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这个呢我们就先来讲一下,什么叫有效种群的大小,然后我们再回到
演化速率的计算那个地方去,因为这个概念还是挺重要的 这个定义啊确实挺难理解的,
我给你们的这个定义,在中国有一个名词委员会 他会规定,你这个英文词翻译成中文是什么
然后它的定义是什么,是有一个委员会来定的。这个定义是名词委员会给出来的。什么叫有效- 种群的大小呢 它是说:
一个种群中能将其基因连续传递 到下一代个体的平均数。实际上呢是相当于一个
理想状态底下种群的大小。是什么理想的状态呢?首先这个种群的大小
是稳定的。就不同世代之间这个种群大小不变 还有一个,这个种群的世代之间是没有重叠的,
这也很苛刻,你像我们人的这个population,世代之间肯定是重叠的
还有一个就说,这个种群里面所有的个体 以相同的概率给下一代去贡献配子
配子就是精细胞啊,卵细胞啊这种。
这个条件非常苛刻,在实际的自然界里面是没有这样的种群的,这就有点像我们给你讲
Hardy-Weinberg平衡的那个,理想的那个种群一样
但是你要做分子演化啊这些计算的时候,一般都会以这样的 有效种群的大小,作为它计算的这个
数字,还有呢就是在中性里面有效种群大小是指 整个的这个物种。是指一个物种,不是指单个的这个一个种群。
下面呢要给你们一些例子,就影响这个有效种群大小的一些因素,好我们来看一看
如果说在一个种群里面参与生殖的个体
这个性别比例如果差很大的话,这是要
对它的有效种群的大小影响会非常大,也就是说在这个种群里头,
对吧,它如果说只有一个雄性的 能够参与生殖,同时有很多雌性的也能参与生殖的
所以在这样的情况底下,其实给贡献到下一代的这个配子的话
是吧,你从雄性方面来说,只有一个个体贡献出去
所以参与生殖这个雄性,就少数的这个个体,它对下一代的这个配子的贡献会非常的大
它是有这种差异在这 还有呢就是种群当中的个体数成周期的变化,我刚才说了
理想的条件就说,不同世代的种群的数它是稳定的, 而你如果有很大的周期性的变化的话,这也会
给你有效种群的大小造成很大影响 世代间的重叠也刚才说过了
还有就是可能有一个物种它有很多种群就被分开了,它们之间有一定的遗传隔离
这个在实际当中可能也会存在,如果存在这个情况呢,也会影响到它有效种群的大小
这些都是会给有效种群的大小 造成偏差的。这个例子呢就比如说,性别比例失调
这个很好去理解对吧?就是在性别比例
失调的情况底下的话,你是可以用一个公式来计算出来的
刚才给你们讲的那张slide的上面就是有一些因素
是吧,其实每一个因素底下,你都可以给出一个数学公式 把在那种情况地下,它的有效种群大小给算出来
如果说这个有个特别的例子,就说性别比例失调很大,你比如说蜜蜂,刚才有同学说的
它只有一个蜂后,是吧,整个一个蜂巢里面就一个蜂后,所以整个给下一代的话
就是这一个蜂后在生殖, 当然就是雄蜂的话有的可能是不止一个
但在这种情况底下的话,你要来算它有效种群大小的话,就可以用这个公式
来计算,具体的推导如果有同学感兴趣的话
我可以给你们推荐一些文献去看一看,这公式我就放在这 这是给大家看一下,是吧,这个是个蜜蜂。
那么刚才还有说过,这个种群的大小的波动, 这个例子也,也挺多的
其实很多都是涉及到一些珍惜濒危的动物,在这种情况底下你就要考虑
这个生物,它所经历的这个整个的历史的过程 下面给你们举两个例子,一个是麋鹿的例子
这是麋鹿,麋鹿也叫四不像,它什么鹿啊头啊 蹄子啊,和尾巴啊都是分别像一种生物
这个麋鹿是个非常有意思的生物 它是唯一的现在不知道它野生种
活着的野生种长啥样,人们认识到这个物种的时候,它就已经被圈养了
知道是谁养的吗?皇帝养的那个时候,就发现的时候,其实就是清朝
在皇帝的这个猎苑,皇家的打猎的猎场里头
养着的,因为那个时候皇帝有的时候会出来这个打猎,麋鹿是他打猎的这个对象
这个最先发现的还是一个法国人 叫David,一个传教士,是1856年
因为他来特别关注你这个国家的很多资源,所以他就到了 皇帝的那个打猎的那个猎场里面,看到了这种生物
这些人还是有一定的知识的,他就马上就觉得很敏感地意识到
这个生物以前我没见过,然后他就买通了那个守卫
他花了20两纹银就买了一对 一个雌的一个雄的,就把它做成标本
运到了法国,这一下就轰动了整个生物界了,他就是这个做这个动物分类的
这是一个新的物种,而就以他的名字,你看它
最后的这个物种的名字是吧,叫“大卫鹿”嘛,发现它的人叫大卫
David,所以这样一下子,这个到欧洲以后
先是给法国了,然后德国,英国一些国家就纷纷地 到中国来,用各种手段,有的是这种
就像他贿赂一下,有的就是跟你官方去买,就把这个麋鹿
给引到了欧洲动物园里面,它在那边呢有的时候,有的地方也不是
水土很,很服的,也死了不少,但是也有一些呢就繁殖下来了
到了1898年的时候,在英国乌邦寺庄园
有一个叫贝福特的公爵,他是一个贵族 他做了一件好事,他把全世界
其他的地方,除了中国以外的,这个欧洲的 德国啊,法国啊这些地方,动物园里面能够活下来的
这些麋鹿通通地给买到了他的庄园里面 那个时候就剩18只,只有18只了
也就是说我们现在地球上所存在的麋鹿,
都是这个18只麋鹿的后代 因为中国的在那个皇家猎苑里面的,很快的话就没了
有的时候这个发一场大水啊,有的时候有这个饥荒来啊什么的
就逃的逃,被杀的杀,麋鹿有一段时间就在中国绝迹了
而保留下来的呢,就是这个贝福特公爵 他把全世界的都集中在他的庄园里面
然后到了世界二战前, 这个数字,麋鹿在庄园里面就已经繁殖到200多只了
然后他觉得要打仗了,他又把这些麋鹿呢给送到不同的国家,他不希望在英国一个地方放着。
麋鹿的故事是很坎坷的 在中国没了,在欧洲反而被很好地保存下来。
1900年它在中国就彻底的没了 后来他的后代,贝福特的后代
就尊重他的祖辈的遗嘱 就把麋鹿又还回了中国一部分
在1985年的时候,有20只 到北京,又送回了江苏啊,湖南啊这些地方
还回一些,所以现在在2005年的时候
在江苏大丰市,这个麋鹿就已经繁殖到了
800多只,就差不多820只,麋鹿是一个
怎么说呢,它也是一个雄性为主的一个家庭的单位,它一个雄性
然后有很多个雌性,就是这样是一个生殖单位 其实如果你从一个种群来看的话,真正能够繁殖的雄性
是不多的,就那个头,那个家长,它有权力去生殖。
所以这其实不光是它的种群大小曾经受历史的原因
反反复复过,是吧,从大的到小的,又从小的到大的 它的生殖的模式其实也是,不是说所有的个体
到了成年都有同样的机会去生殖,雄性,只有少数的雄性能够
去参与这个生殖的过程,所以有人就做过一下计算,比如说
在2005年,在大丰市有819只麋鹿 你要算一下它的有效种群大小
只有50只,所以这有效种群 大小一般来说,都小于它的实际的种群大小
理想状况底下它是相等的。但是一般来说都小,有的是小很多。
特别是像这种,有这种波动的历史啊
只有少数的性别的个体能够繁殖下一代 遇到这样的情况,它有效种群的大小其实是非常小的
麋鹿还是一个非常令人奇怪的一个物种
你想当全世界只有18只的时候,它是个哺乳动物,大型的哺乳动物。一般人觉得这个18个
这样的个体,很难再把这个物种给复壮了,
这个物种,以后我们还讲那些其他的物种,麋鹿这个物种它有这个本事
它能从18个个体,现在一下扩繁到2000多个。
所以麋鹿最开始在“红皮书”里头 “红皮书”里面都是列了一些特别珍稀濒危的生物
在红皮书里面它曾经被列为过“濒危”,是一个濒危的物种 现在已经降级了,降到为“珍惜”
它不再濒危了,它超过2000多只。
也有科学家在研究这个物种,就说它为什么
有这样的一种能力,它能够从这么十几只,
人们就觉得十几只已经走入了一个死胡同了,它又把自己给复壮了
又把这物种给救回来了。这是哪个生物学的特性?还是它哪些生物学特性使它能这样
现在我们不知道,这是这个麋鹿的故事 另外一个故事,也是挺神奇的,知道我要说什么吗?
有同学说了,朱鹮,朱鹮是一个非常美丽的动物
这种鸟类,美丽的鸟类它曾经也在亚洲广泛地分布过
主要是东亚了,中国,韩国,日本
然后到了1964年的时候,它从比如说从原来的苏联
就绝迹了。从中国人们也看不到它了, 然后八几年的时候从韩国那边也绝迹了
日本人呢,他一直在花很大的力气,想把这个物种
给保护下来,给重新再壮大 它曾经在1981年的时候把野外能够找到的5个个体
都给它捉来,放到动物园,精心地去饲养,结果这些
鸟类还是没有按照他们的意愿,能够很好地繁殖 到了2003年的时候,这个物种在日本
也就都没有了,就包括动物园养的那些也都没了 那么它曾经在中国有,在中国很多地方有
中科院的科学家就曾经派出一个科考队 就到这个有记录,它出现过的这个地方去找
那么很lucky的,1981年的时候这个科考队
在陕西的洋县重新发现了这个朱鹮,当时是非常大的一个news
就1981粘日本人把那五只给捉到他们动物园去的,这一年我们发现中国有野生的
这个个体,我们就没有把它捉到动物园,我们还是 就是在它的自然的这个栖息地保护它们。
当时发现的时候只有7只 所以这个科学家就想去
拯救它,又不想把它们抓到动物园去,那么保护起来,就想原地保护 就非常密切地去观察它们
就它到繁殖季节,不是鸟都下蛋嘛,他一看这个鸟窝里面下了两个蛋了
然后科研人员就把它拿走,就想去人工去孵化 鸟回来一看,蛋没了,它又下两个
然后科研人员又把它拿走,它再下两个,这就6个了
然后再拿走的时候,它下不出来了,所以 人们就用这种方法,就是去人工去繁育它
它自然的也在不断地更新 所以这样人工的保护,人工的繁育
和它自然的结合起来呢,这就给你们看看啊,非常美丽的
一个生物,这是它这个繁殖季节的时候的这个 成年的一个朱鹮嘛,它顶上是红的
看看这个物种多神奇,现在已经恢复到上千只 当然这个里面有人工饲养的,有野生的,那么据我一些
同事,他们做这个研究的告诉我,他说野生的大概有个六,七百只吧
也就说野生的也有几百只了,有很多是在这个
人为的条件底下饲养的,那么在2005年呢它们也
这些科研人员也去试图把饲养的鸟再放回野外
也成功了,所以这个鸟也像我们刚才讲的麋鹿一样啊
它也有这种能力,7只 当然有的,那个同事跟我说,他说也许当时不止7只
你人就看到了7只,也许其他地方还有, 但就是再有的话也是非常少,非常少的个体
它现在能够扩大到这么多,这也是很了不起的,不是所有的生物都能做到这一点的
是什么样的特性使得它能这样呢?科学家们很好奇,也想研究一下。
但这个其实是蛮难研究的,你不知道从什么地方着手去做
好,这就是给你们讲一下,你要去计算 它的有效种群大小的时候,你要考虑很多因素
你不光要去考虑你看到的这些,你还要去追溯它的整个的历史
所以做演化其实是不是那么太容易的 事情,要考虑的因素太多了。