Penyimpangan genetik: apa itu dan bagaimana pengaruhnya terhadap evolusi biologis?

Evolusi biologis, dipahami sebagai serangkaian perubahan karakteristik herediter dalam makhluk hidup dari generasi ke generasi, merupakan mesin kehidupan itu sendiri dan adaptasi terhadap yang baru lingkungan.

Variasi dalam populasi makhluk hidup diberikan oleh serangkaian mutasi pada DNA yang terjadi secara acak, yaitu, tidak merespons mekanisme sadar. Meski begitu, proses seleksi untuk mutasi ini bisa acak, atau sebaliknya, memiliki penjelasan yang sepenuhnya berdasar.

Jadi, evolusi adalah kekuatan yang dipertahankan oleh mutasi acak, rekombinasi genetik selama reproduksi seksual dan aliran gen (masuknya anggota baru ke dalam populasi), di antara banyak faktor lainnya. Salah satu faktor penting yang sering luput dari pemahaman umum adalah istilah yang menjadi perhatian kita di sini: penyimpangan genetik. Di sini kami menjelaskan segala sesuatu tentang proses yang menarik ini.

• Artikel terkait: "Teori evolusi biologis"

Apa itu pergeseran genetik?

Pertama, kita dapat mendefinisikan istilah kompleks ini sebagai "kekuatan evolusioner yang bekerja bersama dengan seleksi alam dengan mengubah frekuensi alel spesies dari waktu ke waktu." Sebagai kata pengantar, perlu dicatat bahwa

itu adalah proses stokastik, yaitu, itu terjadi karena kebetulan atau efek sporadis yang tidak berkorelasi.

Selain karakteristik awal ini, istilah lain yang mendefinisikan pergeseran genetik adalah kehilangan, karena ini kekuatan seleksi mempromosikan variasi alel dalam populasi, memperbaiki beberapa dan mempromosikan hilangnya orang lain. Kita akan melihatnya lebih detail pada baris berikut.

Tentang alel dan populasi

Menyederhanakan istilah genetik, kita dapat menegaskan bahwa alel adalah setiap variasi yang dapat dihadirkan oleh gen yang sama. Contoh klasik dari hal ini adalah biji kacang polong yang digunakan oleh Mendel untuk menjelaskan segregasi genetik lintas generasi. Alel "A" dominan dapat mengkode warna biji hijau, sedangkan alel "a" resesif mengkode warna kuning.

Karena kebanyakan hewan adalah makhluk diploid (yang memiliki dua set kromosom homolog dalam nukleusnya), masing-masing dari dua alel pengkode karakter akan datang dari ayah dan ibu masing-masing, itulah sebabnya kemungkinan variasi dalam kasus ini adalah sebagai berikut: AA, Aa dan aa. Jadi, jika kita memahami bahwa seorang individu mewarisi dua alel untuk setiap gen, fenotipenya (karakteristik eksternal) akan datang dikodekan secara langsung oleh genotipe mereka (kombinasi alelik dalam genom mereka), yang diwarisi sebagai kombinasi dari Orang tuanya.

Kedua, istilah “populasi” perlu dieksplorasi sedikit dalam ranah biologi, karena pergeseran genetik bekerja pada populasi dan bukan pada spesies itu sendiri. Spesies adalah konsep "tertutup", karena tidak dapat bertukar gen dengan entitas lain yang berbeda. Di sisi lain, populasi dipahami sebagai kompartemen "terbuka", karena anggota yang berbeda dari anggota lain dapat masuk. populasi tetapi dari spesies yang sama dan berkembang biak di antara mereka, suatu peristiwa yang akan menjadi sangat penting dalam garis kemudian. Setelah kita menetapkan kedua istilah secara umum, kita siap untuk memahami dasar dari pergeseran genetik.

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

Landasan teoritis drift

Sudah waktunya untuk berpegang pada kursi, karena kurva dan istilah menjadi sedikit rumit untuk dijelaskan. Penyimpangan genetik ditentukan oleh varians dari frekuensi alelik, yaitu, variabilitas karakter sehubungan dengan mean. Dengan demikian, kita dapat menghitung gaya evolusi ini menggunakan rumus berikut:

• sp2 sesuai dengan varians frekuensi alel populasi, yaitu penyimpangan genetik itu sendiri.
• p dan q adalah frekuensi alel dari dua populasi untuk suatu karakter.
• N adalah jumlah individu dalam masing-masing dua populasi.

Tentu saja, masing-masing parameter ini diperoleh melalui rumus yang rumit, jadi kita tidak akan lebih fokus pada dasar matematika dari gaya evolusi ini. Jika sebuah ide harus jelas setelah membaca baris-baris ini, itu adalah sebagai berikut: semakin kecil ukuran populasi, semakin besar kekuatan pergeseran genetik terhadap anggotanya.

Ukuran populasi efektif

Kami telah memperkenalkan istilah kunci dalam paragraf sebelumnya: ukuran populasi. Yang benar adalah bahwa, ketika memperhitungkan besarnya pergeseran genetik, para ilmuwan tidak hanya layak menghitung individu dalam suatu populasi. Dalam kasus-kasus ini jumlah hewan yang bereproduksi di dalamnya harus dihitung secara andal.

Contoh yang sangat jelas tentang perbedaan antara populasi total dan ukuran populasi efektif adalah studi demografi amfibi. Populasi katak yang umum, misalnya, dapat terdiri dari 120 anggota. Jika kita menggunakan analisis genetik, kita dapat mengamati bahwa, tentu saja, hanya sekitar 40 total orang dewasa yang bereproduksi setiap tahun, meninggalkan keturunan maksimum. Dengan demikian, ukuran populasi efektif (Ne) yang akan mengalami efek drift adalah 40, bukan 120.

Efek pergeseran genetik

Penyimpangan genetik memiliki beberapa efek pada populasi makhluk hidup, tetapi kita dapat membaginya menjadi dua blok besar:

• Menghasilkan perubahan frekuensi alel dalam populasi. Ini mungkin berarti bahwa ini meningkat atau menurun, karena ini adalah masalah peluang murni.
• Mengurangi variasi genetik jangka panjang dalam populasi.

Poin terakhir ini sangat penting, karena pergeseran genetik menurunkan variabilitas, yang pada akhirnya menghasilkan kerentanan populasi yang lebih besar terhadap perubahan lingkungan environmental. Mari kita ambil contoh praktis.

Jika kita memiliki populasi fiktif 10 burung, 8 merah dan 2 kuning, wajar untuk berpikir bahwa, secara kebetulan, itu lebih mungkin daripada di generasi berikutnya, anggota merah tampak lebih terwakili (karena jika dari 10 itu hanya 3 yang direproduksi, ada kemungkinan ketiganya berwarna Merah). Pada generasi pertama, frekuensi alelik karakter merah "p" akan menjadi 0,8, sedangkan karakter kuning "q" akan memiliki frekuensi 0,2.

Jika hanya 3 jantan dan betina berwarna merah yang bereproduksi dalam suatu peristiwa, secara teoritis alel q dapat menghilang dalam generasi berikutnya, jadi p = 1 dan q = 0, semua keturunan berwarna merah (karakter p akan menjadi set). Ini adalah efek nyata dari pergeseran genetik, yang secara kebetulan, itu menghasilkan fiksasi karakter yang paling terdistribusi dalam populasi dan akhirnya membuang yang paling unik.

Penyelamatan penduduk

Untungnya, kita memiliki kekuatan yang menghindari seleksi acak ini: seleksi alam. Pada kasus ini, kita menghadapi mesin evolusioner yang sama sekali tidak sesuai dengan proses acak dan stokastik, karena karakteristik setiap individu dapat menentukan kelangsungan hidup, reproduksi, dan representasinya di generasi mendatang.

Perlu juga dicatat bahwa contoh yang dikutip di atas cukup pincang karena reduksionisme yang dipaksakan sendiri, karena jelas banyak karakter morfologi yang dikodekan oleh lebih dari satu gen (seperti warna mata, untuk contoh). Selanjutnya, dalam populasi 1000 individu daripada 10, jelas bahwa hilangnya suatu alel jauh lebih kompleks daripada "penghapusannya" dalam satu generasi.

Di samping itu, aliran gen adalah konsep kunci lain yang menghindari efek pergeseran genetik. Sebuah alel dapat diperbaiki dalam suatu populasi dari waktu ke waktu, tetapi jika anggota baru muncul dengan alel yang berbeda dan bereproduksi dengan individu dari populasi awal, variabilitas genetik yang diperbarui diperkenalkan sebagai berikut: generasi.

Akhirnya, perlu untuk membatasi itu mutasi terjadi secara acak pada makhluk hidup. Dengan demikian, variasi dapat muncul dalam DNA yang mengkode alel baru, itulah sebabnya (di kurang teoretis) dalam populasi tertutup, karakter baru dapat terus muncul di a sporadis.

Lanjut

Seperti yang telah kita lihat, pergeseran genetik itu adalah mesin evolusioner utama makhluk hidup bersama dengan seleksi alam, tetapi berbeda dari yang terakhir karena sifatnya yang serampangan dan acak. Dari sudut pandang teoretis murni, jika tidak ada peristiwa seperti aliran gen, munculnya mutasi, atau seleksi alam, semua populasi akan berakhir hanya memiliki satu alel untuk setiap gen, bahkan jika dibutuhkan banyak generasi.

Ini, tentu saja, diterjemahkan ke dalam variabilitas genetik yang lebih sedikit, yang berarti respons yang lebih buruk di tingkat populasi dan individu terhadap perubahan dan kerusakan lingkungan. Dengan demikian, pergeseran genetik dilawan oleh kehidupan itu sendiri, karena tentu saja, ia memiliki karakter merusak yang jelas.

Referensi bibliografi:

• Penyimpangan Genetik, khanacademy.org. Diambil pada 23 Oktober pukul 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% 20other% 20alelos.
• Eguiarte, L., Aguirre-Planter, E., Scheinvar, E., González, A., & Souza, V. (2010). Aliran gen, diferensiasi dan struktur genetik populasi, dengan contoh pada spesies tanaman Meksiko... Laboratorium Evolusi Molekuler dan Eksperimental, Departemen Ekologi Evolusi, Institut Ekologi, Universitas Otonomi Nasional Meksiko, 1-30.
• Futuyma, D. J (1992). Biologi Evolusioner (Vol. 2). 2. ed. Ribeirão Preto: SBG.