Učinak osnivača: što je to i kako utječe na biološku evoluciju

Od datuma objavljivanja "Podrijetla vrsta" slavnog Charlesa Darwina u 1859. ljudi više ne shvaćaju živa bića kao nepokretna i statična entiteta u svojoj povijesti evolucijski. Prema postulaciji teorije prirodne selekcije, živa bića podvrgavaju se slučajnim mutacijama kroz generacije, a neki su likovi fiksni zbog svoje korisnosti, dok su drugi diskriminirani i nestaju s vrijeme.

Na primjer, pojedinac određene vrste moljca obojenog u bankama može proći mutaciju u gen za proizvodnju melanina tijekom svog razvoja i, prema tome, predstavlja potpuno obojen crno. Ako je ova osobina nasljedna i pomogne uzorku da dulje ostane skriven u kori drveća, reproducirat će se više puta, jer će njegova biološka sposobnost porasti. Tako će se ova osobina proširiti na cijelu populaciju, jer će se crni moljci razmnožavati više od bijelih moljaca. Jednostavno.

S druge strane, crna boja moljca može lakše privući pažnju grabežljivca i mutirana jedinka se plijeni čim se rodi. U ovom bi slučaju izravno umro, a štetni gen nestao bi iz genofonda populacije. S tim temeljima u kojima se uranjamo, uranjamo u njih

efekt osnivača ili što je isto, posljedice proizašle iz postojanja vrlo male populacije vrste u danom ekosustavu.

• Povezani članak: "Bihevioralna genetika: definicija i njezinih 5 najvažnijih nalaza"

Osnove genetskog zanosa

Kao što smo već rekli, Darwin je u "Poreklu vrsta" postulirao kao prirodni odabir kao evolucijski motor populacija, ali zanimljivo je znati da ovo nije jedini mehanizam u prirodi koji mijenja alelne frekvencije bića živ. Također imamo genetski pomak, potpuno stohastički proces koji je posljedica slučajnog uzorkovanja u reprodukciji i koji, općenito, teži smanjenju genetske raznolikosti organizmi (homozigotnost). Pogledajmo isti gore navedeni primjer iz druge perspektive.

Recimo da imamo mini populaciju od 5 moljaca, 4 bijele i jednu crnu. Ispostavilo se da je crna boja uistinu korisna za vrstu jer omogućuje izvrsnu mimikriju u kora drveta, ali nažalost, mutirani crni primjerak umire kad se sudari sa staklom a automobil. Njegova boja nije imala nikakve veze s njegovom smrću i, iako je imala blagotvorni karakter, potpuno je izbrisana iz stanovništva.

Zbog ove "pogreške u uzorkovanju", potpuno održivi aleli za određenu populaciju ponekad mogu nestati, ne uvažavajući logične razloge ili mehanizme prirodne selekcije. U svakom slučaju, treba napomenuti da genetski pomak djeluje mnogo jače u malim populacijama: Ako bismo u navedenoj populaciji imali 5000 moljaca, a 1000 ih je bilo crnaca, šanse da svi crnci slučajno nestanu mnogo su manje.

U objašnjavanju genetskog zanosa, mnogo više koncepata igra bitne uloge. Neki od njih su frekvencije alela, efektivna veličina populacije, potencijalna uska grla itd. U svakom slučaju, u preostalim ćemo se redovima usredotočiti na jedan od najpoznatijih uzroka genetskog zanosa u svijetu zoologije: efekt osnivača.

Koji je efekt osnivača?

Učinak osnivača jedan je od najjasnijih uzroka mehanizama genetskog zanosa, zajedno s ograničenjima resursa u danom okruženju i evolucijskim uskim grlom. U ovom konkretnom slučaju govorimo o gubitak genetičkih informacija kada se mali dio velike populacije od njega neovisno određuje na drugom terenu.

Potražimo novi primjer, jer boja moljaca ne daje više. Pretpostavimo sada da imamo populaciju od 200 ptica, koje svake godine naprave transatlantsku migraciju s kontinenta na kontinent kako bi se razmnožile. Iz bilo kojeg razloga, na jednom od ovih zahtjevnih putovanja, 10 ovih ptica odvojeno je od jata početno u potrazi za novim teritorijima i, iscrpljeni, potražiti utočište na malom otoku usred ništa.

Ako ovaj otok ima potrebne resurse i očito nedostaje grabežljivaca, ovih 10 ptica može se nastaniti na otočnom kopnu i odlučiti da se neće migrirati. Tako je ustanovljena nova populacija od 10 primjeraka od druge koja se sastojala od 200. Uzorkovanje odabira bilo je potpuno slučajno, pa se stoga učestalost alela novih jedinki može vrlo razlikovati od one koja se očekuje u općoj populaciji.

Na primjer, 1 od 100 ptica može imati veću novčanicu od ostalih, a 1 od 50 zelene je umjesto žute boje. Ako se pokaže da, kao rezultat slučajnosti, 3 od ovih ptica utemeljiteljica imaju ove osobine u ukupne populacije od 10, više je nego moguće da će se ti aleli popraviti u budućim generacijama, unatoč tome što to nisu "pravilo". Tako da, efekt osnivača može uzrokovati utvrđivanje svojstava kod vrste koja to, ako je riječ o većoj populaciji, nikada ne bi učinila.

• Možda će vas zanimati: "Genetski pomak: što je to i kako utječe na biološku evoluciju?"

Učinci osnivačkog učinka

Kao što možete zamisliti, ovisno o karakteristikama "utemeljitelja", s vremenom se može dogoditi duboki razdor između članova izvorne populacije i nove. Stvar postaje puno zanimljivija ako uzmemo u obzir da, osim toga, prirodna selekcija također će vjerojatno djelovati na alele utemeljitelja drugačije od onih prisutnih u velikoj populaciji.

Ako nastavimo s prethodnim primjerom, jasno je da biti 10 primjeraka u egzotičnom okruženju nije ništa poput života u skupini od 200 na kontinentalnom terenu. Stoga odabrane atipične osobine (velika novčanica i zelena boja) mogu dugoročno biti korisne za one koji ih nose. Primjerice, pada nam na pamet da bi zelena nijansa mogla oponašati pticu na vrhovima palmi, a veliki kljun bio bi vrlo koristan za razbijanje kokosa i pristup hrani.

Dakle, uz "pogrešku uzorkovanja" samog odabira, moguće je da odabir tijekom vremena favorizira atipične genotipove (i fenotipove) zbog novih nametanja okoliša. Dakle, potomci osnivača bili bi sve zeleniji i statistički gledano s najvišim vrhom, sve dok ne bi postigli točku maksimalne pogodnosti za iskorištavanje njihove nove niše. Zapamti to evolucija ne stvara savršena bića, jer su u razgovoru i griješeći redukcionisti rekli, "radite što možete s onim što imate".

U ovom konkretnom i savršenom scenariju moglo bi se očekivati ​​da će otočni kolonizatori tijekom stoljeća postati podvrsta, a kasnije i njihova vlastita vrsta. Kada se pripadnik otočne populacije ne može reproducirati s drugim izvornikom (bilo anatomijom, ponašanje, precigotične barijere i još mnogo toga) može se reći da oba uzorka u konačnici pripadaju a različite vrste. Ovo je jasan primjer kako efekt osnivača može potaknuti specijaciju u otočnom okruženju.

• Možda će vas zanimati: "Specifikacija: što je to i kako se razvija u biološkoj evoluciji"

Nastavi

Predstavili smo vam idiličnu postavku kako biste shvatili kakav je efekt osnivača, ali nažalost priroda obično ne djeluje tako. Jedna od velikih slabosti malih populacija je ta što one teže homozigotnosti i srodstvu u srodstvu to jest, da se genetska varijabilnost gubi tijekom generacija zbog nedostatka reproduktivnih jedinki poznati. Stoga je najvjerojatnije da populacija od 10 primjeraka nikada neće započeti, a ako se dogodi, potomci 3-4 generacije kasnije na kraju neće biti održivi.

Također je moguće da, iz bilo kojeg razloga, lik koji je prethodno povećavao evolucijsku održivost prestaje to činiti s vremenom.

Ako nema genetske raznolikosti (ako su uvijek isti aleli fiksni), sve jedinke u maloj populaciji bit će manje-više jednako pripremljene za promjene u okolišu, pa rizik od izumiranja se znatno umnožava. Učinak osnivača može promicati specijaciju, ali i potpuni nestanak populacije zbog nedostatka genetske raznolikosti.

Bibliografske reference:

• Greenbaum, G., Templeton, A. R., Zarmi, Y. i Bar-David, S. (2014). Alelno bogatstvo nakon događaja utemeljenja stanovništva - stohastički okvir modeliranja koji uključuje protok gena i genetski pomak. PloS jedan, 9 (12), e115203.
• King, T. E., & Jobling, M. DO. (2009). Osnivači, zanos i nevjera: odnos između raznolikosti Y kromosoma i patrilinealnih prezimena. Molekularna biologija i evolucija, 26 (5), 1093-1102.
• Pardo, L. M., MacKay, I., Oostra, B., van Duijn, C. M., & Aulchenko, Y. S. (2005). Učinak genetskog zanosa u mladoj genetski izoliranoj populaciji. Anali humane genetike, 69 (3), 288-295.
• Slatkin, M. i Excoffier, L. (2012). Učinci serijskog osnivača tijekom širenja dometa: prostorni analog genetskog zamaha. Genetika, 191 (1), 171-181.
• Whitlock, M. C. (1997). Učinci osnivača i pomaci vrhova bez genetskog zanosa: prilagodljivi pomaci vrhova lako se javljaju kad okoliši malo fluktuiraju. Evolucija, 51 (4), 1044-1048.