Evolutionärer Flaschenhals: Was ist das und wie wirkt er sich auf Arten aus

Wenn wir an die Evolution der Lebewesen denken, denken wir als erstes an die natürliche Auslese, die berühmte Postulat, die Charles Darwin heute in seinem zeitlosen Werk aufgestellt hat: The Origin of Spezies. Trotz mehrfacher Neuformulierung und neuer Erkenntnisse zu diesem Thema ist dieses evolutionäre Phänomen unbestreitbar.

Die natürliche Auslese beschäftigt sich mit einer Reihe sehr einfacher Prämissen: das Genom von Lebewesen mutiert, rekombiniert (bei sexueller Fortpflanzung) und Chromosomen können Form und/oder Anzahl verändern. Da Gene über Generationen hinweg nicht eng sind, treten manchmal neue Merkmale auf, die die Individuen begünstigen, die sie tragen. Zu anderen Zeiten sind die Mutationen still oder schädlich, so dass sie die Spezies nicht betrachten.

Nehmen wir zum Beispiel an, dass eine Mutation in einem bestimmten Gen dazu führt, dass ein Vogel etwas längere Schwanzfedern hat. Wenn dieses Merkmal Weibchen anzieht, reproduziert das langschwänzige Männchen mehr als der Rest seiner Art. Wenn dieses Merkmal vererbbar ist, werden immer mehr Exemplare mit langen Schwänzen erscheinen, da sie im Durchschnitt mehr Nachkommen haben würden. Am Ende würde dieser wohltuende Charakter auf die Art fixiert.

Dies ist ein klares Beispiel für die natürliche Selektion sexueller Natur, da es die Wahl der Weibchen ist, die den Prozess kodiert. Was nicht jeder weiß, ist, dass in der Natur "nicht alles einen Grund hat". Sie werden wissen, was wir meinen, wenn Sie weiterlesen, denn wir sagen Ihnen, was genetische Drift ist und eine besonders auffällige Variante davon: der evolutionäre Flaschenhals.

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Was ist genetische Drift?

Evolutionäre Mechanismen sind nicht perfekt, so wie es scheint, wenn man bestimmte Anpassungen von Tieren im Biologieunterricht untersucht. Die natürliche Auslese wirkt als unfreiwillige und unbewusste Kraft, aber Lebewesen "tun was sie können mit dem, was sie haben". Sicherlich wären einige Eigenschaften für ein Tier in einer bestimmten Umgebung ideal, aber es kann sein, dass die Mutation Es ist unmöglich bei der Art oder dass der Körper des Tieres einfach nicht darauf ausgelegt ist, eine Nische auszunutzen Würfel.

Darüber hinaus ist zu beachten, dass die natürliche Selektion nicht der einzige evolutionäre Mechanismus bei Lebewesen ist. Es gibt auch genetische Drift, einen stochastischen (nicht deterministischen) Effekt, der aufgrund von Stichprobenfehlern die Variation von Genen durch zufällige Generationen verursacht.

Ein praktisches Beispiel

Nehmen wir ein Beispiel. In einer Zwergenpopulation gibt es 7 rote und 3 grüne Käfer. Es stellt sich heraus, dass die Grüns besser mit der Umgebung verschmelzen und daher die Wahrscheinlichkeit einer Vordatierung verringern und leichter reproduziert werden könnten als die Rottöne. Es besteht kein Zweifel, dass grüne Wirbellose in diesem Fall "auf evolutionärer Ebene fitter" sind.

Bevor sich diese 3 Exemplare paaren können, tritt leider eine Kuh auf den Boden und zerquetscht sie. Das Säugetier hat sich nicht bewusst dafür entschieden, das Leben der Käfer zu beenden, da es weder versucht hat, sie zu jagen, noch in irgendeiner Weise mit ihnen interagiert hat. Die Eigenschaft dieser Koleopteren war zweifellos positiv, aber durch Zufall sind die nützlichen Gene verschwunden.

So dass, Genetische Drift verringert tendenziell die genetische Vielfalt: Wenn auf 3 Rote Käfer getreten worden wäre (das häufigste Merkmal), würden sich noch 4 weitere vermehren. So sehr die grüne Farbe für die Art von Vorteil wäre, es war das zufällige Unglück, dass das Gen durch eine völlig anekdotische Handlung aus der Population gelöscht wurde. So funktioniert genetische Drift.

In diesem Szenario wird angenommen, dass die Wahrscheinlichkeit des Betretens für grüne und rote Käfer gleich ist. Wenn nicht, wäre die Stichprobe nicht zufällig.

Der evolutionäre Flaschenhals der genetischen Drift

Stellen Sie sich für einen Moment vor, dass im obigen Beispiel die Population 10.000 Käfer, 7.000 rote und 3.000 grüne Käfer umfasst: In diesem Fall, egal wie sehr eine Kuh 3 Exemplare einer bestimmten Farbe zerkleinert, bleiben die grünen Gene lange erhalten Begriff. Unter dieser Prämisse versteht es sich, dass genetische Drift kleine Populationen viel stärker beeinflusst.

Der evolutionäre Flaschenhals ist unterdessen ein Ereignis, bei dem ein plötzlicher drastischer Bevölkerungsrückgang durch ein Umweltereignis wie ein Erdbeben, eine Hungersnot, eine Krankheit oder leider durch menschliche Aktivitäten auftritt. Wenn es in unserer Population von 10.000 bunten Käfern eine Flut gibt, die nur 10 Exemplare hinterlässt leaves lebendig, ist es nicht schwer vorstellbar, wie die genetische Drift in der angeschlagenen Bevölkerung viel leichter wirken kann erschöpft.

Um die Implikationen eines evolutionären Engpasses zu verstehen, müssen wir eine Reihe ebenso konkreter wie spannender Begriffe sezieren. Tue es.

Die minimal lebensfähige Bevölkerung

In der Naturschutzbiologie ist die minimal lebensfähige Population (MVP) die minimale Anzahl von Individuen in einer Population, die überleben kann, ohne dass sie im Laufe der Zeit zusammenbricht. Auf theoretischer Ebene kann die Population mit einer Anzahl von Individuen größer als der MVP existieren, trotz der normale Naturkatastrophen, der Mangel an zu erwartenden Nahrungsmitteln oder die Auswirkungen der genetischen Drift zuvor beschrieben.

Es gibt keine bestimmte Mindestpopulationszahl, da eine Art wie die Erdkröte (Bufo spinosus), die Tausende von Eiern legt, nicht gleich ist. jährlich als ein Elefant (Loxodonta africana), eine Art, deren Weibchen bei der Geburt nur ein Kalb zur Welt bringen und eine Tragzeit von 22. haben Monate. Je nach Entwicklungszeit, Trächtigkeit, Fortpflanzungszyklen und vielen anderen Parametern kann der MVP viel höher oder niedriger sein.

Im Allgemeinen kann allgemein festgestellt werden, dass ein optimaler MVP in jeder Spezies einer ist, der die Bevölkerungsbeständigkeit von 95-99% in 1.000 Jahren, wobei verstanden wird, dass in diesem Zeitraum Katastrophen und schädliche Ereignisse auftreten können vorübergehend. Wie Sie sich vorstellen können, ist ein Engpass, der zu einer Population mit einer Zahl unter dem MVP führt, zum Scheitern verurteilt.

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Effektive Populationsgröße (Ne)

Ein weiterer sehr interessanter Parameter (aber viel schwieriger zu verstehen) ist die effektive Populationsgröße (Ne). Dies ist definiert als die Anzahl der Individuen, die eine idealisierte Population haben sollte, damit eine bestimmte Menge von Interesse in der idealisierten Population gleich der tatsächlichen Population ist actual. Viel einfacher ausgedrückt hilft Ne den Genetikern, die tatsächliche Anzahl von Individuen zu verstehen, die sich in einer Population reproduzieren.

Kommen wir noch einmal zurück zu unseren Käfern. In der Anfangspopulation von 10.000 Exemplaren haben wir viele Lebewesen, aber das bedeutet nicht, dass alle von ihnen gehen sich jedes Jahr zu vermehren, vielleicht weil sie miteinander konkurrieren oder weil der Platz zum Eierlegen begrenzt ist. Selbst wenn die Gesamtzahl der Population 10.000 (N: 10.000) beträgt, könnte die effektive Populationsgröße also beispielsweise 300 Individuen (Ne: 300) betragen. Dies hat auf evolutionärer Ebene viele Implikationen, da dieser Parameter für uns bei der Quantifizierung der möglichen Auswirkungen eines Engpasses wirklich wichtig ist.

Dieses Beispiel mag weit hergeholt klingen, aber zum Beispiel sind winzige effektive Größen in wilden Amphibienpopulationen sehr verbreitet. Männchen konkurrieren intensiv mit anderen Konkurrenten um den Zugang zu Weibchen und z Leider gibt es seit vielen Jahren Dürren und sie finden nicht genügend Wasserquellen, um sich abzulagern die Eier. Selbst wenn 1.000 Erwachsene in einer bestimmten Population befragt werden, können sich in diesem Jahr nur 100 reproduziert haben (was sehr optimistisch ist)..

Fortsetzen

Zusammenfassend haben wir Ihnen hier beigebracht, was genetische Drift ist, was der Flaschenhals ist und wovon seine Auswirkungen abhängen. Wenn ein katastrophales Ereignis zu einem evolutionären Engpass führt, der obendrein eine Population hinterlässt einer Art unterhalb des MVP, die sich durch ein niedriges Ne auszeichnet, können Sie sich vorstellen, dass Ergebnis.

Die Auswirkungen dieses Ereignisses sind möglicherweise zunächst nicht zu bemerken, aber mit jeder Generation der betroffenen Population wird der Genpool erodieren und Daher leiden die Beteiligten unter Inzucht und verschwinden aufgrund von Krankheiten, Mutationen, mangelnder Anpassung und biologischer Lebensfähigkeit disappear erschöpft.

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