Γενετική μετατόπιση: τι είναι αυτό και πώς επηρεάζει τη βιολογική εξέλιξη;

Βιολογική εξέλιξη, σχεδιασμένη ως το σύνολο αλλαγών στα κληρονομικά χαρακτηριστικά του τα ζωντανά όντα σε γενιά, είναι ο κινητήρας της ίδιας της ζωής και της προσαρμογής σε νέα περιβάλλοντα.

Η διακύμανση εντός ενός πληθυσμού ζωντανών όντων δίνεται από μια σειρά μεταλλάξεων στο DNA που συμβαίνουν τυχαία, δηλαδή δεν ανταποκρίνεται σε έναν συνειδητό μηχανισμό. Ακόμα κι έτσι, οι διαδικασίες επιλογής για αυτές τις μεταλλάξεις μπορεί να είναι τυχαίες ή, αντίθετα, να έχουν μια πλήρως θεμελιωμένη εξήγηση.

Έτσι, η εξέλιξη είναι μια δύναμη που διατηρείται από τυχαίες μεταλλάξεις, γενετικό ανασυνδυασμό κατά τη διάρκεια σεξουαλική αναπαραγωγή και ροή γονιδίων (είσοδος νέων μελών σε πληθυσμό), μεταξύ πολλών άλλων παραγόντων. Ένας από αυτούς τους παράγοντες ουσιαστικής σημασίας που συχνά ξεφεύγει από τη γενική κατανόηση είναι ο όρος που μας αφορά εδώ: γενετικής παρέκκλισης. Εδώ εξηγούμε τα πάντα σχετικά με αυτήν τη συναρπαστική διαδικασία.

• Σχετικό άρθρο: "Η θεωρία της βιολογικής εξέλιξης"

Τι είναι η γενετική μετατόπιση;

Πρώτον, μπορούμε να ορίσουμε αυτόν τον περίπλοκο όρο ως "μια εξελικτική δύναμη που δρα σε συνδυασμό με τη φυσική επιλογή αλλάζοντας τις συχνότητες αλληλόμορφων ειδών με την πάροδο του χρόνου." Ως πρόλογος, πρέπει να σημειωθεί ότι Είναι μια στοχαστική διαδικασία, δηλαδή συμβαίνει λόγω της πιθανότητας ή των σποραδικών συσχετισμένων αποτελεσμάτων.

Εκτός από αυτό το αρχικό χαρακτηριστικό, ένας άλλος από τους όρους που ορίζουν τη γενετική μετατόπιση είναι η απώλεια, δεδομένου ότι αυτό η δύναμη επιλογής προάγει τη διακύμανση των αλληλίων στον πληθυσμό, διορθώνοντας ορισμένα και προωθώντας την εξαφάνιση οι υπολοιποι. Θα το δούμε με περισσότερες λεπτομέρειες στις ακόλουθες γραμμές.

Σχετικά με τα αλληλόμορφα και τον πληθυσμό

Απλοποίηση γενετικών όρων, μπορούμε να επιβεβαιώσουμε ότι ένα αλληλόμορφο είναι κάθε μία από τις παραλλαγές που μπορεί να παρουσιάσει το ίδιο γονίδιο. Ένα κλασικό παράδειγμα αυτού είναι οι σπόροι μπιζελιών που χρησιμοποιούνται από τον Mendel για να εξηγήσουν τον γενετικό διαχωρισμό μεταξύ των γενεών. Ένα κυρίαρχο αλληλόμορφο "Α" μπορεί να κωδικοποιήσει ένα χρώμα πράσινου σπόρου, ενώ ένα υπολειπόμενο αλληλόμορφο "α" κωδικοποιεί ένα κίτρινο χρώμα.

Καθώς τα περισσότερα ζώα είναι διπλοειδή όντα (τα οποία έχουν δύο ομάδες ομόλογων χρωμοσωμάτων στον πυρήνα τους), καθένα από τα δύο αλληλόμορφα κωδικοποιεί ενός χαρακτήρα θα προέλθει από τον πατέρα και τη μητέρα αντίστοιχα, γι 'αυτό οι πιθανές παραλλαγές σε αυτήν την περίπτωση θα ήταν οι εξής: AA, Aa και aa. Έτσι, αν καταλάβουμε ότι ένα άτομο κληρονομεί δύο αλληλόμορφα για κάθε γονίδιο, ο φαινότυπος του (εξωτερικά χαρακτηριστικά) θα έρθει κωδικοποιείται άμεσα από τον γονότυπό τους (αλληλικοί συνδυασμοί στο γονιδίωμά τους), ο οποίος κληρονομείται ως συνδυασμός αυτών Οι γονείς του.

Δεύτερον, ο όρος «πληθυσμός» πρέπει να διερευνηθεί λίγο στον τομέα της βιολογίας, δεδομένου ότι η γενετική μετατόπιση δρα σε πληθυσμούς και όχι στο ίδιο το είδος. Ένα είδος είναι μια «κλειστή» έννοια, καθώς δεν μπορεί να ανταλλάξει γονίδια με άλλες διαφορετικές οντότητες. Από την άλλη πλευρά, ένας πληθυσμός νοείται ως "ανοιχτό" διαμέρισμα, καθώς μπορούν να εισέλθουν διαφορετικά μέλη άλλων μελών. πληθυσμούς αλλά του ίδιου είδους και αναπαράγονται μεταξύ τους, ένα γεγονός που θα έχει ζωτικής σημασίας σειρά αργότερα. Μόλις καθορίσουμε τους δύο όρους με γενικό τρόπο, είμαστε έτοιμοι να κατανοήσουμε τα θεμέλια της γενετικής μετατόπισης.

• Μπορεί να σας ενδιαφέρει: «Ειδικοποίηση: τι είναι και πώς εξελίσσεται στη βιολογική εξέλιξη»

Θεωρητική θεμελίωση της μετατόπισης

Ήρθε η ώρα να κρατήσετε το κάθισμα, καθώς οι καμπύλες και οι όροι έρχονται λίγο περίπλοκο να εξηγηθεί. Γενετικής παρέκκλισης καθορίζεται από τη διακύμανση της αλληλικής συχνότητας, δηλαδή τη μεταβλητότητα των χαρακτήρων σε σχέση με το μέσο όρο. Έτσι, μπορούμε να υπολογίσουμε αυτήν την εξελικτική δύναμη χρησιμοποιώντας τον ακόλουθο τύπο:

• Το sp2 αντιστοιχεί στη διακύμανση των συχνοτήτων αλληλόμορφων των πληθυσμών, δηλαδή στην ίδια τη γενετική μετατόπιση.
• p και q είναι οι συχνότητες αλληλόμορφων δύο πληθυσμών για έναν χαρακτήρα.
• N είναι ο αριθμός ατόμων σε καθένα από τους δύο πληθυσμούς.

Φυσικά, κάθε μία από αυτές τις παραμέτρους λαμβάνεται μέσω σύνθετων τύπων, οπότε δεν πρόκειται να επικεντρωθούμε περισσότερο στη μαθηματική βάση αυτής της εξελικτικής δύναμης. Εάν μια ιδέα πρέπει να είναι ξεκάθαρη αφού διαβάσετε αυτές τις γραμμές, είναι η ακόλουθη: Όσο μικρότερο είναι το μέγεθος του πληθυσμού, τόσο μεγαλύτερη είναι η γενετική μετατόπιση ισχύος στα μέλη της.

Το πραγματικό μέγεθος του πληθυσμού

Έχουμε εισαγάγει έναν βασικό όρο στην προηγούμενη παράγραφο: μέγεθος πληθυσμού. Η αλήθεια είναι ότι, λαμβάνοντας υπόψη το μέγεθος της γενετικής μετατόπισης, οι επιστήμονες δεν αξίζουν μόνο να μετρήσουν τα άτομα σε έναν πληθυσμό. Σε αυτές τις περιπτώσεις Ο αριθμός των ζώων που αναπαράγονται εντός αυτού πρέπει να ποσοτικοποιηθεί αξιόπιστα.

Ένα πολύ σαφές παράδειγμα της διαφοράς μεταξύ του συνολικού πληθυσμού και του πραγματικού μεγέθους του πληθυσμού είναι οι δημογραφικές μελέτες των αμφιβίων. Ένας κοινός πληθυσμός φρύνος, για παράδειγμα, μπορεί να αποτελείται από 120 μέλη. Εάν καταφύγουμε σε γενετική ανάλυση, μπορούμε να παρατηρήσουμε ότι, σίγουρα, μόνο περίπου 40 συνολικά ενήλικες αναπαράγονται ετησίως, αφήνοντας το μέγιστο των απογόνων. Έτσι, το πραγματικό μέγεθος του πληθυσμού (Ne) που θα υποστεί τα αποτελέσματα της μετατόπισης θα είναι 40, όχι 120.

Τα αποτελέσματα της γενετικής μετατόπισης

Η γενετική μετατόπιση έχει πολλά αποτελέσματα στους πληθυσμούς των ζωντανών όντων, αλλά μπορούμε να τα χωρίσουμε σε δύο μεγάλα τμήματα:

• Παράγει μια αλλαγή στις συχνότητες αλληλόμορφων εντός του πληθυσμού. Αυτό μπορεί να σημαίνει ότι αυτές αυξάνονται ή μειώνονται, καθώς είναι θέμα καθαρής τύχης.
• Μειώνει τη μακροχρόνια γενετική διακύμανση στους πληθυσμούς.

Αυτό το τελευταίο σημείο είναι ζωτικής σημασίας από τότε η γενετική μετατόπιση μειώνει τη μεταβλητότητα, η οποία τελικά μεταφράζεται σε μεγαλύτερη ευπάθεια του πληθυσμού σε περιβαλλοντικές αλλαγές. Ας πάρουμε ένα πρακτικό παράδειγμα.

Εάν έχουμε σε έναν πλασματικό πληθυσμό 10 πουλιών, 8 κόκκινου και 2 κίτρινου, είναι φυσικό να πιστεύουμε ότι, από καθαρή τύχη, είναι πιο πιθανό από ό, τι στο επόμενη γενιά, τα κόκκινα μέλη εμφανίζονται πιο αντιπροσωπευτικά (επειδή εάν από αυτά τα 10 μόνο 3 αναπαράγονται, υπάρχει η πιθανότητα και τα 3 να είναι χρωματισμένα Το κόκκινο). Στην πρώτη γενιά, η αλληλική συχνότητα του κόκκινου χαρακτήρα "p" θα ήταν 0,8, ενώ ο κίτρινος χαρακτήρας "q" θα είχε συχνότητα 0,2.

Αν μόνο 3 αρσενικά και θηλυκά κόκκινου χρώματος αναπαράγονται σε ένα συμβάν, θεωρητικά το αλληλόμορφο q θα μπορούσε να εξαφανιστεί την επόμενη γενιά, έτσι p = 1 και q = 0, όλοι οι απόγονοι είναι κόκκινοι (ο χαρακτήρας p θα ήταν σειρά). Αυτή είναι η πραγματική επίδραση της γενετικής μετατόπισης, η οποία τυχαία, δημιουργεί έναν καθορισμό των πιο διανεμημένων χαρακτήρων στον πληθυσμό και καταλήγει να απορρίπτει τους πιο μοναδικούς.

Η σωτηρία των πληθυσμών

Ευτυχώς, έχουμε μια δύναμη που αποφεύγει σε μεγάλο βαθμό αυτήν την τυχαία επιλογή: φυσική επιλογή. Σε αυτήν την περίπτωση, αντιμετωπίζουμε μια εξελικτική μηχανή που δεν αντιστοιχεί καθόλου σε τυχαίες και στοχαστικές διαδικασίες, αφού τα χαρακτηριστικά κάθε ατόμου μπορούν να καθορίσουν την επιβίωσή τους, την αναπαραγωγή και την επακόλουθη αναπαράστασή τους στις μελλοντικές γενιές.

Θα πρέπει επίσης να σημειωθεί ότι το παράδειγμα που αναφέρθηκε παραπάνω είναι αρκετά χαλαρό λόγω του αυτοεπιβαλλόμενου αναγωγισμού, δεδομένου ότι σαφώς πολλοί μορφολογικοί χαρακτήρες κωδικοποιούνται από περισσότερα από ένα γονίδια (όπως το χρώμα των ματιών, για παράδειγμα). Επιπλέον, σε έναν πληθυσμό 1000 ατόμων αντί για 10, είναι σαφές ότι η εξαφάνιση ενός αλληλίου είναι πολύ πιο περίπλοκη από την «διαγραφή» του σε μία μόνο γενιά.

Αφ 'ετέρου, η ροή των γονιδίων είναι μια άλλη βασική ιδέα που αποφεύγει τις επιπτώσεις της γενετικής μετατόπισης. Ένα αλληλόμορφο θα μπορούσε να καθοριστεί σε έναν πληθυσμό με την πάροδο του χρόνου, αλλά εάν εμφανίζονται νέα μέλη με διαφορετικά αλληλόμορφα και αναπαραγωγή με τα άτομα του αρχικού πληθυσμού, μια νέα γενετική μεταβλητότητα εισάγεται στα ακόλουθα γενιές.

Τέλος, είναι απαραίτητο να περιοριστεί αυτό μεταλλάξεις συμβαίνουν τυχαία στα ζωντανά πλάσματα. Έτσι, μπορεί να προκύψουν παραλλαγές στο DNA που κωδικοποιούν νέα αλληλόμορφα, γι 'αυτό (στο λιγότερο θεωρητικά) σε έναν κλειστό πληθυσμό, ενδέχεται να συνεχίσουν να εμφανίζονται νέοι χαρακτήρες σε ένα σποραδικός.

ΒΙΟΓΡΑΦΙΚΟ

Όπως έχουμε δει, η γενετική μετατόπιση Είναι ο κύριος εξελικτικός κινητήρας των ζωντανών όντων μαζί με τη φυσική επιλογή, αλλά διαφέρει από το τελευταίο λόγω της τυχαίας και τυχαίας φύσης του. Από καθαρά θεωρητική άποψη, εάν δεν υπήρχαν γεγονότα όπως η ροή γονιδίων, η εμφάνιση μεταλλάξεων ή φυσική επιλογή, όλοι οι πληθυσμοί θα κατέληγαν να έχουν ένα μόνο αλληλόμορφο για κάθε γονίδιο, ακόμα κι αν χρειάστηκαν πολλά γενιές.

Αυτό, φυσικά, μεταφράζεται σε λιγότερη γενετική μεταβλητότητα, πράγμα που σημαίνει χειρότερη ανταπόκριση στον πληθυσμό και το ατομικό επίπεδο στις αλλαγές και την περιβαλλοντική επίπτωση. Έτσι, η γενετική μετατόπιση εξουδετερώνεται από την ίδια τη ζωή, καθώς φυσικά έχει σαφή επιβλαβή χαρακτήρα.

Βιβλιογραφικές αναφορές:

• Genetic Drift, khanacademy.org. Παραλήφθηκε στις 23 Οκτωβρίου στις 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% 20άλλοι% 20αλόλοι.
• Eguiarte, L., Aguirre-Planter, E., Scheinvar, E., González, A., & Souza, V. (2010). Ροή γονιδίων, διαφοροποίηση και γενετική δομή των πληθυσμών, με παραδείγματα σε είδη φυτών του Μεξικού. Εργαστήριο Μοριακής και Πειραματικής Εξέλιξης, Τμήμα Εξελικτικής Οικολογίας, Ινστιτούτο Οικολογίας, Εθνικό Αυτόνομο Πανεπιστήμιο του Μεξικού, 1-30.
• Futuyma, D. Ι. (1992). Evolutionary Biology (Τομ. 2). 2. εκδ. Ribeirão Preto: SBG.