אפקט מייסד: מה זה וכיצד הוא משפיע על האבולוציה הביולוגית

מיום פרסום "מוצא המינים" מאת צ'רלס דרווין המפורסם ב בשנת 1859, בני האדם כבר אינם מתארים את היצורים החיים כישויות בלתי נעות וסטטיות בתולדותיהם אֵבוֹלוּצִיוֹנִי. על פי ההערכה של תורת הברירה הטבעית, יצורים חיים עוברים מוטציות אקראיות בכל רחבי העולם דורות, ודמויות מסוימות קבועות בשל התועלת שלהם, בעוד שאחרות מופלות ונעלמות עם מזג אוויר.

לדוגמא, אדם ממין עש בצבע בנק מסוים עשוי לעבור מוטציה ב גן המייצר מלנין במהלך התפתחותו ולכן הוא מציג צבעוני לחלוטין שָׁחוֹר. אם תכונה זו תורשתית ועוזרת לדגימה להישאר מוסתרת בקליפת העצים למשך זמן רב יותר, היא תתרבה פעמים רבות יותר, מכיוון שכשירותה הביולוגית תגבר. לפיכך, תכונה זו תתפשט בכל האוכלוסייה, שכן עש שחורים יתרבו יותר מעשים לבנים. פשוטו כמשמעו.

מצד שני, הצבע השחור של העש עשוי למשוך את תשומת לבם של הטורפים ביתר קלות והפרט המוטציה נטרף ברגע שנולד. במקרה זה הוא ימות ישירות והגן המזיק ייעלם ממאגר הגנים של האוכלוסייה. עם היסודות הללו במקום, אנו שוקעים בתוכנו אפקט המייסד, או מה זהה, ההשלכות הנגזרות מקיומה של אוכלוסייה קטנה מאוד של מין במערכת אקולוגית נתונה.

• מאמר קשור: "גנטיקה התנהגותית: הגדרה, ו -5 הממצאים החשובים ביותר שלה"

יסודות הסחף הגנטי

כפי שכבר אמרנו, דרווין הניח ב"מוצא המינים "את הברירה הטבעית כמנוע האבולוציוני של האוכלוסיות, אבל מעניין לדעת שזה לא המנגנון היחיד בטבע שמשנה את התדרים האלליים של היצורים בחיים. גַם יש לנו סחף גנטי, תהליך סטוכסטי לחלוטין שהוא תוצאה של דגימה אקראית ברבייה וכי באופן כללי, נוטה להפחית את המגוון הגנטי. אורגניזמים (הומוזיגוזיות). בואו נסתכל על אותה דוגמא שהובאה לעיל מנקודת מבט אחרת.

נניח שיש לנו אוכלוסייה מינימלית של 5 עש, 4 לבנים ואחד שחור. מתברר כי הצבע השחור באמת מועיל למין מכיוון שהוא מאפשר חיקוי מעולה ב קליפת עץ, אך למרבה הצער, הדגימה השחורה שעברה מוטציה מתה כשהיא מתנגשת בכוס א אוטו. לצבעו לא היה שום קשר למותו ולמרות שהוא מציג אופי מועיל, הוא נמחק לחלוטין מהאוכלוסייה.

בשל "שגיאת דגימה" זו, אללים קיימא לחלוטין לאוכלוסיה ספציפית יכולים לעיתים להיעלם, מבלי לטפל בסיבות הגיוניות או במנגנוני הברירה הטבעית. בכל מקרה, יש לציין כי הסחף הגנטי פועל בצורה הרבה יותר חזקה באוכלוסיות קטנות: אם היו לנו 5,000 עש באוכלוסייה המצוטטת ו -1,000 מהם היו שחורים, הסיכוי שכל השחורים ייעלמו באופן אקראי הוא הרבה יותר נמוך.

בהסבר הסחף הגנטי, מושגים רבים נוספים ממלאים תפקידים חיוניים. חלקם הם תדרי אללים, גודל אוכלוסייה יעיל, צווארי בקבוק פוטנציאליים וכו '. בכל מקרה, בשורות הנותרות אנו מתמקדים באחד הגורמים הידועים ביותר להיסחפות גנטית בעולם הזואולוגיה: אפקט המייסד.

מהו אפקט המייסד?

אפקט המייסד הוא אחד הגורמים הברורים ביותר למנגנוני סחף גנטיים, יחד עם מגבלות המשאבים בסביבה נתונה וצוואר הבקבוק האבולוציוני. במקרה הספציפי הזה, אנחנו מדברים על אובדן המידע הגנטי כאשר חלק קטן מאוכלוסייה גדולה הופך להיות עצמאי ממנו בשטח אחר.

בואו נחפש דוגמא חדשה, מכיוון שצבע העשים אינו נותן יותר. עכשיו, נניח שיש לנו אוכלוסייה של 200 ציפורים, שעושות נדידה טרנס-אטלנטית מדי שנה מיבשת ליבשת כדי להתרבות. מכל סיבה שהיא, באחד מהטיולים התובעניים הללו, 10 מהציפורים הללו מופרדות מהצאן ראשית בחיפוש אחר טריטוריות חדשות, ותמצו, חפשו מקלט באי קטן באמצע שום דבר.

אם לאי הזה יש את המשאבים הדרושים וחסר ברור טורפים, 10 העופות האלה עשויים להתיישב על אדמת האי ולהחליט שלא לנדוד. לפיכך, הוקמה אוכלוסייה חדשה של 10 דגימות מאוכלוסייה אחרת שהורכבה מ- 200. דגימת הבחירה הייתה אקראית לחלוטין ולכן תדירות האללים של האנשים החדשים עשויה להיות שונה מאוד מהצפוי באוכלוסייה הכללית.

לדוגמא, לאף אחד מכל 100 ציפורים יש שטר גדול יותר מהשאר ואחד מכל 50 ירוק במקום צהוב. אם יתברר שכתוצאה מאקראיות, 3 מהציפורים המייסדות הללו מציגות את התכונות הללו ב אוכלוסייה כוללת של 10 אנשים, יתכן כי אללים אלה יתוקנו בדורות הבאים למרות שלא היו "החוק". אז זה, אפקט המייסד יכול לגרום לתיקון תכונות במין שאם היה אוכלוסייה גדולה יותר, הוא לעולם לא יעשה זאת.

• אתה עשוי להתעניין ב: "סחף גנטי: מהי וכיצד היא משפיעה על האבולוציה הביולוגית?"

ההשפעות של אפקט המייסד

כפי שאתה יכול לדמיין, בהתאם למאפייני "המייסדים", עלול להיווצר קרע עמוק לאורך זמן בין בני האוכלוסייה המקורית לזו החדשה. הדבר נהיה הרבה יותר מעניין אם ניקח בחשבון שבנוסף לכך הברירה הטבעית עשויה גם לפעול על אללי המייסדים באופן שונה מאלו הקיימים באוכלוסייה הגדולה.

אם נמשיך בדוגמה הקודמת, ברור שלהיות 10 דגימות בסביבה אקזוטית אין כמו לחיות בקבוצה של 200 בשטח יבשתי. לכן, התכונות הלא טיפוסיות שנבחרו (הצעת חוק גדולה וצבע ירוק) עשויות להועיל לטווח הארוך למי שנושא אותן. לדוגמא, עולה בדעתנו שגוון ירוק יכול לחקות את הציפור על צמרות הדקלים, ומקור גדול יהיה שימושי מאוד לשבירת הקוקוסים ולגישה למאכל.

לפיכך, בנוסף ל"שגיאת הדגימה "של הבחירה עצמה, יתכן שהבחירה מעדיפה גנוטיפים (ופנוטיפים) לא טיפוסיים לאורך זמן בגלל הטלת הסביבה החדשה. לפיכך, צאצאי המייסדים יהיו ירוקים וירוקים יותר והשיא הגבוה ביותר מבחינה סטטיסטית, עד אשר יגיעו לנקודת התאמה מרבית לניצול הנישה החדשה שלהם. זכור את זה האבולוציה אינה יוצרת יצורים מושלמים מכיוון שאמרו בצמצום ובצמצום חוטאים: "אתה עושה מה שאתה יכול עם מה שיש לך".

בתרחיש קונקרטי ומושלם זה, ניתן היה לצפות כי קולוניזרי האי יהיו בסופו של דבר תת-מינים, ובהמשך, מינם שלהם לאורך מאות שנים. כאשר חבר באוכלוסיית האי אינו מסוגל להתרבות עם מקור אחר (באנטומיה, התנהגות, חסמים פרה-פריקוטיים ועוד) ניתן לומר ששתי הדגימות שייכות, בסופו של דבר, לא מינים שונים. זוהי דוגמה מובהקת לאופן שבו אפקט המייסד יכול לגרום לדגימה בסביבת האי.

• אתה עשוי להתעניין ב: "Speciation: מה זה וכיצד הוא מתפתח באבולוציה ביולוגית"

קורות חיים

הצגנו בפניכם הגדרה אידילית כדי שתבינו מהו אפקט המייסד, אך לרוע המזל הטבע בדרך כלל לא עובד כך. אחת החולשות הגדולות של אוכלוסיות קטנות היא שהם נוטים להומוזיגוזיות ולהתמחות כלומר, כי השונות הגנטית הולכת לאיבוד לאורך הדורות בגלל היעדר אנשים רביים שלא מוּכָּר. לפיכך, סביר להניח שאוכלוסייה של 10 אנשים לעולם לא תתחיל, ואם כן, הצאצאים כעבור 3-4 דורות בסופו של דבר לא יהיו ברי קיימא.

יתכן גם, מכל סיבה שהיא, דמות שהגדילה בעבר את הכדאיות האבולוציונית מפסיקה לעשות זאת לאורך זמן.

אם אין מגוון גנטי (אם אותם אללים תמיד קבועים), כל האנשים באוכלוסייה קטנה יהיו ערוכים פחות או יותר לשינויים סביבתיים, לכן סכנת ההכחדה מוכפלת במידה ניכרת. אפקט המייסד יכול לקדם מיון, אך גם היעלמות מוחלטת של אוכלוסייה בגלל חוסר מגוון גנטי.

הפניות ביבליוגרפיות:

• גרינבאום, ג ', טמפלטון, א. R., Zarmi, Y., & Bar-David, S. (2014). עושר אללי בעקבות אירועי ייסוד האוכלוסייה - מסגרת דוגמנות סטוכסטית המשלבת זרימת גנים וסחף גנטי. PloS one, 9 (12), e115203.
• קינג, ט. E., & Jobling, M. ל. (2009). מייסדים, סחף ובגידה: הקשר בין מגוון כרומוזומי Y לבין שמות משפחה פטריאליים. ביולוגיה מולקולרית ואבולוציה, 26 (5), 1093-1102.
• פרדו, ל. M., MacKay, I., Oostra, B., van Duijn, C. מ ', ואולצ'נקו, י'. ש. (2005). השפעת הסחף הגנטי בקרב אוכלוסייה צעירה מבודדת גנטית. תולדות הגנטיקה האנושית, 69 (3), 288-295.
• סלטקין, מ 'ואקסקופייר, ל. (2012). השפעות מייסד סדרתי במהלך הרחבת הטווח: אנלוגי מרחבי לסחף גנטי. גנטיקה, 191 (1), 171-181.
• וויטלוק, מ. ג. (1997). השפעות מייסד ומשמרות שיא ללא סחיפה גנטית: שינויי שיא אדפטיביים מתרחשים בקלות כאשר סביבות משתנות מעט. אבולוציה, 51 (4), 1044-1048.