Генетический дрейф: что это такое и как он влияет на биологическую эволюцию?

Биологическая эволюция, понимаемая как совокупность изменений наследственных характеристик в живые существа на протяжении поколений, является двигателем самой жизни и адаптации к новым среды.

Изменчивость в популяции живых существ происходит из-за серии мутаций в ДНК, которые происходят случайным образом, то есть она не реагирует на сознательный механизм. Даже в этом случае процессы отбора этих мутаций могут быть случайными или, наоборот, иметь вполне обоснованное объяснение.

Таким образом, эволюция - это сила, которая поддерживается случайными мутациями, генетической рекомбинацией во время половое размножение и поток генов (вступление новых членов в популяцию), среди многих других факторов. Один из этих важных факторов, который часто ускользает от общего понимания, - это термин, который нас здесь интересует: генетический дрейф. Здесь мы объясняем все об этом увлекательном процессе.

• Связанная статья: «Теория биологической эволюции»

Что такое генетический дрейф?

Во-первых, мы можем определить этот сложный термин как «эволюционную силу, которая действует в сочетании с естественным отбором, изменяя частоты аллелей видов с течением времени». В качестве предисловия следует отметить, что

это случайный процесс, то есть он происходит из-за случайных или спорадических некоррелированных эффектов.

В дополнение к этой исходной характеристике еще одним термином, определяющим генетический дрейф, является потеря, поскольку это сила отбора способствует изменению аллелей в популяции, фиксируя некоторые из них и способствуя исчезновению другие. Мы увидим это более подробно в следующих строках.

Об аллелях и популяции

Упрощая генетические термины, мы можем утверждать, что аллель - это каждая из вариаций, которые может представлять один и тот же ген. Классическим примером этого являются семена гороха, которые Мендель использовал для объяснения генетической сегрегации между поколениями. Доминантный аллель «А» может кодировать зеленый цвет семян, в то время как рецессивный аллель «а» кодирует желтый цвет.

Поскольку большинство животных являются диплоидными существами (в ядре которых есть два набора гомологичных хромосом), каждый из двух кодирующих аллелей символа будет исходить от отца и матери соответственно, поэтому возможные варианты в этом случае будут следующими: AA, Aa и aa. Таким образом, если мы поймем, что индивид наследует по два аллеля для каждого гена, его фенотип (внешние характеристики) придет. непосредственно кодируется их генотипом (аллельными комбинациями в их геноме), который наследуется как комбинация генотипов Его родители.

Во-вторых, термин «популяция» необходимо немного изучить в области биологии, поскольку генетический дрейф действует на популяции, а не на сам вид. Вид - это «закрытое» понятие, поскольку он не может обмениваться генами с другими разными сущностями. С другой стороны, популяция задумана как «открытая» ячейка, поскольку в нее могут войти разные члены других членов. популяции, но принадлежат к одному виду и размножаются среди них, событие, которое будет иметь жизненно важное значение для линий позже. Как только мы установили оба термина в целом, мы готовы понять основы генетического дрейфа.

• Вам может быть интересно: «Видообразование: что это такое и как оно развивается в биологической эволюции»

Теоретические основы дрейфа

Пора держаться за сиденье, поскольку кривые и термины довольно сложно объяснить. Генетический дрейф определяется дисперсией аллельной частоты, то есть изменчивостью признаков по отношению к среднему значению.. Таким образом, мы можем вычислить эту эволюционную силу по следующей формуле:

• sp2 соответствует дисперсии частот аллелей популяций, то есть собственно генетическому дрейфу.
• p и q - частоты аллелей двух популяций персонажа.
• N - количество особей в каждой из двух популяций.

Конечно, каждый из этих параметров получается с помощью сложных формул, поэтому мы не собираемся больше сосредотачиваться на математической основе этой эволюционной силы. Если после прочтения этих строк идея должна быть ясна, то она следующая: чем меньше размер популяции, тем больше влияние генетического дрейфа над ее членами.

Эффективная численность населения

В предыдущем абзаце мы ввели ключевой термин: численность населения. Правда в том, что, принимая во внимание величину генетического дрейфа, ученым стоит не только считать особей в популяции. В этих случаях количество животных, которые размножаются в нем, должно быть надежно определено количественно.

Ярким примером разницы между общей численностью населения и эффективным размером популяции являются демографические исследования амфибий. Например, обычная популяция жаб может состоять из 120 особей. Если мы обратимся к генетическому анализу, то увидим, что, конечно, только около 40 взрослых особей воспроизводят ежегодно, оставляя максимум потомства. Таким образом, эффективный размер популяции (Ne), которая будет страдать от дрейфа, будет 40, а не 120.

Эффекты генетического дрейфа

Генетический дрейф оказывает несколько эффектов на популяции живых существ, но мы можем разделить их на два больших блока:

• Производит изменение частот аллелей в популяции. Это может означать, что они увеличиваются или уменьшаются, поскольку это чисто случайный случай.
• Снижает долгосрочную генетическую изменчивость в популяциях.

Последний пункт очень важен, поскольку генетический дрейф снижает изменчивость, что в конечном итоге приводит к большей уязвимости популяции к изменениям окружающей среды. Возьмем практический пример.

Если у нас есть в фиктивной популяции 10 птиц, 8 красных и 2 желтых, естественно думать, что по чистой случайности это более вероятно, чем в в следующем поколении красные элементы кажутся более представленными (потому что, если из этих 10 воспроизводятся только 3, есть вероятность, что все 3 будут окрашены Красный). В первом поколении аллельная частота красного символа «p» будет 0,8, а желтого символа «q» - 0,2.

Если в событии воспроизводятся только 3 самца и самка красного цвета, теоретически аллель q может исчезнуть в следующее поколение, поэтому p = 1 и q = 0, все потомки красные (символ p был бы набор). Это реальный эффект генетического дрейфа, который случайно, это приводит к фиксации наиболее распространенных персонажей в популяции и в конечном итоге отбрасывает самые уникальные.

Спасение населения

К счастью, у нас есть сила, которая в значительной степени избегает этого случайного отбора: естественный отбор. В таком случае, мы сталкиваемся с эволюционным двигателем, который совершенно не соответствует случайным и случайным процессам, поскольку характеристики каждого человека могут определять их выживание, воспроизводство и последующую репрезентацию в будущих поколениях.

Следует также отметить, что приведенный выше пример довольно хромает из-за добровольного редукционизма, поскольку очевидно, что многие морфологические признаки кодируются более чем одним геном (например, цвет глаз, для пример). Более того, в популяции из 1000 человек, а не из 10, очевидно, что исчезновение аллеля намного сложнее, чем его «стирание» за одно поколение.

С другой стороны, поток генов - еще одна ключевая концепция, позволяющая избежать последствий генетического дрейфа. Аллель может быть зафиксирован в популяции с течением времени, но если появляются новые члены с другими аллелями и воспроизводятся с особями исходной популяции, обновленная генетическая изменчивость вводится в следующих поколения.

Наконец, необходимо ограничить мутации происходят случайным образом у живых существ. Таким образом, в ДНК могут возникать вариации, кодирующие новые аллели, поэтому (при менее теоретически) в закрытой популяции новые персонажи могут продолжать появляться в спорадический.

Резюме

Как мы видели, генетический дрейф это главный двигатель эволюции живых существ наряду с естественным отбором, но отличается от последнего своей бессистемностью и случайностью. С чисто теоретической точки зрения, если бы не было таких событий, как поток генов, появление мутаций или естественный отбор, все популяции в конечном итоге будут иметь один аллель для каждого гена, даже если для этого потребуется много поколения.

Это, естественно, приводит к меньшей генетической изменчивости, что означает худшую реакцию на уровне популяции и индивидуума на изменения и неблагоприятные условия окружающей среды. Таким образом, генетическому дрейфу противодействует сама жизнь, поскольку, конечно, она носит явно вредный характер.

Библиографические ссылки:

• Генетический дрейф, khanacademy.org. Забрал 23 октября в 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 другие% 20alelos.
• Эгиарте, Л., Агирре-Плантер, Э., Шейнвар, Э., Гонсалес, А., и Соуза, В. (2010). Поток генов, дифференциация и генетическая структура популяций, с примерами у мексиканских видов растений. Лаборатория молекулярной и экспериментальной эволюции, Департамент эволюционной экологии, Институт экологии, Национальный автономный университет Мексики, 1-30.
• Футуйма, Д. Дж. (1992). Эволюционная биология (т. 2). 2. изд. Рибейран-Прету: SBG.