დამფუძნებლის ეფექტი: რა არის ეს და როგორ მოქმედებს ეს ბიოლოგიურ ევოლუციაზე

ცნობილი ჩარლზ დარვინის მიერ "სახეობათა წარმოშობის" გამოქვეყნების დღიდან 1859 წელს ადამიანები აღარ წარმოადგენენ ცოცხალ არსებებს, როგორც თავიანთ ისტორიაში უძრავ და სტატიკურ არსებებს ევოლუციური. ბუნებრივი გადარჩევის თეორიის პოსტულაციის თანახმად, ცოცხალი არსებები განიცდიან შემთხვევით მუტაციებს მთელ საქართველოში თაობები და ზოგიერთი სიმბოლო ფიქსირდება მათი სარგებლიანობის გამო, ზოგი კი დისკრიმინაციულია და ქრება ამინდი

მაგალითად, კონკრეტული ბანკის ფერადი თვისების სახეობის ინდივიდმა შეიძლება განიცადოს მუტაცია მელანინის წარმომქმნელი გენი მისი განვითარების დროს და, შესაბამისად, წარმოადგენს მთლიანად ფერად შავი თუ ეს თვისება მემკვიდრეობითია და ეხმარება ნიმუშს უფრო დიდხანს დაემალოს ხეების ქერქში, ის უფრო მეტჯერ გამრავლდება, რადგან მისი ბიოლოგიური შესაძლებლობები გაიზრდება. ამრიგად, ეს თვისება გავრცელდება მთელ მოსახლეობაში, ვინაიდან შავი თვისები უფრო მეტად მრავლდებიან, ვიდრე თეთრი თვისები. ისეთი მარტივი.

მეორეს მხრივ, თვის თვის შავმა ფხვნილმა შეიძლება უფრო ადვილად მიიპყროს მტაცებლების ყურადღება და მუტაცია მოახდინოს მისი დაბადებისთანავე. ამ შემთხვევაში, ის პირდაპირ მოკვდებოდა და მავნე გენი გაქრებოდა მოსახლეობის გენოფონდიდან. ამ საფუძვლების არსებობისას, ჩვენ თავს ვიღრმავებთ

დამფუძნებლის ეფექტი, ან რა არის იგივე, მოცემული ეკოსისტემის სახეობათა ძალიან მცირე პოპულაციის არსებობიდან გამომდინარე შედეგები.

• დაკავშირებული სტატია: "ქცევითი გენეტიკა: განმარტება და მისი 5 ყველაზე მნიშვნელოვანი დასკვნა"

გენეტიკური დრიფტის საფუძვლები

როგორც უკვე ვთქვით, დარვინმა დაადგინა პოსტი "სახეობების წარმოშობაში" ბუნებრივი შერჩევა, როგორც პოპულაციების ევოლუციური ძრავა, მაგრამ საინტერესოა იცოდეთ, რომ ეს არ არის ერთადერთი მექანიზმი ბუნებაში, რომელიც ცვლის არსების ალელურ სიხშირეებს ცოცხალი ასევე ჩვენ გვაქვს გენეტიკური დრეიფი, სრულად სტოქასტური პროცესია, რაც შედეგია შემთხვევითი შერჩევის შედეგად და, ზოგადად, გენეტიკური მრავალფეროვნების შემცირების ტენდენციაა ორგანიზმები (ჰომოზიგოტურობა). მოდით გადავხედოთ ზემოთ მოყვანილ იმავე მაგალითს სხვა პერსპექტივიდან.

ვთქვათ, ჩვენ გვაქვს 5 პოპულაციის მინი-პოპულაცია, 4 თეთრი და ერთი შავი. გამოდის, რომ შავი ფერი ნამდვილად სასარგებლოა სახეობებისთვის, რადგან ის საშუალებას მისცემს შესანიშნავ მიმიკას აქცენტირებაში ხის ქერქი, მაგრამ სამწუხაროდ, მუტაცირებული შავი ეგზემპლარი იღუპება, როდესაც ის ეჯახება მინის მინას მანქანა მის ფერს არაფერი ჰქონდა საერთო სიკვდილთან და, მიუხედავად სასარგებლო ხასიათის წარმოჩენისა, იგი მთლიანად წაშლილია მოსახლეობიდან.

ამ "შერჩევის შეცდომის" გამო, კონკრეტული პოპულაციისთვის სრულიად სიცოცხლისუნარიანი ალელები შეიძლება ზოგჯერ გაქრეს, ლოგიკურ მიზეზებზე ან ბუნებრივი გადარჩევის მექანიზმებზე დასწრების გარეშე. ყოველ შემთხვევაში, უნდა აღინიშნოს, რომ მცირე პოპულაციებში გენეტიკური დრიფტი გაცილებით მძაფრად მუშაობს: თუ მოყვანილ მოსახლეობაში 5000 თვის თვისი გვექნებოდა და 1000 მათგანი შავკანიანი იყო, ყველა შავი ფერის შემთხვევითი გაქრობის ალბათობა გაცილებით დაბალია.

გენეტიკური დრიფტის ახსნისას, მრავალი სხვა ცნება არსებით როლს ასრულებს. ზოგი მათგანია ალელის სიხშირეები, მოსახლეობის ეფექტური ზომა, პოტენციური ბორკილები და ა.შ. ნებისმიერ შემთხვევაში, დარჩენილ სტრიქონებში ჩვენ ყურადღებას გავამახვილებთ ზოოლოგიის სამყაროში გენეტიკური დრეიფის ერთ – ერთ ყველაზე ცნობილ მიზეზზე: ფუძემდებლური ეფექტის შესახებ.

რა არის დამფუძნებლის ეფექტი?

ფუძემდებლური ეფექტი წარმოადგენს გენეტიკური დრეიფების მექანიზმების ერთ-ერთ ნათელ მიზეზს, მოცემულ გარემოში არსებული რესურსების შეზღუდვას და ევოლუციურ ბორკილს. ამ კონკრეტულ შემთხვევაში, ჩვენ ვსაუბრობთ გენეტიკური ინფორმაციის დაკარგვა, როდესაც დიდი მოსახლეობის მცირე ნაწილი განსხვავდება რელიეფისგან მისგან დამოუკიდებლად.

მოდით ვეძებთ ახალ მაგალითს, რადგან თვის თვისებები მეტს არ იძლევა. ახლა, ჩათვალეთ, რომ ჩვენ გვყავს 200 ფრინველის მოსახლეობა, რომლებიც ყოველწლიურად ტრანსატლანტიკური მიგრაციით ხდებიან კონტინენტიდან კონტინენტზე გამრავლებისთვის. ნებისმიერი მიზეზის გამო, ერთ-ერთი ამ მომთხოვნი მოგზაურობის დროს, ამ 10 ფრინველი გამოყოფილია სამწყსოსგან თავდაპირველი ახალი ტერიტორიების ძიებაში და დაქანცულმა თავშესაფარი შუაში მდებარე პატარა კუნძულზე არაფერი

თუ ამ კუნძულს აქვს საჭირო რესურსები და მტაცებლების აშკარად ნაკლებობაა, ეს 10 ფრინველი შეიძლება დასახლდეს კუნძულის მიწაზე და გადაწყვიტოს არ გადასახლდეს. ამრიგად, დაარსდა ახალი ნიმუშის 10 ეგზემპლარი სხვასგან, რომელიც 200-სგან შედგებოდა. შერჩევის შერჩევა სრულიად შემთხვევითი იყო და, შესაბამისად, ახალი ინდივიდების ალელის სიხშირე შეიძლება ძალიან განსხვავდებოდეს ზოგადი პოპულაციის მოსალოდნელიდან.

მაგალითად, 100-დან 1 ფრინველს შეიძლება ჰქონდეს უფრო დიდი გამონადენი ვიდრე დანარჩენი და 50-დან 1-ია მწვანე ყვითლის ნაცვლად. თუ აღმოჩნდა, რომ შემთხვევითობის შედეგად, ამ დამფუძნებელი ფრინველიდან 3 ამ თვისებებს ა სულ 10 ადამიანია, მეტია, რომ ეს ალელები მომავალ თაობებში დაფიქსირდეს, მიუხედავად იმისა, რომ არ არიან "წესი". Ამიტომ, დამფუძნებლის ეფექტმა შეიძლება გამოიწვიოს თვისებების დაფიქსირება იმ სახეობებში, რომლებიც, უფრო მეტი მოსახლეობის შემთხვევაში, ამას ვერასდროს გააკეთებდნენ.

• შეიძლება დაგაინტერესოთ: "გენეტიკური დრეიფი: რა არის ეს და როგორ მოქმედებს ეს ბიოლოგიურ ევოლუციაზე?"

დამფუძნებლის ეფექტის შედეგები

როგორც თქვენ წარმოიდგინეთ, "დამფუძნებლების" მახასიათებლების გათვალისწინებით, დროთა განმავლობაში შეიძლება მოხდეს ღრმა განხეთქილება თავდაპირველი და ახლის მოსახლეობის წევრებს შორის. გაცილებით საინტერესო ხდება, თუ გავითვალისწინებთ იმას, რომ ბუნებრივი შერჩევა ასევე იმოქმედებს დამფუძნებელთა ალელებზე განსხვავებულად, ვიდრე ისინი, რომლებიც დიდ მოსახლეობაშია.

თუ წინა მაგალითს გავაგრძელებთ, გასაგებია, რომ ეგზოტიკურ გარემოში 10 ეგზემპლარი ყოფნა არაფერს ჰგავს კონტინენტურ რელიეფში 200-კაციან ჯგუფში ცხოვრებას. ამიტომ, შერჩეული ატიპიური ნიშნები (დიდი ზომის და მწვანე ფერი) შეიძლება გრძელვადიანი იყოს სასარგებლო მათთვის, ვინც მათ ატარებს. მაგალითად, ჩვენ გვავიწყდება, რომ მწვანე ელფერს შეუძლია მიბაძოს ფრინველს პალმის ხეების მწვერვალებზე და დიდი წვერი ძალიან სასარგებლო იქნება ქოქოსის გასატეხად და საკვებზე მისასვლელად.

ამრიგად, თვით შერჩევის "სინჯის აღების შეცდომის" გარდა, შესაძლებელია, რომ დროთა განმავლობაში შერჩევა უპირატესობას ანიჭებს არატიპიურ გენოტიპებს (და ფენოტიპებს) გარემოს ახალი შემოფარგლების გამო. ამრიგად, დამფუძნებლების შთამომავლები უფრო მწვანე და გამწვანებული და სტატისტიკურად ყველაზე მაღალი მწვერვალებით იქნებიან, სანამ მიაღწევენ მაქსიმალურ შესაბამისობას მათი ახალი ნიშის გამოყენებისათვის. Გვახსოვდეს, რომ ევოლუცია სრულყოფილ არსებებს არ ქმნის, რადგან სასაუბროდ და ცოდვილი რედუქციონისტების თქმით, "შენ აკეთებ იმას რაც შეგიძლია".

ამ კონკრეტულ და სრულყოფილ სცენარში მოსალოდნელი იყო, რომ კუნძულების კოლონიზატორები საუკუნეების განმავლობაში იყვნენ ქვესახეობები და, მოგვიანებით, საკუთარი სახეობები. როდესაც კუნძულის მოსახლეობის წარმომადგენელს არ შეუძლია გამრავლება სხვა ორიგინალით (ანატომიით, ქცევა, პრეგიგოტური ბარიერები და სხვა) შეიძლება ითქვას, რომ ორივე ეგზემპლარი ეკუთვნის, საბოლოოდ, ა სხვადასხვა სახეობა. ეს არის ნათელი მაგალითი იმისა, თუ როგორ შეუძლია დამფუძნებლის ეფექტს კუნთის გარემოში სპეციაციის გამოწვევა.

• შეიძლება დაგაინტერესოთ: "სპეციფიკა: რა არის ეს და როგორ ვითარდება ბიოლოგიურ ევოლუციაში"

Გაგრძელება

ჩვენ წარმოგიდგინეთ იდილიური გარემო, რათა გესმოდეთ რა არის დამფუძნებლის ეფექტი, მაგრამ, სამწუხაროდ, ბუნება ჩვეულებრივ ასე არ მუშაობს. მცირე პოპულაციების ერთ-ერთი დიდი სისუსტე ის არის, რომ ისინი ჰომოზიგოზურობისკენ და შეჯვარებისკენ მიდიან ანუ, რომ გენეტიკური ცვალებადობა იკარგება თაობებში, რეპროდუქციული ინდივიდების ნაკლებობის გამო ნაცნობი. ამრიგად, სავარაუდოდ, 10 კაციანი მოსახლეობა არასდროს დაიწყება და, თუ ეს ასე მოხდება, 3-4 თაობის შემდგომი შთამომავლობა ვერ იქნება სიცოცხლისუნარიანი.

ასევე შესაძლებელია, რომ რაიმე მიზეზით, ხასიათი, რომელმაც ადრე გაზარდა ევოლუციური სიცოცხლისუნარიანობა, შეწყვეტს ამას დროთა განმავლობაში.

თუ არ არსებობს გენეტიკური მრავალფეროვნება (თუ იგივე ალელები ყოველთვის ფიქსირდება), მცირე პოპულაციის ყველა ადამიანი მეტ-ნაკლებად თანაბრად მომზადდება გარემოს ცვლილებებისთვის, ასე რომ გადაშენების რისკი მნიშვნელოვნად მრავლდება. დამფუძნებლის ეფექტს შეუძლია ხელი შეუწყოს სპექტაციას, მაგრამ ასევე პოპულაციის მთლიან გაქრობას გენეტიკური მრავალფეროვნების არარსებობის გამო.

ბიბლიოგრაფიული ცნობარი:

• გრინბაუმი, გ., ტემპლტონი, ა. R., Zarmi, Y., & Bar-David, S. (2014). ალელის სიმდიდრე პოპულაციის ფუძემდებლური მოვლენების შემდეგ - სტოქასტური მოდელირების ჩარჩო, რომელშიც გაერთიანებულია გენების ნაკადები და გენეტიკური დრეიფი. PloS one, 9 (12), e115203.
• კინგი, თ. ე., და ჯობლინგი, მ. რომ (2009). დამფუძნებლები, დრიფტი და ღალატი: ურთიერთობა Y ქრომოსომის მრავალფეროვნებასა და პატრილინულ გვარებს შორის. მოლეკულური ბიოლოგია და ევოლუცია, 26 (5), 1093-1102.
• პარდო, ლ. მ., მაკკეი, ი., ოოსტრა, ბ., ვან დუინი, ც. მ., & აულჩენკო, ი. ს. (2005). გენეტიკური დრეიფის ეფექტი ახალგაზრდა გენეტიკურად იზოლირებულ პოპულაციაში. ადამიანის გენეტიკის ანალები, 69 (3), 288-295.
• Slatkin, M., & Excoffier, L. (2012). სერიული დამფუძნებლის ეფექტები დიაპაზონის გაფართოების დროს: გენეტიკური დრეიფის სივრცითი ანალოგი. გენეტიკა, 191 (1), 171-181.
• უიტლოკი, მ. გ. (1997). დამფუძნებლის ეფექტები და პიკური ძვრები გენეტიკური დრეიფის გარეშე: ადაპტაციური პიკური ძვრები ადვილად ხდება, როდესაც გარემო ოდნავ იცვლება. ევოლუცია, 51 (4), 1044-1048.