Evolučné úzke miesto: čo to je a ako ovplyvňuje druhy

Keď uvažujeme o vývoji živých bytostí, prvá vec, ktorá nás napadne, je prirodzený výber, slávna postulácia, ktorú vytvoril Charles Darwin vo svojej dnešnej nadčasovej práci: Pôvod druhov. Napriek tomu, že bol pri viacerých príležitostiach preformulovaný a boli získané nové poznatky týkajúce sa tejto problematiky, je tento evolučný jav nespochybniteľný.

Prírodný výber sa zaoberá radom veľmi jednoduchých predpokladov: genóm živých bytostí mutuje, rekombinuje (v prípade sexuálnej reprodukcie) a chromozómy môžu meniť tvar a / alebo počet. Pretože gény nie sú naprieč generáciami pevné, niekedy sa objavia nové vlastnosti, ktoré uprednostňujú jednotlivcov, ktorí ich nosia. Inokedy sú mutácie tiché alebo škodlivé, takže nepozerajú na druh.

Povedzme napríklad, že mutácia v konkrétnom géne spôsobuje, že vták má o niečo dlhšie chvostové perie. Ak táto vlastnosť priťahuje samice, samec s dlhým chvostom sa bude množiť viac ako zvyšok jedincov svojho druhu. Ak je táto vlastnosť dedičná, objaví sa čoraz viac jedincov s dlhými chvostmi, pretože by mali v priemere viac potomkov. Nakoniec by sa tento prospešný charakter nakoniec upevnil na druhu.

Toto je jasný príklad prirodzeného výberu sexuálnej povahy, pretože tento proces kóduje výber žien. Nie každý však vie, že v prírode „nie všetko má svoj dôvod“. Budete vedieť, čo máme na mysli, ak budete čítať ďalej, pretože vám povieme, čo je to genetický drift a jeho obzvlášť pozoruhodná varianta: vývojové úzke miesto.

• Súvisiaci článok: „Teória biologickej evolúcie: čo to je a čo vysvetľuje“

Čo je genetický drift?

Evolučné mechanizmy nie sú dokonalé, ako sa zdá, keď študujú určité úpravy zvierat na hodinách biológie. Prirodzený výber pôsobí ako nedobrovoľná a nevedomá sila, ale živé bytosti „robia, čo môžu, tým, čo majú“. Niektoré vlastnosti by boli určite pre zviera v konkrétnom prostredí ideálne, ale môže sa stať, že ide o mutáciu je to u druhov nemožné alebo jednoducho, že telo zvieraťa nie je určené na využitie výklenku kocky.

Okrem toho je potrebné poznamenať, že prirodzený výber nie je jediným evolučným mechanizmom u živých bytostí. Existuje tiež genetický drift, stochastický (nedeterministický) efekt, ktorý spôsobuje variáciu génov v náhodných generáciách v dôsledku chyby vzorkovania.

Praktický príklad

Zoberme si príklad. V populácii trpaslíkov je 7 červených a 3 zelené chrobáky. Ukazuje sa, že zelené farby lepšie ladia s prostredím, a preto znižujú pravdepodobnosť, že budú staršie a mohli by sa ľahšie reprodukovať ako červené. Niet pochýb o tom, že zelené bezstavovce sú v tomto prípade „vhodnejšie na evolučnej úrovni“.

Predtým, ako sa tieto 3 exempláre stihnú páriť, bohužiaľ krava stúpi na zem a rozdrví ich. Cicavec sa vedome nerozhodol ukončiť život chrobákov, pretože sa ich nesnažil loviť, ani s nimi nijakým spôsobom nereagoval. Rys týchto coleopteranov bol nepochybne pozitívny, ale náhodou prospešné gény zmizli.

Takže Genetický posun má tendenciu znižovať genetickú diverzitu: ak by sa šliapalo na 3 červené chrobáky (najbežnejšia vlastnosť), stále by existovali ďalšie 4, ktoré by sa mohli množiť. Nakoľko by zelená farba bola pre tento druh prospešná, stalo sa náhodným nešťastím, že bol gén z populácie vymazaný úplne anekdotickým činom. Takto funguje genetický drift.

V tomto scenári sa predpokladá, že šance na šliapanie sú rovnaké pre zeleného a červeného chrobáka. Ak nie, odber vzoriek by nebol náhodný.

Evolučný úzky profil genetického driftu

Na chvíľu si predstavte, že v príklade vyššie je populácia 10 000 chrobákov, 7 000 červených a 3 000 zelených: v tomto V tomto prípade, bez ohľadu na to, ako veľmi krava rozdrví 3 vzorky určitej farby, zelené gény zostanú dlhé termín. Týmto predpokladom sa rozumie, že genetický drift ovplyvňuje oveľa viac malú populáciu.

Evolučným úzkym miestom zatiaľ je udalosť, pri ktorej dôjde k prudkému poklesu populácie v dôsledku environmentálnej udalosti, ako je zemetrasenie, hladomor, choroba alebo, bohužiaľ, ľudská činnosť. Ak v našej populácii 10 000 viacfarebných chrobákov existuje povodeň, ktorá zanechá iba 10 exemplárov nažive, nie je ťažké si predstaviť, ako bude môcť genetický drift pôsobiť v týranej populácii oveľa ľahšie vyčerpaný.

Aby sme pochopili dôsledky evolučného úzkeho miesta, musíme rozobrať sériu pojmov, ktoré sú rovnako konkrétne ako vzrušujúce. Ísť na to.

Minimálna životaschopná populácia

V ochranárskej biológii je minimálna životaschopná populácia (MVP) minimálny počet jedincov v populácii, ktorí môžu prežiť bez toho, aby sa časom zrútila. Na teoretickej úrovni môže populácia s počtom jedincov väčším ako MVP existovať napriek bežných prírodných katastrof, nedostatku očakávaných potravín alebo účinkov genetického driftu v minulosti popísané.

Neexistuje žiadny konkrétny minimálny životaschopný počet obyvateľov, pretože druh, ako je ropucha obyčajná (Bufo spinosus), ktorá znáša tisíce vajíčok, nie je rovnaký. ročne ako slon (Loxodonta africana), druh, ktorého samice rodia pri narodení iba jedno teľa a majú obdobie gravidity 22 mesiacov. V závislosti od času vývoja, tehotenstva, reprodukčných cyklov a mnohých ďalších parametrov môže byť hodnota MVP oveľa vyššia alebo nižšia.

Všeobecne možno stanoviť, že optimálna MVP u každého druhu je taká, ktorá zaisťuje populačná stálosť 95 - 99% za 1 000 rokov, pričom je potrebné si uvedomiť, že počas tohto intervalu môžu nastať katastrofy a škodlivé udalosti dočasné. Ako si viete predstaviť, ak bude mať úzke miesto populáciu s počtom pod číslom MVP, bude to odsúdené na zánik.

• Mohlo by vás zaujímať: „Čo je to genetický kód a ako funguje?“

Efektívna veľkosť populácie (Ne)

Ďalším veľmi zaujímavým parametrom (ale oveľa ťažšie pochopiteľným) je efektívna veľkosť populácie (Ne). Toto je definované ako počet jednotlivcov, ktorých by mala mať idealizovaná populácia, aby konkrétne množstvo záujmu bolo rovnaké v idealizovanej populácii ako v skutočnej populácii. Zjednodušene povedané, Ne pomáha genetikom pochopiť skutočný počet jedincov, ktorí sa množia v populácii.

Vráťme sa opäť k našim chrobákom. V počiatočnej populácii 10 000 exemplárov máme veľa živých bytostí, ale to neznamená, že všetky odchádzajú rozmnožovať sa každý rok, možno preto, že si navzájom konkurujú alebo preto, že priestor na kladenie vajíčok je obmedzený. Preto aj keď je celkový počet obyvateľov 10 000 (N: 10 000), efektívna veľkosť populácie by mohla byť napríklad 300 jedincov (Ne: 300). To má veľa dôsledkov na evolučnej úrovni, pretože práve tento parameter je pre nás pri kvantifikácii možných účinkov úzkeho miesta skutočne dôležitý.

Tento príklad môže znieť priťahovane, ale napríklad malé efektívne veľkosti sú veľmi bežné v populáciách divokých obojživelníkov. Muži intenzívne súťažia s ostatnými uchádzačmi o prístup k ženám a o Bohužiaľ, mnoho rokov existujú suchá a nenájdu dostatok vodných zdrojov na uloženie vajcia. Takže aj keď je v danej populácii skúmaných 1 000 dospelých, v tom roku sa mohlo reprodukovať iba 100 (čo je veľmi optimistické).

Pokračovať

Stručne povedané, tu sme vás naučili, čo je genetický drift, čo je úzke miesto a od čoho závisia jeho účinky. Ak katastrofická udalosť spôsobí evolučné úzke miesto, ktoré navyše zanechá populáciu druhu pod MVP, ktorý sa vyznačuje nízkym Ne, si môžete predstaviť výsledok.

Účinky tejto udalosti si nemusíte v prvom rade všimnúť, ale s každou generáciou postihnutej populácie dôjde k erózii genofondu a preto tí, ktorých sa to týka, nakoniec budú trpieť príbuzenským krížením a zmiznú kvôli chorobám, mutáciám, nedostatku adaptácií a biologickej životaschopnosti vyčerpaný.

Bibliografické odkazy

• Barbadilla, A. (2012). Populačná genetika. Autonómna univerzita v Barcelone. Zapnuté: http://biologia. uab. es / divulgacio / genpob. html # faktory, konzultované, 27 (10), 2012.
• López, S. F. (2001). Vývoj génov histokompatibility triedy I v žiarení z juhoamerických stehlíkov (lúganos) (dizertačná práca, Universidad Complutense de Madrid).
• Roffé, A. (2014, august). Genetický drift ako evolučná sila. Na IX. Stretnutí AFHIC / XXV Konferencia o epistemológii a dejinách vied.
• SEOANE, C. A. S., KAGEYAMA, P. Y., RIBEIRO, A., MATIAS, R., Reis, M. S., BAWA, K., & SEBBENN, A. M. (2005). Účinky fragmentácie lesov na migráciu semien a dočasnú genetickú štruktúru populácií Euterpe edulis Mart. Revista do Instituto Florestal, 17 (1), 23-43.