Genetinis dreifas: kas tai yra ir kaip jis veikia biologinę evoliuciją?

Biologinė evoliucija, suvokiama kaip paveldimų savybių pokyčių rinkinys 2005 m gyvos būtybės kartose, yra pats gyvenimo ir prisitaikymo prie naujo variklis aplinkose.

Gyvų būtybių populiacijos variaciją suteikia DNR mutacijų serija, kuri atsitinka atsitiktinai, tai yra, nereaguoja į sąmoningą mechanizmą. Nepaisant to, šių mutacijų atrankos procesai gali būti atsitiktiniai, arba, priešingai, turi visiškai pagrįstą paaiškinimą.

Taigi evoliucija yra jėga, kurią palaiko atsitiktinės mutacijos, genetinė rekombinacija lytinė reprodukcija ir genų srautas (naujų narių patekimas į populiaciją), be daugelio kitų veiksnių. Vienas iš šių labai svarbių veiksnių, kuris dažnai vengia bendro supratimo, yra terminas, kuris mus čia jaudina: genetinis dreifas. Čia mes paaiškiname viską apie šį įspūdingą procesą.

• Susijęs straipsnis: „Biologinės evoliucijos teorija“

Kas yra genetinis dreifas?

Pirma, mes galime apibrėžti šį sudėtingą terminą kaip „evoliucinę jėgą, kuri veikia kartu su natūralia atranka, laikui bėgant keisdama rūšių alelių dažnius“. Kaip įžangą reikia pažymėti, kad

tai yra stochastinis procesas, tai yra, tai vyksta dėl atsitiktinumo ar atsitiktinių nekoreliacinių padarinių.

Be šios pradinės charakteristikos, dar vienas iš genetinį dreifą apibrėžiančių terminų yra nuostoliai, nes tai selekcijos jėga skatina alelių variaciją populiacijoje, fiksuoja kai kuriuos ir skatina jų išnykimą kiti. Išsamiau pamatysime kitose eilutėse.

Apie alelius ir populiaciją

Genetinių terminų supaprastinimas, galime patvirtinti, kad alelis yra kiekviena iš variantų, kuriuos gali pateikti tas pats genas. Klasikinis to pavyzdys yra žirnių sėklos, kurias Mendelis naudojo, kad paaiškintų genetinę segregaciją kartose. Dominuojantis „A“ alelis gali koduoti žalią sėklų spalvą, o recesyvinis „a“ alelis - geltoną.

Kadangi dauguma gyvūnų yra diploidinės būtybės (kurių branduolyje yra du homologinių chromosomų rinkiniai), kiekvienas iš dviejų koduojančių alelių personažo ateis atitinkamai iš tėvo ir motinos, todėl galimi variantai šiuo atveju būtų tokie: AA, Aa ir aa. Taigi, jei suprasime, kad individas paveldi du kiekvieno geno alelius, atsiras jo fenotipas (išorinės savybės) tiesiogiai koduojamas jų genotipo (alelio deriniai jų genome), kuris yra paveldimas kaip Jo tėvai.

Antra, terminas „populiacija“ turi būti šiek tiek ištirtas biologijos srityje, nes genetinis dreifas veikia populiacijas, o ne pačią rūšį. Rūšis yra „uždara“ sąvoka, nes ji negali keistis genais su kitais skirtingais subjektais. Kita vertus, populiacija suvokiama kaip „atviras“ skyrius, nes gali patekti skirtingi kitų narių nariai. populiacijose, bet tos pačios rūšies ir tarp jų dauginasi. Tai bus gyvybiškai svarbus įvykis vėliau. Nustatę abu terminus bendru būdu, esame pasirengę suprasti genetinio dreifo pagrindą.

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

Teorinis drifto pagrindas

Atėjo laikas įsikibti į sėdynę, nes kreivės ir terminai yra šiek tiek sudėtingi paaiškinti. Genetinis dreifas yra nustatomas pagal alelinio dažnio dispersiją, tai yra, simbolių kintamumą vidurkio atžvilgiu. Taigi šią evoliucinę jėgą galime apskaičiuoti naudodami šią formulę:

• sp2 atitinka populiacijų alelių dažnių dispersiją, tai yra patį genetinį dreifą.
• p ir q yra simbolio dviejų populiacijų alelio dažniai.
• N yra individų skaičius kiekvienoje iš dviejų populiacijų.

Žinoma, kiekvienas iš šių parametrų gaunamas naudojant sudėtingas formules, todėl neketiname daugiau dėmesio skirti matematiniam šios evoliucinės jėgos pagrindui. Jei perskaičius šias eilutes idėja turi būti aiški, tai yra: kuo mažesnis populiacijos dydis, tuo daugiau galios genetinis dreifas turės jos nariams.

Faktinis populiacijos dydis

Ankstesnėje pastraipoje mes įtraukėme pagrindinį terminą: gyventojų skaičius. Tiesa ta, kad, atsižvelgdami į genetinio dreifo dydį, mokslininkams verta ne tik skaičiuoti populiacijos individus. Šiais atvejais turi būti patikimai apskaičiuotas jame dauginančių gyvūnų skaičius.

Labai aiškus skirtumo tarp populiacijos ir faktinio populiacijos dydžio pavyzdys yra varliagyvių demografiniai tyrimai. Pavyzdžiui, bendrą rupūžių populiaciją gali sudaryti 120 narių. Pasitelkę genetinę analizę galime pastebėti, kad tikrai tik apie 40 suaugusių žmonių per metus dauginasi, paliekant daugiausia palikuonių. Taigi faktinis populiacijos dydis (Ne), kuris patirtų dreifo poveikį, būtų 40, o ne 120.

Genetinio dreifo poveikis

Genetinis dreifas turi keletą padarinių gyvų būtybių populiacijoms, tačiau galime jas suskirstyti į du didelius blokus:

• Keičia alelių dažnius populiacijoje. Tai gali reikšti, kad šie rodikliai didėja arba mažėja, nes tai yra gryno atsitiktinumo reikalas.
• Sumažina ilgalaikę genetinę populiacijų variaciją.

Šis paskutinis punktas yra nepaprastai svarbus, nes genetinis dreifas sumažina kintamumą, o tai galiausiai reiškia didesnį gyventojų pažeidžiamumą aplinkos pokyčiams. Paimkime praktinį pavyzdį.

Jei mūsų fiktyvioje populiacijoje yra 10 paukščių, 8 raudoni ir 2 geltoni, tai natūralu manyti, kad grynai atsitiktinai tai labiau tikėtina nei naujos kartos raudoni nariai atrodo labiau atstovaujami (nes jei iš tų 10 atkuriami tik 3, yra galimybė, kad visi 3 yra spalvoti Raudona). Pirmosios kartos raudonojo simbolio „p“ alelio dažnis būtų 0,8, o geltonojo „q“ - 0,2.

Jei įvykyje dauginasi tik 3 raudonos spalvos patinai ir patelės, teoriškai alelis q gali išnykti naujos kartos, taigi p = 1 ir q = 0, visi palikuonys yra raudoni (simbolis p turėtų rinkinys). Tai yra tikrasis genetinio dreifo poveikis, kuris atsitiktinai sukuria daugiausiai paplitusių simbolių populiacijoje ir atmeta unikaliausius.

Gyventojų išganymas

Laimei, turime jėgą, kuri iš esmės vengia šios atsitiktinės atrankos: natūralios atrankos. Tokiu atveju, mes susiduriame su evoliuciniu varikliu, kuris visiškai neatitinka atsitiktinių ir stochastinių procesų, nes kiekvieno individo savybės gali nulemti jo išlikimą, dauginimąsi ir atitinkamą atvaizdavimą ateities kartoms.

Taip pat reikėtų pažymėti, kad aukščiau nurodytas pavyzdys yra gana šlubuojantis dėl pačių primesto redukcionizmo, kadangi akivaizdu, kad daugelį morfologinių simbolių koduoja daugiau nei vienas genas (pvz., akių spalva) pavyzdys). Be to, 1000 asmenų, o ne 10 gyventojų, akivaizdu, kad alelio išnykimas yra daug sudėtingesnis nei jo „ištrynimas“ per vieną kartą.

Iš kitos pusės, genų srautas yra dar viena pagrindinė sąvoka, išvengianti genetinio dreifo padarinių. Alelis laikui bėgant gali būti nustatytas populiacijoje, tačiau jei atsiranda naujų narių su skirtingais aleliais ir daugintis su pradinės populiacijos individais, toliau pateikiamas atnaujintas genetinis kintamumas kartos.

Galiausiai būtina tai apriboti gyvosiose būtybėse mutacijos atsiranda atsitiktinai. Taigi DNR, koduojantis naujus alelius, gali atsirasti variantų, todėl (at mažiau teoriškai) uždaroje populiacijoje nauji simboliai gali ir toliau atsirasti a pavienis.

Tęsti

Kaip matėme, genetinis dreifas tai yra pagrindinis evoliucinis gyvų būtybių variklis kartu su natūralia atranka, tačiau jis skiriasi nuo pastarojo dėl atsitiktinio ir atsitiktinio pobūdžio. Grynai teoriniu požiūriu, jei nebūtų tokių įvykių kaip genų srautas, mutacijų atsiradimas ar natūrali atranka, visos populiacijos galų gale turėtų tik vieną kiekvieno geno alelį, net jei tam prireiktų daugelio genų kartos.

Natūralu, kad tai lemia mažesnį genetinį kintamumą, o tai reiškia blogesnį gyventojų ir individų atsaką į pokyčius ir aplinkos nelinkimą. Taigi genetiniam dreifui atsveria pats gyvenimas, nes, žinoma, jis turi aiškų žalingą pobūdį.

Bibliografinės nuorodos:

• „Genetic Drift“, khanacademy.org. Pasiimta spalio 23 d 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 kiti% 20alelos.
• Eguiarte, L., Aguirre-Planter, E., Scheinvar, E., González, A., & Souza, V. (2010). Genų srautas, populiacijų diferenciacija ir genetinė struktūra su pavyzdžiais iš Meksikos augalų rūšių. Meksikos nacionalinio autonominio universiteto Ekologijos instituto Evoliucinės ekologijos katedros molekulinės ir eksperimentinės evoliucijos laboratorija, 1–30.
• Futuyma, D. Dž. (1992). Evoliucinė biologija (t. 2). 2. red. Ribeirão Preto: SBG.