Dibinātāja efekts: kas tas ir un kā tas ietekmē bioloģisko evolūciju

Kopš slavenā Čārlza Darvina grāmatas "Sugu izcelsme" publicēšanas dienas 1859. gadā cilvēki savā vēsturē vairs neuzskata dzīvās būtnes par nekustīgām un statiskām vienībām evolucionārs. Saskaņā ar dabiskās atlases teorijas postulāciju dzīvās būtnes visā izlases laikā piedzīvo nejaušas mutācijas paaudzes, un dažas rakstzīmes ir fiksētas to lietderības dēļ, bet citas tiek diskriminētas un pazūd kopā ar laikapstākļi.

Piemēram, konkrētas krasta krāsas kodes sugas indivīdam var notikt mutācija attīstības laikā ir melanīnu ražojošs gēns, un tāpēc tas ir pilnīgi krāsains melns. Ja šī īpašība ir pārmantojama un palīdz īpatnim ilgāku laiku paslēpties koku mizā, tā vairosies vairāk reizes, jo būs palielinājusies tā bioloģiskā spēja. Tādējādi šī iezīme izplatīsies visā populācijā, jo melnās kodes vairosies vairāk nekā baltās. Tik vienkārši.

No otras puses, kodes melnā krāsa var vieglāk piesaistīt plēsēju uzmanību, un mutācijas indivīds tiek izlaupīts, tiklīdz tas piedzimst. Šajā gadījumā tas nomirtu tieši, un kaitīgais gēns pazustu no iedzīvotāju genofonda. Ievietojot šos pamatus, mēs iegremdējamies

dibinātāja efekts vai tas pats, sekas, kas izriet no ļoti mazas sugas populācijas esamības noteiktā ekosistēmā.

• Saistītais raksts: "Uzvedības ģenētika: definīcija un tās 5 vissvarīgākie atklājumi"

Ģenētiskās novirzes pamati

Kā mēs jau teicām, Darvins "Sugas izcelsmē" postulēja dabisko atlasi kā populāciju evolūcijas dzinēju, bet interesanti ir zināt, ka tas nav vienīgais dabā esošais mehānisms, kas maina būtņu alēliskās frekvences dzīvs. Arī mums ir ģenētiskā novirze, pilnīgi stohastisks process, kas ir nejaušas izlases rezultāts reprodukcijā un kas parasti mēdz samazināt ģenētisko daudzveidību organismi (homozigotitāte). Apskatīsim to pašu iepriekš minēto piemēru no citas perspektīvas.

Pieņemsim, ka mums ir mini populācija, kurā ir 5 kodes, 4 baltas un viena melna. Izrādās, ka melnā krāsa ir patiešām labvēlīga sugai, jo tā ļauj izcili atdarināt koku miza, bet diemžēl melnais mutācijas paraugs iet bojā, saduroties ar a mašīna. Viņa krāsai nav bijis nekāda sakara ar viņa nāvi, un, neraugoties uz labvēlīgo raksturu, tā tiek pilnībā izdzēsta no iedzīvotājiem.

Šīs "izlases kļūdas" dēļ dažreiz var pazust pilnīgi dzīvotspējīgas alēles konkrētai populācijai, neņemot vērā loģiskus iemeslus vai dabiskās atlases mehānismus. Jebkurā gadījumā jāatzīmē, ka ģenētiskā dreifēšana daudz spēcīgāk darbojas mazās populācijās: Ja mums citētajā populācijā būtu 5000 kodes un 1000 no tām būtu melnas, izredzes, ka visas melnās pazustu nejauši, ir daudz mazāka.

Izskaidrojot ģenētisko novirzi, daudzām citām koncepcijām ir būtiska loma. Daži no tiem ir alēļu biežums, faktiskais populācijas lielums, iespējamās vājās vietas utt. Jebkurā gadījumā atlikušajās rindās mēs koncentrēsimies uz vienu no zooloģijas pasaulē vispazīstamākajiem ģenētiskās novirzes cēloņiem: dibinātāja efektu.

Kāds ir dibinātāja efekts?

Dibinātāja efekts ir viens no skaidrākajiem ģenētiskās novirzes mehānismu cēloņiem, kā arī resursu ierobežojumi noteiktā vidē un evolucionārā vājā vieta. Šajā konkrētajā gadījumā mēs runājam par ģenētiskās informācijas zudums, kad neliela daļa lielas populācijas kļūst neatkarīga no tās citā reljefā.

Meklēsim jaunu piemēru, jo kožu krāsa nedod vairāk. Pieņemsim, ka mums ir 200 putnu populācija, kas katru gadu veic transatlantisko migrāciju no kontinenta uz kontinentu, lai vairotos. Kādu iemeslu dēļ vienā no šiem prasīgajiem braucieniem 10 no šiem putniem tiek atdalīti no ganāmpulka sākotnējais, meklējot jaunas teritorijas un, izsmelts, meklē patvērumu nelielā salā Vidusjūras salā neko.

Ja šai salai ir nepieciešamie resursi un acīmredzami trūkst plēsēju, šie 10 putni var apmesties uz salas zemes un izlemt nemigrēt. Tādējādi ir izveidota jauna 10 eksemplāru populācija no cita, kas sastāvēja no 200. Atlases atlase ir notikusi pilnīgi nejauši, un tāpēc jauno indivīdu alēļu biežums var būt ļoti atšķirīgs no vispārējā populācijā gaidītā.

Piemēram, vienam no 100 putniem rēķins var būt lielāks nekā pārējiem, un 1 no 50 ir zaļi, nevis dzelteni. Ja izrādās, ka nejaušības dēļ 3 no šiem putniem, kas dibinājuši, šīs pazīmes piemīt a kopējais iedzīvotāju skaits ir 10, ir vairāk nekā iespējams, ka šīs alēles tiks fiksētas nākamajās paaudzēs, neskatoties uz to neesamību "noteikums". Tā, dibinātāja efekts var izraisīt iezīmju fiksēšanu sugā, kas, ja tā būtu lielāka populācija, nekad to nedarītu.

• Jūs varētu interesēt: "Ģenētiskā dreifēšana: kas tas ir un kā tas ietekmē bioloģisko evolūciju?"

Dibinātāja efekta sekas

Kā jūs varat iedomāties, atkarībā no "dibinātāju" īpašībām laika gaitā starp sākotnējās un jaunās populācijas pārstāvjiem var notikt dziļa plaisa. Lieta kļūst daudz interesantāka, ja uzskatām, ka papildus tam dabiskā atlase, visticamāk, iedarbosies arī uz dibinātāju alēlēm atšķirīgi no tām, kas sastopamas lielajā populācijā.

Ja turpinām ar iepriekšējo piemēru, ir skaidrs, ka būt 10 eksemplāriem eksotiskā vidē nav nekā līdzīgi dzīvot 200 cilvēku grupā kontinentālā reljefā. Tāpēc izvēlētās netipiskās iezīmes (liels rēķins un zaļā krāsa) ilgtermiņā var būt izdevīgas tiem, kas tās pārnēsā. Piemēram, mums ienāk prātā, ka zaļš nokrāsa varētu atdarināt putnu palmu galotnēs, un liels knābis būtu ļoti noderīgs, lai salauztu kokosriekstus un piekļūtu pārtikai.

Tādējādi, papildus pašas izlases "izlases kļūdai", iespējams, ka jaunā vides uzspiešanas dēļ atlase laika gaitā dod priekšroku netipiskiem genotipiem (un fenotipiem). Tādējādi dibinātāju pēcnācēji būtu zaļāki un zaļāki un ar statistiski visaugstāko virsotni, līdz sasniegtu maksimāli piemērotu punktu savas jaunās nišas izmantošanai. Atcerieties, ka evolūcija neveido perfektas būtnes, jo sarunvalodā un grēkojošie redukcionisti teica: "Jūs darāt visu, kas jums ir ar to, kas jums ir".

Šajā konkrētajā un ideālajā scenārijā varēja sagaidīt, ka salu kolonizatori gadsimtu gaitā galu galā kļūs par pasugu un vēlāk par savu sugu. Ja kāds salas iedzīvotāju pārstāvis nespēj reproducēt ar citu oriģinālu (vai nu pēc anatomijas, uzvedība, precigotiskas barjeras un daudz ko citu) var teikt, ka abi eksemplāri galu galā pieder pie dažādas sugas. Tas ir skaidrs piemērs tam, kā dibinātāja efekts var izraisīt spekulācijas salu vidē.

• Jūs varētu interesēt: "Specifikācija: kas tas ir un kā tas attīstās bioloģiskajā evolūcijā"

Turpināt

Mēs esam iepazīstinājuši jūs ar idillisku iestatījumu, lai jūs saprastu, kas ir dibinātāja efekts, bet diemžēl daba parasti tā nedarbojas. Viena no mazo populāciju lielajām vājībām ir tā, ka viņiem ir tendence uz homozigotitāti un ciltsdarbu tas ir, ka ģenētiskā mainība tiek zaudēta paaudzēs, jo trūkst reproduktīvo indivīdu pazīstams. Tādējādi, visticamāk, 10 indivīdu populācija nekad nesāks un, ja tā notiks, pēcnācēji 3-4 paaudzes vēlāk galu galā nebūs dzīvotspējīgi.

Ir arī iespējams, ka kāda iemesla dēļ raksturs, kas iepriekš palielināja evolūcijas dzīvotspēju, laika gaitā to vairs nedara.

Ja nav ģenētiskās daudzveidības (ja vienmēr ir fiksētas vienas un tās pašas alēles), visi indivīdi nelielā populācijā būs vairāk vai mazāk vienādi sagatavoti vides izmaiņām, tāpēc izmiršanas risks ir ievērojami palielināts. Dibinātāja efekts var veicināt speciāciju, bet arī pilnīgu iedzīvotāju izzušanu ģenētiskās daudzveidības trūkuma dēļ.

Bibliogrāfiskās atsauces:

• Grīnbaums, G., Templetons, A. R., Zarmi, Y., un Bar-David, S. (2014). Alēliskā bagātība pēc populācijas dibināšanas notikumiem - stohastiska modelēšanas sistēma, kas ietver gēnu plūsmu un ģenētisko novirzi. PloS one, 9 (12), e115203.
• Karalis, T. E., & Joblings, M. TO. (2009). Dibinātāji, dreifs un neuzticība: saistība starp Y hromosomu daudzveidību un patrilinālajiem uzvārdiem. Molekulārā bioloģija un evolūcija, 26 (5), 1093-1102.
• Pardo, L. M., Makkejs, I., Oostra, B., van Duiņns, C. M., & Aulchenko, Y. S. (2005). Ģenētiskā novirzīšanās ietekme uz jaunu ģenētiski izolētu populāciju. Cilvēka ģenētikas annals, 69 (3), 288-295.
• Slatkins, M. un Eksofjē, L. (2012). Sērijas dibinātāja ietekme diapazona paplašināšanas laikā: ģenētiskā novirze telpiskais analogs Ģenētika, 191 (1), 171-181.
• Vitloks, M. C. (1997). Dibinātāja ietekme un pīķa maiņa bez ģenētiskā novirzes: adaptīvas pīķa maiņas notiek viegli, ja vide nedaudz svārstās. Evolūcija, 51 (4), 1044-1048.