Perustajavaikutus: mikä se on ja miten se vaikuttaa biologiseen evoluutioon

Siitä lähtien, kun kuuluisa Charles Darwin julkaisi elokuvan "Lajien alkuperä", Vuonna 1859 ihmiset eivät enää käsittele eläviä olentoja kiinteinä ja staattisina olentoina historiansa aikana evoluutio. Luonnollisen valinnan teorian postulaation mukaan elävät olennot käyvät läpi satunnaisia ​​mutaatioita sukupolvet, ja jotkut hahmot ovat kiinteitä niiden hyödyllisyyden vuoksi, kun taas toiset erotetaan ja katoavat sää.

Esimerkiksi tietyn pankkivärisen koilajin yksilölle voi tapahtua mutaatio melaniinia tuottava geeni kehityksen aikana ja sen vuoksi siinä on täysin värjätty musta. Jos tämä ominaisuus on perinnöllinen ja auttaa yksilöä pysymään piilossa puiden kuoressa pidempään, se lisääntyy useamman kerran, koska sen biologinen kyky on lisääntynyt. Siten tämä piirre leviää koko väestöön, koska mustat koiat lisääntyvät enemmän kuin valkoiset. Niin yksinkertaista.

Toisaalta koiran musta väri voi herättää saalistajien huomion helpommin ja mutatoitunutta yksilöä uhrataan heti sen syntymän jälkeen. Tällöin se kuolisi suoraan ja vahingollinen geeni katoaisi populaation geenivarastosta. Kun nämä perustukset ovat paikallaan, me uppumme

perustajavaikutus tai mikä on sama, seuraukset, jotka johtuvat lajin hyvin pienestä populaatiosta tietyssä ekosysteemissä.

• Aiheeseen liittyvä artikkeli: "Käyttäytymisgenetiikka: määritelmä ja sen 5 tärkeintä havaintoa"

Geneettisen driftin perusteet

Kuten olemme jo sanoneet, Darwin mainitsi luonnossa "Lajien alkuperä" olevan luonnollisen valinnan populaatioiden evoluutiomoottorina, mutta on mielenkiintoista tietää, että tämä ei ole ainoa luonteeltaan mekanismi, joka muuttaa olentojen alleelitaajuuksia elossa. Myös meillä on geneettinen ajautuminen, täysin stokastinen prosessi, joka on seurausta satunnaisesta näytteenotosta lisääntymisessä ja jolla yleensä on taipumus vähentää geneettistä monimuotoisuutta eliöt (homotsygoottisuus). Katsotaanpa samaa edellä mainittua esimerkkiä toisesta näkökulmasta.

Sanotaan, että minipopulaatio on 5 koia, 4 valkoista ja yksi musta. On käynyt ilmi, että musta väri on todella hyödyllinen lajille, koska se sallii erinomaisen jäljittelyn puunkuorta, mutta valitettavasti mutatoitunut musta näyte kuolee, kun se törmää a auto. Hänen värillään ei ole ollut mitään tekemistä hänen kuolemansa kanssa, ja huolimatta siitä, että hänellä on hyödyllinen luonne, se poistetaan kokonaan väestöstä.

Tämän "näytteenottovirheen" takia tietyn populaation täysin elinkelpoiset alleelit voivat joskus kadota huolimatta loogisista syistä tai luonnollisen valinnan mekanismeista. Joka tapauksessa on huomattava, että geneettinen ajautuminen toimii paljon voimakkaammin pienissä populaatioissa: Jos mainitussa populaatiossa olisi 5000 koia ja tuhat niistä mustia, todennäköisyys, että kaikki mustat katoavat satunnaisesti, on paljon pienempi.

Geneettisen ajautumisen selittämisessä monilla muilla käsitteillä on keskeinen rooli. Jotkut niistä ovat alleelitaajuuksia, tehokasta populaatiokokoa, mahdollisia pullonkauloja jne. Joka tapauksessa jäljellä olevilla linjoilla keskitymme yhteen tunnetuimpiin geneettisen ajautumisen syihin eläintieteen maailmassa: perustajavaikutukseen.

Mikä on perustajan vaikutus?

Perustajavaikutus on yksi selkeimpiä syitä geneettiseen ajautumismekanismiin, yhdessä resurssirajoitusten kanssa tietyssä ympäristössä ja evoluution pullonkaula. Tässä erityistapauksessa puhumme geneettisen tiedon menetys, kun pieni osa suuresta populaatiosta itsenäistyy siitä eri maastossa.

Etsitään uutta esimerkkiä, koska koiden väri ei anna enempää. Oletetaan, että meillä on 200 lintupopulaatiota, jotka muuttavat vuosittain transatlanttisesti mantereelta mantereelle lisääntymään. Jostain syystä yhdellä näistä vaativista matkoista 10 näistä linnuista erotetaan parvesta Aloittelija etsimässä uusia alueita ja uupuneina etsimään turvaa pieneltä saarelta Keski - Euroopasta ei mitään.

Jos tällä saarella on tarvittavat resurssit ja saalistajia on selvä puute, nämä 10 lintua voivat asettua saaren maahan ja päättää olla muuttamatta. Siten uusi 10 yksilön populaatio on muodostettu toisesta, joka koostui 200: sta. Valintanäyte on ollut täysin satunnainen, ja siksi uusien yksilöiden alleelitaajuus voi olla hyvin erilainen kuin yleisessä populaatiossa odotetaan.

Esimerkiksi yhdellä sadasta linnusta voi olla suurempi lasku kuin muilla, ja yhdellä 50 linnusta on vihreä keltaisen sijaan. Jos käy ilmi, että satunnaisuuden seurauksena 3 näistä perustaja-linnuista esittää nämä piirteet a 10 väestön kokonaisväestöstä on yli mahdollista, että nämä alleelit kiinnittyvät tuleville sukupolville huolimatta siitä, ettei niitä ole "sääntö". Jotta, perustajavaikutus voi aiheuttaa ominaisuuksien kiinnittymisen lajeihin, jotka, jos se olisi suurempi populaatio, eivät koskaan tekisi niin.

• Saatat olla kiinnostunut: "Geneettinen ajautuminen: mikä se on ja miten se vaikuttaa biologiseen evoluutioon?"

Perustajavaikutuksen vaikutukset

Kuten voitte kuvitella, "perustajien" ominaisuuksista riippuen alkuperäisen väestön jäsenten ja uuden välillä voi ajan myötä tapahtua syvä ero. Asiasta tulee paljon mielenkiintoisempi, jos katsomme, että lisäksi Luonnollinen valinta vaikuttaa todennäköisesti myös perustajien alleeleihin eri tavalla kuin suuressa populaatiossa.

Jos jatkamme edellistä esimerkkiä, on selvää, että olla 10 yksilöä eksoottisessa ympäristössä ei ole mitään muuta kuin elää 200 hengen ryhmässä mannermaastossa. Siksi valitut epätyypilliset piirteet (suuri lasku ja vihreä väri) voivat olla hyödyllisiä pitkällä aikavälillä niitä kantaville. Esimerkiksi mieleemme tulee, että vihreä sävy voisi jäljitellä lintua palmujen latvoissa, ja suuri nokka olisi erittäin hyödyllinen kookospähkinöiden rikkomiseksi ja ruoan saamiseksi.

Täten itse valinnan "näytteenottovirheen" lisäksi on mahdollista, että valinta suosii epätyypillisiä genotyyppejä (ja fenotyyppejä) ajan myötä uuden ympäristön asettamisen vuoksi. Siksi perustajien jälkeläiset olisivat yhä vihreämpiä ja korkeimmalla huipulla tilastollisesti, kunnes saavutettaisiin piste, joka sopeutuu maksimaalisesti uuden markkinarakonsa hyödyntämiseen. Muista se evoluutio ei luo täydellisiä olentoja, koska sanat ja syntiset reduktionistit sanoivat: "teet mitä voit sillä, mitä sinulla on".

Tässä konkreettisessa ja täydellisessä skenaariossa voidaan olettaa, että saaristokolonisaattorit päätyvät alalajiksi ja myöhemmin omiksi lajeikseen vuosisatojen ajan. Kun jokin saariväestön jäsen ei pysty toistamaan toista alkuperäistä (joko anatomian, käyttäytyminen, ennen zygoottisia esteitä ja muuta) voidaan sanoa, että molemmat yksilöt kuuluvat lopulta a eri lajeja. Tämä on selkeä esimerkki siitä, kuinka perustajavaikutus voi saada aikaan spekulaatiota saaristoympäristössä.

• Saatat olla kiinnostunut: "Lajittelu: mikä se on ja miten se kehittyy biologisessa evoluutiossa"

Jatkaa

Olemme esittäneet sinulle idyllisen ympäristön, jotta ymmärrät perustajan vaikutuksen, mutta valitettavasti luonto ei yleensä toimi näin. Yksi pienten populaatioiden suurista heikkouksista on, että heillä on taipumus homotsygoottisuuteen ja sisäsiitoskäyttöön toisin sanoen geneettinen vaihtelu menetetään sukupolvien ajan lisääntyvien yksilöiden puuttuessa tuttu. Näin ollen on todennäköisintä, että 10 yksilön väestö ei koskaan ala ja jos se tapahtuu, 3-4 sukupolven jälkeläiset eivät lopulta ole elinkelpoisia.

On myös mahdollista, että jostain syystä hahmo, joka aiemmin lisäsi evoluutiokelpoisuutta, lakkaa tekemästä sitä ajan myötä.

Jos geneettistä monimuotoisuutta ei ole (jos samat alleelit ovat aina kiinteitä), kaikki pienen populaation yksilöt ovat suunnilleen yhtä varautuneita ympäristömuutoksiin, joten sukupuuttoon liittyvä riski lisääntyy huomattavasti. Perustajavaikutus voi edistää lajittelua, mutta myös populaation täydellistä katoamista geneettisen monimuotoisuuden puutteen vuoksi.

Bibliografiset viitteet:

• Greenbaum, G., Templeton, A. R., Zarmi, Y., & Bar-David, S. (2014). Alleelirikkaus populaation perustamistapahtumien jälkeen - stokastinen mallintamiskehys, joka sisältää geenivirran ja geneettisen ajautumisen. PloS one, 9 (12), e115203.
• King, T. E., & Jobling, M. TO. (2009). Perustajat, ajautuminen ja uskottomuus: Y-kromosomien monimuotoisuuden ja patrilineaalisten sukunimien välinen suhde. Molecular Biology and Evolution, 26 (5), 1093-1102.
• Pardo, L. M., MacKay, I., Oostra, B., van Duijn, C. M., & Aulchenko, Y. S. (2005). Geneettisen driftin vaikutus nuorella geneettisesti eristetyllä väestöllä. Annals of human genetics, 69 (3), 288-295.
• Slatkin, M. ja Excoffier, L. (2012). Sarjan perustajavaikutukset alueen laajentamisen aikana: geneettisen ajautumisen spatiaalinen analogi. Genetiikka, 191 (1), 171-181.
• Whitlock, M. C. (1997). Perustajavaikutukset ja huippumuutokset ilman geneettistä kulkeutumista: adaptiivisia piikkimuutoksia tapahtuu helposti, kun ympäristö vaihtelee hieman. Evolution, 51 (4), 1044-1048.