Efek pendiri: apa itu dan bagaimana pengaruhnya terhadap evolusi biologis

Sejak tanggal penerbitan "The Origin of Species" oleh Charles Darwin yang terkenal di 1859, manusia tidak lagi memahami makhluk hidup sebagai entitas yang tidak bergerak dan statis dalam sejarah mereka evolusioner. Menurut dalil teori seleksi alam, makhluk hidup mengalami mutasi acak di seluruh generasi, dan beberapa karakter diperbaiki karena kegunaannya, sementara yang lain didiskriminasi dan menghilang dengan cuaca.

Misalnya, individu dari spesies ngengat berwarna bank tertentu dapat mengalami mutasi pada gen penghasil melanin selama perkembangannya dan, oleh karena itu, menghadirkan gen yang sepenuhnya berwarna hitam. Jika sifat ini dapat diwariskan dan membantu spesimen untuk tetap tersembunyi di kulit pohon untuk waktu yang lebih lama, ia akan bereproduksi lebih banyak, karena bakat biologisnya akan meningkat. Dengan demikian, sifat ini akan menyebar ke seluruh populasi, karena ngengat hitam akan berkembang biak lebih banyak daripada ngengat putih. Sesimpel itu.

Di sisi lain, warna hitam ngengat dapat menarik perhatian predator lebih mudah dan individu yang bermutasi dimangsa segera setelah lahir. Dalam hal ini, ia akan mati secara langsung dan gen yang merusak akan menghilang dari kumpulan gen populasi. Dengan fondasi ini, kami membenamkan diri ke dalam

efek pendiri, atau apa yang sama, konsekuensi yang berasal dari keberadaan populasi spesies yang sangat kecil dalam ekosistem tertentu.

• Artikel terkait: "Genetika perilaku: definisi, dan 5 temuan terpentingnya"

Dasar-dasar Genetika Drift

Seperti yang telah kami katakan, Darwin mendalilkan dalam "Asal Mula Spesies" seleksi alam sebagai mesin evolusioner populasi, tetapi menarik untuk mengetahui bahwa ini bukan satu-satunya mekanisme di alam yang memvariasikan frekuensi alel makhluk hidup. Juga kita memiliki penyimpangan genetik, proses yang sepenuhnya stokastik yang merupakan konsekuensi dari pengambilan sampel acak dalam reproduksi dan, secara umum, cenderung mengurangi keragaman genetik organisme (homozigositas). Mari kita lihat contoh yang sama yang dikutip di atas dari perspektif lain.

Katakanlah kita memiliki populasi mini 5 ngengat, 4 putih dan satu hitam. Ternyata warna hitam benar-benar bermanfaat bagi spesies karena memungkinkan mimikri yang sangat baik di kulit pohon, tetapi sayangnya, spesimen hitam yang bermutasi mati ketika bertabrakan dengan kaca a mobil. Warnanya tidak ada hubungannya dengan kematiannya dan, meskipun menghadirkan karakter yang bermanfaat, itu benar-benar terhapus dari populasi.

Karena "kesalahan pengambilan sampel" ini, alel yang benar-benar layak untuk populasi tertentu terkadang dapat menghilang, tanpa memperhatikan alasan logis atau mekanisme seleksi alam. Bagaimanapun, perlu dicatat bahwa pergeseran genetik bekerja jauh lebih kuat dalam populasi kecil: Jika kita memiliki 5.000 ngengat dalam populasi yang disebutkan dan 1.000 di antaranya berwarna hitam, kemungkinan semua yang hitam akan menghilang secara acak jauh lebih rendah.

Dalam menjelaskan pergeseran genetik, lebih banyak konsep memainkan peran penting. Beberapa di antaranya adalah frekuensi alel, ukuran populasi efektif, potensi kemacetan, dll. Bagaimanapun, di baris yang tersisa kita akan fokus pada salah satu penyebab penyimpangan genetik yang paling terkenal di dunia zoologi: efek pendiri.

Apa efek pendiri?

Efek pendiri adalah salah satu penyebab paling jelas dari mekanisme pergeseran genetik, bersama dengan kendala sumber daya di lingkungan tertentu dan hambatan evolusi. Dalam kasus khusus ini, kita berbicara tentang hilangnya informasi genetik ketika sebagian kecil dari populasi besar menjadi independen darinya di medan yang berbeda.

Mari kita cari contoh baru, karena warna ngengat tidak memberi lebih banyak. Sekarang, misalkan kita memiliki populasi 200 burung, yang melakukan migrasi transatlantik setiap tahun dari benua ke benua untuk berkembang biak. Untuk alasan apa pun, dalam salah satu perjalanan yang menuntut ini, 10 burung ini dipisahkan dari kawanannya awal mencari wilayah baru dan, kelelahan, mencari perlindungan di sebuah pulau kecil di tengah tidak ada.

Jika pulau ini memiliki sumber daya yang diperlukan dan jelas tidak ada pemangsa, 10 burung ini mungkin menetap di daratan pulau dan memutuskan untuk tidak bermigrasi. Dengan demikian, populasi baru 10 spesimen telah ditetapkan dari yang lain yang terdiri dari 200. Sampling seleksi telah benar-benar acak dan, oleh karena itu, frekuensi alel individu baru mungkin sangat berbeda dari yang diharapkan pada populasi umum.

Misalnya, 1 dari 100 burung mungkin memiliki paruh yang lebih besar daripada yang lain dan 1 dari 50 berwarna hijau, bukan kuning. Jika ternyata, karena keacakan, 3 burung pendiri ini menunjukkan ciri-ciri ini dalam a total populasi 10, lebih dari mungkin bahwa alel ini akan diperbaiki pada generasi mendatang meskipun tidak "peraturan". Yang seperti itu, efek pendiri dapat menyebabkan sifat diperbaiki pada spesies yang, jika populasinya lebih besar, tidak akan pernah melakukannya.

• Anda mungkin tertarik pada: "Pergeseran genetik: apa itu dan bagaimana pengaruhnya terhadap evolusi biologis?"

Efek dari efek pendiri

Seperti yang dapat Anda bayangkan, tergantung pada karakteristik "pendiri", keretakan yang dalam dapat terjadi dari waktu ke waktu antara anggota populasi asli dan yang baru. Hal ini menjadi jauh lebih menarik jika kita mempertimbangkan bahwa, di samping itu, seleksi alam juga cenderung bertindak pada alel pendiri secara berbeda dari yang ada dalam populasi besar.

Jika kita melanjutkan contoh sebelumnya, jelas bahwa menjadi 10 spesimen di lingkungan yang eksotis tidak seperti hidup dalam kelompok 200 orang di medan kontinental. Oleh karena itu, ciri-ciri atipikal yang dipilih (paruh besar dan warna hijau) mungkin bermanfaat dalam jangka panjang bagi mereka yang membawanya. Misalnya, terpikir oleh kita bahwa rona hijau dapat meniru burung di puncak pohon palem, dan paruh besar akan sangat berguna untuk memecahkan kelapa dan mengakses makanan.

Jadi, selain "kesalahan pengambilan sampel" dari seleksi itu sendiri, ada kemungkinan bahwa seleksi lebih menyukai genotipe (dan fenotipe) atipikal dari waktu ke waktu karena pengaruh lingkungan yang baru. Dengan demikian, keturunan para pendiri akan lebih hijau dan lebih hijau dan dengan puncak tertinggi secara statistik, sampai mencapai titik kesesuaian maksimum untuk eksploitasi ceruk baru mereka. Ingat bahwa evolusi tidak menciptakan makhluk yang sempurna, karena kata sehari-hari dan reduksionis berdosa, "Anda melakukan apa yang Anda bisa dengan apa yang Anda miliki".

Dalam skenario konkret dan sempurna ini, dapat diharapkan bahwa penjajah pulau akan berakhir menjadi subspesies dan, kemudian, spesies mereka sendiri selama berabad-abad. Ketika anggota populasi pulau tidak dapat bereproduksi dengan yang lain dari yang asli (baik secara anatomi, perilaku, hambatan pra-zigotik dan banyak lagi) dapat dikatakan bahwa kedua spesimen, pada akhirnya, milik a spesies yang berbeda. Ini adalah contoh yang jelas tentang bagaimana efek pendiri dapat menyebabkan spesiasi di lingkungan pulau.

• Anda mungkin tertarik pada: "Speciation: apa itu dan bagaimana ia berkembang dalam evolusi biologis"

Lanjut

Kami telah memberi Anda pengaturan yang indah sehingga Anda memahami apa itu efek pendiri, tetapi sayangnya alam biasanya tidak bekerja seperti itu. Salah satu kelemahan besar populasi kecil adalah bahwa mereka cenderung homozigositas dan kawin sedarah, itu adalah artinya, bahwa variabilitas genetik hilang dari generasi ke generasi karena kurangnya individu yang bereproduksi akrab. Jadi, kemungkinan besar populasi 10 spesimen tidak akan pernah mulai dan, jika demikian, keturunan 3-4 generasi kemudian akan berakhir tidak layak.

Mungkin juga, karena alasan apa pun, karakter yang sebelumnya meningkatkan viabilitas evolusioner berhenti melakukannya seiring waktu.

Jika tidak ada keragaman genetik (jika alel yang sama selalu tetap), semua individu dalam populasi kecil akan kurang lebih sama siap untuk perubahan lingkungan, jadi risiko kepunahan berlipat ganda. Efek pendiri dapat mempromosikan spesiasi, tetapi juga hilangnya total populasi karena kurangnya keragaman genetik.

Referensi bibliografi:

• Greenbaum, G., Templeton, A. R., Zarmi, Y., & Bar-David, S. (2014). Kekayaan alel setelah peristiwa pembentukan populasi – kerangka pemodelan stokastik yang menggabungkan aliran gen dan pergeseran genetik. PloS satu, 9 (12), e115203.
• Raja, T E., & Jobling, M. UNTUK. (2009). Pendiri, penyimpangan, dan perselingkuhan: hubungan antara keragaman kromosom Y dan nama keluarga patrilineal. Biologi dan Evolusi Molekuler, 26 (5), 1093-1102.
• Pardo, L M., MacKay, I., Oostra, B., van Duijn, C. M., & Aulchenko, Y. S (2005). Pengaruh pergeseran genetik pada populasi muda yang terisolasi secara genetik. Sejarah genetika manusia, 69 (3), 288-295.
• Slatkin, M., & Excoffier, L. (2012). Efek pendiri serial selama perluasan jangkauan: analog spasial dari penyimpangan genetik. Genetika, 191 (1), 171-181.
• Whitlock, M. C. (1997). Efek pendiri dan pergeseran puncak tanpa pergeseran genetik: pergeseran puncak adaptif terjadi dengan mudah ketika lingkungan sedikit berfluktuasi. Evolusi, 51 (4), 1044-1048.