47:36 Обсуждение нейтральной эволюции в отсутствии естественного отбора. Соотношение отбора и нейтральной эволюции. Эволюция сложных биологических систем.
