Genetisk drift: hva er det og hvordan påvirker det biologisk evolusjon?

Biologisk evolusjon, oppfattet som settet med endringer i arvelige egenskaper i levende vesener gjennom generasjoner, er livets motor og tilpasning til nye miljøer.

Variasjon i en populasjon av levende vesener skyldes en rekke mutasjoner i DNA som skjer tilfeldig, det vil si at den ikke reagerer på en bevisst mekanisme. Allikevel kan utvalgsprosessene for disse mutasjonene være tilfeldige, eller tvert imot, ha en fullstendig begrunnet forklaring.

Dermed er evolusjon en kraft som opprettholdes av tilfeldige mutasjoner, genetisk rekombinasjon under seksuell reproduksjon og genstrøm (innføring av nye medlemmer i en populasjon), blant mange andre faktorer. En av disse faktorene av vesentlig betydning som ofte unnslipper generell forståelse, er begrepet som gjelder oss her: Genetisk drift. Her forklarer vi alt om denne fascinerende prosessen.

• Relatert artikkel: "Teorien om biologisk evolusjon"

Hva er genetisk drift?

For det første kan vi definere dette komplekse begrepet som "en evolusjonskraft som fungerer i forbindelse med naturlig seleksjon ved å endre artens allelfrekvenser over tid." Som forord skal det bemerkes at

det er en stokastisk prosess, det vil si at det skjer på grunn av tilfeldigheter eller sporadiske ukorrelerte effekter.

I tillegg til denne innledende karakteristikken, er et annet av begrepene som definerer genetisk drift tap, siden dette seleksjonsstyrke fremmer variasjonen av alleler i befolkningen, fikser noe og fremmer forsvinningen av andre. Vi vil se det mer detaljert i de følgende linjene.

Om alleler og befolkning

Forenkling av genetiske termer, vi kan bekrefte at en allel er hver av variasjonene som det samme genet kan presentere. Et klassisk eksempel på dette er ertefrøene som Mendel bruker for å forklare genetisk segregering på tvers av generasjoner. En dominerende "A" allel kan kode for en grønn frøfarge, mens en recessiv "a" allel koder for en gul farge.

Ettersom de fleste dyr er diploide vesener (som har to sett med homologe kromosomer i kjernen), hver av de to kodende allelene av et tegn vil komme fra henholdsvis far og mor, og det er derfor de mulige variasjonene i dette tilfellet vil være følgende: AA, Aa og aa. Dermed, hvis vi forstår at et individ arver to alleler for hvert gen, vil hans fenotype (ytre egenskaper) komme direkte kodet av deres genotype (allelkombinasjoner i deres genom), som arves som en kombinasjon av de av Foreldrene hans.

For det andre må begrepet "befolkning" utforskes litt innen biologi siden genetisk drift virker på populasjoner og ikke på selve arten. En art er et "lukket" konsept, siden den ikke kan utveksle gener med andre forskjellige enheter. På den annen side er en befolkning oppfattet som et ”åpent” rom, siden forskjellige medlemmer av andre medlemmer kan komme inn. populasjoner, men av samme art og reprodusere blant dem, en begivenhet som vil være av avgjørende betydning i linjene seinere. Når vi har etablert begge begrepene på en generell måte, er vi klare til å forstå grunnlaget for genetisk drift.

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

Teoretisk grunnlag for drift

Det er på tide å holde fast i setet, ettersom kurver og vilkår kommer litt kompliserte å forklare. Genetisk drift bestemmes av variansen til allelfrekvensen, det vil si variabiliteten til tegn i forhold til gjennomsnittet. Dermed kan vi beregne denne evolusjonskraften ved hjelp av følgende formel:

• sp2 tilsvarer variansen av allelfrekvensene til populasjonene, det vil si selve den genetiske driften.
• p og q er allelfrekvensene til to populasjoner for et tegn.
• N er antall individer innen hver av de to populasjonene.

Selvfølgelig oppnås hver av disse parametrene gjennom komplekse formler, så vi skal ikke fokusere mer på det matematiske grunnlaget for denne evolusjonære kraften. Hvis en idé må være tydelig etter å ha lest disse linjene, er den følgende: jo mindre populasjonsstørrelse, jo mer kraft vil genetisk drift ha over medlemmene.

Den effektive befolkningsstørrelsen

Vi har innført et nøkkeluttrykk i forrige avsnitt: befolkningsstørrelse. Sannheten er at når man tar i betraktning størrelsen på genetisk drift, er forskere ikke bare verdt å telle individene i en befolkning. I disse tilfellene antall dyr som reproduserer i det, må kvantifiseres pålitelig.

Et veldig tydelig eksempel på forskjellen mellom total befolkning og effektiv populasjonsstørrelse er demografiske demografiske studier. En vanlig paddepopulasjon kan for eksempel bestå av 120 medlemmer. Hvis vi griper til genetisk analyse, kan vi se at det bare er rundt 40 voksne voksne som reproduserer årlig, og etterlater maksimalt avkom. Dermed ville den effektive befolkningsstørrelsen (Ne) som ville lide av effekten av drift være 40, ikke 120.

Effektene av genetisk drift

Genetisk drift har flere effekter på populasjonene av levende vesener, men vi kan dele dem i to store blokker:

• Produserer en endring i allelfrekvensene i befolkningen. Dette kan bety at disse øker eller reduseres, ettersom det er snakk om ren tilfeldighet.
• Reduserer langsiktig genetisk variasjon i populasjoner.

Dette siste punktet er av avgjørende betydning siden genetisk drift reduserer variabilitet, noe som til slutt oversettes til større sårbarhet for befolkningen for miljøendringer. La oss ta et praktisk eksempel.

Hvis vi har en fiktiv bestand på 10 fugler, 8 røde og 2 gule, er det naturlig å tro at det ved en tilfeldighet er mer sannsynlig enn i neste generasjon de røde medlemmene ser mer representert ut (for hvis bare 3 av dem er reprodusert, er det en mulighet for at de 3 er farget Rød). I den første generasjonen ville allelfrekvensen til det røde tegnet "p" være 0,8, mens det gule tegnet "q" ville ha en frekvens på 0,2.

Hvis bare 3 hanner og kvinner med rød farge reproduserer i en hendelse, kan teoretisk allelen q forsvinne i neste generasjon, så p = 1 og q = 0, alle etterkommere er røde (tegnet p ville ha vært sett). Dette er den virkelige effekten av genetisk drift, som ved en tilfeldighet produserer den en fiksering av de mest distribuerte tegnene i befolkningen og ender med å forkaste de mest unike.

Befolkningens frelse

Heldigvis har vi en kraft som i stor grad unngår dette tilfeldige utvalget: naturlig utvalg. I dette tilfellet, vi står overfor en evolusjonær motor som ikke tilsvarer tilfeldige og stokastiske prosesser, siden egenskapene til hver enkelt kan bestemme deres overlevelse, reproduksjon og påfølgende representasjon i fremtidige generasjoner.

Det skal også bemerkes at eksemplet sitert ovenfor er ganske haltende på grunn av selvpålagt reduksjonisme, siden mange morfologiske tegn er kodet av mer enn ett gen (for eksempel øyenfargen, for eksempel). Videre, i en befolkning på 1000 individer og ikke 10, er det klart at forsvinningen av en allel er mye mer kompleks enn "sletting" i en enkelt generasjon.

På den andre siden, genstrømning er et annet nøkkelbegrep som unngår effekten av genetisk drift. En allel kan bli fast i en befolkning over tid, men hvis nye medlemmer vises med forskjellige alleler og reprodusere med individene i den opprinnelige populasjonen, blir en fornyet genetisk variasjon introdusert i det følgende generasjoner.

Til slutt er det nødvendig å begrense det mutasjoner forekommer tilfeldig i levende ting. Dermed kan det oppstå variasjoner i DNA som koder for nye alleler, og det er derfor (kl mindre teoretisk) i en lukket befolkning, kan nye tegn fortsette å vises i en sporadisk.

Gjenoppta

Som vi har sett, genetisk drift det er den viktigste evolusjonære motoren til levende vesener sammen med naturlig utvalg, men den skiller seg fra sistnevnte på grunn av sin tilfeldige og tilfeldige natur. Rent teoretisk sett, hvis det ikke var hendelser som genstrømning, utseendet til mutasjoner eller naturlig utvalg, ville alle populasjoner bare ha en allel for hvert gen, selv om det tok mange generasjoner.

Dette oversettes naturligvis til mindre genetisk variabilitet, noe som betyr en dårligere respons på befolkningen og individnivå til endringer og miljøsikkerhet. Dermed motvirkes genetisk drift av selve livet, siden det selvfølgelig har en klar skadelig karakter.

Bibliografiske referanser:

• Genetic Drift, khanacademy.org. Hentes 23. oktober kl 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 annen% 20 alelos.
• Eguiarte, L., Aguirre-Planter, E., Scheinvar, E., González, A., & Souza, V. (2010). Genstrømning, differensiering og genetisk struktur av populasjoner, med eksempler på meksikanske plantearter. Laboratory of Molecular and Experimental Evolution, Department of Evolutionary Ecology, Institute of Ecology, National Autonomous University of Mexico, 1-30.
• Futuyma, D. J. (1992). Evolusjonær biologi (Vol. 2). 2. red. Ribeirão Preto: SBG.