Genetische drift: wat is het en hoe beïnvloedt het de biologische evolutie?

Biologische evolutie, opgevat als de reeks veranderingen in erfelijke kenmerken in levende wezens door de generaties heen, is de motor van het leven zelf en aanpassing aan nieuwe omgevingen.

De variatie binnen een populatie van levende wezens wordt gegeven door een reeks mutaties in het DNA die willekeurig plaatsvinden, dat wil zeggen dat het niet reageert op een bewust mechanisme. Toch kunnen de selectieprocessen voor deze mutaties willekeurig zijn, of juist een volledig gefundeerde verklaring hebben.

Evolutie is dus een kracht die in stand wordt gehouden door willekeurige mutaties, genetische recombinatie tijdens seksuele reproductie en gene flow (toetreding van nieuwe leden in een populatie), naast vele andere factoren. Een van deze factoren van essentieel belang die vaak aan algemeen begrip ontsnapt, is de term die ons hier bezighoudt: genetische drift. Hier leggen we alles uit over dit fascinerende proces.

• Gerelateerd artikel: "De theorie van biologische evolutie"

Wat is genetische drift?

Ten eerste kunnen we deze complexe term definiëren als 'een evolutionaire kracht die samenwerkt met natuurlijke selectie door de allelfrequenties van soorten in de loop van de tijd te veranderen'. Als voorwoord moet worden opgemerkt dat: het is een stochastisch proces, dat wil zeggen, het gebeurt door toeval of sporadische niet-gecorreleerde effecten.

Naast dit aanvankelijke kenmerk is verlies nog een van de termen die genetische drift definiëren, aangezien dit: selectiekracht bevordert de variatie van allelen in de populatie, fixeert sommige en bevordert de verdwijning van anderen. We zullen het in meer detail zien in de volgende regels.

Over allelen en populatie

Vereenvoudiging van genetische termen, we kunnen bevestigen dat een allel elk van de variaties is die hetzelfde gen kan presenteren. Een klassiek voorbeeld hiervan zijn de erwtenzaden die Mendel gebruikt om genetische segregatie tussen generaties te verklaren. Een dominant "A"-allel kan coderen voor een groene zaadkleur, terwijl een recessief "a"-allel codeert voor een gele kleur.

Aangezien de meeste dieren diploïde wezens zijn (die twee sets homologe chromosomen in hun kern hebben), is elk van de twee coderende allelen van een karakter zal respectievelijk van de vader en de moeder komen, daarom zijn de mogelijke variaties in dit geval de volgende: AA, Aa en aa. Dus als we begrijpen dat een individu twee allelen voor elk gen erft, zal zijn fenotype (uiterlijke kenmerken) komen direct gecodeerd door hun genotype (allele combinaties in hun genoom), dat wordt geërfd als een combinatie van die van Zijn ouders.

Ten tweede moet de term 'bevolking' een beetje worden onderzocht op het gebied van biologie, aangezien genetische drift werkt op populaties en niet op de soort zelf. Een soort is een "gesloten" concept, omdat het geen genen kan uitwisselen met andere verschillende entiteiten. Aan de andere kant wordt een populatie opgevat als een "open" compartiment, omdat verschillende leden van andere leden kunnen binnenkomen. populaties maar van dezelfde soort en zich daartussen voortplanten, een gebeurtenis die van vitaal belang zal zijn in lijnen later. Zodra we beide termen in het algemeen hebben vastgesteld, zijn we klaar om de basis van genetische drift te begrijpen.

• Mogelijk bent u geïnteresseerd in: "Speciatie: wat het is en hoe het zich ontwikkelt in biologische evolutie"

Theoretische basis van drift

Het is tijd om vast te houden aan de stoel, omdat rondingen en termen een beetje ingewikkeld zijn om uit te leggen. Genetische drift wordt bepaald door de variantie van de allelfrequentie, dat wil zeggen de variabiliteit van karakters met betrekking tot het gemiddelde. We kunnen deze evolutionaire kracht dus berekenen met behulp van de volgende formule:

• sp2 komt overeen met de variantie van de allelfrequenties van de populaties, dat wil zeggen, de genetische drift zelf.
• p en q zijn de allelfrequenties van twee populaties voor een personage.
• N is het aantal individuen binnen elk van de twee populaties.

Natuurlijk wordt elk van deze parameters verkregen door middel van complexe formules, dus we gaan ons niet meer concentreren op de wiskundige basis van deze evolutionaire kracht. Als een idee na het lezen van deze regels duidelijk moet zijn, is het het volgende: hoe kleiner de populatie, hoe meer macht genetische drift zal hebben over zijn leden.

De effectieve populatiegrootte:

In de vorige paragraaf hebben we een sleutelbegrip geïntroduceerd: bevolkingsomvang. De waarheid is dat, wanneer rekening wordt gehouden met de omvang van genetische drift, wetenschappers het niet alleen waard zijn om de individuen in een populatie te tellen. In deze gevallen het aantal dieren dat zich erin voortplant, moet op betrouwbare wijze worden gekwantificeerd.

Een heel duidelijk voorbeeld van het verschil tussen de totale populatie en de effectieve populatieomvang zijn demografische studies over amfibieën. Een gewone paddenpopulatie kan bijvoorbeeld uit 120 leden bestaan. Als we onze toevlucht nemen tot genetische analyse, kunnen we vaststellen dat in totaal slechts ongeveer 40 volwassenen zich jaarlijks voortplanten, waardoor er een maximum aan nakomelingen overblijft. Dus de effectieve populatieomvang (Ne) die zou lijden onder de effecten van drift zou 40 zijn, niet 120.

De effecten van genetische drift

Genetische drift heeft verschillende effecten op de populaties van levende wezens, maar we kunnen ze in twee grote blokken verdelen:

• Produceert een verandering in allelfrequenties binnen de populatie. Dit kan betekenen dat deze toenemen of afnemen, het is namelijk puur toeval.
• Vermindert genetische variatie op lange termijn in populaties.

Dit laatste punt is van essentieel belang, aangezien: genetische drift vermindert de variabiliteit, wat zich uiteindelijk vertaalt in een grotere kwetsbaarheid van de bevolking voor veranderingen in het milieu. Laten we een praktisch voorbeeld nemen.

Als we in een fictieve populatie van 10 vogels 8 rode en 2 gele hebben, is het normaal om te denken dat het door puur toeval waarschijnlijker is dan in de volgende generatie lijken de rode leden meer vertegenwoordigd (want als van die 10 er maar 3 worden gereproduceerd, bestaat de mogelijkheid dat ze alle 3 gekleurd zijn Rood). In de eerste generatie zou de allelfrequentie van het rode teken "p" 0,8 zijn, terwijl het gele teken "q" een frequentie van 0,2 zou hebben.

Als slechts 3 mannetjes en vrouwtjes van rode kleur zich voortplanten in een gebeurtenis, zou theoretisch het allel q kunnen verdwijnen in de volgende generatie, dus p = 1 en q = 0, alle nakomelingen zijn rood (het teken p zou hebben instellen). Dit is het echte effect van genetische drift, die: bij toeval produceert het een fixatie van de meest verspreide karakters in de populatie en eindigt het met het weggooien van de meest unieke.

De redding van de bevolking

Gelukkig hebben we een kracht die deze willekeurige selectie grotendeels vermijdt: natuurlijke selectie. In dit geval, we worden geconfronteerd met een evolutionaire motor die helemaal niet overeenkomt met willekeurige en stochastische processen, omdat de kenmerken van elk individu hun overleving, reproductie en daaruit voortvloeiende representatie in toekomstige generaties kunnen bepalen.

Er moet ook worden opgemerkt dat het hierboven aangehaalde voorbeeld behoorlijk mank is vanwege het zelfopgelegde reductionisme, aangezien het duidelijk is dat veel morfologische karakters door meer dan één gen worden gecodeerd (zoals de kleur van de ogen, voor) voorbeeld). Bovendien is het in een populatie van 1000 individuen in plaats van 10 duidelijk dat het verdwijnen van een allel veel complexer is dan het "uitwissen" ervan in een enkele generatie.

Aan de andere kant, gene flow is een ander sleutelconcept dat de effecten van genetische drift vermijdt. Een allel kan in de loop van de tijd in een populatie worden vastgelegd, maar als er nieuwe leden verschijnen met verschillende allelen enles reproduceren met de individuen van de oorspronkelijke populatie, wordt in het volgende een hernieuwde genetische variabiliteit geïntroduceerd: generaties.

Ten slotte is het noodzakelijk om dat te beperken mutaties komen willekeurig voor in levende wezens. Er kunnen dus variaties ontstaan ​​in het DNA die coderen voor nieuwe allelen, daarom (at minder theoretisch) in een gesloten populatie kunnen nieuwe karakters blijven verschijnen in a sporadisch.

Hervat

Zoals we hebben gezien, genetische drift het is de belangrijkste evolutionaire motor van levende wezens, samen met natuurlijke selectie, maar het verschilt van de laatste vanwege zijn lukrake en willekeurige aard. Vanuit een puur theoretisch oogpunt, als er geen gebeurtenissen waren zoals gene flow, het verschijnen van mutaties of de natuurlijke selectie, zouden alle populaties uiteindelijk maar één allel voor elk gen hebben, zelfs als er veel nodig waren generaties.

Dit vertaalt zich natuurlijk in minder genetische variabiliteit, wat een slechtere reactie op populatie- en individueel niveau betekent op veranderingen en ongunstige omgevingsfactoren. Genetische drift wordt dus tegengegaan door het leven zelf, aangezien het natuurlijk een duidelijk schadelijk karakter heeft.

Bibliografische referenties:

• Genetische drift, khanacademy.org. Opgehaald op 23 oktober om 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% 20overige% 20alelos.
• Eguiarte, L., Aguirre-Planter, E., Scheinvar, E., González, A., & Souza, V. (2010). Gene flow, differentiatie en genetische structuur van populaties, met voorbeelden in Mexicaanse plantensoorten. Laboratorium voor Moleculaire en Experimentele Evolutie, Afdeling Evolutionaire Ecologie, Instituut voor Ecologie, Nationale Autonome Universiteit van Mexico, 1-30.
• Futuyma, D. J. (1992). Evolutionaire biologie (Vol. 2). 2. red. Ribeirão Preto: SBG.