Grunnleggereffekt: hva det er og hvordan det påvirker biologisk evolusjon

Fra datoen for utgivelsen av "The Origin of Species" av den berømte Charles Darwin i 1859, mennesker oppfatter ikke lenger levende vesener som urokkelige og statiske enheter i sin historie evolusjonær. I følge postuleringen av teorien om naturlig seleksjon gjennomgår levende vesener tilfeldige mutasjoner i hele generasjoner, og noen tegn er faste på grunn av deres nytte, mens andre blir diskriminert og forsvinner med vær.

For eksempel kan et individ av en bestemt bankfarget møllart gjennomgå en mutasjon i et melaninproduserende gen under utviklingen og presenterer derfor et helt farget svart. Hvis dette trekket er arvelig og hjelper prøven til å forbli skjult i barken på trær i lengre tid, vil den reprodusere flere ganger, ettersom dens biologiske evne vil ha økt. Dermed vil denne egenskapen spre seg i hele populasjonen, ettersom svart møll vil reprodusere mer enn hvite møll. Så enkelt som det.

På den annen side kan den svarte fargen på møll lettere tiltrekke seg rovdyrs oppmerksomhet, og det muterte individet blir byttet så snart det er født. I dette tilfellet vil det dø direkte, og det skadelige genet vil forsvinne fra befolkningens genbasseng. Med disse fundamentene på plass fordyper vi oss i

grunnlegger-effekten, eller hva er det samme, konsekvensene avledet av eksistensen av en veldig liten bestand av en art i et gitt økosystem.

• Relatert artikkel: "Atferdsmessig genetikk: definisjon, og dens 5 viktigste funn"

Grunnleggende om genetisk drift

Som vi allerede har sagt, posterte Darwin i "The Origin of Species" naturlig utvalg som den evolusjonære motoren til populasjoner, men det er interessant å vite at dette ikke er den eneste mekanismen i naturen som varierer allelfrekvensen til vesener i live. Også vi har genetisk drift, en helt stokastisk prosess som er en konsekvens av tilfeldig prøvetaking i reproduksjon, og som generelt har en tendens til å redusere genetisk mangfold organismer (homozygosity). La oss se på det samme eksemplet som er sitert ovenfor fra et annet perspektiv.

La oss si at vi har en mini-populasjon på 5 møll, 4 hvite og en svarte. Det viser seg at fargen svart er virkelig gunstig for arten fordi den gir utmerket etterligning i trebark, men dessverre dør det muterte svarte eksemplaret når det kolliderer med glasset på en bil. Fargen hans har ikke hatt noe å gjøre med hans død, og til tross for at han presenterer en gunstig karakter, blir den fullstendig slettet fra befolkningen.

På grunn av denne "samplingsfeilen" kan fullstendig levedyktige alleler for en bestemt populasjon noen ganger forsvinne, uten å ta hensyn til logiske grunner eller mekanismene for naturlig utvalg. Uansett, det bør bemerkes at genetisk drift fungerer mye sterkere i små populasjoner: Hvis vi hadde 5000 møll i den siterte befolkningen og 1000 av dem var svarte, er sjansen for at alle de svarte vil forsvinne tilfeldig mye lavere.

Ved å forklare genetisk drift spiller mange flere konsepter viktige roller. Noen av dem er allelfrekvenser, effektiv populasjonsstørrelse, potensielle flaskehalser, etc. I alle fall skal vi i de gjenværende linjene fokusere på en av de mest kjente årsakene til genetisk drift i zoologiens verden: grunnlegger-effekten.

Hva er grunnlegger-effekten?

Grunnlegger-effekten er en av de klareste årsakene til genetiske drivmekanismer, sammen med ressursbegrensningene i et gitt miljø og den evolusjonære flaskehalsen. I dette spesifikke tilfellet snakker vi om tap av genetisk informasjon når en liten del av en stor befolkning blir uavhengig av den på et annet terreng.

La oss se etter et nytt eksempel, fordi malingenes farge ikke gir mer. Anta at vi har en bestand på 200 fugler, som hvert år foretar en transatlantisk trekk fra kontinent til kontinent for å reprodusere. Av en eller annen grunn, på en av disse krevende turene, er 10 av disse fuglene atskilt fra flokken innledende på jakt etter nye territorier og, utmattet, søke tilflukt på en liten øy midt i ingenting.

Hvis denne øya har de nødvendige ressursene og det er en klar mangel på rovdyr, kan disse 10 fuglene bosette seg på øya og bestemme seg for ikke å trekke. Dermed er det etablert en ny populasjon på 10 eksemplarer fra en annen som besto av 200. Valgprøven har vært helt tilfeldig, og derfor kan allelfrekvensen til de nye individene være veldig forskjellig fra den som forventes i befolkningen generelt.

For eksempel kan 1 av 100 fugler ha en større regning enn resten og 1 av 50 er grønne i stedet for gule. Hvis det viser seg at, som et resultat av tilfeldighet, presenterer 3 av disse grunnleggende fuglene disse egenskapene i en samlet befolkning på 10, er det mer enn mulig at disse allelene vil bli fikset i fremtidige generasjoner til tross for at de ikke er det "regelen". Så det, grunnlegger-effekten kan føre til at trekk blir fikset i en art som, hvis det var en større bestand, aldri ville gjort det.

• Du kan være interessert i: "Genetisk drift: hva er det og hvordan påvirker det biologisk evolusjon?"

Effektene av grunnlegger-effekten

Som du kan forestille deg, avhengig av egenskapene til "grunnleggerne", kan en dyp rift finne sted over tid mellom medlemmene av den opprinnelige befolkningen og den nye. Saken blir mye mer interessant hvis vi vurderer at i tillegg naturlig utvalg vil sannsynligvis også påvirke allelene til grunnleggerne annerledes enn de som er tilstede i den store befolkningen.

Hvis vi fortsetter med det forrige eksemplet, er det klart at det å være 10 eksemplarer i et eksotisk miljø ikke er noe som å bo i en gruppe på 200 i et kontinentalt terreng. Derfor kan de valgte atypiske egenskapene (stor regning og grønn farge) være gunstige på lang sikt for de som bærer dem. For eksempel forekommer det oss at en grønn fargetone kan etterligne fuglen på toppen av palmer, og et stort nebb ville være veldig nyttig for å bryte kokosnøttene og få tilgang til mat.

I tillegg til "samplingsfeilen" til selve utvalget, er det mulig at utvalget favoriserer atypiske genotyper (og fenotyper) over tid på grunn av de nye påleggene av miljøet. Dermed vil avkomene til grunnleggerne være grønnere og grønnere og med den høyeste toppen statistisk sett, til de når et punkt med maksimal egnethet for utnyttelse av deres nye nisje. Husk at evolusjon skaper ikke perfekte vesener, fordi de i folkemunne og syndende reduksjonister sa: "du gjør det du kan med det du har".

I dette konkrete og perfekte scenariet kunne det forventes at kolonisatorene på øya ender opp med å bli en underart og senere deres egen art gjennom århundrene. Når et medlem av øypopulasjonen ikke klarer å reprodusere med en annen av originalen (enten ved anatomi, atferd, precigotic barrierer og mer) kan det sies at begge prøvene til slutt tilhører en forskjellige arter. Dette er et klart eksempel på hvordan grunnlegger-effekten kan indusere spesiering i et øyemiljø.

• Du kan være interessert i: "Speciation: hva det er og hvordan det utvikler seg i biologisk evolusjon"

Gjenoppta

Vi har presentert deg for en idyllisk setting slik at du forstår hva grunnlegger-effekten er, men dessverre fungerer ikke naturen vanligvis slik. En av de store svakhetene til små populasjoner er at de har en tendens til homozygositet og innavl, det er det det vil si at genetisk variasjon går tapt gjennom generasjonene på grunn av mangel på reproduktive individer ikke velkjent. Dermed er det mest sannsynlig at en populasjon på 10 eksemplarer aldri vil starte, og hvis den gjør det, vil avkomene 3-4 generasjoner senere ikke ende opp med å være levedyktige.

Det er også mulig at en karakter som tidligere økte evolusjonær levedyktighet, uansett årsak, slutter å gjøre det over tid.

Hvis det ikke er noe genetisk mangfold (hvis de samme allelene alltid er faste), vil alle individer i en liten befolkning være mer eller mindre like forberedt på miljøendringer, så risikoen for utryddelse multipliseres betydelig. Grunnlegger-effekten kan fremme spesiering, men også den totale forsvinningen av en populasjon på grunn av mangel på genetisk mangfold.

Bibliografiske referanser:

• Greenbaum, G., Templeton, A. R., Zarmi, Y., og Bar-David, S. (2014). Allel rikdom etter populasjonsgrunnleggende hendelser - et stokastisk modelleringsrammeverk som inkluderer genstrøm og genetisk drift. PloS one, 9 (12), e115203.
• King, T. E., & Jobling, M. TIL. (2009). Grunnleggere, drift og utroskap: forholdet mellom Y-kromosomdiversitet og patrilineære etternavn. Molecular Biology and Evolution, 26 (5), 1093-1102.
• Pardo, L. M., MacKay, I., Oostra, B., van Duijn, C. M., og Aulchenko, Y. S. (2005). Effekten av genetisk drift i en ung genetisk isolert populasjon. Annaler av human genetikk, 69 (3), 288-295.
• Slatkin, M., & Excoffier, L. (2012). Serielle grunnleggereffekter under utvidelse av rekkevidden: en romlig analog av genetisk drift. Genetikk, 191 (1), 171-181.
• Whitlock, M. C. (1997). Grunnleggende effekter og toppskift uten genetisk drift: adaptive toppskift forekommer lett når miljøene svinger litt. Evolusjon, 51 (4), 1044-1048.