Įkūrėjo efektas: kas tai yra ir kaip jis veikia biologinę evoliuciją

Nuo garsaus Charleso Darwino "Rūšių atsiradimo" paskelbimo datos 1859 m. Žmonės per savo istoriją nebesuvokia gyvų būtybių kaip nejudančių ir statiškų esybių evoliucinis. Remiantis natūralios atrankos teorijos postulacija, gyvos būtybės visame gyvenime patiria atsitiktines mutacijas kartos, o kai kurie simboliai yra fiksuoti dėl jų naudingumo, o kiti yra diskriminuojami ir dingsta kartu su oras.

Pavyzdžiui, tam tikro banko spalvos kandžių rūšies individas gali patirti mutaciją vystantis melaniną gaminantis genas, todėl yra visiškai spalvotas juoda. Jei šis bruožas yra paveldimas ir padeda egzemplioriui ilgiau pasislėpti medžių žievėje, jis dauginsis daugiau kartų, nes padidės jo biologinis gabumas. Taigi šis bruožas paplis visoje populiacijoje, nes juodosios kandys dauginsis daugiau nei baltosios. Taip paprasta.

Kita vertus, juoda kandžių spalva gali lengviau pritraukti plėšrūnų dėmesį, o mutavusį individą užpuola vos jam gimus. Tokiu atveju jis mirs tiesiogiai ir kenksmingas genas išnyks iš gyventojų genofondo. Turėdami šiuos pagrindus, mes pasineriame į

įkūrėjo poveikis arba kas tas pats, pasekmės, atsirandančios dėl labai mažos rūšies populiacijos egzistavimo tam tikroje ekosistemoje.

• Susijęs straipsnis: „Elgesio genetika: apibrėžimas ir 5 svarbiausios išvados“

Genetinio dreifo pagrindai

Kaip jau minėjome, Darwinas knygoje „Rūšių kilmė“ postulavo kaip populiacijų evoliucijos variklį, bet įdomu žinoti, kad tai nėra vienintelis gamtos mechanizmas, kuris keičia alelių alelinius dažnius gyvas. Taip pat turime genetinį dreifą, visiškai stochastinį procesą, kuris yra atsitiktinės imties pasekmė reprodukcijoje ir kuris apskritai linkęs sumažinti genetinę įvairovę organizmai (homozigotumas). Pažvelkime į tą patį pirmiau pateiktą pavyzdį iš kitos perspektyvos.

Tarkime, kad turime mini populiaciją, kurioje yra 5 kandys, 4 baltos ir viena juoda. Pasirodo, kad juoda spalva yra tikrai naudinga rūšiai, nes ji leidžia puikiai mimikuoti medžio žievės, bet, deja, mutavęs juodas egzempliorius miršta, kai susiduria su stikline a automobilis. Jo spalva neturėjo nieko bendra su jo mirtimi, ir, nepaisant to, kad ji buvo naudinga, ji buvo visiškai ištrinta iš gyventojų.

Dėl šios „atrankos klaidos“ gali visiškai išnykti konkrečiai populiacijai tinkami aleliai, neatsižvelgiant į logines priežastis ar natūralios atrankos mechanizmus. Šiaip ar taip, reikėtų pažymėti genetinis dreifas veikia daug stipriau mažose populiacijose: Jei minėtoje populiacijoje turėtume 5000 kandžių, o 1000 jų būtų juodaodžiai, tikimybė, kad visos juodosios išnyks atsitiktinai, yra daug mažesnė.

Aiškinant genetinį dreifą, daug daugiau sąvokų atlieka esminį vaidmenį. Kai kurie iš jų yra alelių dažniai, faktinis populiacijos dydis, galimos kliūtys ir kt. Bet kokiu atveju, likusiose eilutėse mes sutelksime dėmesį į vieną iš labiausiai zoologijos pasaulyje žinomų genetinio dreifo priežasčių: įkūrėjo efektą.

Koks yra įkūrėjo efektas?

Steigėjo efektas yra viena iš aiškiausių genetinio dreifo mechanizmų priežasčių, kartu su išteklių apribojimais tam tikroje aplinkoje ir evoliucijos kliūtimi. Šiuo konkrečiu atveju mes kalbame apie genetinės informacijos praradimas, kai nedidelė didelės populiacijos dalis tampa nepriklausoma nuo jos kitoje vietovėje.

Ieškokime naujo pavyzdžio, nes kandžių spalva nesuteikia daugiau. Tarkime, kad turime 200 paukščių, kurie kasmet vykdo transatlantinę migraciją iš žemyno į žemyną, kad galėtų daugintis. Dėl kokių nors priežasčių vienoje iš šių sudėtingų kelionių 10 šių paukščių yra atskirti nuo bandos pradinis ieškant naujų teritorijų ir išsekęs ieško prieglobsčio mažoje saloje Viduržemio jūros saloje nieko.

Jei ši sala turi reikiamus išteklius ir akivaizdžiai trūksta plėšrūnų, šie 10 paukščių gali įsikurti salos žemėje ir nuspręsti neimigiruoti. Taigi buvo nustatyta nauja 10 egzempliorių populiacija iš kito, kurį sudarė 200. Atrankos atranka buvo visiškai atsitiktinė, todėl naujų asmenų alelių dažnis gali labai skirtis nuo numatomo visoje populiacijoje.

Pavyzdžiui, 1 iš 100 paukščių snapas gali būti didesnis už likusius, o 1 iš 50 yra žalios spalvos, o ne geltonos spalvos. Jei paaiškėja, kad dėl atsitiktinumo 3 iš šių paukščių yra šie bruožai 10 gyventojų, yra daugiau nei įmanoma, kad šie aleliai bus fiksuoti ateinančioms kartoms, nors jų nėra "taisyklė". Taigi, dėl įkūrėjo efekto gali atsirasti tokios rūšies bruožai, kurios, jei būtų didesnė populiacija, to niekada nedarytų.

• Jus gali sudominti: "Genetinis dreifas: kas tai yra ir kaip jis veikia biologinę evoliuciją?"

Steigėjo efekto padariniai

Kaip jūs galite įsivaizduoti, atsižvelgiant į „įkūrėjų“ ypatybes, laikui bėgant gali kilti gilus plyšys tarp pradinės ir naujosios gyventojų. Dalykas tampa daug įdomesnis, jei manysime, kad, be to, natūrali atranka taip pat greičiausiai veikia steigėjų alelius kitaip nei tie, kurie yra daugybėje gyventojų.

Jei tęsime ankstesnį pavyzdį, akivaizdu, kad buvimas 10 egzempliorių egzotiškoje aplinkoje yra tas pats, kas gyventi 200 grupėje žemyninėje vietovėje. Todėl pasirinkti netipiniai bruožai (didelė sąskaita ir žalia spalva) gali būti naudingi ilgainiui tiems, kurie juos nešioja. Pavyzdžiui, mums atrodo, kad žalias atspalvis gali imituoti paukštį ant palmių viršūnių, o didelis snapas būtų labai naudingas sulaužyti kokosus ir gauti maisto.

Taigi, be pačios atrankos „atrankos klaidos“, gali būti, kad atranka yra palanki netipiniams genotipams (ir fenotipams) laikui bėgant dėl ​​naujų aplinkos primetimų. Taigi, steigėjų palikuonys būtų vis žalesni ir statistiškai vertinant aukščiausią smailę, kol pasieks maksimalaus prisitaikymo prie savo naujos nišos išnaudojimo tašką. Prisiminti, kad evoliucija nesukuria tobulų būtybių, nes šnekamieji ir nusidėjėliai redukcionistai sakė: „darai ką gali su tuo, ką turi“..

Pagal šį konkretų ir tobulą scenarijų galima tikėtis, kad salų kolonizatoriai per amžius taps porūšiu, o vėliau ir jų pačių rūšimis. Kai salos gyventojas negali atkurti kito originalo (pagal anatomiją, elgesys, precigotiniai barjerai ir dar daugiau) galima sakyti, kad abu egzemplioriai galiausiai priklauso a skirtingų rūšių. Tai yra aiškus pavyzdys, kaip įkūrėjo efektas gali sukelti spekuliaciją salos aplinkoje.

• Jus gali sudominti: "Specifikacija: kas tai yra ir kaip vystosi biologinėje evoliucijoje"

Tęsti

Pateikėme jums idilišką aplinką, kad suprastumėte, koks yra įkūrėjo efektas, tačiau, deja, gamta paprastai taip neveikia. Viena iš didelių mažų populiacijų silpnybių yra ta, kad jie linkę į homozigotiškumą ir inbreedingą tai yra, kad genetinis kintamumas prarandamas visose kartose, nes trūksta reprodukcinių individų pažįstamas. Taigi labiausiai tikėtina, kad 10 individų populiacija niekada neprasidės ir, jei taip nutiks, vėliau 3-4 kartos palikuonys galiausiai nebus gyvybingi.

Taip pat gali būti, kad dėl kokios nors priežasties personažas, kuris anksčiau padidino evoliucinį gyvybingumą, laikui bėgant nustoja tai daryti.

Jei nėra genetinės įvairovės (jei visada fiksuojami tie patys aleliai), visi mažos populiacijos individai bus daugmaž vienodai pasirengę aplinkos pokyčiams, todėl žymiai padidėja išnykimo rizika. Įkūrėjo efektas gali skatinti spekuliaciją, bet ir visišką populiacijos nykimą dėl genetinės įvairovės stokos.

Bibliografinės nuorodos:

• Greenbaumas, G., Templetonas, A. R., Zarmi, Y. ir Bar-David, S. (2014). Alelinis turtingumas po populiacijos steigimo įvykių - stochastinio modeliavimo sistema, apimanti genų srautą ir genetinį dreifą. „PloS one“, 9 (12), e115203.
• Karalius T. E., & Joblingas, M. Į. (2009). Steigėjai, dreifas ir neištikimybė: santykis tarp Y chromosomų įvairovės ir patriliniškų pavardžių. Molekulinė biologija ir raida, 26 (5), 1093-1102.
• Pardo, L. M., MacKay, I., Oostra, B., van Duijnas, C. M., & Aulchenko, Y. S. (2005). Genetinio dreifo poveikis jaunai genetiškai izoliuotai populiacijai. Žmogaus genetikos metraštis, 69 (3), 288-295.
• Slatkinas, M. ir Excoffier, L. (2012). Serijos įkūrėjo poveikis diapazono išplėtimo metu: erdvinis genetinio dreifo analogas. Genetika, 191 (1), 171-181.
• Whitlockas, M. C. (1997). Pagrindiniai efektai ir smailių poslinkiai be genetinio dreifo: adaptyvūs smailių poslinkiai atsiranda lengvai, kai aplinka šiek tiek svyruoja. Evoliucija, 51 (4), 1044-1048.