Genetisk drift: hvad er det, og hvordan påvirker det den biologiske udvikling?

Biologisk udvikling, tænkt som et sæt ændringer i arvelige egenskaber i levende væsener gennem generationer, er selve livets motor og tilpasning til nyt miljøer.

Variationen inden for en population af levende væsener er givet af en række mutationer i DNA'et, der sker tilfældigt, det vil sige, det reagerer ikke på en bevidst mekanisme. Alligevel kan udvælgelsesprocesserne for disse mutationer være tilfældige eller tværtimod have en fuldt funderet forklaring.

Således er evolution en kraft, der opretholdes af tilfældige mutationer, genetisk rekombination under seksuel reproduktion og genflow (indtræden af ​​nye medlemmer i en befolkning) blandt mange andre faktorer. En af disse faktorer af væsentlig betydning, der ofte undgår generel forståelse, er det udtryk, der vedrører os her: genetisk drift. Her forklarer vi alt om denne fascinerende proces.

• Relateret artikel: "Teorien om biologisk evolution"

Hvad er genetisk drift?

For det første kan vi definere dette komplekse udtryk som "en evolutionskraft, der virker i forbindelse med naturlig selektion ved at ændre artens allelfrekvenser over tid." Som forord skal det bemærkes, at

det er en stokastisk proces, det vil sige, det sker på grund af tilfældigheder eller sporadiske ukorrelerede effekter.

Ud over denne indledende egenskab er et andet af de termer, der definerer genetisk drift, tab, da dette udvælgelsesstyrke fremmer variationen af ​​alleler i befolkningen, fikser nogle og fremmer forsvinden af andre. Vi vil se det mere detaljeret i de følgende linjer.

Om alleler og befolkning

Forenkling af genetiske termer, vi kan bekræfte, at en allel er hver af de variationer, som det samme gen kan præsentere. Et klassisk eksempel på dette er de ærtefrø, som Mendel bruger til at forklare genetisk adskillelse på tværs af generationer. En dominerende "A" allel kan kode for en grøn frøfarve, mens en recessiv "a" allel koder for en gul farve.

Da de fleste dyr er diploide væsener (som har to sæt homologe kromosomer i deres kerne), hver af de to kodende alleler af en karakter vil komme fra henholdsvis far og mor, hvorfor de mulige variationer i dette tilfælde ville være følgende: AA, Aa og aa. Således, hvis vi forstår, at et individ arver to alleler for hvert gen, vil hans fænotype (eksterne egenskaber) komme direkte kodet af deres genotype (allelkombinationer i deres genom), som arves som en kombination af dem af Hans forældre.

For det andet skal udtrykket "befolkning" undersøges lidt inden for biologi siden genetisk drift virker på populationer og ikke på selve arten. En art er et "lukket" koncept, da det ikke kan udveksle gener med andre forskellige enheder. På den anden side opfattes en befolkning som et "åbent" rum, da forskellige medlemmer af andre medlemmer kan komme ind. bestande, men af ​​samme art og reproducere blandt dem, en begivenhed, der vil være af vital betydning i linier senere. Når vi først har etableret begge udtryk på en generel måde, er vi klar til at forstå grundlaget for genetisk drift.

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

Teoretisk fundament for drift

Det er på tide at holde fast i sædet, da kurver og udtryk kommer lidt komplekse til at forklare. Genetisk drift bestemmes af variansen af ​​allelfrekvensen, det vil sige variabiliteten af ​​tegn i forhold til middelværdien. Således kan vi beregne denne evolutionskraft ved hjælp af følgende formel:

• sp2 svarer til variansen af ​​populationens allelfrekvenser, det vil sige selve den genetiske drift.
• p og q er allelfrekvenserne for to populationer for et tegn.
• N er antallet af individer inden for hver af de to populationer.

Selvfølgelig opnås hver af disse parametre gennem komplekse formler, så vi vil ikke fokusere mere på det matematiske fundament for denne evolutionære kraft. Hvis en idé skal være klar efter at have læst disse linjer, er den følgende: jo mindre befolkningsstørrelse, jo mere magt har genetisk drift over sine medlemmer.

Den effektive befolkningsstørrelse

Vi har introduceret et nøgleudtryk i det foregående afsnit: befolkningsstørrelse. Sandheden er, at når man tager højde for størrelsen af ​​genetisk drift, er forskere ikke kun værd at tælle individerne i en befolkning. I disse tilfælde antallet af dyr, der reproducerer sig i det, skal kvantificeres pålideligt.

Et meget klart eksempel på forskellen mellem den samlede befolkning og den effektive befolkningsstørrelse er demografiske demografiske studier. En fælles tudspopulation kan f.eks. Bestå af 120 medlemmer. Hvis vi griber til genetisk analyse, kan vi konstatere, at kun omkring 40 voksne vokser helt sikkert årligt og efterlader et maksimalt antal afkom. Således ville den effektive befolkningsstørrelse (Ne), der ville lide under påvirkningen af ​​drift, være 40, ikke 120.

Virkningerne af genetisk drift

Genetisk drift har flere effekter på befolkningen i levende væsener, men vi kan dele dem i to store blokke:

• Producerer en ændring i allelfrekvenser inden for befolkningen. Dette kan betyde, at disse stiger eller falder, da det er et spørgsmål om ren chance.
• Reducerer langsigtet genetisk variation i populationer.

Dette sidste punkt er af afgørende betydning, siden genetisk drift nedsætter variationen, hvilket i sidste ende betyder en større sårbarhed for befolkningen over for miljøændringer. Lad os tage et praktisk eksempel.

Hvis vi har en fiktiv bestand på 10 fugle, 8 røde og 2 gule, er det naturligt at tænke, at det ved en tilfældighed er mere sandsynligt end i næste generation vises de røde medlemmer mere repræsenteret (for hvis kun de 3 gengives af disse 10, er der muligheden for, at alle 3 er farvet Rød). I den første generation ville den røde karakter "p "'s allelfrekvens være 0,8, mens den gule karakter" q "ville have en frekvens på 0,2.

Hvis kun 3 mænd og kvinder med rød farve reproducerer i en begivenhed, kunne allelen q teoretisk forsvinde i den næste generation, så p = 1 og q = 0, hvor alle efterkommere er røde (tegnet p ville have været sæt). Dette er den virkelige effekt af genetisk drift, som tilfældigt producerer det en fiksering af de mest distribuerede tegn i befolkningen og ender med at kassere de mest unikke.

Befolkningernes frelse

Heldigvis har vi en kraft, der stort set undgår dette tilfældige valg: naturlig udvælgelse. I dette tilfælde, vi står over for en evolutionær motor, der slet ikke svarer til tilfældige og stokastiske processer, da hver enkelt persons egenskaber kan bestemme deres overlevelse, reproduktion og deraf følgende repræsentation i fremtidige generationer.

Det skal også bemærkes, at eksemplet citeret ovenfor er ganske haltende på grund af selvpålagt reduktionisme, da tydeligt mange morfologiske karakterer er kodet af mere end et gen (såsom øjnens farve, for eksempel). Desuden er det klart i en befolkning på 1000 individer i stedet for 10, at en allels forsvinden er meget mere kompleks end dens "sletning" i en enkelt generation.

På den anden side, genflow er et andet nøglekoncept, der undgår virkningerne af genetisk drift. En allel kunne fastgøres i en befolkning over tid, men hvis nye medlemmer vises med forskellige alleler og reproducere med individerne i den oprindelige population, introduceres en fornyet genetisk variation i det følgende generationer.

Endelig er det nødvendigt at begrænse det mutationer forekommer tilfældigt i levende ting. Således kan der opstå variationer i DNA'et, der koder for nye alleler, hvilket er grunden til (ved mindre teoretisk) i en lukket befolkning, kan nye tegn fortsat vises i en sporadisk.

Genoptag

Som vi har set, genetisk drift det er den vigtigste evolutionære motor af levende væsener sammen med naturlig udvælgelse, men det adskiller sig fra sidstnævnte på grund af dets tilfældige og tilfældige karakter. Rent teoretisk set, hvis der ikke var begivenheder som genstrømning, forekomsten af ​​mutationer eller naturlig selektion, ville alle populationer ende med at have en enkelt allel for hvert gen, selvom det tog mange generationer.

Dette oversættes naturligvis til mindre genetisk variabilitet, hvilket betyder en dårligere reaktion på befolkningen og individuelt niveau på ændringer og miljømæssig hældning. Således modvirkes genetisk drift af selve livet, da det selvfølgelig har en klar skadelig karakter.

Bibliografiske referencer:

• Genetisk drift, khanacademy.org. Afhentet 23. oktober kl https://es.khanacademy.org/science/ap-biology/natural-selection/population-genetics/a/genetic-drift-founder-bottleneck#:~:text=La%20deriva%20g%C3%A9nica%20sucede%20en, 0% 25% 20% 2C% 20de% 20 anden% 20 alelos.
• Eguiarte, L., Aguirre-Planter, E., Scheinvar, E., González, A., & Souza, V. (2010). Genstrømning, differentiering og genetisk struktur af populationer med eksempler på mexicanske plantearter. Laboratorium for molekylær og eksperimentel evolution, Institut for Evolutionær Økologi, Institut for Økologi, National Autonomous University of Mexico, 1-30.
• Futuyma, D. J. (1992). Evolutionary Biology (Vol. 2). 2. red. Ribeirão Preto: SBG.