Grundlæggereffekt: hvad det er, og hvordan det påvirker den biologiske udvikling

Fra datoen for offentliggørelsen af ​​"The Origin of Species" af den berømte Charles Darwin i 1859 opfatter mennesker ikke længere levende væsener som urokkelige og statiske enheder i deres historie evolutionær. Ifølge postulationen af ​​teorien om naturlig selektion gennemgår levende væsener tilfældige mutationer i hele området generationer, og nogle tegn er faste på grund af deres anvendelighed, mens andre diskrimineres og forsvinder med vejr.

For eksempel kan et individ af en bestemt bankfarvet mølart gennemgå en mutation i et melaninproducerende gen under dets udvikling og præsenterer derfor et fuldstændigt farvet sort. Hvis dette træk er arveligt og hjælper prøven med at forblive skjult i barken af ​​træer i længere tid, vil den reproducere flere gange, da dens biologiske evne vil være steget. Således vil dette træk sprede sig over hele befolkningen, da sorte møl vil reproducere mere end hvide møl. Så simpelt som det.

På den anden side kan mølens sorte farve lettere tiltrække rovdyrs opmærksomhed, og det muterede individ byttes så snart det er født. I dette tilfælde ville det dø direkte, og det skadelige gen ville forsvinde fra befolkningens genpulje. Med disse fundamenter på plads fordyber vi os i

grundlæggereffekten, eller hvad er den samme, konsekvenserne af eksistensen af ​​en meget lille population af en art i et givet økosystem.

• Relateret artikel: "Adfærdsgenetik: definition og dens 5 vigtigste fund"

Grundlæggende om genetisk drift

Som vi allerede har sagt, postulerede Darwin i "The Origin of Species" naturlig udvælgelse som befolkningens evolutionære motor, men det er interessant at vide, at dette ikke er den eneste mekanisme i naturen, der varierer væsenes allelfrekvenser i live. Også vi har genetisk drift, en helt stokastisk proces, der er en konsekvens af tilfældig prøveudtagning i reproduktion, og som generelt har tendens til at reducere genetisk mangfoldighed organismer (homozygositet). Lad os se på det samme eksempel, der er citeret ovenfor, fra et andet perspektiv.

Lad os sige, at vi har en mini-population på 5 møl, 4 hvide og en sort. Det viser sig, at farven sort virkelig er gavnlig for arten, fordi den tillader fremragende efterligning i træbark, men desværre dør den muterede sorte prøve, når den kolliderer med glasset på en bil. Hans farve har ikke haft noget med hans død at gøre, og på trods af at han præsenterer en gavnlig karakter, slettes den fuldstændigt fra befolkningen.

På grund af denne "prøveudtagningsfejl" kan fuldstændigt levedygtige alleler til en bestemt population undertiden forsvinde uden at tage sig af logiske grunde eller mekanismerne til naturlig selektion. Under alle omstændigheder skal det bemærkes, at genetisk drift fungerer meget stærkere i små populationer: Hvis vi havde 5.000 møller i den citerede befolkning, og 1.000 af dem var sorte, er chancerne for, at alle sorte forsvandt tilfældigt, meget lavere.

Ved at forklare genetisk drift spiller mange flere begreber vigtige roller. Nogle af dem er allelfrekvenser, effektiv befolkningsstørrelse, potentielle flaskehalse osv. Under alle omstændigheder vil vi i de resterende linjer fokusere på en af ​​de mest kendte årsager til genetisk drift i zoologiens verden: grundlæggereffekten.

Hvad er grundlæggerens effekt?

Grundlægger-effekten er en af ​​de klareste årsager til genetiske drivmekanismer sammen med ressourcebegrænsninger i et givet miljø og den evolutionære flaskehals. I dette specifikke tilfælde taler vi om tab af genetisk information, når en lille del af en stor befolkning bliver uafhængig af den på et andet terræn.

Lad os kigge efter et nyt eksempel, fordi møllernes farve ikke giver mere. Antag nu, at vi har en bestand på 200 fugle, der hvert år foretager en transatlantisk migration fra kontinent til kontinent for at reproducere. Uanset årsag er 10 af disse fugle adskilt fra flokken på en af ​​disse krævende ture indledende på jagt efter nye territorier og, udmattet, søge tilflugt på en lille ø midt i ikke noget.

Hvis denne ø har de nødvendige ressourcer, og der er en klar mangel på rovdyr, kan disse 10 fugle bosætte sig på øens land og beslutte ikke at migrere. Således er der oprettet en ny population på 10 prøver fra en anden, der bestod af 200. Udvælgelsesprøven har været helt tilfældig, og derfor kan allelfrekvensen for de nye individer være meget forskellig fra den forventede i den almindelige befolkning.

For eksempel kan 1 ud af 100 fugle have et større næb end resten, og 1 ud af 50 er grønne i stedet for gule. Hvis det viser sig, at 3 af disse grundlæggende fugle på grund af tilfældighed præsenterer disse funktioner samlede befolkning på 10, er det mere end muligt, at disse alleler vil blive rettet i fremtidige generationer på trods af ikke at være "reglen". Så det, grundlæggereffekten kan få egenskaber til at blive rettet i en art, der, hvis det var en større bestand, aldrig ville gøre det.

• Du kan være interesseret i: "Genetisk drift: hvad er det, og hvordan påvirker det den biologiske udvikling?"

Virkningerne af grundlægger-effekten

Som du kan forestille dig, afhængigt af “grundlæggernes” karakteristika, kan en dyb kløft finde sted over tid mellem medlemmerne af den oprindelige befolkning og den nye. Sagen bliver meget mere interessant, hvis vi overvejer, at derudover naturlig udvælgelse vil sandsynligvis også påvirke grundlæggernes alleler anderledes end dem, der er til stede i den store befolkning.

Hvis vi fortsætter med det foregående eksempel, er det klart, at det at være ti eksemplarer i et eksotisk miljø ikke er noget at bo i en gruppe på 200 i et kontinentalt terræn. Derfor kan de valgte atypiske træk (stor næb og grøn farve) være gavnlige på lang sigt for dem, der bærer dem. For eksempel forekommer det os, at en grøn nuance kan efterligne fuglen på toppen af ​​palmetræer, og et stort næb ville være meget nyttigt at bryde kokosnødderne og få adgang til mad.

Ud over selve selektionens "samplingsfejl" er det således muligt, at udvælgelsen favoriserer atypiske genotyper (og fænotyper) over tid på grund af de nye pålæggelser af miljøet. Således ville stifternes afkom i stigende grad blive grønt og med den højeste top statistisk set indtil det når et punkt med maksimal tilpasning til udnyttelsen af ​​deres nye niche. Huske på, at evolution skaber ikke perfekte væsener, fordi de i daglig tale og syndige reduktionister sagde: "I gør hvad du kan med det, du har".

I dette konkrete og perfekte scenarie kunne det forventes, at økolonisatorerne ender med at blive en underart og senere deres egen art gennem århundrederne. Når et medlem af øpopulationen ikke er i stand til at reproducere med en anden af ​​originalen (enten ved anatomi, adfærd, præigotiske barrierer og mere) kan det siges, at begge prøver i sidste ende tilhører en forskellige arter. Dette er et klart eksempel på, hvordan grundlæggereffekten kan fremkalde speciering i et ømiljø.

• Du kan være interesseret i: "Speciering: hvad det er, og hvordan det udvikler sig i biologisk udvikling"

Genoptag

Vi har præsenteret dig for en idyllisk indstilling, så du forstår, hvad grundlæggerens effekt er, men desværre fungerer naturen normalt ikke sådan. En af de store svagheder hos små befolkninger er, at de har tendens til homozygositet og indavl, det er det Med andre ord går den genetiske variabilitet tabt gennem generationer på grund af manglen på reproduktive individer ikke velkendt. Således er det højst sandsynligt, at en befolkning på 10 individer aldrig starter, og hvis det gør det, vil afkom 3-4 generationer senere ende med ikke at være levedygtige.

Det er også muligt, at en karakter, der tidligere øgede evolutionær levedygtighed, uanset årsag ophører med at gøre det over tid.

Hvis der ikke er nogen genetisk mangfoldighed (hvis de samme alleler altid er faste), vil alle individer i en lille befolkning være mere eller mindre lige forberedt på miljøændringer, så risikoen for udryddelse ganges betydeligt. Grundlæggereffekten kan fremme speciering, men også den samlede forsvinden af ​​en befolkning på grund af manglende genetisk mangfoldighed.

Bibliografiske referencer:

• Greenbaum, G., Templeton, A. R., Zarmi, Y. og Bar-David, S. (2014). Allel rigdom efter befolkningens grundlæggende begivenheder - en stokastisk modelleringsramme, der inkorporerer genflow og genetisk drift. PloS one, 9 (12), e115203.
• King, T. E., & Jobling, M. TIL. (2009). Grundlæggere, drift og utroskab: forholdet mellem Y-kromosomdiversitet og patrilinære efternavne. Molecular Biology and Evolution, 26 (5), 1093-1102.
• Pardo, L. M., MacKay, I., Oostra, B., van Duijn, C. M., & Aulchenko, Y. S. (2005). Effekten af ​​genetisk drift i en ung genetisk isoleret population. Annaler for human genetik, 69 (3), 288-295.
• Slatkin, M. og Excoffier, L. (2012). Serielle grundlægger-effekter under rækkeviddeudvidelse: en rumlig analog af genetisk drift. Genetik, 191 (1), 171-181.
• Whitlock, M. C. (1997). Grundlæggereffekter og peak skift uden genetisk drift: adaptive peak skift forekommer let, når miljøer svinger lidt. Evolution, 51 (4), 1044-1048.