סחף גנטי: מהי וכיצד היא משפיעה על האבולוציה הביולוגית?

אבולוציה ביולוגית, נתפסת כמערכת השינויים במאפיינים התורשתיים ב יצורים חיים לאורך הדורות, הוא מנוע החיים עצמם והסתגלות לחדשים סביבות.

וריאציה בקרב אוכלוסיית יצורים חיים נובעת מסדרת מוטציות ב- DNA המתרחשות באופן אקראי, כלומר, היא אינה מגיבה למנגנון מודע. למרות זאת, תהליכי הבחירה למוטציות אלו יכולים להיות אקראיים, או להיפך, לקבל הסבר מבוסס לחלוטין.

לפיכך, האבולוציה היא כוח המתוחזק על ידי מוטציות אקראיות, רקומבינציה גנטית במהלך רבייה מינית וזרימת גנים (כניסה של חברים חדשים לאוכלוסייה), בין גורמים רבים אחרים. אחד הגורמים הללו בעלי חשיבות מהותית אשר לעתים קרובות בורח מההבנה הכללית הוא המונח הנוגע לנו כאן: סחף גנטי. כאן אנו מסבירים הכל על התהליך המרתק הזה.

• מאמר קשור: "תורת האבולוציה הביולוגית"

מהי סחף גנטי?

ראשית, אנו יכולים להגדיר מונח מורכב זה כ"כוח אבולוציוני הפועל בשילוב עם הברירה הטבעית על ידי שינוי תדרי האללים של המינים לאורך זמן. " כהקדמה יש לציין כי זהו תהליך סטוכסטי, כלומר, זה קורה בגלל תופעות מקריות או סיבתיות לא מתואמות.

בנוסף למאפיין ראשוני זה, עוד אחד מהמונחים המגדירים את הסחף הגנטי הוא אובדן, שכן זה כוח הבחירה מקדם את השונות של אללים באוכלוסייה, מקבע חלקם ומקדם את היעלמותם אחרים. נראה את זה בפירוט רב יותר בשורות הבאות.

על אללים ואוכלוסייה

פישוט מונחים גנטיים, אנו יכולים לאשר שאלל הוא כל אחת מהווריאציות שאותו גן יכול להציג. דוגמה קלאסית לכך היא זרעי האפונה המשמשים את מנדל להסבר ההפרדה הגנטית בין דורות. אלל "A" דומיננטי יכול לקודד צבע זרע ירוק, ואילו אלל רצסיבי "צופן" לצבע צהוב.

מכיוון שרוב בעלי החיים הם יצורים דיפלואידים (שיש להם שתי קבוצות של כרומוזומים הומולוגיים בגרעין שלהם), כל אחד משני האללים המקודדים של דמות תגיע מהאב ומהאם בהתאמה, ולכן הווריאציות האפשריות במקרה זה יהיו: AA, Aa ו- aa. לפיכך, אם נבין שאדם יורש שני אללים לכל גן, הפנוטיפ שלו (מאפיינים חיצוניים) יגיע מקודדים ישירות על ידי הגנוטיפ שלהם (שילובים אללים בגנום שלהם), שעובר בירושה כשילוב של אלה של ההורים שלו.

שנית, יש לבחון את המונח "אוכלוסיה" בתחום הביולוגיה, שכן הסחף הגנטי פועל על אוכלוסיות ולא על המין עצמו. מין הוא מושג "סגור", מכיוון שהוא אינו יכול להחליף גנים עם ישויות שונות אחרות. מצד שני, אוכלוסייה נתפסת כתא "פתוח", מכיוון שחברים שונים של חברים אחרים יכולים להיכנס. אוכלוסיות אך מאותו המין ומתרבות ביניהן, אירוע שיהיה בעל חשיבות חיונית בקווים יותר מאוחר. לאחר שקבענו את שני המונחים באופן כללי, אנו מוכנים להבין את יסוד הסחף הגנטי.

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

יסוד תיאורטי של סחף

הגיע הזמן לאחוז במושב, מכיוון שעקומות ומונחים מורכבים להסביר מעט. סחף גנטי נקבע על ידי השונות של התדר האללי, כלומר השונות של תווים ביחס לממוצע. לפיכך, אנו יכולים לחשב את הכוח האבולוציוני הזה באמצעות הנוסחה הבאה:

• sp2 תואם את השונות של תדרי האללים של האוכלוסיות, כלומר הסחף הגנטי עצמו.
• p ו- q הם תדרי האללים של שתי אוכלוסיות לדמות.
• N הוא מספר הפרטים בכל אחת משתי האוכלוסיות.

כמובן, כל אחד מהפרמטרים הללו מתקבל באמצעות נוסחאות מורכבות, ולכן אנו לא מתכוונים להתמקד יותר בבסיס המתמטי של הכוח האבולוציוני הזה. אם רעיון צריך להיות ברור לאחר קריאת שורות אלה, הוא הבא: ככל שגודל האוכלוסייה קטן יותר, כך יהיה להיסחף גנטי רב יותר על חבריו.

גודל האוכלוסייה האפקטיבי

הצגנו מונח מפתח בפסקה הקודמת: גודל האוכלוסייה. האמת היא שכאשר לוקחים בחשבון את גודל הסחף הגנטי, מדענים לא רק שווה לספור את האנשים באוכלוסייה. במקרים אלה יש לכמת את מספר בעלי החיים המתרבים בתוכו באופן מהימן.

דוגמה מאוד ברורה להבדל בין סך האוכלוסייה לגודל האוכלוסייה האפקטיבי היא מחקרים דמוגרפיים דו-חיים. אוכלוסיית קרפדות נפוצה, למשל, יכולה להיות מורכבת מ -120 חברים. אם נשתמש בניתוחים גנטיים, אנו יכולים לראות כי, בוודאי, רק כ 40 מבוגרים בסך הכל מתרבים מדי שנה, ומשאירים מקסימום צאצאים. לפיכך, גודל האוכלוסייה היעיל (Ne) שיסבול מהשפעות הסחף יהיה 40 ולא 120.

השפעות הסחף הגנטי

לסחף גנטי יש כמה השפעות על אוכלוסיות היצורים החיים, אך אנו יכולים לחלק אותן לשני גושים גדולים:

• מייצר שינוי בתדרי האללים בקרב האוכלוסייה. המשמעות של הדבר היא שאלה יגדלו או פחתו, מכיוון שמדובר במקרה טהור.
• מפחית שונות שונות גנטית לאורך זמן באוכלוסיות.

לנקודה האחרונה זו חשיבות מהותית, שכן הסחף הגנטי מקטין את השונות, מה שבסופו של דבר מתורגם לפגיעות גדולה יותר של האוכלוסייה לשינויים סביבתיים. ניקח דוגמה מעשית.

אם יש לנו אוכלוסייה פיקטיבית של 10 עופות, 8 אדומים ו -2 צהובים, טבעי לחשוב שבמקרה טהור, זה סביר יותר מאשר ב הדור הבא החברים האדומים נראים מיוצגים יותר (מכיוון שאם מתוך אותם 10 רק 3 מועתקים, קיימת האפשרות שכל השלושה יהיו צבעוניים אָדוֹם). בדור הראשון, תדר האללים של התו האדום "p" יהיה 0.8, בעוד שהתו הצהוב "q" יהיה בעל תדר של 0.2.

אם רק 3 זכרים ונקבות בצבע אדום מתרבים באירוע, תיאורטית האלל q יכול להיעלם פנימה הדור הבא, אז p = 1 ו- q = 0, כל הצאצאים הם אדומים (הדמות p הייתה מַעֲרֶכֶת). זוהי ההשפעה האמיתית של הסחף הגנטי, אשר במקרה, הוא מייצר קיבוע של הדמויות המופצות ביותר באוכלוסייה ובסופו של דבר זורק את הייחודי ביותר.

ישועת האוכלוסיות

למרבה המזל, יש לנו כוח שנמנע במידה רבה מבחירה אקראית זו: הברירה הטבעית. במקרה הזה, אנו עומדים בפני מנוע אבולוציוני שאינו תואם כלל לתהליכים אקראיים וסטוכסטייםמאחר ומאפייניו של כל פרט יכולים לקבוע את הישרדותם, רבייתם וייצוגם בעקבותיו בדורות הבאים.

כמו כן יש לציין כי הדוגמה שהובאה לעיל צולעת למדי בגלל רדוקציוניזם המוטל על עצמו. מכיוון שברור שדמויות מורפולוגיות רבות מקודדות על ידי יותר מגן אחד (כגון צבע העיניים, שכן דוגמא). יתר על כן, באוכלוסייה של 1000 פרטים ולא 10, ברור כי היעלמותו של אלל מורכבת בהרבה מ"מחיקתו "בדור יחיד.

מצד שני, זרימת גנים היא מושג מרכזי נוסף המונע את השפעות הסחף הגנטי. אלל יכול להיות קבוע באוכלוסייה לאורך זמן, אך אם חברים חדשים מופיעים עם אללים שונים ו להתרבות עם הפרטים של האוכלוסייה הראשונית, משתנה גנטית מחודשת מובאת להלן דורות.

לבסוף, יש צורך להגביל זאת מוטציות מתרחשות באופן אקראי ביצורים חיים. לפיכך, יכולות להיווצר וריאציות ב- DNA המקודדות לאללים חדשים, ולכן (ב פחות תיאורטית) באוכלוסייה סגורה, דמויות חדשות עשויות להמשיך ולהופיע בא לֹא סָדִיר.

קורות חיים

כפי שראינו, סחף גנטי זהו המנוע האבולוציוני העיקרי של יצורים חיים יחד עם הברירה הטבעית, אך הוא שונה מהאחרון בשל אופיו האקראי והמקרי. מנקודת מבט תיאורטית בלבד, אם לא היו אירועים כמו זרימת גנים, הופעת מוטציות או ברירה טבעית, בסופו של דבר לכל האוכלוסיות יהיה אלל יחיד לכל גן, גם אם זה לקח הרבה דורות.

זה, באופן טבעי, מתורגם לשונות גנטית פחותה, מה שאומר תגובה גרועה יותר באוכלוסיה וברמה האינדיבידואלית לשינויים ולנטיות סביבתיות. לפיכך, הסחף הגנטי מנוגד על ידי החיים עצמם, מכיוון שכמובן, יש להם אופי מזיק ברור.

הפניות ביבליוגרפיות:

• סחף גנטי, khanacademy.org. אסף ב 23 באוקטובר בשעה 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% 20 אחרת% 20alelos.
• Eguiarte, L., Aguirre-Planter, E., Scheinvar, E., González, A., & Souza, V. (2010). זרימת גנים, בידול ומבנה גנטי של אוכלוסיות, עם דוגמאות למיני צמחים מקסיקניים. מעבדה לאבולוציה מולקולרית וניסיונית, המחלקה לאקולוגיה אבולוציונית, המכון לאקולוגיה, האוניברסיטה האוטונומית הלאומית של מקסיקו, 1-30.
• Futuyma, D. י. (1992). ביולוגיה אבולוציונית (כרך א ') 2). 2. עורך ריביירו פרטו: SBG.