Genetski premik: kaj je to in kako vpliva na biološki razvoj?

Biološka evolucija, zasnovana kot sklop sprememb dednih lastnosti v Ljubljani živih bitij skozi generacije, je motor samega življenja in prilagajanja novemu okoljih.

Razlike znotraj populacije živih bitij je posledica niza mutacij v DNK, ki se zgodijo naključno, to pomeni, da se ne odziva na zavestni mehanizem. Kljub temu so izbirni postopki za te mutacije lahko naključni ali pa imajo povsem utemeljeno razlago.

Tako je evolucija sila, ki jo vzdržujejo naključne mutacije, genetska rekombinacija med spolno razmnoževanje in pretok genov (vstop novih članov v populacijo), med drugimi dejavniki. Eden od teh bistvenih dejavnikov, ki pogosto uide splošnemu razumevanju, je izraz, ki nas tu zadeva: genski premik. Tukaj razlagamo vse o tem fascinantnem procesu.

• Povezani članek: "Teorija biološke evolucije"

Kaj je genski zamik?

Prvič, ta kompleksni izraz lahko opredelimo kot "evolucijsko silo, ki deluje v povezavi z naravno selekcijo s spreminjanjem frekvence alelov vrst skozi čas." Kot predgovor je treba omeniti, da

gre za stohastični proces, to je, da se zgodi zaradi naključnih ali občasnih nekoreliranih učinkov.

Poleg te začetne značilnosti je še en izraz, ki opredeljuje genski zamik, izguba, saj ta selekcijska sila spodbuja spreminjanje alelov v populaciji, odpravlja nekatere in spodbuja izginotje drugi. Podrobneje ga bomo videli v naslednjih vrsticah.

O alelih in populaciji

Poenostavitev genetskih izrazov, lahko trdimo, da je alel vsaka od variacij, ki jih lahko predstavi isti gen. Klasičen primer tega so semena graha, ki jih je Mendel uporabljal za razlago genetske segregacije med generacijami. Prevladujoči alel "A" lahko kodira zeleno barvo semen, recesivni alel "a" pa rumeno barvo.

Ker je večina živali diploidnih bitij (ki imajo v jedru dva sklopa homolognih kromosomov), vsaka od obeh kodirajočih alelov znaka bo prišel od očeta oziroma matere, zato bi bile možne razlike v tem primeru naslednje: AA, Aa in aa. Če torej razumemo, da posameznik podeduje dva alela za vsak gen, bo prišel njegov fenotip (zunanje značilnosti) ki jih neposredno kodira njihov genotip (alelne kombinacije v njihovem genomu), ki se podeduje kot kombinacija Njegovi starši.

Drugič, izraz "prebivalstvo" je treba nekoliko raziskati na področju biologije, saj genski premik vpliva na populacije in ne na samo vrsto. Vrsta je "zaprt" koncept, saj ne more izmenjevati genov z drugimi različnimi entitetami. Po drugi strani pa je populacija zamišljena kot "odprt" predel, saj lahko vstopajo različni člani drugih članov. populacije, vendar iste vrste in se med njimi razmnožujejo, dogodek, ki bo v črtah ključnega pomena kasneje. Ko smo oba izraza določili na splošno, smo pripravljeni razumeti temelje genskega premika.

• Morda vas zanima: "Specifikacija: kaj je in kako se razvija v biološkem razvoju"

Teoretični temelji odnašanja

Čas je, da se držite sedeža, saj so krivulje in izrazi nekoliko zapleteni za razlago. Genetski premik je določena z varianco alelne frekvence, to je variabilnostjo znakov glede na srednjo vrednost. Tako lahko to evolucijsko silo izračunamo po naslednji formuli:

• sp2 ustreza varianci frekvenc alelov populacij, to je samemu genskemu odnašanju.
• p in q sta frekvenci alelov dveh populacij za lik.
• N je število posameznikov v vsaki od obeh populacij.

Seveda je vsak od teh parametrov pridobljen s kompleksnimi formulami, zato se ne bomo več osredotočali na matematične temelje te evolucijske sile. Če mora biti ideja po branju teh vrstic jasna, je to naslednje: manjša kot je populacija, več moči bo imel genski zamik nad svojimi člani.

Dejanska velikost prebivalstva

V prejšnjem odstavku smo uvedli ključni izraz: velikost prebivalstva. Resnica je, da ob upoštevanju obsega genskega odnašanja znanstveniki niso vredni le štetja posameznikov v populaciji. V teh primerih število živali, ki se v njem razmnožujejo, mora biti zanesljivo količinsko opredeljeno.

Zelo jasen primer razlike med celotno populacijo in dejansko velikostjo populacije so demografske študije dvoživk. Skupno populacijo krastač, na primer, lahko sestavlja 120 članov. Če se zatečemo k genetski analizi, lahko opazimo, da se letno razmnoži le približno 40 odraslih odraslih, pri čemer ostane največ potomcev. Tako bi bila dejanska velikost populacije (Ne), ki bi utrpela posledice odnašanja, 40, ne 120.

Učinki genskega odnašanja

Genetski zamik ima več učinkov na populacije živih bitij, vendar jih lahko razdelimo na dva velika bloka:

• Povzroča spremembo frekvence alelov v populaciji. To lahko pomeni, da se ti povečajo ali zmanjšajo, saj gre zgolj za naključje.
• Zmanjšuje dolgoročne genetske razlike v populacijah.

Ta zadnja točka je bistvenega pomena, saj genetski zamik zmanjšuje variabilnost, kar na koncu pomeni večjo ranljivost prebivalstva na okoljske spremembe. Vzemimo praktičen primer.

Če imamo v navidezni populaciji 10 ptic, 8 rdečih in 2 rumeni, je naravno misliti, da je čisto po naključju bolj verjetno kot v naslednje generacije so rdeči člani videti bolj zastopani (ker če se od teh 10 reproducirajo samo 3, obstaja možnost, da so vsi 3 obarvani Rdeča). V prvi generaciji bi bila alelna frekvenca rdečega znaka "p" 0,8, rumenega znaka "q" pa 0,2.

Če se v primeru reproducirajo samo 3 samci in samice rdeče barve, lahko teoretično alel q izgine naslednja generacija, torej p = 1 in q = 0, vsi potomci pa rdeči (znak p bi bil set). To je resnični učinek genskega odnašanja, ki po naključju ustvari fiksacijo najbolj porazdeljenih znakov v populaciji in na koncu zavrže najbolj unikatne.

Rešitev prebivalstva

Na srečo imamo silo, ki se tej naključni izbiri v veliki meri izogne: naravna selekcija. V tem primeru, soočeni smo z evolucijskim motorjem, ki sploh ne ustreza naključnim in stohastičnim procesom, saj lahko lastnosti vsakega posameznika določajo njegovo preživetje, razmnoževanje in posledično zastopanost v prihodnjih generacijah.

Prav tako je treba opozoriti, da je zgoraj navedeni primer precej šepajoč zaradi samonastavljenega redukcionizma, ker je očitno veliko morfoloških znakov kodiranih z več geni (kot je barva oči, npr primer). Poleg tega je pri populaciji 1000 posameznikov in ne 10, jasno, da je izginotje alela veliko bolj zapleteno kot njegovo "brisanje" v eni generaciji.

Po drugi strani, pretok genov je še en ključni koncept, ki se izogne ​​učinkom genskega odnašanja. Alel bi lahko sčasoma določil v populaciji, če pa se pojavijo novi člani z različnimi aleli in razmnožujejo s posamezniki začetne populacije, je v nadaljevanju predstavljena obnovljena genska variabilnost generacije.

Končno je treba to omejiti mutacije se pojavljajo naključno v živih bitjih. Tako lahko pride do sprememb v DNK, ki kodirajo nove alele, zato (pri manj teoretično) v zaprti populaciji se lahko novi znaki še naprej pojavljajo v sporadično.

Nadaljuj

Kot smo videli, genski premik je glavni evolucijski motor živih bitij skupaj z naravno selekcijo, vendar se od slednjega razlikuje zaradi naključnosti in naključnosti. S povsem teoretičnega vidika, če ni bilo dogodkov, kot so pretok genov, pojav mutacij ali Pri naravni selekciji bi vse populacije na koncu imele en alel za vsak gen, četudi bi jih potrebovali veliko generacije.

To seveda pomeni manj genetske spremenljivosti, kar pomeni slabši odziv prebivalstva in posameznika na spremembe in neskladnost okolja. Tako se genskemu odnašanju zoperstavlja življenje samo, saj ima seveda očitno škodljiv značaj.

Bibliografske reference:

• Genetski zamik, khanacademy.org. Dvignjeno 23. oktobra ob 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% 20druge% 20alelos.
• Eguiarte, L., Aguirre-Planter, E., Scheinvar, E., González, A. in Souza, V. (2010). Pretok genov, diferenciacija in genetska struktura populacij s primeri v mehiških rastlinskih vrstah. Laboratorij za molekularno in eksperimentalno evolucijo, Oddelek za evolucijsko ekologijo, Inštitut za ekologijo, Nacionalna avtonomna univerza v Mehiki, 1–30.
• Futuyma, D. J. (1992). Evolucijska biologija (Vol. 2). 2. izd. Ribeirão Preto: SBG.