Wąskie gardło ewolucyjne: co to jest i jak wpływa na gatunki

Kiedy myślimy o ewolucji żywych istot, pierwszą rzeczą, która przychodzi na myśl, jest dobór naturalny, ten słynny postulat wysunięty przez Karola Darwina w jego ponadczasowym dziele: The Origin of the gatunki. Pomimo kilkukrotnego przeformułowania i pozyskania nowej wiedzy na ten temat, to ewolucyjne zjawisko jest niepodważalne.

Dobór naturalny dotyczy szeregu bardzo prostych przesłanek: genom istot żywych mutuje, rekombinuje (w przypadku rozmnażania płciowego), a chromosomy mogą zmieniać kształt i/lub liczbę. Ponieważ geny nie są ściśle powiązane z pokoleniami, czasami pojawiają się nowe cechy, które faworyzują osoby, które je noszą. Innym razem mutacje są ciche lub szkodliwe, więc nie patrzą na gatunek.

Powiedzmy na przykład, że mutacja w określonym genie powoduje, że ptak ma nieco dłuższe pióra ogonowe. Jeśli ta cecha przyciąga samice, długoogoniasty samiec rozmnaża się więcej niż reszta osobników tego gatunku. Jeśli ta cecha jest dziedziczna, pojawi się coraz więcej osobników z długimi ogonami, ponieważ będą miały średnio więcej potomstwa. W końcu ten dobroczynny charakter utrwaliłby się na gatunku.

Jest to wyraźny przykład doboru naturalnego o charakterze płciowym, ponieważ to dobór samic koduje ten proces. Zresztą nie wszyscy wiedzą, że w naturze „nie wszystko ma powód”. Będziesz wiedział, co mamy na myśli, jeśli będziesz czytać dalej, ponieważ powiemy Ci, czym jest dryf genetyczny i jego szczególnie uderzający wariant: ewolucyjne wąskie gardło.

• Powiązany artykuł: „Teoria ewolucji biologicznej: co to jest i co wyjaśnia”

Czym jest dryf genetyczny?

Mechanizmy ewolucyjne nie są doskonałe, jak się wydaje, gdy bada się pewne adaptacje zwierząt na zajęciach z biologii. Dobór naturalny działa jako mimowolna i nieświadoma siła, ale żywe istoty „robią, co mogą, z tym, co mają”. Z pewnością niektóre cechy byłyby idealne dla zwierzęcia w określonym środowisku, ale może być tak, że mutacja jest to niemożliwe w gatunku lub po prostu ciało zwierzęcia nie jest przeznaczone do wykorzystywania niszy kostka do gry.

Oprócz tego należy zauważyć, że dobór naturalny nie jest jedynym mechanizmem ewolucyjnym istot żywych. Istnieje również dryf genetyczny, efekt stochastyczny (niedeterministyczny), który powoduje zmienność genów przez losowe pokolenia, z powodu błędu próbkowania.

Praktyczny przykład

Weźmy przykład. W populacji karłowatej występuje 7 czerwonych i 3 zielone chrząszcze. Okazuje się, że zielenie lepiej komponują się ze środowiskiem, a zatem zmniejszają szanse na drapieżniki i mogą być łatwiej rozmnażane niż czerwienie. Nie ma wątpliwości, że w tym przypadku zielone bezkręgowce są „bardziej sprawne na poziomie ewolucyjnym”.

Niestety, zanim te 3 osobniki zdążą kopulować, krowa stąpa po ziemi i miażdży je. Ssak nie zdecydował się świadomie zakończyć życia chrząszczy, ponieważ nie próbował na nie polować ani w żaden sposób nie wchodził z nimi w interakcje. Cecha tych chrząszczy była niewątpliwie pozytywna, ale przez przypadek zniknęły korzystne geny.

Po to aby, Dryf genetyczny ma tendencję do zmniejszania różnorodności genetycznej: gdyby nadepnąć na 3 czerwone chrząszcze (najczęstsza cecha), nadal istniałyby kolejne 4, które mogłyby się rozmnażać. O ile zielony kolor byłby korzystny dla gatunku, losowym nieszczęściem było to, że gen został wymazany z populacji przez całkowicie anegdotyczny akt. Tak działa dryf genetyczny.

W tym scenariuszu zakłada się, że szanse na nadepnięcie są takie same dla chrząszczy zielonych i czerwonych. W przeciwnym razie pobieranie próbek nie byłoby losowe.

Ewolucyjne wąskie gardło w dryfie genetycznym

Wyobraź sobie przez chwilę, że w powyższym przykładzie populacja to 10 000 chrząszczy, 7000 czerwonych i 3000 zielonych: w tym W tym przypadku bez względu na to, jak bardzo krowa zmiażdży 3 okazy określonego koloru, zielone geny będą nadal długo pozostawać semestr. Przy tej przesłance zrozumiałe jest, że dryf genetyczny wpływa znacznie bardziej na małe populacje.

Tymczasem ewolucyjne wąskie gardło to: zdarzenie, w którym nagły drastyczny spadek populacji jest doświadczany przez zdarzenie środowiskowe, takie jak trzęsienie ziemi, głód, choroba lub niestety działalność człowieka. Jeśli w naszej populacji 10 000 wielobarwnych chrząszczy jest powódź, która pozostawia tylko 10 okazów żywy, nietrudno sobie wyobrazić, jak dryf genetyczny będzie w stanie znacznie łatwiej działać w sponiewieranej populacji wyczerpane.

Aby zrozumieć konsekwencje ewolucyjnego wąskiego gardła, musimy przeanalizować szereg terminów, które są równie konkretne, co ekscytujące. Idź po to.

Minimalna żywotna populacja

W biologii konserwatorskiej minimalna żywotna populacja (MVP) wynosi minimalna liczba osobników w populacji, która może przetrwać bez zapadania się w czasie. Na poziomie teoretycznym populacja o liczbie osobników większej niż MVP może istnieć pomimo normalne klęski żywiołowe, brak oczekiwanego pożywienia lub wcześniejsze skutki dryfu genetycznego opisane.

Nie ma określonej minimalnej liczby zdolnej do życia populacji, ponieważ gatunek taki jak ropucha szara (Bufo spinosus), który składa tysiące jaj, nie jest taki sam. rocznie niż słoń (Loxodonta africana), gatunek, którego samice rodzą tylko jedno cielę po urodzeniu, a okres ciąży wynosi 22 miesięcy. W zależności od czasu rozwoju, ciąży, cykli rozrodczych i wielu innych parametrów MVP może być znacznie wyższy lub niższy.

Ogólnie rzecz biorąc, powszechnie można ustalić, że optymalny MVP u każdego gatunku to taki, który zapewnia trwałość populacji na poziomie 95-99% w ciągu 1000 lat, rozumiejąc, że w tym okresie mogą wystąpić katastrofy i szkodliwe zdarzenia chwilowy. Jak możesz sobie wyobrazić, jeśli wąskie gardło spowoduje populację o liczbie poniżej MVP, będzie to skazane na zagładę.

• Możesz być zainteresowany: „Co to jest kod genetyczny i jak działa?”

Efektywna wielkość populacji (Ne)

Innym bardzo interesującym parametrem (ale znacznie trudniejszym do zrozumienia) jest efektywna wielkość populacji (Ne). Jest to zdefiniowane jako liczba osobników, które wyidealizowana populacja powinna mieć, aby określona ilość zainteresowania była taka sama w idealizowanej populacji jak w rzeczywistej populacji. Mówiąc prościej, Ne pomaga genetykom zrozumieć rzeczywistą liczbę osobników, które rozmnażają się w populacji.

Wróćmy do naszych żuków. W początkowej populacji 10 000 osobników mamy wiele żywych istot, ale nie oznacza to, że wszystkie odchodzą rozmnażać się co roku, być może dlatego, że konkurują ze sobą lub dlatego, że przestrzeń do składania jaj jest ograniczona. Zatem nawet jeśli całkowita liczba populacji wynosi 10 000 (N: 10 000), efektywna wielkość populacji może wynosić np. 300 osobników (N: 300). Ma to wiele implikacji na poziomie ewolucyjnym, ponieważ to właśnie ten parametr ma dla nas duże znaczenie przy określaniu ilościowym możliwych skutków wąskiego gardła.

Ten przykład może brzmieć naciągany, ale na przykład w populacjach dzikich płazów bardzo często występują niewielkie efektywne rozmiary. Samce intensywnie konkurują z innymi pretendentami o dostęp do samic i, za Niestety od wielu lat zdarzają się susze i nie znajdują wystarczających źródeł wody do odkładania jajka. Tak więc, nawet jeśli w danej populacji przebadano 1000 dorosłych, tylko 100 mogło się rozmnożyć w tym roku (jest to bardzo optymistyczne podejście)..

Wznawianie

Podsumowując, tutaj nauczyliśmy Cię, czym jest dryf genetyczny, czym jest wąskie gardło i od czego zależą jego skutki. Jeśli katastrofalne wydarzenie powoduje ewolucyjne wąskie gardło, które na dodatek pozostawia populację gatunku poniżej MVP, który charakteryzuje się niskim Ne, możesz sobie wyobrazić wynik.

Skutki tego zdarzenia mogą nie zostać zauważone w pierwszej kolejności, ale z każdym pokoleniem dotkniętej populacji pula genów ulegnie erozji i, dlatego osoby zaangażowane będą cierpieć z powodu chowu wsobnego i znikną z powodu chorób, mutacji, braku adaptacji i żywotności biologicznej wyczerpane.

Odniesienia bibliograficzne

• Barbadilla, A. (2012). Genetyka populacji. Autonomiczny Uniwersytet w Barcelonie. Na: http://biologia. uab. es / divulgacio / genpob. html # factor, konsultowane, 27 (10), 2012.
• López, S. FA. (2001). Ewolucja genów zgodności tkankowej klasy I w promieniowaniu z szczygła południowoamerykańskiego (luganos) (rozprawa doktorska, Uniwersytet Complutense w Madrycie).
• Roffé, A. (2014, sierpień). Dryf genetyczny jako siła ewolucyjna. W IX Spotkaniu AFHIC / XXV Konferencja Epistemologii i Historii Nauk.
• Seoane, C. I. S., KAGEYAMA, P. Y., RIBEIRO, A., MATIAS, R., Reis, M. S., BAWA, K. i SEBBENN, A. M. (2005). Wpływ fragmentacji lasu na migrację nasion i tymczasową strukturę genetyczną populacji Euterpe edulis Mart. Revista do Instituto Florestal, 17 (1), 23-43.