Dryf genetyczny: co to jest i jak wpływa na ewolucję biologiczną?

Ewolucja biologiczna, pojmowana jako zbiór zmian cech dziedzicznych w żywych istot przez pokolenia, jest motorem samego życia i adaptacji do nowych środowiska.

Zmienność w populacji żywych istot jest spowodowana serią mutacji DNA, które zachodzą losowo, to znaczy nie reagują na świadomy mechanizm. Mimo to procesy selekcji dla tych mutacji mogą być losowe lub wręcz przeciwnie, mają w pełni uzasadnione wyjaśnienie.

Tak więc ewolucja jest siłą utrzymywaną przez losowe mutacje, rekombinację genetyczną podczas rozmnażanie płciowe i przepływ genów (wprowadzanie nowych członków do populacji), wśród wielu innych czynników. Jednym z tych czynników o zasadniczym znaczeniu, który często wymyka się ogólnemu rozumieniu, jest termin, który nas tutaj dotyczy: dryf genetyczny. Tutaj wyjaśniamy wszystko na temat tego fascynującego procesu.

• Powiązany artykuł: „Teoria ewolucji biologicznej”

Czym jest dryf genetyczny?

Po pierwsze, możemy zdefiniować ten złożony termin jako „siłę ewolucyjną, która działa w połączeniu z doborem naturalnym poprzez zmianę częstotliwości alleli gatunków w czasie”. Na wstępie należy zauważyć, że

jest to proces stochastyczny, to znaczy dzieje się z powodu przypadku lub sporadycznych nieskorelowanych efektów.

Oprócz tej początkowej cechy, innym terminem określającym dryf genetyczny jest strata, ponieważ to siła selekcyjna promuje zmienność alleli w populacji, utrwalając niektóre i promując zanikanie inne. Zobaczymy to bardziej szczegółowo w kolejnych wierszach.

O allelach i populacji

Uproszczenie terminów genetycznych, możemy potwierdzić, że allel jest każdą z odmian, które może prezentować ten sam gen. Klasycznym tego przykładem są nasiona grochu używane przez Mendla do wyjaśnienia segregacji genetycznej na przestrzeni pokoleń. Dominujący allel „A” może kodować zielony kolor nasion, podczas gdy recesywny allel „a” koduje kolor żółty.

Ponieważ większość zwierząt to istoty diploidalne (które mają w jądrze dwa zestawy homologicznych chromosomów), każdy z dwóch kodujących alleli postaci będzie pochodzić odpowiednio od ojca i matki, dlatego możliwe warianty w tym przypadku byłyby następujące: AA, Aa i aa. Tak więc, jeśli zrozumiemy, że osobnik dziedziczy dwa allele dla każdego genu, jego fenotyp (cechy zewnętrzne) nadejdzie bezpośrednio kodowane przez ich genotyp (kombinacje alleliczne w ich genomie), który jest dziedziczony jako kombinacja Jego rodzice.

Po drugie, termin „populacja” należy nieco zbadać w sferze biologii, ponieważ dryf genetyczny działa na populacje, a nie na sam gatunek. Gatunek jest pojęciem „zamkniętym”, ponieważ nie może wymieniać genów z innymi różnymi bytami. Z drugiej strony populacja jest rozumiana jako przedział „otwarty”, ponieważ mogą wejść różni członkowie innych członków. populacje, ale tego samego gatunku i rozmnażają się wśród nich, co będzie miało żywotne znaczenie w liniach później. Po ustaleniu obu terminów w sposób ogólny, jesteśmy gotowi zrozumieć podstawy dryfu genetycznego.

• Możesz być zainteresowany: „Specjacja: co to jest i jak rozwija się w ewolucji biologicznej”

Teoretyczne podstawy dryfu

Nadszedł czas, aby trzymać się siedzenia, ponieważ krzywe i terminy są nieco skomplikowane do wyjaśnienia. Dryf genetyczny jest określana przez wariancję częstości alleli, czyli zmienność cech względem średniej. Tak więc możemy obliczyć tę siłę ewolucyjną za pomocą następującego wzoru:

• sp2 odpowiada wariancji częstości alleli populacji, czyli samemu dryfowi genetycznemu.
• p i q to częstości alleli dwóch populacji dla postaci.
• N to liczba osobników w każdej z dwóch populacji.

Oczywiście każdy z tych parametrów uzyskuje się za pomocą skomplikowanych wzorów, więc nie będziemy się bardziej skupiać na matematycznych podstawach tej siły ewolucyjnej. Jeśli pomysł musi być jasny po przeczytaniu tych wierszy, to jest to: im mniejsza liczebność populacji, tym większą moc będzie miał dryf genetyczny nad jej członkami.

Efektywna wielkość populacji

W poprzednim akapicie wprowadziliśmy kluczowe pojęcie: wielkość populacji. Prawda jest taka, że ​​biorąc pod uwagę wielkość dryfu genetycznego, naukowcy są warci nie tylko liczenia osobników w populacji. W tych przypadkach liczba zwierząt, które się w nim rozmnażają, musi być wiarygodnie określona ilościowo.

Bardzo wyraźnym przykładem różnicy między całkowitą populacją a efektywną wielkością populacji są badania demograficzne płazów. Na przykład populacja ropuchy szarej może składać się ze 120 członków. Jeśli odwołamy się do analizy genetycznej, możemy zaobserwować, że z pewnością tylko około 40 dorosłych osobników rocznie rozmnaża się, pozostawiając maksymalnie potomstwo. Zatem efektywna wielkość populacji (Ne), która odniosłaby skutki dryfu, wynosiłaby 40, a nie 120.

Skutki dryfu genetycznego

Dryf genetyczny ma kilka skutków dla populacji żywych istot, ale możemy je podzielić na dwa duże bloki:

• Powoduje zmianę częstości alleli w populacji. Może to oznaczać, że te się zwiększają lub zmniejszają, ponieważ jest to kwestia czystego przypadku.
• Zmniejsza długoterminową zmienność genetyczną w populacjach.

Ten ostatni punkt ma zasadnicze znaczenie, ponieważ dryf genetyczny zmniejsza zmienność, co ostatecznie przekłada się na większą podatność populacji na zmiany środowiskowe. Weźmy praktyczny przykład.

Jeśli mamy w fikcyjnej populacji 10 ptaków, 8 czerwonych i 2 żółte, to naturalne jest, że przez czysty przypadek jest to bardziej prawdopodobne niż w następne pokolenie, czerwone członki wydają się bardziej reprezentowane (ponieważ jeśli z tych 10 tylko 3 są reprodukowane, istnieje możliwość, że wszystkie 3 są kolorowe Czerwony). W pierwszym pokoleniu częstość alleli czerwonego znaku „p” wynosiłaby 0,8, a żółtego znaku „q” miałaby częstotliwość 0,2.

Gdyby w zdarzeniu rozmnażały się tylko 3 samce i samice koloru czerwonego, teoretycznie allel q mógłby zniknąć w następne pokolenie, więc p = 1 i q = 0, wszyscy potomkowie są czerwoni (znak p byłby zestaw). To jest prawdziwy efekt dryfu genetycznego, który przez przypadek powoduje to fiksację najbardziej rozproszonych postaci w populacji i kończy się odrzuceniem najbardziej unikalnych.

Zbawienie populacji

Na szczęście mamy siłę, która w dużej mierze unika tej przypadkowej selekcji: dobór naturalny. W tym przypadku, mamy do czynienia z silnikiem ewolucyjnym, który w ogóle nie odpowiada procesom losowym i stochastycznym, ponieważ cechy każdego osobnika mogą determinować ich przetrwanie, reprodukcję i w konsekwencji reprezentację w przyszłych pokoleniach.

Należy również zauważyć, że przytoczony powyżej przykład jest dość kulejący z powodu narzuconego sobie redukcjonizmu, ponieważ wyraźnie wiele cech morfologicznych jest zakodowanych przez więcej niż jeden gen (np. kolor oczu, na przykład przykład). Co więcej, w populacji 1000 osobników, a nie 10, jasne jest, że zniknięcie allelu jest znacznie bardziej złożone niż jego „usunięcie” w jednym pokoleniu.

Z drugiej strony, przepływ genów to kolejna kluczowa koncepcja, która pozwala uniknąć skutków dryfu genetycznego. Allel może zostać utrwalony w populacji z biegiem czasu, ale jeśli pojawią się nowi członkowie z różnymi allelami i rozmnażać się z osobnikami z populacji początkowej, w dalszej części wprowadza się odnowioną zmienność genetyczną pokolenia.

Wreszcie trzeba to ograniczyć mutacje występują losowo w żywych organizmach. W związku z tym w DNA kodującym nowe allele mogą powstawać wariacje, i właśnie dlatego (at mniej teoretycznie) w zamkniętej populacji nowe postacie mogą nadal pojawiać się w sporadyczny.

Wznawianie

Jak widzieliśmy, dryf genetyczny jest głównym motorem ewolucyjnym istot żywych wraz z doborem naturalnym, ale różni się od tej ostatniej przypadkowością i przypadkowym charakterem. Z czysto teoretycznego punktu widzenia, gdyby nie było takich zdarzeń, jak przepływ genów, pojawienie się mutacji lub dobór naturalny, wszystkie populacje miałyby jeden allel dla każdego genu, nawet jeśli zajęłoby to wiele pokolenia.

To oczywiście przekłada się na mniejszą zmienność genetyczną, co oznacza gorszą reakcję na poziomie populacji i jednostki na zmiany i utrudnienia środowiskowe. Tak więc dryfowi genetycznemu przeciwdziała samo życie, ponieważ ma ono oczywiście wyraźnie szkodliwy charakter.

Odniesienia bibliograficzne:

• Dryf genetyczny, khanacademy.org. Odebrany 23 października o godz 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% 20inne% 20alelos.
• Eguiarte L., Aguirre-Planter E., Scheinvar E., González A. i Souza V. (2010). Przepływ genów, zróżnicowanie i struktura genetyczna populacji na przykładach w meksykańskich gatunkach roślin. Laboratorium Ewolucji Molekularnej i Eksperymentalnej, Zakład Ekologii Ewolucyjnej, Instytut Ekologii, Narodowy Autonomiczny Uniwersytet Meksyku, 1-30.
• Futuyma, D. JOT. (1992). Biologia ewolucyjna (t. 2). 2. wyd. Ribeirão Preto: SBG.