Collo di bottiglia evolutivo: cos'è e come influisce sulle specie

Quando pensiamo all'evoluzione degli esseri viventi, la prima cosa che ci viene in mente è la selezione naturale, quel famoso postulato che fu fatto oggi da Charles Darwin nella sua opera senza tempo: L'origine del specie. Nonostante sia stato più volte riformulato e siano state acquisite nuove conoscenze sull'argomento, questo fenomeno evolutivo è indiscutibile.

La selezione naturale si occupa di una serie di premesse molto semplici: il genoma degli esseri viventi muta, si ricombina (nel caso della riproduzione sessuata) e i cromosomi possono cambiare forma e/o numero. Poiché i geni non sono legati tra le generazioni, a volte compaiono nuovi tratti che favoriscono gli individui che li portano. Altre volte, le mutazioni sono silenziose o deleterie, quindi non guardano alla specie.

Diciamo, per esempio, che una mutazione in un particolare gene fa sì che un uccello abbia penne della coda leggermente più lunghe. Se questo tratto attrae le femmine, il maschio dalla coda lunga si riprodurrà più del resto degli individui della sua specie. Se questo tratto è ereditabile, appariranno sempre più esemplari con la coda lunga, poiché avrebbero in media più discendenti. Alla fine, questo carattere benefico finirebbe per fissarsi sulla specie.

Questo è un chiaro esempio di selezione naturale di natura sessuale, poiché è la scelta delle femmine che codifica il processo. Ad ogni modo, quello che non tutti sanno è che in natura "non tutto ha una ragione". Saprai cosa intendiamo se continui a leggere, perché ti diremo cos'è la deriva genetica e una sua variante particolarmente sorprendente: il collo di bottiglia evolutivo.

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Cos'è la deriva genetica?

I meccanismi evolutivi non sono perfetti, come sembrano quando si studiano certi adattamenti animali nelle lezioni di biologia. La selezione naturale agisce come una forza involontaria e inconscia, ma gli esseri viventi "fanno ciò che possono con ciò che hanno". Certamente alcuni tratti sarebbero ideali per un animale in un ambiente specifico, ma può essere che la mutazione è impossibile nella specie o che, semplicemente, il corpo dell'animale non sia concepito per sfruttare una nicchia dado.

Oltre a ciò, va notato che la selezione naturale non è l'unico meccanismo evolutivo negli esseri viventi. C'è anche la deriva genetica, un effetto stocastico (non deterministico) che causa la variazione dei geni attraverso generazioni casuali, a causa di un errore di campionamento.

Un esempio pratico

Facciamo un esempio. In una popolazione nana ci sono 7 coleotteri rossi e 3 verdi. Si scopre che i verdi si fondono meglio con l'ambiente e, quindi, riducono le possibilità di essere predati e potrebbero essere riprodotti più facilmente dei rossi. Non c'è dubbio che gli invertebrati verdi, in questo caso, siano "più in forma a livello evolutivo".

Purtroppo, prima che questi 3 esemplari riescano ad accoppiarsi, una mucca calpesta il terreno e li schiaccia. Il mammifero non ha scelto consapevolmente di porre fine alla vita dei coleotteri, poiché non ha cercato di depredarli né ha interagito in alcun modo con loro. Il tratto di questi coleotteri era indubbiamente positivo, ma casualmente i geni benefici sono scomparsi.

Così che, La deriva genetica tende a ridurre la diversità genetica: se fossero stati calpestati 3 coleotteri rossi (il tratto più comune), ce ne sarebbero ancora altri 4 che potrebbero riprodursi. Per quanto il colore verde sarebbe benefico per la specie, è stata la sfortuna casuale che il gene sia stato cancellato dalla popolazione con un atto completamente aneddotico. Ecco come funziona la deriva genetica.

In questo scenario, si presume che le probabilità di essere calpestati siano le stesse per i coleotteri verdi e rossi. In caso contrario, il campionamento non sarebbe casuale.

Il collo di bottiglia evolutivo nella deriva genetica

Immaginiamo per un attimo che nell'esempio sopra la popolazione sia di 10.000 scarafaggi, 7.000 rossi e 3.000 verdi: in questo In questo caso, non importa quanto una mucca schiaccia 3 esemplari di un colore specifico, i geni verdi continueranno a rimanere a lungo termine. Con questa premessa, si comprende che la deriva genetica colpisce molto di più le piccole popolazioni.

Il collo di bottiglia evolutivo, nel frattempo, è un evento in cui un improvviso e drastico calo della popolazione è sperimentato da un evento ambientale, come un terremoto, una carestia, una malattia o, sfortunatamente, attività umane. Se nella nostra popolazione di 10.000 coleotteri multicolori c'è un'alluvione che lascia solo 10 esemplari vivo, non è difficile immaginare come la deriva genetica potrà agire molto più facilmente nella popolazione martoriata esaurito.

Per comprendere le implicazioni di un collo di bottiglia evolutivo, dobbiamo sezionare una serie di termini tanto concreti quanto entusiasmanti. Fallo.

La popolazione minima vitale

Nella biologia della conservazione, la popolazione minima vitale (MVP) è il numero minimo di individui in una popolazione che può sopravvivere senza collassare nel tempo. A livello teorico, la popolazione con un numero di individui maggiore del MVP può esistere nonostante la normali disastri naturali, la mancanza di cibo previsto o gli effetti della deriva genetica in precedenza descritto.

Non esiste un numero minimo di popolazione vitale specifica, poiché una specie come un rospo comune (Bufo spinosus) che depone migliaia di uova non è la stessa. annualmente di un elefante (Loxodonta africana), una specie le cui femmine partoriscono un solo vitello alla nascita e hanno un periodo di gestazione di 22 mesi. A seconda del tempo di sviluppo, della gestazione, dei cicli riproduttivi e di molti altri parametri, l'MVP può essere molto più alto o più basso.

In generale, ciò che può essere universalmente stabilito è che un MVP ottimale in qualsiasi specie è quello che garantisce la permanenza della popolazione del 95-99% in 1.000 anni, comprendendo che disastri ed eventi dannosi possono verificarsi durante questo intervallo temporaneo. Come puoi immaginare, se un collo di bottiglia si traduce in una popolazione con un numero inferiore all'MVP, sarà condannato.

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Dimensione effettiva della popolazione (Ne)

Un altro parametro molto interessante (ma molto più difficile da capire) è la dimensione effettiva della popolazione (Ne). Questo è definito come il numero di individui che una popolazione idealizzata dovrebbe avere affinché una determinata quantità di interesse sia la stessa nella popolazione idealizzata e nella popolazione effettiva. In parole molto più semplici, Ne aiuta i genetisti a comprendere il numero effettivo di individui che si riproducono in una popolazione.

Torniamo di nuovo ai nostri coleotteri. Nella popolazione iniziale di 10.000 esemplari abbiamo molti esseri viventi, ma questo non significa che se ne vadano tutti riprodursi ogni anno, forse perché competono tra loro o perché lo spazio per la deposizione delle uova è limitato. Pertanto, anche se il numero totale della popolazione è 10.000 (N: 10.000), la dimensione effettiva della popolazione potrebbe essere, ad esempio, di 300 individui (Ne: 300). Questo ha molte implicazioni a livello evolutivo, poiché è questo parametro che conta davvero per noi quando si quantificano i possibili effetti di un collo di bottiglia.

Questo esempio può sembrare inverosimile, ma per esempio, piccole dimensioni effettive sono molto comuni nelle popolazioni di anfibi selvatici. I maschi competono intensamente con altri contendenti per l'accesso alle femmine e, quindi, Purtroppo da molti anni ci sono siccità e non trovano abbastanza fonti d'acqua da depositare le uova. Pertanto, anche se vengono intervistati 1.000 adulti in una data popolazione, è possibile che solo 100 si siano riprodotti quell'anno (essendo molto ottimisti).

Curriculum vitae

In sintesi, qui vi abbiamo insegnato cos'è la deriva genetica, cos'è il collo di bottiglia e da cosa dipendono i suoi effetti. Se un evento catastrofico dà luogo a un collo di bottiglia evolutivo che, al di sopra di esso, lascia una popolazione di una specie al di sotto dell'MVP che si caratterizza per avere un Ne basso, potete immaginare il risultato.

Gli effetti di questo evento potrebbero non essere notati in prima istanza, ma con ogni generazione della popolazione colpita, il pool genetico si eroderà e, quindi, le persone coinvolte finiranno per soffrire di consanguineità e scomparire a causa di malattie, mutazioni, mancanza di adattamenti e vitalità biologica esaurito.

Riferimenti bibliografici

• Barbadella, A. (2012). Genetica di popolazione. Università Autonoma di Barcellona. Sopra: http://biologia. uab. es / divulgacio / genpob. html # fattori, consultato, 27 (10), 2012.
• Lopez, S. f. (2001). Evoluzione dei geni di istocompatibilità di classe I nelle radiazioni dei cardellini sudamericani (lúganos) (Tesi di dottorato, Università Complutense di Madrid).
• Roffe, A. (2014, agosto). Deriva genetica come forza evolutiva. In IX Meeting AFHIC/XXV Convegno di Epistemologia e Storia delle Scienze.
• SEANANE, C. E. S., KAGEYAMA, P. Y., RIBEIRO, A., MATIAS, R., Reis, M. S., BAWA, K., & SEBBENN, A. m. (2005). Effetti della frammentazione forestale sulla migrazione dei semi e sulla struttura genetica temporanea delle popolazioni di Euterpe edulis Mart. Rivista dell'Istituto Florestal, 17 (1), 23-43.