Эволюционное узкое место: что это такое и как оно влияет на виды

Когда мы думаем об эволюции живых существ, первое, что приходит на ум, - это естественный отбор, этот знаменитый постулат, сделанный Чарльзом Дарвином в его вневременной работе сегодня: Происхождение разновидность. Несмотря на то, что он несколько раз переформулировался и были получены новые знания по этому предмету, это эволюционное явление неоспоримо.

Естественный отбор имеет дело с рядом очень простых предпосылок: геном живых существ мутирует, рекомбинирует (в случае полового размножения) и хромосомы могут изменять форму и / или количество. Поскольку гены переходят в разные поколения, иногда появляются новые черты, которые благоприятствуют людям, которые их несут. В других случаях мутации молчаливы или вредны, поэтому они не учитывают вид.

Скажем, например, что мутация в определенном гене заставляет птицу иметь немного более длинные хвостовые перья. Если эта черта привлекает самок, длиннохвостый самец будет воспроизводить больше, чем остальные особи своего вида. Если этот признак передается по наследству, будет появляться все больше и больше особей с длинными хвостами, так как в среднем у них будет больше потомства. В конце концов, этот полезный характер будет закреплен за видом.

Это наглядный пример естественного отбора сексуального характера, поскольку процесс кодируется выбором самок. Во всяком случае, не все знают, что в природе «не всему есть причина». Вы поймете, что мы имеем в виду, если продолжите читать, потому что мы расскажем вам, что такое генетический дрейф и особенно поразительный его вариант: узкое место эволюции.

• Связанная статья: «Теория биологической эволюции: что это такое и что объясняет»

Что такое генетический дрейф?

Эволюционные механизмы несовершенны, как это может показаться при изучении определенных приспособлений животных на уроках биологии. Естественный отбор действует как непроизвольная и бессознательная сила, но живые существа «делают все, что могут, с тем, что у них есть».. Конечно, некоторые черты были бы идеальными для животного в конкретной среде, но может случиться так, что мутация Это невозможно для видов или просто тело животного не предназначено для использования ниши. игральная кость.

В дополнение к этому следует отметить, что естественный отбор - не единственный эволюционный механизм живых существ. Существует также генетический дрейф, стохастический (недетерминированный) эффект, который вызывает изменение генов в случайных поколениях из-за ошибки выборки.

Практический пример

Возьмем пример. В карликовой популяции 7 красных и 3 зеленых жука. Оказывается, что зелень лучше сочетается с окружающей средой и, следовательно, снижает вероятность того, что ее проглотят, и ее легче воспроизводить, чем красные. Нет сомнений в том, что зеленые беспозвоночные в данном случае «более приспособлены на эволюционном уровне».

К сожалению, прежде чем эти 3 особи успевают спариться, корова наступает на землю и раздавливает их. Млекопитающее сознательно не решило положить конец жизни жуков, так как оно не пыталось охотиться на них и не взаимодействовало с ними каким-либо образом. Признак этих жесткокрылых был несомненно положительным, но случайно полезные гены исчезли.

Чтобы, Генетический дрейф имеет тенденцию к уменьшению генетического разнообразия: если бы наступили на 3 красных жука (наиболее распространенный признак), остались бы еще 4, которые могли бы воспроизводить. Насколько зеленый цвет был бы полезен для вида, это случайное несчастье, что ген был стерт из популяции совершенно анекдотическим актом. Вот как работает генетический дрейф.

В этом сценарии предполагается, что шансы на то, что на вас наступят, одинаковы для зеленых и красных жуков. В противном случае выборка не была бы случайной.

Узкое место в эволюции генетического дрейфа

На мгновение представьте, что в приведенном выше примере популяция составляет 10 000 жуков, 7 000 красных и 3 000 зеленых. В этом случае, как бы сильно корова не раздавила 3 ​​особи определенного цвета, гены зелени будут оставаться долго. срок. Исходя из этой предпосылки, понятно, что генетический дрейф гораздо сильнее влияет на небольшие популяции.

А вот узкое место эволюции событие, при котором внезапное резкое сокращение населения происходит в результате экологического события, такого как землетрясение, голод, болезнь или, к сожалению, деятельность человека. Если в нашей популяции из 10 000 разноцветных жуков произойдет наводнение, которое оставит всего 10 особей живым, нетрудно представить, как генетический дрейф сможет действовать намного легче в потрепанной популяции истощены.

Чтобы понять последствия эволюционного узкого места, мы должны проанализировать ряд терминов, которые являются столь же конкретными, сколь и захватывающими. Действуй.

Минимальная жизнеспособная популяция

В природоохранной биологии минимальная жизнеспособная популяция (MVP) равна минимальное количество особей в популяции, которое может выжить, не разрушаясь с течением времени. На теоретическом уровне популяция с числом особей, превышающим MVP, может существовать, несмотря на обычные стихийные бедствия, отсутствие ожидаемой еды или последствия генетического дрейфа ранее описано.

Не существует конкретной минимальной жизнеспособной численности популяции, поскольку такие виды, как обыкновенная жаба (Bufo spinosus), откладывающая тысячи яиц, не то же самое. в год, чем слон (Loxodonta africana), вид, самки которого рожают только одного теленка при рождении, а период беременности составляет 22 месяцы. В зависимости от срока развития, беременности, репродуктивных циклов и многих других параметров MVP может быть намного выше или ниже..

В целом, универсально можно установить, что оптимальный MVP для любого вида - это тот, который обеспечивает постоянство населения 95-99% за 1000 лет, понимание того, что в течение этого интервала могут произойти бедствия и опасные события. временный. Как вы понимаете, если узкое место приведет к численности населения ниже MVP, оно будет обречено.

• Вам может быть интересно: «Что такое генетический код и как он работает?»

Эффективный размер популяции (Ne)

Еще один очень интересный параметр (но гораздо более сложный для понимания) - эффективный размер популяции (Ne). Это определяется как количество особей, которое должна иметь идеализированная популяция для того, чтобы определенное количество представляющих интерес людей было таким же, как в идеализированной популяции, так и в реальной популяции. Проще говоря, Ne помогает генетикам понять фактическое количество особей, размножающихся в популяции.

Вернемся снова к нашим жукам. В начальной популяции в 10 000 особей у нас есть много живых существ, но это не означает, что все они исчезают. размножаться каждый год, возможно, потому что они конкурируют друг с другом или потому что пространство для откладки яиц ограничено. Следовательно, даже если общая численность популяции составляет 10 000 (N: 10 000), эффективный размер популяции может составлять, например, 300 особей (Ne: 300). Это имеет много значений на эволюционном уровне, поскольку именно этот параметр действительно важен для нас при количественной оценке возможных эффектов узкого места.

Этот пример может показаться надуманным, но, например, крошечные эффективные размеры очень распространены в популяциях диких амфибий. Самцы интенсивно соревнуются с другими претендентами за доступ к самкам и, К сожалению, много лет бывают засухи, и они не находят достаточного количества воды для депонирования. яйца. Таким образом, даже если в данной популяции будет обследовано 1000 взрослых, только 100 могли бы воспроизвести в этом году (что очень оптимистично)..

Резюме

Таким образом, здесь мы научили вас, что такое генетический дрейф, в чем заключается узкое место и от чего зависят его эффекты. Если катастрофическое событие приводит к возникновению узкого места в эволюции, которое, помимо всего прочего, оставляет популяцию вида ниже MVP, который характеризуется низким Ne, вы можете себе представить исход.

Последствия этого события могут быть незаметны в первую очередь, но с каждым поколением затронутой популяции генофонд будет разрушаться и, следовательно, вовлеченные в него люди в конечном итоге пострадают от инбридинга и исчезнут из-за болезней, мутаций, отсутствия адаптации и биологической жизнеспособности. истощены.

Библиографические ссылки

• Барбадилья, А. (2012). Генетика популяции. Автономный университет Барселоны. На: http://biologia. uab. es / divulgacio / genpob. html # Factors, консультировалось, 27 (10), 2012.
• Лопес, С. Ф. (2001). Эволюция генов гистосовместимости класса I в радиации от южноамериканских щеглов (lúganos) (докторская диссертация, Мадридский университет Комплутенсе).
• Роффе, А. (2014, август). Генетический дрейф как эволюционная сила. На IX заседании AFHIC / XXV Конференция по эпистемологии и истории наук.
• СЕОАНЕ, К. А ТАКЖЕ. С., КАГЕЯМА П. Ю., РИБЕЙРО, А., МАТИАС, Р., Рейс, М. С., БАВА, К., & СЕББЕНН, А. М. (2005). Влияние фрагментации леса на миграцию семян и временную генетическую структуру популяций Euterpe edulis Mart. Revista do Instituto Florestal, 17 (1), 23-43.