Учинак оснивача: шта је то и како утиче на биолошку еволуцију

Од датума објављивања „Порекла врста“ чувеног Чарлса Дарвина у 1859. људи више не схватају жива бића као непокретна и статична тела у својој историји еволутивни. Према постулацији теорије природне селекције, жива бића су подвргнута случајним мутацијама током целог генерације, а неки ликови су фиксни због своје корисности, док су други дискриминисани и нестају са временске прилике.

На пример, појединац одређене врсте мољца обојеног из банке може проћи кроз мутацију ген за производњу меланина током свог развоја и, према томе, представља потпуно обојен црн. Ако је ова особина наследна и помогне узорку да дуже остане скривен у кори дрвећа, размножиће се више пута, јер ће његова биолошка способност бити повећана. Тако ће се ова особина проширити широм популације, јер ће се црни мољци размножавати више од белих мољаца. Тако једноставна.

С друге стране, црна боја мољца може лакше привући пажњу предатора и мутирана јединка буде ухапшена чим се роди. У овом случају, умро би директно и штетни ген би нестао из генофонда популације. Са овим темељима у месту, ми се урањамо у

ефекат оснивача, или шта је исто, последице проистекле из постојања врло мале популације врсте у датом екосистему.

• Повезани чланак: „Генетика понашања: дефиниција и њених 5 најважнијих налаза“

Основи генетског заноса

Као што смо већ рекли, Дарвин је у "Пореклу врста" претпоставио да је природна селекција еволуциони мотор популација, али занимљиво је знати да ово није једини механизам у природи који варира алелне фреквенције бића жив. Такође имамо генетски помак, потпуно стохастички процес који је последица случајног узорковања у репродукцији и који, генерално, тежи смањењу генетске разноликости организми (хомозиготност). Погледајмо исти горе наведени пример из друге перспективе.

Рецимо да имамо мини популацију од 5 мољаца, 4 беле и једне црне. Испоставило се да је црна боја заиста корисна за врсту јер омогућава изврсну мимикрију у кора дрвета, али нажалост, мутирани црни примерак умире када се судари са чашом а ауто. Његова боја нема никакве везе са његовом смрћу и, упркос томе што представља благотворни карактер, потпуно је избрисана из становништва.

Због ове „грешке у узорковању“, потпуно одрживи алели за одређену популацију понекад могу да нестану, не водећи рачуна о логичним разлозима или механизмима природне селекције. У сваком случају, треба напоменути да генетски нанос делује много снажније у малим популацијама: Ако бисмо у наведеној популацији имали 5.000 мољаца, а 1.000 били су црнци, шансе да сви црнци случајно нестану су много мање.

У објашњавању генетског заноса, много више концепата игра суштинске улоге. Неки од њих су фреквенције алела, ефективна величина популације, потенцијална уска грла итд. У сваком случају, у преосталим редовима фокусираћемо се на један од најпознатијих узрока генетског заноса у свету зоологије: ефекат оснивача.

Шта је ефекат оснивача?

Ефекат оснивача један је од најјаснијих узрока механизама генетског заноса, заједно са ограничењима ресурса у датом окружењу и еволуционим уским грлом. У овом конкретном случају говоримо о губитак генетичких информација када се мали део велике популације осамостали од њега на другом терену.

Потражимо нови пример, јер боја мољаца не даје више. Претпоставимо сада да имамо популацију од 200 птица, које сваке године направе трансатлантску миграцију са континента на континент да би се размножиле. Из било ког разлога, на једном од ових захтевних путовања, 10 ових птица је одвојено од јата почетно у потрази за новим територијама и, исцрпљени, потражите уточиште на малом острву усред ништа.

Ако ово острво има потребне ресурсе и ако очигледно недостаје предатора, ових 10 птица може се настанити на острвском копну и одлучити да не мигрира. Тако је установљена нова популација од 10 примерака од друге која се састојала од 200. Узорковање одабира било је потпуно случајно и, према томе, фреквенција алела нових јединки може се веома разликовати од оне која се очекује у општој популацији.

На пример, 1 од 100 птица може имати већу новчаницу од осталих, а 1 од 50 је зелено уместо жуто. Ако се испостави да, као резултат случајности, 3 од ових птица оснивача представљају ове особине у укупне популације од 10, више је него могуће да ће се ти алели поправити у будућим генерацијама, упркос томе што нису "правило". Тако да, ефекат оснивача може проузроковати фиксирање особина у врсти која, ако је у питању већа популација, то никада не би учинила.

• Можда ће вас занимати: „Генетски помак: шта је то и како утиче на биолошку еволуцију?“

Ефекти оснивачког ефекта

Као што можете да замислите, у зависности од карактеристика „оснивача“, временом може доћи до дубоког раскола између чланова првобитне популације и нове. Ствар постаје много занимљивија ако узмемо у обзир да, поред тога, природна селекција ће такође деловати на алеле оснивача другачије од оних које су присутне у великој популацији.

Ако наставимо са претходним примером, јасно је да бити 10 примерака у егзотичном окружењу није ништа друго као живети у групи од 200 на континенталном терену. Стога, одабране атипичне особине (велика новчаница и зелена боја) могу дугорочно бити корисне за оне који их носе. На пример, пада нам на памет да би зелена нијанса могла да опонаша птицу на врховима палми, а велики кљун био би врло користан за ломљење кокоса и приступ храни.

Дакле, поред „грешке узорковања“ саме селекције, могуће је да селекција временом фаворизује атипичне генотипове (и фенотипове) због нових наметања околине. Тако би потомци оснивача били све зеленији и статистички гледано са највишим врхом, све док не би достигли тачку максималне погодности за експлоатацију њихове нове нише. Запамтите да еволуција не ствара савршена бића, јер речено у разговору и грешећи редукционисти, „радите шта можете са оним што имате“.

У овом конкретном и савршеном сценарију, могло би се очекивати да ће острвски колонизатори на крају бити подврста, а касније и њихова врста током векова. Када припадник острвске популације не може да се репродукује са другим оригиналом (било анатомијом, понашање, прециготичне баријере и још много тога) може се рећи да оба примерка у крајњој линији припадају а различите врсте. Ово је јасан пример како ефекат оснивача може да индукује специјацију у острвском окружењу.

• Можда ће вас занимати: „Спецификација: шта је то и како се развија у биолошкој еволуцији“

Резиме

Представили смо идилично окружење да бисте разумели шта је ефекат оснивача, али нажалост природа обично не функционише тако. Једна од великих слабости малих популација је та што имају тенденцију ка хомозиготности и сродству у сродству то јест, да се генетска варијабилност губи током генерација због недостатка репродуктивних јединки познат. Стога је највероватније да популација од 10 примерака никада неће започети, а ако се догоди, потомство 3-4 генерације касније на крају неће бити одрживо.

Такође је могуће да, из било ког разлога, лик који је претходно повећао еволуциону одрживост престаје то да чини временом.

Ако не постоји генетска разноликост (ако су исти алели увек фиксни), сви појединци у малој популацији биће мање-више једнако припремљени за промене у окружењу, па ризик од изумирања се знатно умножава. Ефекат оснивача може промовисати специјацију, али и потпуни нестанак популације услед недостатка генетске разноликости.

Библиографске референце:

• Греенбаум, Г., Темплетон, А. Р., Зарми, И. и Бар-Давид, С. (2014). Алелско богатство након догађаја оснивања становништва - стохастички оквир моделирања који укључује проток гена и генетски помак. ПлоС оне, 9 (12), е115203.
• Кинг, Т. Е., & Јоблинг, М. ДО. (2009). Оснивачи, занос и неверство: однос између разноликости И хромозома и патрилинеалних презимена. Молекуларна биологија и еволуција, 26 (5), 1093-1102.
• Пардо, Л. М., МацКаи, И., Оостра, Б., ван Дуијн, Ц. М., & Аулцхенко, И. С. (2005). Ефекат генетског заноса у младој генетски изолованој популацији. Анали хумане генетике, 69 (3), 288-295.
• Слаткин, М., и Екцоффиер, Л. (2012). Ефекти серијског оснивача током ширења домета: просторни аналог генетског померања. Генетика, 191 (1), 171-181.
• Вхитлоцк, М. Ц. (1997). Ефекти оснивача и вршни помаци без генетског померања: адаптивни вршни помаци се лако јављају када окружења мало флуктуирају. Еволуција, 51 (4), 1044-1048.