تأثير المؤسس: ما هو وكيف يؤثر على التطور البيولوجي

من تاريخ نشر "أصل الأنواع" للمؤلف الشهير تشارلز داروين في 1859 ، لم يعد البشر يتصورون الكائنات الحية ككيانات ثابتة وثابتة في تاريخهم تطوري. وفقًا لافتراض نظرية الانتقاء الطبيعي ، تخضع الكائنات الحية لطفرات عشوائية في جميع أنحاء الأجيال ، وبعض الشخصيات ثابتة بسبب فائدتها ، في حين أن البعض الآخر يتم تمييزه ويختفي مع الجو.

على سبيل المثال ، قد يخضع فرد من نوع معين من العثة الملونة للبنك لطفرة في الجين المنتج للميلانين أثناء تطوره ، وبالتالي يكون له لون كامل أسود. إذا كانت هذه السمة قابلة للتوريث وتساعد العينة على البقاء مخفية في لحاء الأشجار لفترة أطول ، فسوف تتكاثر مرات أكثر ، حيث ستزداد أهليتها البيولوجية. وبالتالي ، ستنتشر هذه السمة في جميع أنحاء السكان ، حيث أن العث الأسود سوف يتكاثر أكثر من العث الأبيض. بهذه السهولة.

من ناحية أخرى ، قد يجذب اللون الأسود للعثة انتباه الحيوانات المفترسة بسهولة أكبر ويتم افتراس الفرد المتحور بمجرد ولادته. في هذه الحالة ، سيموت مباشرة ويختفي الجين الضار من مجموعة الجينات السكانية. مع وضع هذه الأسس ، ننغمس في أنفسنا تأثير المؤسس ، أو ما هو نفسه ، النتائج المستمدة من وجود مجموعة صغيرة جدًا من الأنواع في نظام بيئي معين.

• مقالات لها صلة: "علم الوراثة السلوكية: التعريف وأهم نتائجها الخمسة"

أساسيات الانجراف الجيني

كما قلنا سابقًا ، افترض داروين في "أصل الأنواع" الانتقاء الطبيعي باعتباره المحرك التطوري للسكان ، لكن من المثير للاهتمام معرفة أن هذه ليست الآلية الوحيدة في الطبيعة التي تغير الترددات الأليلية للكائنات على قيد الحياة. أيضا لدينا انحراف جيني ، وهي عملية عشوائية تمامًا ناتجة عن أخذ عينات عشوائية في التكاثر والتي ، بشكل عام ، تميل إلى تقليل التنوع الجيني الكائنات الحية (الزيجوت المتماثل). لنلقِ نظرة على نفس المثال المذكور أعلاه من منظور آخر.

لنفترض أن لدينا مجموعة صغيرة من 5 فراشات ، 4 بيض وواحد أسود. اتضح أن اللون الأسود مفيد حقًا للأنواع لأنه يسمح بتقليد ممتاز في لحاء الشجرة ، ولكن لسوء الحظ ، تموت العينة السوداء المتحولة عندما تصطدم بكوب من أ جمل. لم يكن للونه علاقة بوفاته ، وعلى الرغم من تقديمه شخصية مفيدة ، إلا أنه تم محوه تمامًا من السكان.

بسبب هذا "خطأ أخذ العينات" ، يمكن أن تختفي أحيانًا الأليلات القابلة للحياة تمامًا لمجموعة سكانية معينة ، دون الاهتمام بالأسباب المنطقية أو آليات الانتقاء الطبيعي. على أي حال ، تجدر الإشارة إلى أن يعمل الانجراف الجيني بقوة أكبر في مجموعات صغيرة: إذا كان لدينا 5000 فراشة من السكان المذكورين و 1000 منهم من السود ، فإن فرص اختفاء كل العثة السوداء بشكل عشوائي تكون أقل بكثير.

في شرح الانجراف الجيني ، تلعب العديد من المفاهيم أدوارًا أساسية. بعضها ترددات الأليل ، وحجم السكان الفعال ، والاختناقات المحتملة ، وما إلى ذلك. على أي حال ، في الأسطر المتبقية سنركز على أحد أكثر الأسباب المعروفة للانحراف الجيني في عالم علم الحيوان: تأثير المؤسس.

ما هو تأثير المؤسس؟

يعد تأثير المؤسس أحد أوضح أسباب آليات الانجراف الجيني ، إلى جانب محدودية الموارد في بيئة معينة والعقبة التطورية. في هذه الحالة المحددة ، نحن نتحدث عن فقدان المعلومات الجينية عندما يصبح قسم صغير من مجموعة كبيرة مستقلاً عنها في منطقة مختلفة.

دعونا نبحث عن مثال جديد ، لأن لون العث لا يعطي المزيد. الآن ، لنفترض أن لدينا 200 طائر ، يقومون بهجرة عبر المحيط الأطلسي كل عام من قارة إلى أخرى للتكاثر. لأي سبب من الأسباب ، في إحدى هذه الرحلات الصعبة ، يتم فصل 10 من هذه الطيور عن القطيع بحثًا أوليًا عن مناطق جديدة ، واستنفدت ، ابحث عن ملجأ في جزيرة صغيرة في وسط لا شيئ.

إذا كانت هذه الجزيرة لديها الموارد اللازمة وكان هناك نقص واضح في الحيوانات المفترسة ، فقد تستقر هذه الطيور العشرة على أرض الجزيرة وتقرر عدم الهجرة. وهكذا ، تم إنشاء مجموعة جديدة من 10 عينات من عينة أخرى تتكون من 200. كان أخذ العينات المختار عشوائيًا تمامًا ، وبالتالي ، قد يكون تكرار الأليل للأفراد الجدد مختلفًا تمامًا عن ذلك المتوقع في عموم السكان.

على سبيل المثال ، قد يكون لطائر واحد من كل 100 طائر فاتورة أكبر من الباقي و 1 من كل 50 طائر أخضر بدلاً من الأصفر. إذا اتضح أنه نتيجة للعشوائية ، فإن 3 من هذه الطيور المؤسسة تقدم هذه السمات في a إجمالي عدد السكان 10 ، فمن الممكن أن يتم تثبيت هذه الأليلات في الأجيال القادمة على الرغم من عدم وجودها "القاعدة". لهذا السبب، يمكن أن يتسبب تأثير المؤسس في تثبيت السمات في نوع ما ، إذا كان عددًا أكبر من السكان ، فلن يفعل ذلك أبدًا.

• قد تكون مهتمًا بـ: "الانجراف الجيني: ما هو وكيف يؤثر على التطور البيولوجي؟"

آثار تأثير المؤسس

كما يمكنك أن تتخيل ، اعتمادًا على خصائص "المؤسسين" ، يمكن أن يحدث صدع عميق بمرور الوقت بين السكان الأصليين والسكان الجدد. يصبح الأمر أكثر إثارة للاهتمام إذا اعتبرنا أنه بالإضافة إلى ذلك ، من المحتمل أيضًا أن يعمل الانتقاء الطبيعي على أليلات المؤسسين بشكل مختلف عن تلك الموجودة في عدد كبير من السكان.

إذا واصلنا المثال السابق ، فمن الواضح أن كونك 10 عينات في بيئة غريبة لا يشبه العيش في مجموعة من 200 في تضاريس قارية. لذلك ، قد تكون السمات غير النمطية المختارة (فاتورة كبيرة ولون أخضر) مفيدة على المدى الطويل لمن يحملونها. على سبيل المثال ، يحدث لنا أن اللون الأخضر يمكن أن يحاكي الطيور على قمم أشجار النخيل ، ومنقار كبير سيكون مفيدًا جدًا لكسر جوز الهند والوصول إلى الطعام.

وبالتالي ، بالإضافة إلى "خطأ أخذ العينات" للانتقاء نفسه ، فمن الممكن أن يفضل الانتقاء الطرز الجينية غير النمطية (والأنماط الظاهرية) بمرور الوقت بسبب فرض البيئة الجديدة. وهكذا ، فإن نسل المؤسسين سيكونون أكثر خضرة وذات أعلى ذروة من الناحية الإحصائية ، حتى يصلوا إلى نقطة من التكيف الأقصى لاستغلال مكانتهم الجديدة. تذكر ذلك التطور لا يخلق كائنات مثالية ، لأنه قال بالعامية والخطيئة المختزلة ، "أنت تفعل ما تستطيع بما لديك".

في هذا السيناريو الملموس والمثالي ، يمكن توقع أن ينتهي المستعمرون للجزيرة إلى أن يكونوا سلالات فرعية ، وفي وقت لاحق ، أنواعهم الخاصة على مر القرون. عندما يكون فرد من سكان الجزيرة غير قادر على التكاثر بآخر من السكان الأصليين (إما عن طريق التشريح ، السلوك ، حواجز ما قبل اللاقحة وأكثر) يمكن القول أن كلا النموذجين ينتميان ، في النهاية ، إلى أ أنواع مختلفة. هذا مثال واضح على كيف يمكن لتأثير المؤسس أن يحفز الانتواع في بيئة الجزيرة.

• قد تكون مهتمًا بـ: "الانتواع: ما هو وكيف يتطور في التطور البيولوجي"

سيرة ذاتية

لقد قدمنا ​​لك إعدادًا شاعريًا حتى تفهم ماهية تأثير المؤسس ، ولكن للأسف لا تعمل الطبيعة عادةً على هذا النحو. واحدة من أكبر نقاط الضعف لدى السكان الصغار هي أنهم يميلون إلى التماثل الزيجوت وزواج الأقارب ، وهذا يعني أن التباين الجيني يضيع عبر الأجيال بسبب نقص الأفراد التناسلية لا معروف. وبالتالي ، فمن الأرجح أن مجموعة مكونة من 10 أفراد لن تبدأ أبدًا ، وإذا حدث ذلك ، فإن النسل الذي يتراوح بين 3 و 4 أجيال لاحقًا سينتهي به المطاف غير قابل للحياة.

من الممكن أيضًا ، لأي سبب من الأسباب ، أن تتوقف الشخصية التي زادت قابليتها للتطور سابقًا عن القيام بذلك بمرور الوقت.

إذا لم يكن هناك تنوع جيني (إذا كانت الأليلات نفسها ثابتة دائمًا) ، فسيكون جميع الأفراد في مجموعة صغيرة مستعدين بشكل متساوٍ إلى حد ما للتغيرات البيئية ، يتضاعف خطر الانقراض بشكل كبير. يمكن أن يعزز تأثير المؤسس الانتواع ، ولكن أيضًا الاختفاء التام للسكان بسبب نقص التنوع الجيني.

المراجع الببليوغرافية:

• جرينباوم ، جي ، تمبلتون ، أ. R. ، Zarmi ، Y. ، & Bar-David ، S. (2014). الثراء الأليلي بعد أحداث تأسيس السكان - إطار نمذجة عشوائي يشتمل على تدفق الجينات والانحراف الجيني. بلوس واحد ، 9 (12) ، e115203.
• الملك ، ت. E. ، & Jobling ، M. ل. (2009). المؤسسون ، والانجراف ، والخيانة الزوجية: العلاقة بين تنوع كروموسوم Y وألقاب الأب. علم الأحياء الجزيئي والتطور ، 26 (5) ، 1093-1102.
• باردو ، ل. M. ، MacKay ، I. ، Oostra ، B. ، van Duijn ، C. م ، وأولشينكو ، واي. س. (2005). تأثير الانجراف الجيني في مجموعة سكانية شابة معزولة وراثيًا. حوليات علم الوراثة البشرية ، 69 (3) ، 288-295.
• سلاتكين ، إم ، وإكسكوفير ، إل. (2012). تأثيرات المؤسس التسلسلي أثناء توسيع النطاق: التناظرية المكانية للانحراف الجيني. علم الوراثة، 191 (1) ، 171-181.
• ويتلوك ، م. ج. (1997). تأثيرات المؤسس وتحولات الذروة دون الانجراف الجيني: تحدث تحولات الذروة التكيفية بسهولة عندما تتقلب البيئات قليلاً. التطور، 51 (4) ، 1044-1048.