Genetikai sodródás: mi ez és hogyan befolyásolja a biológiai evolúciót?

A biológiai evolúció, amelyet az örökletes jellemzők változásának halmazaként foganatosítottak az élő lények generációk óta, maga az élet motorja és az újhoz való alkalmazkodás motorja környezetek.

Az élőlények populációján belüli eltérések a DNS véletlenszerűen bekövetkező mutációinak köszönhetők, vagyis nem reagálnak egy tudatos mechanizmusra. Ennek ellenére ezeknek a mutációknak a szelekciós folyamata véletlenszerű lehet, vagy éppen ellenkezőleg, teljesen megalapozott magyarázattal bír.

Így az evolúció olyan erő, amelyet véletlenszerű mutációk, genetikai rekombináció tart fenn a nemi szaporodás és a génáramlás (új tagok bejutása a populációba), sok egyéb tényező mellett. Ezen alapvető tényezők egyike, amely gyakran elkerüli az általános megértést, az a kifejezés, amely itt foglalkoztat bennünket: genetikai sodródás. Itt mindent elmagyarázunk erről a lenyűgöző folyamatról.

• Kapcsolódó cikk: "A biológiai evolúció elmélete"

Mi a genetikai sodródás?

Először is meghatározhatjuk ezt a komplex kifejezést, mint "evolúciós erőt, amely a természetes szelekcióval együtt működik, a fajok allélfrekvenciájának időbeli megváltoztatásával". Előszóként meg kell jegyezni, hogy

ez egy sztochasztikus folyamat, vagyis véletlenszerű vagy szórványos, nem korrelált hatások miatt következik be.

Ezen kezdeti jellemző mellett a genetikai sodródást meghatározó kifejezések egyike a veszteség, mivel ez a szelekciós erő elősegíti az allélok variációját a populációban, rögzíti azokat és elősegíti azok eltűnését mások. A következő sorokban részletesebben láthatjuk.

Az allélokról és a populációról

A genetikai kifejezések egyszerűsítése, megerősíthetjük, hogy egy allél minden variáció, amelyet ugyanaz a gén képes bemutatni. Klasszikus példa erre a borsómag, amelyet Mendel használt a nemzedékek közötti genetikai szegregáció magyarázatára. A domináns "A" allél kódolhatja a zöld mag színét, míg a recesszív "a" allél a sárga színt.

Mivel a legtöbb állat diploid lény (amelynek két homológ kromoszóma van a magjában), a két kódoló allél mindegyike az apa, illetve az anya származik, ezért a lehetséges variációk ebben az esetben a következők lennének: AA, Aa és aa. Így, ha megértjük, hogy az egyén minden génnél két allélt örököl, akkor megjön a fenotípusa (külső jellemzői) közvetlenül kódolja a genotípusuk (allélkombinációk a genomjukban), amelyet örökölnek a A szülei.

Másodszor, a „populáció” kifejezést kissé meg kell vizsgálni a biológia területén, mivel a genetikai sodródás a populációkra és nem magára a fajra hat. A faj „zárt” fogalom, mivel nem képes géneket cserélni más különböző entitásokkal. Másrészt a populációt „nyitott” rekeszként fogják fel, mivel a többi tag különböző tagjai léphetnek be. populációk, de ugyanazon fajok, és szaporodnak közöttük, ez az esemény vonalakban létfontosságú lesz később. Miután mindkét kifejezést általános módon megállapítottuk, készek vagyunk megérteni a genetikai sodródás alapját.

• Érdekelheti: "Specifikáció: mi ez és hogyan fejlődik a biológiai evolúcióban"

A sodródás elméleti megalapozása

Itt az ideje, hogy ragaszkodjunk az üléshez, mivel az ívek és kifejezések kissé bonyolultabbak. Genetikai sodródás az allélfrekvencia szórása határozza meg, vagyis a karakterek változékonysága az átlaghoz képest. Így kiszámíthatjuk ezt az evolúciós erőt a következő képlet segítségével:

• Az sp2 megfelel a populációk allélfrekvenciáinak varianciájának, vagyis magának a genetikai sodródásnak.
• p és q a karakter két populációjának allélfrekvenciája.
• N a egyedek száma a két populációban.

Természetesen e paraméterek mindegyikét összetett képletekkel kapjuk meg, ezért nem fogunk inkább ezen evolúciós erő matematikai alapjaira koncentrálni. Ha egy ötletnek egyértelműnek kell lennie e sorok elolvasása után, az a következő: minél kisebb a populáció mérete, annál nagyobb lesz a genetikai sodródás tagjaival szemben.

A tényleges népességméret

Az előző bekezdésben bevezettünk egy kulcsfogalmat: a populáció nagysága. Az igazság az, hogy a genetikai sodródás nagyságának figyelembevételével a tudósoknak nemcsak a populáció egyedeit érdemes megszámolniuk. Ezekben az esetekben a benne szaporodó állatok számát megbízhatóan számszerűsíteni kell.

A teljes népesség és a tényleges népességméret közötti különbség nagyon világos példája a kétéltű demográfiai vizsgálatok. A varangy közös populációja például 120 tagból állhat. Ha genetikai elemzéshez folyamodunk, megfigyelhetjük, hogy minden évben csak körülbelül 40 felnőtt szaporodik évente, maximális utódot hagyva hátra. Így az effektív populációméret (Ne), amely elszenvedné a sodródást, 40, nem 120 lenne.

A genetikai sodródás hatásai

A genetikai sodródásnak számos hatása van az élőlények populációjára, de két nagy blokkra oszthatjuk őket:

• Változást okoz a populáción belüli allélfrekvenciákban. Ez azt jelentheti, hogy ezek növekednek vagy csökkennek, mivel tiszta véletlenről van szó.
• Csökkenti a populációk hosszú távú genetikai variációit.

Ez az utolsó pont alapvető fontosságú, mivel a genetikai sodródás csökkenti a variabilitást, ami végül a lakosság nagyobb kiszolgáltatottságát eredményezi a környezeti változásokkal szemben. Vegyünk egy gyakorlati példát.

Ha fiktív populációnkban 10 madár van, 8 vörös és 2 sárga, természetes azt gondolni, hogy véletlenszerűen valószínűbb, mint a a következő generációnál a vörös tagok jobban képviseltetik magukat (mert ha ebből a 10-ből csak 3 reprodukálódik, akkor fennáll a lehetőség, hogy mind a 3 színes Piros). Az első generációban a "p" piros karakter allélfrekvenciája 0,8, míg a sárga "q" karakteré 0,2.

Ha egy eseményben csak 3 vörös színű hím és nőstény szaporodik, elméletileg a q allél eltűnhet a következő generáció, tehát p = 1 és q = 0, az összes leszármazott vörös (a p karakter az lett volna készlet). Ez a genetikai sodródás valódi hatása, amely véletlenül rögzíti a populáció legelosztottabb karaktereinek rögzítését, és végül a legegyedibbeket dobja el.

A népesség üdvössége

Szerencsére van egy erőnk, amely nagyrészt elkerüli ezt a véletlenszerű szelekciót: a természetes szelekciót. Ebben az esetben, olyan evolúciós motorral állunk szemben, amely egyáltalán nem felel meg a véletlenszerű és sztochasztikus folyamatoknak, mivel az egyes egyének jellemzői meghatározhatják túlélésüket, szaporodásukat és ebből következő reprezentációjukat a következő generációkban.

Azt is meg kell jegyezni, hogy a fent idézett példa meglehetősen sántít az önszabályozó redukcionizmus miatt, mivel egyértelműen sok morfológiai karaktert egynél több gén kódol (például a szem színe) példa). Ezenkívül 10, nem 1000 egyedből álló populációban egyértelmű, hogy az allél eltűnése sokkal összetettebb, mint annak egyetlen generációban történő "törlése".

Másrészről, a génáramlás egy másik kulcsfontosságú fogalom, amely elkerüli a genetikai sodródás hatásait. Az allél idővel rögzülhet egy populációban, de ha új tagok jelennek meg különböző allélokkal és szaporodnak a kezdeti populáció egyedeivel, a következőkben megújult genetikai variabilitás lép fel generációk.

Végül ezt korlátozni kell mutációk véletlenszerűen fordulnak elő az élőlényekben. Így az új alléleket kódoló DNS-ben változatok léphetnek fel, ezért (a elméletileg kevésbé) zárt populációban az új karakterek továbbra is megjelenhetnek a szórványos.

Önéletrajz

Mint láttuk, a genetikai sodródás ez az élőlények fő evolúciós motorja a természetes szelekcióval együtt, de véletlenszerű és véletlenszerű jellege miatt különbözik ez utóbbitól. Tisztán elméleti szempontból, ha nem történtek olyan események, mint a génáramlás, a mutációk megjelenése vagy a természetes szelekció esetén minden populációnak egyetlen allélje lenne minden génhez, még akkor is, ha sokra lenne szükség generációk.

Ez természetesen kevesebb genetikai változatosságot eredményez, ami a változásokra és a környezeti inkrementumokra a lakosság és az egyének szintjén rosszabb választ jelent. Így a genetikai sodródást maga az élet ellensúlyozza, mivel természetesen egyértelmű káros jellege van.

Bibliográfiai hivatkozások:

• Genetic Drift, khanacademy.org. Október 23-án vették át 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% 20másik% 20alelos.
• Eguiarte, L., Aguirre-Planter, E., Scheinvar, E., González, A., & Souza, V. (2010). A génáramlás, a populációk differenciálódása és genetikai felépítése, példákkal a mexikói növényfajokban. Molekuláris és kísérleti evolúció laboratóriuma, Mexikói Nemzeti Autonóm Egyetem Ökológiai Intézet Evolúciós Ökológia Tanszéke, 1-30.
• Futuyma, D. J. (1992). Evolúciós biológia (Vol. 2). 2. szerk. Ribeirão Preto: SBG.