Evolutionair knelpunt: wat is het en hoe beïnvloedt het soorten?

Als we nadenken over de evolutie van levende wezens, is het eerste dat in ons opkomt natuurlijke selectie, die beroemde postulatie die Charles Darwin maakte in zijn tijdloze werk van vandaag: The Origin of the soorten. Ondanks het feit dat het meermaals is geherformuleerd en er nieuwe kennis over het onderwerp is verkregen, staat dit evolutionaire fenomeen buiten kijf.

Natuurlijke selectie gaat over een reeks zeer eenvoudige premissen: het genoom van levende wezens muteert, recombineert (bij seksuele voortplanting) en chromosomen kunnen van vorm en/of aantal veranderen. Omdat genen niet strak over generaties heen zijn, verschijnen er soms nieuwe eigenschappen die gunstig zijn voor de individuen die ze dragen. Op andere momenten zijn de mutaties stil of schadelijk, dus kijken ze niet naar de soort.

Laten we bijvoorbeeld zeggen dat een mutatie in een bepaald gen ervoor zorgt dat een vogel iets langere staartveren heeft. Als deze eigenschap vrouwtjes aantrekt, zal het mannetje met de lange staart zich meer voortplanten dan de rest van de individuen van zijn soort. Als deze eigenschap erfelijk is, zullen er steeds meer exemplaren met lange staarten verschijnen, omdat ze gemiddeld meer nakomelingen zouden krijgen. Uiteindelijk zou dit gunstige karakter uiteindelijk op de soort worden vastgelegd.

Dit is een duidelijk voorbeeld van natuurlijke selectie van seksuele aard, aangezien het de keuze van vrouwen is die het proces codeert. Hoe dan ook, wat niet iedereen weet, is dat in de natuur "niet alles een reden heeft". Als je verder leest weet je wat we bedoelen, want we vertellen je wat genetische drift is en een bijzonder opvallende variant ervan: de evolutionaire bottleneck.

• Gerelateerd artikel: "De theorie van biologische evolutie: wat het is en wat het verklaart"

Wat is genetische drift?

Evolutionaire mechanismen zijn niet perfect, hoezeer ze ook lijken bij het bestuderen van bepaalde aanpassingen van dieren in biologielessen. Natuurlijke selectie werkt als een onvrijwillige en onbewuste kracht, maar levende wezens "doen wat ze kunnen met wat ze hebben". Sommige eigenschappen zouden zeker ideaal zijn voor een dier in een specifieke omgeving, maar het kan zijn dat de mutatie Het is onmogelijk in de soort of dat, simpelweg, het lichaam van het dier niet is ontworpen om een ​​niche te exploiteren Dobbelsteen.

Daarnaast moet worden opgemerkt dat natuurlijke selectie niet het enige evolutionaire mechanisme in levende wezens is. Er is ook genetische drift, een stochastisch (niet-deterministisch) effect dat de variatie van genen door willekeurige generaties veroorzaakt, als gevolg van een steekproeffout.

Een praktisch voorbeeld

Laten we een voorbeeld nemen. In een dwergpopulatie zijn er 7 rode en 3 groene kevers. Het blijkt dat groen beter opgaat in de omgeving en daarom de kans op predatie verkleint en gemakkelijker kan worden gereproduceerd dan rood. Het lijdt geen twijfel dat groene ongewervelde dieren in dit geval 'meer geschikt zijn op een evolutionair niveau'.

Helaas, voordat deze 3 exemplaren kunnen paren, stapt een koe op de grond en verplettert ze. Het zoogdier heeft er niet bewust voor gekozen om het leven van de kevers te beëindigen, omdat het niet heeft geprobeerd op hen te jagen en ook geen interactie met hen heeft gehad. De eigenschap van deze coleopteranen was ongetwijfeld positief, maar bij toeval zijn de gunstige genen verdwenen.

Zodat, Genetische drift heeft de neiging de genetische diversiteit te verminderen: als er op 3 rode kevers was gestapt (de meest voorkomende eigenschap), zouden er nog 4 zijn die zich zouden kunnen voortplanten. Hoezeer de groene kleur ook gunstig zou zijn voor de soort, het is de toevallige tegenvaller dat het gen door een volledig anekdotische handeling uit de populatie is gewist. Dit is hoe genetische drift werkt.

In dit scenario wordt aangenomen dat de kans om betrapt te worden gelijk is voor groene en rode kevers. Zo niet, dan zou de steekproef niet willekeurig zijn.

Het evolutionaire knelpunt in genetische drift

Stel je voor dat in bovenstaand voorbeeld de populatie 10.000 kevers, 7.000 rode en 3.000 groene is: in deze In dit geval, hoeveel een koe 3 exemplaren van een specifieke kleur ook verplettert, de groene genen zullen lang blijven bestaan termijn. Met dit uitgangspunt is het duidelijk dat genetische drift veel meer invloed heeft op kleine populaties.

Het evolutionaire knelpunt is ondertussen: een gebeurtenis waarbij een plotselinge drastische afname van de bevolking wordt ervaren door een milieugebeurtenis, zoals een aardbeving, hongersnood, ziekte of, helaas, menselijke activiteiten. Als er in onze populatie van 10.000 veelkleurige kevers een overstroming is die slechts 10 exemplaren overlaat levend, is het niet moeilijk voor te stellen hoe genetische drift veel gemakkelijker zal kunnen optreden in de gehavende bevolking uitgeput.

Om de implicaties van een evolutionair knelpunt te begrijpen, moeten we een reeks termen ontleden die even concreet als opwindend zijn. Ga ervoor.

De minimaal levensvatbare populatie

In de conservatiebiologie is de minimum levensvatbare populatie (MVP) het minimum aantal individuen in een populatie dat kan overleven zonder dat het na verloop van tijd instort. Op theoretisch niveau kan de populatie met een aantal individuen groter dan de MVP bestaan ​​ondanks de normale natuurrampen, het gebrek aan verwacht voedsel of de effecten van eerder genetische drift beschreven.

Er is geen specifiek minimum aantal levensvatbare populaties, aangezien een soort als een gewone pad (Bufo spinosus) die duizenden eieren legt niet hetzelfde is. jaarlijks dan een olifant (Loxodonta africana), een soort waarvan de vrouwtjes bij de geboorte slechts één kalf werpen en een draagtijd hebben van 22 maanden. Afhankelijk van de ontwikkelingstijd, zwangerschap, voortplantingscycli en vele andere parameters, kan de MVP veel hoger of lager zijn.

In het algemeen kan universeel worden vastgesteld dat een optimale MVP bij elke soort er een is die ervoor zorgt dat de bevolkingsbestendigheid van 95-99% in 1.000 jaar, met dien verstande dat rampen en schadelijke gebeurtenissen zich kunnen voordoen tijdens dit interval tijdelijk. Zoals je je kunt voorstellen, als een knelpunt resulteert in een populatie met een getal onder de MVP, is het gedoemd te mislukken.

• Mogelijk bent u geïnteresseerd in: "Wat is de genetische code en hoe werkt het?"

Effectieve populatieomvang (Ne)

Een andere zeer interessante parameter (maar veel moeilijker te begrijpen) is de effectieve populatiegrootte (Ne). Dit is gedefinieerd als het aantal individuen dat een geïdealiseerde populatie zou moeten hebben voor een bepaalde hoeveelheid van belang om hetzelfde te zijn in de geïdealiseerde populatie als in de werkelijke populatie. Veel eenvoudiger gezegd, Ne helpt genetici het werkelijke aantal individuen te begrijpen dat zich in een populatie voortplant.

Laten we nog eens teruggaan naar onze kevers. In de initiële populatie van 10.000 exemplaren hebben we veel levende wezens, maar dit betekent niet dat ze allemaal gaan om zich elk jaar voort te planten, misschien omdat ze met elkaar concurreren of omdat de ruimte voor het leggen van eieren beperkt is. Daarom, zelfs als het totale aantal van de populatie 10.000 is (N: 10.000), zou de effectieve populatiegrootte bijvoorbeeld 300 individuen kunnen zijn (Ne: 300). Dit heeft veel implicaties op evolutionair niveau, aangezien het deze parameter is die er echt toe doet bij het kwantificeren van de mogelijke effecten van een bottleneck.

Dit voorbeeld klinkt misschien vergezocht, maar minieme effectieve maten zijn bijvoorbeeld heel gebruikelijk in wilde amfibieënpopulaties. Mannetjes concurreren intens met andere kanshebbers voor toegang tot vrouwtjes en, voor Helaas zijn er vele jaren droogtes en vinden ze niet genoeg waterbronnen om te storten de eieren. Dus zelfs als 1.000 volwassenen worden ondervraagd in een bepaalde populatie, kunnen er in dat jaar slechts 100 zijn gereproduceerd (zeer optimistisch).

Hervat

Samenvattend hebben we je hier geleerd wat genetische drift is, wat de bottleneck is en waar de effecten van afhangen. Als een catastrofale gebeurtenis aanleiding geeft tot een evolutionair knelpunt dat bovendien een populatie achterlaat? van een soort onder MVP die wordt gekenmerkt door een lage Ne, kun je je voorstellen dat de resultaat.

De effecten van deze gebeurtenis worden in eerste instantie misschien niet opgemerkt, maar met elke generatie van de getroffen populatie zal de genenpool eroderen en, daarom zullen de betrokkenen uiteindelijk lijden aan inteelt en verdwijnen door ziekten, mutaties, gebrek aan aanpassingen en biologische levensvatbaarheid uitgeput.

Bibliografische verwijzingen

• Barbadilla, A. (2012). De genetica van de bevolking. Autonome Universiteit van Barcelona. Aan: http://biologia. uab. es / divulgacio / genpob. html # factoren, geraadpleegd, 27 (10), 2012.
• López, S. F. (2001). Evolutie van klasse I histocompatibiliteitsgenen in straling van Zuid-Amerikaanse distelvinken (lúganos) (proefschrift, Complutense Universiteit van Madrid).
• Roffe, A. (2014, augustus). Genetische drift als een evolutionaire kracht. In IX Meeting AFHIC / XXV Epistemology and History of Sciences Conference.
• SEOANE, C. EN. S., KAGEYAMA, P. Y., RIBEIRO, A., MATIAS, R., Reis, M. S., BAWA, K., & SEBBENN, A. M. (2005). Effecten van bosfragmentatie op zaadmigratie en tijdelijke genetische structuur van Euterpe edulis Mart-populaties. Revista do Instituto Florestal, 17 (1), 23-43.