Grundareeffekt: vad är det och hur påverkar det biologisk utveckling

Från och med dagen för publicering av "The Origin of Species" av den berömda Charles Darwin i 1859 tänker människor inte längre levande varelser som fasta och statiska enheter i sin historia evolutionära. Enligt postulationen av teorin om naturligt urval genomgår levande varelser slumpmässiga mutationer i hela generationer, och vissa karaktärer är fasta på grund av deras användbarhet, medan andra diskrimineras och försvinner med väder.

Till exempel kan en individ av en speciell bankfärgad malartyp genomgå en mutation i en melaninproducerande gen under dess utveckling och presenterar därför en helt färgad svart. Om detta drag är ärftligt och hjälper exemplet att förbli gömt i trädbarken under längre tid kommer det att reproducera fler gånger, eftersom dess biologiska skicklighet kommer att ha ökat. Således kommer detta drag att spridas över hela befolkningen, eftersom svarta malar kommer att reproducera mer än vita malar. Så enkelt som det.

Å andra sidan kan malets svarta färg locka rovdjurens uppmärksamhet lättare och den muterade individen blir rovad så snart den är född. I det här fallet skulle det dö direkt och den skadliga genen skulle försvinna från befolkningens genpool. Med dessa fundament på plats fördjupar vi oss i

grundareeffekten, eller vad är detsamma, konsekvenserna som härrör från existensen av en mycket liten population av en art i ett givet ekosystem.

• Relaterad artikel: "Beteendegenetik: definition och dess 5 viktigaste resultat"

Grunderna i genetisk drift

Som vi redan har sagt postulerade Darwin i "The Origin of Species" naturligt urval som befolkningens evolutionära motor, men det är intressant att veta att detta inte är den enda mekanismen i naturen som varierar varels allels frekvenser vid liv. Också vi har genetisk drift, en helt stokastisk process som är en konsekvens av slumpmässig provtagning i reproduktion och som i allmänhet tenderar att minska genetisk mångfald organismer (homozygositet). Låt oss titta på samma exempel som citerats ovan från ett annat perspektiv.

Låt oss säga att vi har en minipopulation på 5 malar, 4 vita och en svart. Det visar sig att färgen svart är riktigt fördelaktig för arten eftersom den tillåter utmärkt efterlikning i trädbark, men tyvärr dör det muterade svarta exemplet när det kolliderar med glaset på en bil. Hans färg har inte haft något att göra med hans död och trots att den har en gynnsam karaktär raderas den helt från befolkningen.

På grund av detta "samplingsfel" kan ibland helt livskraftiga alleler för en specifik population försvinna utan att ta hänsyn till logiska skäl eller mekanismerna för naturligt urval. Hur som helst bör det noteras att genetisk drift fungerar mycket starkare i små populationer: Om vi ​​hade 5 000 malar i den citerade befolkningen och 1 000 av dem var svarta, är chansen att alla svarta skulle försvinna slumpmässigt mycket lägre.

För att förklara genetisk drift spelar många fler begrepp viktiga roller. Några av dem är allelfrekvenser, effektiv befolkningsstorlek, potentiella flaskhalsar etc. Hur som helst, i de återstående linjerna kommer vi att fokusera på en av de mest kända orsakerna till genetisk drift i zoologins värld: grundareeffekten.

Vad är grundareeffekten?

Grundareeffekten är en av de tydligaste orsakerna till genetiska drivmekanismer, tillsammans med resursbegränsningarna i en viss miljö och den evolutionära flaskhalsen. I detta specifika fall pratar vi om förlusten av genetisk information när en liten del av en stor befolkning blir oberoende av den på en annan terräng.

Låt oss leta efter ett nytt exempel, eftersom malarnas färg inte ger mer. Antag nu att vi har en befolkning på 200 fåglar, som varje år gör en transatlantisk migration från kontinent till kontinent för att reproducera. Av någon anledning är 10 av dessa fåglar separerade från flocken på en av dessa krävande resor initialt på jakt efter nya territorier och, utmattad, söka tillflykt på en liten ö mitt i ingenting.

Om ön har nödvändiga resurser och det finns en tydlig brist på rovdjur kan dessa tio fåglar bosätta sig på öns land och besluta att inte flytta. Således har en ny population på 10 exemplar etablerats från en annan som bestod av 200. Urvalsprovtagningen har varit helt slumpmässig och därför kan allelfrekvensen för de nya individerna vara mycket annorlunda än den som förväntas i den allmänna befolkningen.

Till exempel kan 1 av 100 fåglar ha en större näbb än resten och 1 av 50 är gröna istället för gula. Om det visar sig att 3 av dessa grundande fåglar, som ett resultat av slumpmässighet, presenterar dessa funktioner total befolkning på 10, är ​​det mer än möjligt att dessa alleler kommer att fixas i framtida generationer trots att de inte är "regeln". Så att, grundareeffekten kan orsaka att egenskaper fixeras i en art som, om det var en större population, aldrig skulle göra det.

• Du kanske är intresserad av: "Genetisk drift: vad är det och hur påverkar det biologisk utveckling?"

Effekterna av grundareeffekten

Som ni kan föreställa er, beroende på egenskaperna hos "grundarna", kan en djup klyfta ske över tiden mellan medlemmarna i den ursprungliga befolkningen och den nya. Saken blir mycket mer intressant om vi anser att dessutom naturligt urval kommer sannolikt också att påverka grundarnas alleler annorlunda än de som finns i den stora befolkningen.

Om vi ​​fortsätter med det föregående exemplet är det tydligt att det att vara tio exemplar i en exotisk miljö inte är att leva i en grupp på 200 i en kontinentala terräng. Därför kan de valda atypiska egenskaperna (stor bill och grön färg) vara fördelaktiga på lång sikt för dem som bär dem. Till exempel tänker det oss att en grön nyans kan efterlikna fågeln på toppen av palmerna, och en stor näbb skulle vara mycket användbar för att bryta kokosnötterna och få tillgång till mat.

Förutom "samplingsfelet" i själva urvalet är det sålunda möjligt att urvalet gynnar atypiska genotyper (och fenotyper) över tid på grund av de nya införandena av miljön. Således skulle avkommorna till grundarna bli alltmer gröna och med den högsta toppen statistiskt sett tills de når en punkt för maximal anpassning till utnyttjandet av deras nya nisch. Kom ihåg det evolution skapar inte perfekta varelser, därför att de i folkmånen och syndande reduktionister sa, "du gör vad du kan med det du har".

I detta konkreta och perfekta scenario kunde man förvänta sig att ökolonisatorerna skulle bli en underart och senare deras egen art genom århundradena. När en medlem av öpopulationen inte kan reproducera med en annan av originalet (antingen genom anatomi, beteende, precigotiska barriärer och mer) kan man säga att båda exemplar till slut hör till a olika arter. Detta är ett tydligt exempel på hur grundareeffekten kan inducera speciering i en ömiljö.

• Du kanske är intresserad av: "Speciering: vad det är och hur det utvecklas i biologisk utveckling"

Återuppta

Vi har presenterat dig för en idyllisk miljö så att du förstår vad grundareeffekten är, men tyvärr fungerar naturen vanligtvis inte så. En av de stora svagheterna hos små befolkningar är att de tenderar att vara homozygositet och inavel Med andra ord går den genetiska variabiliteten förlorad genom generationerna på grund av bristen på reproduktiva individer inte bekant. Således är det troligt att en befolkning på tio individer aldrig kommer att börja och, om så är fallet, kommer avkommorna 3-4 generationer senare att inte bli livskraftiga.

Det är också möjligt att, av någon anledning, en karaktär som tidigare ökat evolutionär livskraft upphör att göra det över tiden.

Om det inte finns någon genetisk mångfald (om samma alleler alltid är fasta) kommer alla individer i en liten population att vara mer eller mindre lika beredda på miljöförändringar, så risken för utrotning multipliceras avsevärt. Grundareeffekten kan främja speciering, men också en befolknings totala försvinnande på grund av brist på genetisk mångfald.

Bibliografiska referenser:

• Greenbaum, G., Templeton, A. R., Zarmi, Y., & Bar-David, S. (2014). Allel rikedom efter befolkningsgrundande händelser - en stokastisk modellram som innehåller genflöde och genetisk drift. PloS one, 9 (12), e115203.
• King, T. E., & Jobling, M. TILL. (2009). Grundare, drift och otrohet: förhållandet mellan Y-kromosomdiversitet och patrilinska efternamn. Molecular Biology and Evolution, 26 (5), 1093-1102.
• Pardo, L. M., MacKay, I., Oostra, B., van Duijn, C. M., & Aulchenko, Y. S. (2005). Effekten av genetisk drift i en ung genetiskt isolerad population. Annaler från human genetik, 69 (3), 288-295.
• Slatkin, M., & Excoffier, L. (2012). Seriell grundareeffekter under områdesutvidgning: en rumslig analog av genetisk drift. Genetik, 191 (1), 171-181.
• Whitlock, M. C. (1997). Grundareeffekter och toppskift utan genetisk drift: adaptiva toppskiftningar inträffar lätt när miljöer fluktuerar något. Evolution, 51 (4), 1044-1048.