Evolutionär flaskhals: vad är det och hur påverkar det arter

När vi tänker på utvecklingen av levande varelser är det första som kommer att tänka på naturligt urval, den berömda postulationen som gjordes av Charles Darwin i hans tidlösa arbete idag: The Origin of the arter. Trots att det har omformulerats vid flera tillfällen och ny kunskap har erhållits om ämnet, är detta evolutionära fenomen obestridligt.

Naturligt urval behandlar en serie mycket enkla förutsättningar: genomet av levande varelser muterar, rekombinerar (vid sexuell reproduktion) och kromosomer kan ändra form och / eller antal. Eftersom gener inte är täta över generationer, uppträder ibland nya egenskaper som gynnar individerna som bär dem. Vid andra tillfällen är mutationerna tysta eller skadliga, så de tittar inte på arten.

Låt oss till exempel säga att en mutation i en viss gen gör att en fågel har lite längre svansfjädrar. Om detta drag lockar kvinnor kommer den långstjärtade hanen att reproducera mer än resten av individerna av sin art. Om denna egenskap är ärftlig kommer fler och fler exemplar med långa svansar att dyka upp, eftersom de i genomsnitt skulle ha fler avkommor. I slutändan skulle denna fördelaktiga karaktär sluta fixas på arten.

Detta är ett tydligt exempel på naturligt urval av sexuell natur, eftersom det är kvinnans val som kodar för processen. Hur som helst, vad inte alla vet är att "inte allt har en anledning i naturen." Du kommer att veta vad vi menar om du fortsätter att läsa, för vi kommer att berätta vad genetisk drift är och en särskilt slående variant av det: den evolutionära flaskhalsen.

• Relaterad artikel: "Teorin om biologisk evolution: vad det är och vad det förklarar"

Vad är genetisk drift?

Evolutionära mekanismer är inte perfekta, lika mycket som de verkar när man studerar vissa djuranpassningar i biologiklasser. Naturligt urval fungerar som en ofrivillig och omedveten kraft, men levande varelser "gör vad de kan med vad de har". Visst skulle vissa egenskaper vara idealiska för ett djur i en specifik miljö, men det kan vara så att mutationen det är omöjligt i arten eller att djurets kropp helt enkelt inte är utformad för att utnyttja en nisch tärningar.

Utöver detta bör det noteras att naturligt urval inte är den enda evolutionära mekanismen hos levande varelser. Det finns också genetisk drift, en stokastisk (icke-deterministisk) effekt som orsakar variation av gener genom slumpmässiga generationer på grund av provtagningsfel.

Ett praktiskt exempel

Låt oss ta ett exempel. I en dvärgpopulation finns det 7 röda och 3 gröna skalbaggar. Det visar sig att gröna smälter bättre med miljön och därför minskar risken för att bli föråldrade och lättare kan reproduceras än röda. Det råder ingen tvekan om att gröna ryggradslösa djur, i detta fall, är "mer lämpade på en evolutionär nivå."

Tyvärr, innan dessa 3 exemplar kan få kopiera sig, går en ko på marken och krossar dem. Däggdjuret har inte medvetet valt att avsluta skalbaggarnas liv, eftersom det inte försökte byta på dem eller har interagerat med dem på något sätt. Dessa coleopterans egenskaper var utan tvekan positiva, men av en slump har de fördelaktiga generna försvunnit.

Så att, Genetisk drift tenderar att minska den genetiska mångfalden: om tre röda skalbaggar hade trampats på (det vanligaste draget) skulle det fortfarande finnas ytterligare 4 som skulle kunna reproducera. Så mycket som den gröna färgen skulle vara till nytta för arten har det varit den slumpmässiga olyckan att genen har raderats från befolkningen genom en helt anekdotisk handling. Så här fungerar genetisk drift.

I detta scenario antas chanserna att bli trampade vara desamma för gröna och röda skalbaggar. Om inte skulle provtagningen inte vara slumpmässig.

Den evolutionära flaskhalsen i genetisk drift

Föreställ dig ett ögonblick att i exemplet ovan är befolkningen 10 000 skalbaggar, 7 000 röda och 3 000 gröna: i detta I det här fallet, oavsett hur mycket en ko krossar 3 exemplar av en viss färg, kommer de gröna generna att fortsätta att vara långa termin. Med denna förutsättning är det underförstått att genetisk drift påverkar små populationer mycket mer.

Den evolutionära flaskhalsen är emellertid en händelse där en plötslig drastisk nedgång i befolkningen upplevs av en miljöhändelse, såsom jordbävning, svält, sjukdom eller tyvärr mänskliga aktiviteter. Om det i vår befolkning på 10 000 flerfärgade skalbaggar finns en översvämning som bara lämnar 10 exemplar levande är det inte svårt att föreställa sig hur genetisk drift kommer att kunna agera mycket lättare i den misshandlade befolkningen utarmat.

För att förstå konsekvenserna av en evolutionär flaskhals måste vi dissekera en serie termer som är lika konkreta som de är spännande. Gör det.

Den lägsta livskraftiga befolkningen

I bevarande biologi är den lägsta livsdugliga befolkningen (MVP) det minsta antalet individer i en befolkning som kan överleva utan att det kollapsar över tiden. På teoretisk nivå kan befolkningen med ett antal individer som är större än MVP existera trots normala naturkatastrofer, bristen på förväntad mat eller effekterna av genetisk drift tidigare beskrivs.

Det finns inget specifikt minimalt livskraftigt populationsnummer, eftersom en art som en vanlig padda (Bufo spinosus) som lägger tusentals ägg inte är densamma. årligen än en elefant (Loxodonta africana), en art vars honor bara föder en kalv vid födseln och har en dräktighetstid på 22 månader. Beroende på utvecklingstid, dräktighet, reproduktionscykler och många andra parametrar kan MVP vara mycket högre eller lägre.

I allmänhet, vad som kan vara universellt etablerat är att en optimal MVP i alla arter är en som säkerställer befolkningens beständighet vid 95-99% på 1000 år, med förståelse för att katastrofer och skadliga händelser kan inträffa under detta intervall tillfälliga. Som du kan föreställa dig, om en flaskhals resulterar i en befolkning med ett nummer under MVP, kommer den att vara dömd.

• Du kanske är intresserad av: "Vad är den genetiska koden och hur fungerar den?"

Effektiv befolkningsstorlek (Ne)

En annan mycket intressant parameter (men mycket svårare att förstå) är den effektiva befolkningsstorleken (Ne). Detta definieras som antalet individer som en idealiserad befolkning borde ha för att en viss mängd intresse ska vara densamma i den idealiserade befolkningen som i den faktiska befolkningen. Enkelt uttryckt hjälper Ne genetiker att förstå det faktiska antalet individer som reproducerar sig i en population.

Låt oss gå tillbaka till våra skalbaggar igen. I den ursprungliga befolkningen på 10 000 exemplar har vi många levande varelser, men detta innebär inte att alla går att reproducera varje år, kanske för att de tävlar med varandra eller för att utrymmet för äggläggning är begränsat. Därför, även om det totala antalet personer är 10 000 (N: 10 000), kan den effektiva befolkningsstorleken vara till exempel 300 individer (Ne: 300). Detta har många konsekvenser på evolutionär nivå, eftersom det är denna parameter som verkligen betyder något för oss när vi kvantifierar de möjliga effekterna av en flaskhals.

Det här exemplet kan låta långsökt, men till exempel är små effektiva storlekar mycket vanliga i vilda amfibiepopulationer. Hanar tävlar intensivt med andra utmanare om tillgång till kvinnor och, för Tyvärr finns det torka under många år och de hittar inte tillräckligt med vattenkällor att deponera äggen. Även om 1 000 vuxna undersöks i en viss befolkning kan det således vara så att endast 100 reproducerade det året (mycket optimistiska).

Återuppta

Sammanfattningsvis har vi här lärt dig vad genetisk drift är, vad flaskhalsen är och vad dess effekter beror på. Om en katastrofal händelse ger upphov till en evolutionär flaskhals som ovanpå den lämnar en befolkning av en art under MVP som kännetecknas av att ha en låg Ne, kan du föreställa dig resultat.

Effekterna av denna händelse kanske inte märks i första hand, men för varje generation av den drabbade befolkningen kommer genpoolen att urholka och, därför kommer de involverade att drabbas av inavel och försvinna på grund av sjukdomar, mutationer, brist på anpassning och biologisk livskraft utarmat.

Bibliografiska referenser

• Barbadilla, A. (2012). Befolkningens genetik. Autonoma universitetet i Barcelona. På: http://biologia. uab. es / divulgacio / genpob. html # faktorer, konsulterat, 27 (10), 2012.
• López, S. F. (2001). Utveckling av klass I histokompatibilitetsgener i strålning från sydamerikanska guldfinkar (lúganos) (doktorsavhandling, Complutense University of Madrid).
• Roffé, A. (2014, augusti). Genetisk drift som en evolutionskraft. I IX Meeting AFHIC / XXV Epistemology and History of Sciences Conference.
• SEOANE, C. OCH. S., KAGEYAMA, P. Y., RIBEIRO, A., MATIAS, R., Reis, M. S., BAWA, K., & SEBBENN, A. M. (2005). Effekter av skogsfragmentering på utsäde och temporär genetisk struktur hos Euterpe edulis Mart-populationer. Revista do Instituto Florestal, 17 (1), 23-43.