გენეტიკური დრეიფი: რა არის ეს და როგორ მოქმედებს ეს ბიოლოგიურ ევოლუციაზე?

ბიოლოგიური ევოლუცია, ჩაფიქრებული, როგორც მემკვიდრეობითი მახასიათებლების ცვლილებების ერთობლიობა ცოცხალი არსებები თაობებში, წარმოადგენს სიცოცხლის და ახალი ადაპტაციის ძრავას გარემო.

ცოცხალი არსების პოპულაციაში არსებული ვარიაცია განპირობებულია დნმ-ის მუტაციების სერიით, რომლებიც ხდება შემთხვევით, ანუ ის არ რეაგირებს შეგნებულ მექანიზმზე. ასეც რომ იყოს, ამ მუტაციების შერჩევის პროცესები შეიძლება იყოს შემთხვევითი, ან პირიქით, ჰქონდეს სრულად დასაბუთებული ახსნა.

ამრიგად, ევოლუცია არის ძალა, რომელსაც ინარჩუნებს შემთხვევითი მუტაციები, გენეტიკური რეკომბინაცია დროს სქესობრივი გამრავლება და გენების ნაკადები (ახალი წევრების პოპულაციაში შესვლა), სხვა მრავალ ფაქტორთან ერთად. არსებითი მნიშვნელობის ერთ-ერთი ფაქტორი, რომელიც ხშირად ზოგად გაგებას გაურბის, არის ტერმინი, რომელიც აქ გვაკავშირებს: გენეტიკური დრეიფი. აქ ჩვენ ავუხსნით ყველაფერს ამ მომხიბლავი პროცესის შესახებ.

• დაკავშირებული სტატია: "ბიოლოგიური ევოლუციის თეორია"

რა არის გენეტიკური დრიფტი?

პირველ რიგში, ჩვენ შეგვიძლია განვსაზღვროთ ეს რთული ტერმინი, როგორც ”ევოლუციური ძალა, რომელიც მოქმედებს ბუნებრივ გადარჩევასთან ერთად, დროთა განმავლობაში სახეობების ალელური სიხშირეების შეცვლით”. როგორც წინასიტყვაობა, უნდა აღინიშნოს, რომ

ეს არის სტოქასტური პროცესი, ანუ ეს ხდება შემთხვევითი ან სპორადული არაკორელაციური ეფექტის გამო.

ამ საწყისი მახასიათებლის გარდა, კიდევ ერთი ტერმინი, რომელიც განსაზღვრავს გენეტიკურ დრეიფს, არის დანაკარგი, ვინაიდან ეს შერჩევის ძალა ხელს უწყობს ალელების ცვლას პოპულაციაში, აფიქსირებს ზოგიერთს და ხელს უწყობს მის გაუჩინარებას სხვები ამას უფრო დეტალურად ვნახავთ შემდეგ სტრიქონებში.

ალელებისა და პოპულაციის შესახებ

გენეტიკური ტერმინების გამარტივება, ჩვენ შეგვიძლია დავადასტუროთ, რომ ალელი არის თითოეული იმ ვარიაციისა, რომლის წარმოდგენა შეუძლია იმავე გენს. ამის კლასიკური მაგალითია ბარდის თესლი, რომელსაც მენდელმა გამოიყენა თაობებში გენეტიკური სეგრეგაციის ასახსნელად. დომინანტური "ა" ალელის კოდით შესაძლებელია მწვანე თესლის ფერი, ხოლო რეცესიული "ა" ალელის კოდია ყვითელი ფერისთვის.

ვინაიდან ცხოველთა უმეტესობა დიპლოიდური არსებაა (რომელსაც ბირთვში ორი ჰომოლოგიური ქრომოსომა აქვს), ორიდან კოდირებადი ალელები ხასიათის იქნება მამა და დედა, შესაბამისად, ამ შემთხვევაში შესაძლო ვარიაციები შემდეგი იქნება: AA, Aa და aa. ამრიგად, თუ გვესმის, რომ ინდივიდს მემკვიდრეობით აქვს ორი ალელი თითოეული გენისთვის, მოვა მისი ფენოტიპი (გარე მახასიათებლები) უშუალოდ კოდირებულია მათი გენოტიპით (ალელური კომბინაციები მათ გენომში), რომელიც მემკვიდრეობით მიიღება Მისი მშობლები.

მეორე, მას შემდეგ, რაც ტერმინი "პოპულაცია" საჭიროა ცოტათი გამოიკვლიოს ბიოლოგიის სფეროში გენეტიკური დრეიფი მოქმედებს პოპულაციებზე და არა თავად სახეობებზე. სახეობა არის "დახურული" ცნება, ვინაიდან მას არ შეუძლია გენების გაცვლა სხვა სხვადასხვა ობიექტებთან. მეორეს მხრივ, მოსახლეობა ჩაითვალა როგორც "ღია" განყოფილება, ვინაიდან სხვა წევრების სხვა წევრებს შეუძლიათ შემოსვლა. პოპულაციები, მაგრამ ერთი და იგივე სახეობები და მრავლდებიან მათ შორის, რიგითი მნიშვნელობის მქონე მოვლენა მოგვიანებით მას შემდეგ, რაც ორივე ტერმინი ზოგადი მეთოდით დავადგინეთ, მზად ვართ გავიგოთ გენეტიკური დრეიფის საფუძველი.

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

დრიფტის თეორიული საფუძველი

სავარძლის დაჭერის დროა, რადგან მოსახვევები და ტერმინები ცოტა რთულია ასახსნელად. გენეტიკური დრიფტი განისაზღვრება ალელური სიხშირის ვარიაციით, ანუ სიმბოლოების ცვალებადობით საშუალო მნიშვნელობით. ამრიგად, ჩვენ შეგვიძლია გამოვთვალოთ ეს ევოლუციური ძალა შემდეგი ფორმულის გამოყენებით:

• sp2 შეესაბამება პოპულაციების ალელური სიხშირეების ვარიანტს, ანუ თვით გენეტიკური დრეიფი.
• p და q არის სიმბოლოს ორი პოპულაციის ალელური სიხშირე.
• N არის ინდივიდების რაოდენობა თითოეულ ორ პოპულაციაში.

რა თქმა უნდა, თითოეული ეს პარამეტრი მიიღება რთული ფორმულების საშუალებით, ამიტომ ჩვენ არ ვაპირებთ უფრო მეტი აქცენტის გაკეთებას ამ ევოლუციური ძალის მათემატიკურ საფუძველზე. თუ ამ სტრიქონების წაკითხვის შემდეგ იდეა გასაგები უნდა იყოს, ეს შემდეგია: რაც უფრო მცირე იქნება მოსახლეობის ზომა, მით უფრო მეტი ძალა ექნება მის წევრებს გენეტიკური დრიფტი.

მოსახლეობის ეფექტური რაოდენობა

წინა პუნქტში ჩვენ შემოვიტანეთ ძირითადი ტერმინი: მოსახლეობის რაოდენობა. სიმართლე ისაა, რომ გენეტიკური დრეიფის სიდიდის გათვალისწინებისას, მეცნიერებს არა მხოლოდ ღირს პოპულაციაში მყოფი ინდივიდების დათვლა. ამ შემთხვევებში ცხოველების რაოდენობა, რომლებიც მასში მრავლდებიან, საიმედოდ უნდა შეფასდეს.

მოსახლეობის მთლიან მოსახლეობასა და მოსახლეობის ეფექტურ ზომას შორის განსხვავების ძალიან ნათელი მაგალითია ამფიბიების დემოგრაფიული კვლევები. მაგალითად, გომბეშოების საერთო მოსახლეობა შეიძლება შედგებოდეს 120 წევრისგან. თუ გენეტიკურ ანალიზს მივმართავთ, შეგვიძლია დავაკვირდეთ, რომ ყოველწლიურად მხოლოდ 40 – მდე მოზარდი მრავლდება, მაქსიმუმ შთამომავლობას ტოვებს. ამრიგად, მოსახლეობის ეფექტური ზომა (Ne), რომელიც განიცდის დრიფტის შედეგებს, იქნება 40 და არა 120.

გენეტიკური დრეიფის შედეგები

გენეტიკური დრეიფი რამდენიმე გავლენას ახდენს ცოცხალი არსების პოპულაციებზე, მაგრამ მათი დაყოფა შეგვიძლია ორ დიდ ბლოკად:

• აწარმოებს ალელის სიხშირეების ცვლილებას პოპულაციაში. ეს შეიძლება ნიშნავს, რომ ეს იზრდება ან შემცირდება, რადგან ეს სუფთა შანსის საკითხია.
• ამცირებს პოპულაციების გრძელვადიან გენეტიკურ ვარიაციებს.

ამ ბოლო წერტილს არსებითი მნიშვნელობა აქვს, ვინაიდან გენეტიკური დრეიფი ამცირებს ცვალებადობას, რაც საბოლოოდ ითვალისწინებს მოსახლეობის მეტ დაუცველობას გარემოსდაცვითი ცვლილებების მიმართ. ავიღოთ პრაქტიკული მაგალითი.

თუ ჩვენ გვყავს გამოგონილი პოპულაციის 10 ფრინველი, 8 წითელი და 2 ყვითელი, ბუნებრივია ვიფიქროთ, რომ, შემთხვევით, ეს უფრო სავარაუდოა, ვიდრე მომდევნო თაობაში, წითელი წევრები უფრო მეტად არიან წარმოდგენილნი (რადგან იმ 10 – დან მხოლოდ 3 – ის გამრავლებაა, არსებობს ალბათობა, რომ სამივე იყოს ფერადი წითელი). პირველ თაობაში წითელი სიმბოლოს "p" ალელური სიხშირე იქნება 0,8, ხოლო ყვითელი სიმბოლო "q" - 0,2.

თუ მოვლენაში მხოლოდ 3 წითელი მამაკაცი და ქალი მრავლდება, თეორიულად ალელი q შეიძლება გაქრეს შემდეგი თაობა, ასე რომ p = 1 და q = 0, ყველა შთამომავალი წითელია (p ხასიათი იქნებოდა ნაკრები). ეს არის გენეტიკური დრეიფის რეალური ეფექტი, რომელიც შემთხვევით, იგი წარმოქმნის მოსახლეობაში ყველაზე განაწილებული სიმბოლოების ფიქსაციას და მთავრდება ყველაზე უნიკალურიდან.

მოსახლეობის ხსნა

საბედნიეროდ, ჩვენ გვაქვს ძალა, რომელიც დიდწილად თავს არიდებს ამ შემთხვევით შერჩევას: ბუნებრივი გადარჩევა. Ამ შემთხვევაში, ჩვენ წინაშე ვდგავართ ევოლუციური ძრავა, რომელიც საერთოდ არ შეესაბამება შემთხვევით და სტოქასტურ პროცესებს, ვინაიდან თითოეული ადამიანის მახასიათებელს შეუძლია განსაზღვროს მათი გადარჩენა, გამრავლება და შესაბამისად წარმოდგენა მომავალ თაობებში.

აქვე უნდა აღინიშნოს, რომ ზემოთ მოყვანილი მაგალითი საკმაოდ კოჭლობს, რადგან თვითნებური რედუქციონიზმი ხდება, ვინაიდან აშკარად ბევრი მორფოლოგიური პერსონაჟი კოდირებულია ერთზე მეტი გენით (მაგალითად, თვალების ფერი, მაგალითი). გარდა ამისა, 10 ადამიანზე და არა 10 მოსახლეზე, აშკარაა, რომ ალელის გაქრობა გაცილებით რთულია, ვიდრე მისი ”წაშლა” ერთ თაობაში.

Მეორეს მხრივ, გენური ნაკადი კიდევ ერთი ძირითადი ცნებაა, რომელიც თავიდან აცილებს გენეტიკური დრეიფის გავლენას. ალელი შეიძლება დაფიქსირდეს პოპულაციაში დროთა განმავლობაში, მაგრამ თუ ახალი ალელები გამოჩნდებიან სხვადასხვა ალელებით და მრავლდება საწყისი მოსახლეობის პირებთან, შემდეგში განახლებულია განახლებული გენეტიკური ცვალებადობა თაობებს.

დაბოლოს, აუცილებელია ამის შეზღუდვა მუტაციები ხდება შემთხვევით ცოცხალ არსებებში. ამრიგად, დნმ-ში შეიძლება წარმოიშვას ვარიაციები, რომლებიც ახდენენ ახალ ალელებს, რის გამოც (ატ.) თეორიულად ნაკლებად) დახურულ პოპულაციაში შეიძლება ახალი სიმბოლოები გაჩნდეს ა სპორადული.

Გაგრძელება

როგორც ვნახეთ, გენეტიკური დრეიფი ეს არის ცოცხალი არსებების მთავარი ევოლუციური ძრავა ბუნებრივ შერჩევასთან ერთად, მაგრამ ეს უკანასკნელისგან განსხვავდება შემთხვევითი და შემთხვევითი ხასიათის გამო. წმინდა თეორიული თვალსაზრისით, თუ არ იქნებოდა ისეთი მოვლენები, როგორიცაა გენების დინება, მუტაციების გამოჩენა ან სხვა ბუნებრივი გადარჩევის შედეგად, ყველა პოპულაციას თითო ალელი ექნება თითოეული გენისთვის, მაშინაც კი, თუ ამას მრავალი სჭირდება თაობებს.

ეს, ბუნებრივია, ითარგმნება ნაკლებად გენეტიკურ ცვალებადობაში, რაც ნიშნავს უარყოფით რეაგირებას მოსახლეობაზე და ინდივიდუალურ დონეზე ცვლილებებსა და გარემოს შეუსაბამობაზე. ამრიგად, გენეტიკური დრიფტს ეწინააღმდეგება თავად ცხოვრება, რადგან, რა თქმა უნდა, მას აქვს მკაფიო მავნე ხასიათი.

ბიბლიოგრაფიული ცნობარი:

• გენეტიკური დრიფტი, khanacademy.org. აიყვანეს 23 ოქტომბერს 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 სხვა% 20alelos.
• Eguiarte, L., Aguirre-Planter, E., Scheinvar, E., González, A., & Souza, V. (2010). პოპულაციების გენური დინება, დიფერენციაცია და გენეტიკური სტრუქტურა, მაგალითები მექსიკის მცენარეთა სახეობებში. მოლეკულური და ექსპერიმენტული ევოლუციის ლაბორატორია, მექსიკის ეროვნული ავტონომიური უნივერსიტეტის ეკოლოგიური ინსტიტუტის ევოლუციური ეკოლოგიის დეპარტამენტი, 1-30.
• ფუტუიმა, დ. ჯ. (1992). ევოლუციური ბიოლოგია (ტ. 2). 2. რედ. Ribeirão Preto: SBG.