Evolucijsko usko grlo: što je to i kako utječe na vrste

Kad razmišljamo o evoluciji živih bića, prvo što nam padne na pamet je prirodna selekcija, onu poznatu postavku koju je Charles Darwin iznio u svom današnjem bezvremenskom djelu: Porijeklo vrsta. Unatoč činjenici da je u nekoliko navrata preoblikovan i stečena su nova znanja o toj temi, ovaj evolucijski fenomen je neosporan.

Prirodni odabir bavi se nizom vrlo jednostavnih premisa: genom živih bića mutira, rekombinira se (u slučaju spolne reprodukcije) i kromosomi mogu mijenjati oblik i / ili broj. Kako geni generacijama nisu uski, ponekad se pojavljuju nove osobine koje favoriziraju pojedince koji ih nose. U drugim slučajevima mutacije su tihe ili štetne, pa ne gledaju na vrstu.

Recimo, na primjer, da mutacija određenog gena uzrokuje da ptica ima nešto duže perje repa. Ako ova osobina privuče ženke, dugorepi mužjak razmnožit će se više od ostalih jedinki svoje vrste. Ako je ova osobina nasljedna, pojavit će se sve više primjeraka s dugim repovima, jer bi u prosjeku imali više potomaka. Na kraju bi ovaj korisni karakter na kraju bio fiksiran na vrstu.

Ovo je jasan primjer prirodnog odabira seksualne prirode, jer je izbor ženki taj koji kodira postupak. U svakom slučaju, ono što ne znaju svi jest da u prirodi "nema sve svoje razloge". Znati ćete na što mislimo ako nastavite čitati, jer reći ćemo vam što je genetski nanos i njegova posebno upečatljiva varijanta: evolucijsko usko grlo.

• Povezani članak: "Teorija biološke evolucije: što je ona i što objašnjava"

Što je genetski pomak?

Evolucijski mehanizmi nisu savršeni, koliko god se činili kada proučavaju određene prilagodbe životinja na satovima biologije. Prirodni odabir djeluje kao nehotična i nesvjesna sila, ali živa bića "čine što mogu s onim što imaju". Svakako bi neke osobine bile idealne za životinju u određenom okruženju, ali mutacija može to je nemoguće kod vrste ili da, jednostavno, tijelo životinje nije stvoreno za iskorištavanje niše kocke.

Uz to treba napomenuti da prirodna selekcija nije jedini evolucijski mehanizam u živim bićima. Tu je i genetski pomak, stohastički (nedeterministički) učinak koji uzrokuje varijaciju gena kroz slučajne generacije, uslijed pogreške uzorkovanja.

Praktični primjer

Uzmimo primjer. U patuljastoj populaciji ima 7 crvenih i 3 zelene kornjaše. Ispada da se zelje bolje stapa s okolinom i, prema tome, smanjuje šanse za predanje i moglo bi se lakše reproducirati od crvenih. Nema sumnje da su zeleni beskralježnjaci, u ovom slučaju, "sposobniji za evolucijsku razinu".

Nažalost, prije nego što se ova 3 primjerka mogu kopulirati, krava stane na tlo i slomi ih. Sisavac nije svjesno odlučio prekinuti život kornjaša, jer ih nije pokušao plijeniti niti je na bilo koji način komunicirao s njima. Osobina ovih koleopterana bila je nesumnjivo pozitivna, ali slučajno su korisni geni nestali.

Tako da, Genetski zanos teži smanjenju genetske raznolikosti: da su nagažene 3 crvene zlatice (najčešća osobina), još uvijek bi postojalo još 4 koje bi se mogle reproducirati. Koliko god bi zelena boja bila korisna za vrstu, slučajna je nesreća što je gen potpuno anegdotskim činom izbrisan iz populacije. Tako djeluje genetski zanos.

U ovom se scenariju pretpostavlja da su vjerojatnosti zgaženja jednake za zelene i crvene kornjaše. Ako ne, uzorkovanje ne bi bilo slučajno.

Evolucijsko usko grlo u genetskom zanosu

Na trenutak zamislite da je u primjeru iznad populacija 10 000 kornjaša, 7 000 crvenih i 3000 zelenih: u ovome U ovom slučaju, bez obzira koliko krava zdrobila 3 primjerka određene boje, zeleni geni će i dalje dugo ostati termin. Uz ovu pretpostavku razumijeva se da genetski pomak mnogo više utječe na male populacije.

U međuvremenu je evolucijsko usko grlo događaj u kojem nagli drastični pad stanovništva proživljavaju ekološki događaji, poput potresa, gladi, bolesti ili, nažalost, ljudskih aktivnosti. Ako u našoj populaciji od 10 000 raznobojnih kornjaša postoji poplava koja ostavlja samo 10 primjeraka živi, ​​nije teško zamisliti kako će genetski zanos moći puno lakše djelovati u pretučenoj populaciji iscrpljen.

Da bismo razumjeli implikacije evolucijskog uskog grla, moramo secirati niz pojmova koji su koliko konkretni, toliko i uzbudljivi. Naprijed.

Najmanja održiva populacija

U biologiji očuvanja minimalna održiva populacija (MVP) je minimalni broj jedinki u populaciji koja može preživjeti bez da se s vremenom uruši. Na teoretskoj razini, populacija s brojem jedinki većim od MVP-a može postojati unatoč normalne prirodne katastrofe, nedostatak očekivane hrane ili posljedice genetskog zanosa prije opisano.

Ne postoji određeni minimalni broj održivih populacija, jer vrsta kao što je obična krastača (Bufo spinosus) koja nosi tisuće jaja nije ista. godišnje od slona (Loxodonta africana), vrste čije ženke pri rođenju rode samo jedno tele, a razdoblje trudnoće iznosi 22 mjeseci. Ovisno o vremenu razvoja, trudnoći, reproduktivnim ciklusima i mnogim drugim parametrima, MVP može biti puno veći ili niži.

Općenito, ono što se može univerzalno utvrditi jest da je optimalni MVP u bilo kojoj vrsti onaj koji osigurava trajnost stanovništva od 95-99% u 1000 godina, razumijevajući da se katastrofe i štetni događaji mogu dogoditi u tom intervalu privremeni. Kao što možete zamisliti, ako usko grlo rezultira populacijom s brojem ispod MVP-a, ono će biti osuđeno na propast.

• Možda će vas zanimati: "Što je genetski kod i kako on djeluje?"

Efektivna veličina populacije (Ne)

Još jedan vrlo zanimljiv parametar (ali mnogo teži za razumijevanje) je efektivna veličina populacije (Ne). To se definira kao broj pojedinaca koje bi idealizirano stanovništvo trebalo imati da bi određena količina interesa bila jednako u idealiziranoj populaciji kao i u stvarnoj populaciji. Jednostavnije rečeno, Ne pomaže genetičarima da razumiju stvarni broj jedinki koje se razmnožavaju u populaciji.

Vratimo se opet našim kornjašima. U početnoj populaciji od 10 000 primjeraka imamo mnogo živih bića, ali to ne znači da svi oni idu da se razmnožavaju svake godine, možda zato što se međusobno natječu ili zato što je prostor za polaganje jaja ograničen. Stoga, čak i ako je ukupan broj populacije 10 000 (N: 10 000), efektivna veličina populacije može biti, na primjer, 300 jedinki (Ne: 300). To ima mnogo implikacija na evolucijskoj razini, jer nam je taj parametar zaista važan kada kvantificiramo moguće učinke uskog grla.

Ovaj primjer može zvučati pretjerano, ali na primjer, male efektivne veličine vrlo su česte u populacijama divljih vodozemaca. Mužjaci se intenzivno natječu s ostalim kandidatima za pristup ženama i, za Nažalost, već dugi niz godina postoje suše i oni ne nalaze dovoljno izvora vode za odlaganje jaja. Dakle, čak i ako je anketirano 1.000 odraslih osoba u određenoj populaciji, samo se 100 moglo reproducirati te godine (što je vrlo optimistično).

Nastavi

Ukratko, ovdje smo vas naučili što je genetski pomak, što je usko grlo i o čemu ovise njegovi učinci. Ako katastrofalni događaj stvori evolucijsko usko grlo koje povrh svega ostavlja stanovništvo vrste ispod MVP za koju je karakteristično da ima nizak Ne, možete zamisliti ishod.

Učinci ovog događaja možda se neće primijetiti u prvi mah, ali sa svakom generacijom pogođene populacije, genski fond će erodirati i, stoga će oni koji su uključeni na kraju patiti od inbridinga i nestajanja zbog bolesti, mutacija, nedostatka prilagodbi i biološke održivosti iscrpljen.

Bibliografske reference

• Barbadilla, A. (2012). Genetika stanovništva. Autonomno sveučilište u Barceloni. Na: http://biologia. uab. es / divulgacio / genpob. html # factor, konzultirano, 27 (10), 2012.
• López, S. F. (2001). Evolucija gena za histokompatibilnost klase I u zračenju južnoameričkih zlata (lúganos) (doktorska disertacija, Sveučilište Complutense u Madridu).
• Roffé, A. (2014., kolovoz). Genetski zanos kao evolucijska sila. Na IX sastanku AFHIC / XXV konferencija o epistemologiji i povijesti znanosti.
• SEOANE, C. I. S., KAGEYAMA, P. Y., RIBEIRO, A., MATIAS, R., Reis, M. S., BAWA, K. i SEBBENN, A. M. (2005). Učinci usitnjavanja šuma na migraciju sjemena i privremenu genetsku strukturu populacija Euterpe edulis Mart. Revista do Instituto Florestal, 17 (1), 23-43.