Genetische Drift: Was ist das und wie beeinflusst sie die biologische Evolution?

Biologische Evolution, verstanden als die Reihe von Veränderungen der erblichen Merkmale in Lebewesen über Generationen hinweg, ist der Motor des Lebens selbst und der Anpassung an Neues Umgebungen.

Die Variation innerhalb einer Population von Lebewesen wird durch eine Reihe von Mutationen in der DNA bestimmt, die zufällig auftreten, dh sie reagiert nicht auf einen bewussten Mechanismus. Trotzdem können die Selektionsprozesse für diese Mutationen zufällig sein oder im Gegenteil eine fundierte Erklärung haben.

Evolution ist also eine Kraft, die durch zufällige Mutationen, genetische Rekombination während sexuelle Fortpflanzung und Genfluss (Eintritt neuer Mitglieder in eine Population) neben vielen anderen Faktoren. Einer dieser Faktoren von wesentlicher Bedeutung, der sich oft dem allgemeinen Verständnis entzieht, ist der Begriff, der uns hier beschäftigt: genetische Drift. Hier erklären wir alles über diesen faszinierenden Prozess.

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Was ist genetische Drift?

Erstens können wir diesen komplexen Begriff definieren als „eine evolutionäre Kraft, die in Verbindung mit der natürlichen Selektion wirkt, indem sie die Allelfrequenzen der Arten im Laufe der Zeit verändert“. Als Vorwort sei darauf hingewiesen, dass es ist ein stochastischer Prozess, das heißt, er geschieht aufgrund von Zufall oder sporadischen unkorrelierten Effekten.

Zusätzlich zu diesem anfänglichen Merkmal ist ein weiterer Begriff, der genetische Drift definiert, Verlust, da dies Selektionskraft fördert die Variation von Allelen in der Population, fixiert einige und fördert das Verschwinden von Andere. Wir werden es in den folgenden Zeilen genauer sehen.

Über Allele und Population

Genetische Begriffe vereinfachen, Wir können bestätigen, dass ein Allel jede der Variationen ist, die das gleiche Gen aufweisen kann. Ein klassisches Beispiel dafür sind die Erbsensamen, mit denen Mendel die genetische Segregation über Generationen hinweg erklärt. Ein dominantes "A"-Allel kann für eine grüne Samenfarbe kodieren, während ein rezessives "a"-Allel für eine gelbe Farbe kodiert.

Da die meisten Tiere diploide Wesen sind (die zwei Sätze homologer Chromosomen in ihrem Kern haben), ist jedes der beiden kodierenden Allele eines Zeichens werden jeweils vom Vater und der Mutter stammen, weshalb die möglichen Variationen in diesem Fall die folgenden wären: AA, Aa und aa. Wenn wir also verstehen, dass ein Individuum zwei Allele für jedes Gen erbt, wird sein Phänotyp (äußere Merkmale) kommen direkt kodiert durch ihren Genotyp (allelische Kombinationen in ihrem Genom), die als Kombination von denen von vererbt wird Seine Eltern.

Zweitens muss der Begriff „Bevölkerung“ im Bereich der Biologie ein wenig erforscht werden, da genetische Drift wirkt auf Populationen und nicht auf die Art selbst. Eine Art ist ein "geschlossenes" Konzept, da sie keine Gene mit anderen unterschiedlichen Wesen austauschen kann. Andererseits wird eine Population als "offenes" Kompartiment konzipiert, da verschiedene Mitglieder anderer Mitglieder eintreten können. Populationen, aber von derselben Art und reproduzieren sich unter ihnen, ein Ereignis, das für die Linien von entscheidender Bedeutung sein wird später. Sobald wir beide Begriffe allgemein festgelegt haben, sind wir bereit, die Grundlagen der genetischen Drift zu verstehen.

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Theoretische Grundlagen der Drift

Es ist Zeit, sich am Sitz festzuhalten, da Kurven und Begriffe etwas kompliziert zu erklären sind. Genetische Drift wird durch die Varianz der Allelfrequenz bestimmt, d. h. die Variabilität der Charaktere in Bezug auf den Mittelwert. Somit können wir diese evolutionäre Kraft mit der folgenden Formel berechnen:

• sp2 entspricht der Varianz der Allelfrequenzen der Populationen, also der genetischen Drift selbst.
• p und q sind die Allelfrequenzen von zwei Populationen für ein Zeichen.
• N ist die Anzahl der Individuen innerhalb jeder der beiden Populationen.

Natürlich wird jeder dieser Parameter durch komplexe Formeln erhalten, daher werden wir uns nicht mehr auf die mathematische Grundlage dieser evolutionären Kraft konzentrieren. Wenn eine Idee nach dem Lesen dieser Zeilen klar sein muss, ist es die folgende: je kleiner die Populationsgröße, desto mehr Macht wird die genetische Drift über ihre Mitglieder haben.

Die effektive Populationsgröße

Im vorigen Absatz haben wir einen Schlüsselbegriff eingeführt: Bevölkerungsgröße. Die Wahrheit ist, dass Wissenschaftler angesichts des Ausmaßes der genetischen Drift nicht nur die Individuen einer Population zählen sollten. In diesen Fällen die Anzahl der Tiere, die sich darin fortpflanzen, muss zuverlässig quantifiziert werden.

Ein sehr deutliches Beispiel für den Unterschied zwischen der Gesamtbevölkerung und der effektiven Bevölkerungsgröße sind demografische Studien zu Amphibien. Eine gemeinsame Krötenpopulation kann beispielsweise aus 120 Mitgliedern bestehen. Wenn wir auf genetische Analysen zurückgreifen, können wir feststellen, dass sich mit Sicherheit nur etwa 40 Erwachsene jährlich reproduzieren und maximal Nachkommen hinterlassen. Somit wäre die effektive Populationsgröße (Ne), die unter den Auswirkungen der Drift leiden würde, 40 und nicht 120.

Die Auswirkungen genetischer Drift

Die genetische Drift hat mehrere Auswirkungen auf die Populationen von Lebewesen, aber wir können sie in zwei große Blöcke einteilen:

• Erzeugt eine Änderung der Allelfrequenzen innerhalb der Population. Dies kann bedeuten, dass diese sich erhöhen oder verringern, da es reiner Zufall ist.
• Reduziert langfristige genetische Variationen in Populationen.

Dieser letzte Punkt ist von wesentlicher Bedeutung, da genetische Drift verringert die Variabilität, was letztendlich zu einer größeren Anfälligkeit der Bevölkerung gegenüber Umweltveränderungen führt. Nehmen wir ein praktisches Beispiel.

Wenn wir eine fiktive Population von 10 Vögeln haben, 8 rote und 2 gelbe, ist es natürlich zu denken, dass dies durch reinen Zufall wahrscheinlicher ist als in der der nächsten Generation erscheinen die roten Mitglieder stärker vertreten (denn wenn von diesen 10 nur 3 reproduziert werden, besteht die Möglichkeit, dass alle 3 farbig sind Rot). In der ersten Generation würde die Allelfrequenz des roten Zeichens „p“ 0,8 betragen, während das gelbe Zeichen „q“ eine Häufigkeit von 0,2 hätte.

Wenn sich in einem Ereignis nur 3 Männchen und Weibchen mit roter Farbe vermehren, könnte das Allel q theoretisch in. verschwinden die nächste Generation, also p = 1 und q = 0, alle Nachkommen sind rot (das Zeichen p wäre einstellen). Dies ist der wahre Effekt der genetischen Drift, die zufällig erzeugt es eine Fixierung der am weitesten verbreiteten Charaktere in der Bevölkerung und verwirft am Ende die einzigartigsten.

Die Rettung der Bevölkerung

Glücklicherweise haben wir eine Kraft, die diese zufällige Auswahl weitgehend vermeidet: die natürliche Auslese. In diesem Fall, wir stehen vor einem evolutionären Motor, der überhaupt nicht zufälligen und stochastischen Prozessen entspricht, da die Eigenschaften jedes Individuums sein Überleben, seine Fortpflanzung und seine konsequente Repräsentation in zukünftigen Generationen bestimmen können.

Es ist auch anzumerken, dass das oben zitierte Beispiel aufgrund des selbst auferlegten Reduktionismus ziemlich hinkend ist, da eindeutig viele morphologische Merkmale von mehr als einem Gen kodiert werden (z. B. die Augenfarbe, z Beispiel). Darüber hinaus ist bei einer Population von 1000 statt 10 Individuen klar, dass das Verschwinden eines Allels viel komplexer ist als seine "Auslöschung" in einer einzigen Generation.

Andererseits, Genfluss ist ein weiteres Schlüsselkonzept, das die Auswirkungen genetischer Drift vermeidet. Ein Allel könnte im Laufe der Zeit in einer Population fixiert werden, aber wenn neue Mitglieder mit anderen Allelen auftauchen und mit den Individuen der Ausgangspopulation reproduzieren, wird im Folgenden eine erneute genetische Variabilität eingeführt Generationen.

Schließlich ist es notwendig, das einzuschränken Mutationen treten zufällig in Lebewesen auf. So können Variationen in der DNA entstehen, die für neue Allele kodieren, weshalb (at weniger theoretisch) in einer geschlossenen Population können weiterhin neue Charaktere in a. auftauchen sporadisch.

Fortsetzen

Wie wir gesehen haben, genetische Drift es ist neben der natürlichen Selektion der wichtigste evolutionäre Motor der Lebewesen, unterscheidet sich jedoch von letzterem durch seine zufällige und zufällige Natur. Aus rein theoretischer Sicht gäbe es keine Ereignisse wie Genfluss, das Auftreten von Mutationen oder die natürliche Selektion, würden alle Populationen am Ende ein einziges Allel für jedes Gen haben, selbst wenn es viele brauchte Generationen.

Dies führt natürlich zu einer geringeren genetischen Variabilität, was eine schlechtere Reaktion auf Bevölkerungs- und Individualebene auf Veränderungen und Umweltunverträglichkeiten bedeutet. Somit wird der genetischen Drift vom Leben selbst entgegengewirkt, da es natürlich einen eindeutig schädlichen Charakter hat.

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