Asutaja mõju: mis see on ja kuidas see mõjutab bioloogilist evolutsiooni

Alates kuulsa Charles Darwini "Liikide päritolu" avaldamise aastast 1859. aastal ei kujuta inimesed elusolendeid enam oma ajaloos liikumatute ja staatiliste olenditena evolutsiooniline. Loodusliku valiku teooria postulatsiooni kohaselt läbivad elusolendid juhuslikud mutatsioonid kogu põlvkondi ja mõned tegelased on nende kasulikkuse tõttu fikseeritud, teised aga diskrimineeritakse ja kaovad koos ilm.

Näiteks võib konkreetse pangavärvi koideliigi isend läbi viia mutatsiooni arengu ajal melaniini tootev geen ja seetõttu on see täiesti värviline must. Kui see omadus on päritav ja aitab isendil kauem puude koores peidus püsida, paljuneb see mitu korda, kuna tema bioloogiline sobivus on suurenenud. Seega levib see tunnus kogu populatsioonis, kuna mustad koid paljunevad rohkem kui valged. Nii lihtne see ongi.

Teisest küljest võib koi must värv kiskjate tähelepanu kergemini köita ja muteerunud isendit kiusatakse kohe pärast tema sündi. Sel juhul sureks see otse ja kahjulik geen kaoks populatsiooni geenivaramust. Kui need alused on paigas, sukeldume

asutajaefekt või mis on sama, tagajärjed, mis tulenevad liigi väga väikese populatsiooni olemasolust antud ökosüsteemis.

• Seotud artikkel: "Käitumuslik geneetika: määratlus ja selle viis kõige olulisemat järeldust"

Geneetilise triivi alused

Nagu me juba ütlesime, postuleeris Darwin teoses "Liikide päritolu" loodusliku valiku kui populatsioonide evolutsioonilise mootori, kuid on huvitav teada, et see pole looduses ainus mehhanism, mis varieerib olendite alleelsagedusi elus. Samuti meil on geneetiline triiv, täiesti stohhastiline protsess, mis on reproduktsioonis juhusliku valimi tagajärg ja mis üldiselt vähendab geneetilist mitmekesisust organismid (homosügootsus). Vaatame sama ülaltoodud näidet teisest vaatenurgast.

Oletame, et meil on minipopulatsioon 5 koi, 4 valget ja üks must. Selgub, et must värv on liigile tõeliselt kasulik, kuna võimaldab suurepärast miimikat puukoort, kuid kahjuks sureb muteerunud must isend, kui see põrkub klaasi a auto. Tema värvil pole olnud midagi pistmist tema surmaga ja see on vaatamata kasulikule iseloomule elanikkonnast täielikult kustutatud.

Selle "valimivea" tõttu võivad konkreetse populatsiooni jaoks täiesti elujõulised alleelid mõnikord kaduda, pööramata tähelepanu loogilistele põhjustele ega loodusliku valiku mehhanismidele. Igatahes tuleb seda tähele panna geneetiline triiv toimib väikestes populatsioonides palju tugevamalt: Kui meil oleks viidatud populatsioonis 5000 koi ja 1000 neist oleksid mustanahalised, on tõenäosus, et kõik mustad suvaliselt kaovad, palju väiksem.

Geneetilise triivi selgitamisel mängivad olulist rolli veel paljud mõisted. Mõned neist on alleelide sagedused, populatsiooni tegelik suurus, võimalikud kitsaskohad jne. Igal juhul keskendume ülejäänud ridades geneetilise triivi ühele kõige tuntumale põhjusele zooloogia maailmas: asutaja efektile.

Mis on asutaja efekt?

Asutajaefekt on geneetilise triivimehhanismi üks selgemaid põhjusi koos ressursside piiratusega antud keskkonnas ja evolutsioonilise kitsaskohaga. Sel konkreetsel juhul me räägime geneetilise teabe kaotus, kui väike osa suurest populatsioonist muutub sellest erinevatel maastikel sõltumatuks.

Otsime uue näite, sest koide värv ei anna enamat. Oletame, et meie populatsioon on 200 lindu, kes teevad paljunemiseks igal aastal mandrilt mandrile atlandiülese rände. Mis tahes põhjusel on ühel neist nõudlikest reisidest 10 neist lindudest karjast eraldatud algne uute territooriumide otsimisel ja kurnatuna otsima varjupaika väikesel saarel keset Ida - Euroopat mitte midagi.

Kui sellel saarel on vajalikud ressursid ja röövloomadest on selgelt puudus, võivad need 10 lindu saaremaale elama asuda ja otsustada rännet mitte teha. Seega on teisest, mis koosnes 200-st, loodud uus 10 isendiga populatsioon. Valiku valim on olnud täiesti juhuslik ja seetõttu võib uute isendite alleelisagedus olla üldisest populatsioonist oodatust väga erinev.

Näiteks võib ühel linnul 100-st olla suurem arve kui ülejäänud ja 1-l 50-st on kollase asemel roheline. Kui selgub, et juhuslikkuse tulemusena on 3 neist asutajalindudest need tunnused a 10 elanikkonna koguarvust, on enam kui võimalik, et need alleelid fikseeritakse tulevastes põlvkondades hoolimata sellest, et neid pole "reegel". Nii et rajajaefekt võib põhjustada selliste liikide omaduste kinnitumist, mis suurema populatsiooni korral seda kunagi ei teeks.

• Teile võivad huvi pakkuda: "Geneetiline triiv: mis see on ja kuidas see mõjutab bioloogilist evolutsiooni?"

Asutaja efekti mõjud

Nagu võite ette kujutada, võib sõltuvalt "asutajate" omadustest tekkida aja jooksul sügav lõhe algse elanikkonna ja uue elanike vahel. Asi muutub palju huvitavamaks, kui arvestada, et lisaks sellele looduslik valik toimib tõenäoliselt ka asutajate alleelidele erinevalt kui need, mis esinevad suures populatsioonis.

Kui jätkata eelmise näitega, on selge, et eksootilises keskkonnas kümne isendina olemine pole midagi muud, kui elada 200-liikmelises rühmas mandrimaastikul. Seetõttu võivad valitud ebatüüpilised tunnused (suur arve ja roheline värv) olla pikas perspektiivis kasulikud neile, kes neid kannavad. Näiteks tuleb meile pähe, et roheline toon võib jäljendada lindu palmipuude tipus ning kookospähklite murdmiseks ja toidule pääsemiseks oleks suur nokk väga kasulik.

Seega on lisaks valiku enda "valimisveale" võimalik, et valik soosib keskkonna uute pealesurumiste tõttu aja jooksul ebatüüpilisi genotüüpe (ja fenotüüpe). Seega oleksid asutajate järeltulijad rohelisemad ja rohelisemad ning statistiliselt kõige kõrgema tipuga, kuni jõuavad maksimaalse kohanemispunktini oma uue niši ekspluateerimisega. Mäleta seda evolutsioon ei loo täiuslikke olendeid, sest kõnekeeles ja patustavad reduktorid ütlesid: "Sa teed seda, mis sul on, mis sul on".

Selle konkreetse ja täiusliku stsenaariumi korral võib eeldada, et saarte koloniseerijad on sajandite vältel alamliik ja hiljem nende enda liigid. Kui saarerahva liige ei suuda paljuneda mõne teise originaaliga (kas anatoomia, käitumine, prekigootilised tõkked ja palju muud) võib öelda, et mõlemad isendid kuuluvad lõppkokkuvõttes a erinevad liigid. See on selge näide sellest, kuidas asutajaefekt võib saarekeskkonnas spekuleerida.

• Teile võivad huvi pakkuda: "Spetsifikatsioon: mis see on ja kuidas see areneb bioloogilises evolutsioonis"

Jätka

Oleme teile esitanud idüllilise keskkonna, et saaksite aru, mis on asutajaefekt, kuid kahjuks loodus tavaliselt nii ei toimi. Väikeste populatsioonide üks suur nõrkus on see, et nad kipuvad homosügootsuseks ja sugulusaretuseks, nii on see tähendab, et geneetiline varieeruvus kaob põlvkondade vältel reproduktiivsete isendite puudumise tõttu tuttav. Seega on kõige tõenäolisem, et 10 isendist koosnev populatsioon ei alga kunagi ja kui see juhtub, jäävad 3-4 põlvkonna hilisemad järglased lõpuks elujõuliseks.

Samuti on võimalik, et mistahes põhjusel lakkab evolutsiooniliselt varem elujõulisust suurendanud tegelane aja jooksul seda tegemast.

Kui geneetilist mitmekesisust pole (kui samad alleelid on alati fikseeritud), on kõik väikese populatsiooni isendid enam-vähem võrdselt keskkonnamuutusteks valmis, nii et väljasuremise oht mitmekordistub märkimisväärselt. Asutajafekt võib soodustada spetsiifikat, aga ka populatsiooni täielikku kadumist geneetilise mitmekesisuse puudumise tõttu.

Bibliograafilised viited:

• Greenbaum, G., Templeton, A. R., Zarmi, Y., ja Bar-David, S. (2014). Alleelne rikkus pärast populatsiooni asutamise sündmusi - stohhastiline modelleerimisraamistik, mis sisaldab geenivoogu ja geneetilist triivi. PloS one, 9 (12), e115203.
• Kuningas T. E., & Jobling, M. TO. (2009). Asutajad, triiv ja truudusetus: suhe Y kromosoomide mitmekesisuse ja patrilineaalsete perekonnanimede vahel. Molecular Biology and Evolution, 26 (5), 1093-1102.
• Pardo, L. M., MacKay, I., Oostra, B., van Duijn, C. M., & Aultšenko, Y. S. (2005). Geneetilise triivi mõju noorele geneetiliselt isoleeritud populatsioonile. Inimese geneetika annals, 69 (3), 288-295.
• Slatkin, M. ja Excoffier, L. (2012). Järjestikused asutajaefektid vahemiku laiendamisel: geneetilise triivi ruumiline analoog. Geneetika, 191 (1), 171–181.
• Whitlock, M. C. (1997). Asutajaefektid ja tippude nihked ilma geneetilise triivita: adaptiivsed tippude nihked tekivad kergesti, kui keskkonnad kõiguvad veidi. Evolution, 51 (4), 1044-1048.