Genetisk drift: vad är det och hur påverkar det biologisk utveckling?

Biologisk utveckling, tänkt som en uppsättning förändringar i ärftliga egenskaper i levande varelser genom generationer, är livets motor och anpassning till nya miljöer.

Variationer inom en befolkning av levande varelser beror på en serie mutationer i DNA som sker slumpmässigt, det vill säga det svarar inte på en medveten mekanism. Ändå kan urvalsprocesserna för dessa mutationer vara slumpmässiga, eller tvärtom, ha en helt grundad förklaring.

Således är evolution en kraft som upprätthålls av slumpmässiga mutationer, genetisk rekombination under sexuell reproduktion och genflöde (nya medlemmars inträde i en befolkning), bland många andra faktorer. En av dessa faktorer av väsentlig betydelse som ofta undgår allmän förståelse är termen som berör oss här: genetisk drift. Här förklarar vi allt om denna fascinerande process.

• Relaterad artikel: "Teorin om biologisk evolution"

Vad är genetisk drift?

Först kan vi definiera denna komplexa term som "en evolutionskraft som verkar i samband med naturligt urval genom att ändra artens allelfrekvenser över tiden." Som ett förord ​​bör det noteras att

det är en stokastisk process, det vill säga det händer på grund av slump eller sporadiska okorrelerade effekter.

Förutom denna initiala egenskap är en annan av termerna som definierar genetisk drift förlust, eftersom detta urvalsstyrka främjar variationen av alleler i befolkningen, fixar en del och främjar försvinnandet av andra. Vi kommer att se det mer detaljerat i följande rader.

Om alleler och befolkning

Förenkling av genetiska termer, vi kan bekräfta att en allel är var och en av de variationer som samma gen kan presentera. Ett klassiskt exempel på detta är ärtfrön som används av Mendel för att förklara genetisk segregering över generationer. En dominerande "A" -allel kan koda för en grön fröfärg, medan en recessiv "a" -allel koder för en gul färg.

Eftersom de flesta djur är diploida varelser (som har två uppsättningar homologa kromosomer i sin kärna), var och en av de två kodande allelerna karaktär kommer från fadern respektive mamman, varför de möjliga variationerna i detta fall skulle vara följande: AA, Aa och aa. Således, om vi förstår att en individ ärver två alleler för varje gen, kommer hans fenotyp (yttre egenskaper) att komma kodas direkt av deras genotyp (allelkombinationer i sitt genom), som ärvs som en kombination av de av Hans föräldrar.

För det andra måste termen "befolkning" undersökas lite inom biologins område, sedan genetisk drift verkar på populationer och inte på själva arten. En art är ett "slutet" koncept, eftersom det inte kan utbyta gener med andra olika enheter. Å andra sidan är en befolkning tänkt som ett "öppet" fack, eftersom olika medlemmar av andra medlemmar kan komma in. populationer men av samma art och reproducerar bland dem, en händelse som kommer att vara av avgörande betydelse i linjer senare. När vi väl har fastställt båda termerna på ett allmänt sätt är vi redo att förstå grunden för genetisk drift.

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

Teoretisk grund för drift

Det är dags att hålla fast vid sätet, eftersom kurvor och termer blir lite komplexa för att förklara. Genetisk drift bestäms av variansen för allelfrekvensen, det vill säga variabiliteten hos tecken med avseende på medelvärdet. Således kan vi beräkna denna evolutionskraft med hjälp av följande formel:

• sp2 motsvarar variansen av allelfrekvenserna hos populationerna, det vill säga den genetiska driften själv.
• p och q är allelfrekvenserna för två populationer för ett tecken.
• N är antalet individer inom var och en av de två populationerna.

Naturligtvis erhålls var och en av dessa parametrar genom komplexa formler, så vi kommer inte att fokusera mer på den matematiska grunden för denna evolutionära kraft. Om en idé måste vara tydlig efter att ha läst dessa rader är det följande: ju mindre befolkningsstorleken är, desto mer kraft kommer genetisk drift att ha över sina medlemmar.

Den effektiva befolkningsstorleken

Vi har infört ett nyckelord i föregående stycke: befolkningsstorlek. Sanningen är att, när man tar hänsyn till storleken på genetisk drift, är forskare inte bara värda att räkna individerna i en befolkning. I dessa fall antalet djur som reproducerar sig inom det måste kvantifieras på ett tillförlitligt sätt.

Ett mycket tydligt exempel på skillnaden mellan total befolkning och effektiv befolkningsstorlek är demografiska demografiska studier. En vanlig paddapopulation kan till exempel bestå av 120 medlemmar. Om vi ​​tillgriper genetisk analys kan vi konstatera att det bara är cirka 40 vuxna som reproducerar årligen och lämnar maximalt avkomma. Således skulle den effektiva befolkningsstorleken (Ne) som skulle drabbas av effekterna av drift vara 40, inte 120.

Effekterna av genetisk drift

Genetisk drift har flera effekter på befolkningen hos levande varelser, men vi kan dela dem i två stora block:

• Producerar en förändring av allelfrekvenser inom befolkningen. Detta kan innebära att dessa ökar eller minskar, eftersom det handlar om en ren chans.
• Minskar långvarig genetisk variation i populationer.

Denna sista punkt är av avgörande betydelse, eftersom genetisk drift minskar variationen, vilket i slutändan översätts till en större sårbarhet hos befolkningen för miljöförändringar. Låt oss ta ett praktiskt exempel.

Om vi ​​har en fiktiv population med tio fåglar, 8 röda och 2 gula, är det naturligt att tro att det, av en slump, är mer sannolikt än i nästa generation verkar de röda medlemmarna vara mer representerade (för om bara de tre av dem reproduceras finns det möjlighet att alla tre är färgade Röd). I den första generationen skulle allelfrekvensen för det röda tecknet "p" vara 0,8, medan det gula tecknet "q" skulle ha en frekvens på 0,2.

Om bara tre män och kvinnor i röd färg reproducerar i en händelse, kan allelen q teoretiskt försvinna in nästa generation, så p = 1 och q = 0, alla ättlingar är röda (tecknet p skulle ha varit uppsättning). Detta är den verkliga effekten av genetisk drift, vilken av en slump producerar det en fixering av de mest distribuerade karaktärerna i befolkningen och slutar kasta de mest unika.

Befolkningarnas frälsning

Lyckligtvis har vi en kraft som till stor del undviker detta slumpmässiga urval: naturligt urval. I detta fall, vi står inför en evolutionär motor som inte alls motsvarar slumpmässiga och stokastiska processer, eftersom egenskaperna hos varje individ kan avgöra deras överlevnad, reproduktion och därav följande representation i framtida generationer.

Det bör också noteras att exemplet som nämns ovan är ganska haltande på grund av självpålagt reduktionism, eftersom tydligt många morfologiska tecken kodas av mer än en gen (såsom ögonfärgen för exempel). Vidare, i en befolkning på 1000 individer snarare än 10, är ​​det uppenbart att en allels försvinnande är mycket mer komplex än dess "radering" i en enda generation.

Å andra sidan, genflöde är ett annat nyckelbegrepp som undviker effekterna av genetisk drift. En allel kan fixeras i en befolkning över tiden, men om nya medlemmar dyker upp med olika alleler och reproduceras med individerna i den ursprungliga populationen introduceras en förnyad genetisk variation i följande generationer.

Slutligen är det nödvändigt att begränsa detta mutationer förekommer slumpmässigt i levande saker. Således kan variationer uppstå i DNA som kodar för nya alleler, varför (vid mindre teoretiskt) i en sluten befolkning kan nya tecken fortsätta att visas i en sporadisk.

Återuppta

Som vi har sett, genetisk drift det är den huvudsakliga evolutionära motorn hos levande varelser tillsammans med naturligt urval, men det skiljer sig från det senare på grund av sin slumpmässiga och slumpmässiga natur. Rent teoretiskt sett, om det inte fanns några händelser som genflöde, uppkomsten av mutationer eller naturligt urval skulle alla populationer ha en enda allel för varje gen, även om det tog många generationer.

Detta översätts naturligtvis till mindre genetisk variation, vilket innebär en sämre reaktion på befolkningen och på individnivå mot förändringar och miljöhöjningar. Således motverkas genetisk drift av själva livet, eftersom det naturligtvis har en tydlig skadlig karaktär.

Bibliografiska referenser:

• Genetic Drift, khanacademy.org. Hämtades 23 oktober kl 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% 20other% 20alelos.
• Eguiarte, L., Aguirre-Planter, E., Scheinvar, E., González, A., & Souza, V. (2010). Genflöde, differentiering och genetisk struktur hos populationer, med exempel på mexikanska växtarter. Laboratorium för molekylär och experimentell evolution, Institutionen för evolutionär ekologi, Institutet för ekologi, National Autonomous University of Mexico, 1-30.
• Futuyma, D. J. (1992). Evolutionary Biology (Vol. 2). 2. red. Ribeirão Preto: SBG.