ผลกระทบของผู้ก่อตั้ง: มันคืออะไรและส่งผลต่อวิวัฒนาการทางชีววิทยาอย่างไร

นับจากวันที่ตีพิมพ์ "The Origin of Species" โดย Charles Darwin ที่มีชื่อเสียงใน พ.ศ. 2402 มนุษย์ไม่นึกภาพสิ่งมีชีวิตเป็นสิ่งมีชีวิตที่เคลื่อนที่ไม่ได้และนิ่งเฉยอีกต่อไปในประวัติศาสตร์ของพวกเขา วิวัฒนาการ ตามสมมติฐานของทฤษฎีการคัดเลือกโดยธรรมชาติ สิ่งมีชีวิตได้รับการกลายพันธุ์แบบสุ่มตลอด รุ่นและอักขระบางตัวได้รับการแก้ไขเนื่องจากมีประโยชน์ในขณะที่บางตัวถูกเลือกปฏิบัติและหายไปพร้อมกับ สภาพอากาศ

ตัวอย่างเช่น ผีเสื้อกลางคืนแต่ละชนิดอาจมีการกลายพันธุ์ใน ยีนที่ผลิตเมลานินในระหว่างการพัฒนาและดังนั้นจึงนำเสนอเป็นสีที่สมบูรณ์ สีดำ. หากลักษณะนี้เป็นกรรมพันธุ์และช่วยให้ตัวอย่างยังคงซ่อนตัวอยู่ในเปลือกไม้ได้นานขึ้น ก็จะสืบพันธุ์ได้หลายครั้งตามความสามารถทางชีวภาพที่เพิ่มขึ้น ดังนั้น ลักษณะนี้จะแพร่กระจายไปทั่วประชากร เนื่องจากผีเสื้อกลางคืนจะขยายพันธุ์มากกว่าผีเสื้อกลางคืนสีขาว ง่ายๆ อย่างนั้น

ในทางกลับกัน สีดำของตัวมอดอาจดึงดูดความสนใจของผู้ล่าได้ง่ายขึ้น และบุคคลที่กลายพันธุ์จะถูกล่าเหยื่อทันทีที่มันเกิด ในกรณีนี้ มันจะตายโดยตรงและยีนที่เป็นอันตรายจะหายไปจากกลุ่มยีนของประชากร ด้วยรากฐานเหล่านี้ เราจึงดื่มด่ำกับ

ผลกระทบของผู้ก่อตั้งหรือสิ่งที่เหมือนกันคือผลที่ตามมาจากการดำรงอยู่ของประชากรขนาดเล็กมากของสายพันธุ์ในระบบนิเวศที่กำหนด.

• บทความที่เกี่ยวข้อง: "พฤติกรรมทางพันธุกรรม: คำจำกัดความและการค้นพบที่สำคัญที่สุด 5 ข้อ"

พื้นฐานของการดริฟท์ทางพันธุกรรม

ดังที่เราได้กล่าวไปแล้ว ดาร์วินตั้งสมมติฐานใน "ต้นกำเนิดของสปีชีส์" การคัดเลือกโดยธรรมชาติว่าเป็นกลไกวิวัฒนาการของประชากร แต่น่าสนใจที่จะรู้ว่านี่ไม่ใช่กลไกเดียวในธรรมชาติที่แปรเปลี่ยนความถี่อัลลิลของสิ่งมีชีวิต มีชีวิตอยู่ ยัง เรามีการเบี่ยงเบนทางพันธุกรรม ซึ่งเป็นกระบวนการสุ่มที่สมบูรณ์ซึ่งเป็นผลมาจากการสุ่มตัวอย่างในการสืบพันธุ์ และโดยทั่วไปแล้ว มีแนวโน้มที่จะลดความหลากหลายทางพันธุกรรม สิ่งมีชีวิต (homozygosity) ลองดูตัวอย่างเดียวกันที่อ้างถึงข้างต้นจากมุมมองอื่น

สมมติว่าเรามีแมลงเม่า 5 ตัว สีขาว 4 ตัว และสีดำ 1 ตัว ปรากฎว่าสีดำมีประโยชน์ต่อสายพันธุ์อย่างแท้จริงเพราะช่วยให้เลียนแบบได้ดีใน เปลือกไม้ แต่น่าเสียดาย ตัวอย่างสีดำกลายพันธุ์ตายเมื่อชนกับแก้วของ รถยนต์. สีผิวของเขาไม่มีส่วนเกี่ยวข้องกับการตายของเขาและถึงแม้จะแสดงลักษณะที่เป็นประโยชน์ แต่ก็ถูกลบออกจากประชากรโดยสิ้นเชิง

เนื่องจาก "ข้อผิดพลาดในการสุ่มตัวอย่าง" นี้ อัลลีลที่ทำงานได้อย่างสมบูรณ์สำหรับประชากรบางกลุ่มอาจหายไปในบางครั้ง โดยไม่ต้องคำนึงถึงเหตุผลเชิงตรรกะหรือกลไกของการคัดเลือกโดยธรรมชาติ อย่างไรก็ตาม ควรสังเกตว่า การเบี่ยงเบนทางพันธุกรรมทำงานอย่างมากในประชากรขนาดเล็ก: ถ้าเรามีผีเสื้อกลางคืน 5,000 ตัวในประชากรที่อ้างถึง และ 1,000 ตัวเป็นสีดำ โอกาสที่ผีเสื้อสีดำทั้งหมดจะหายไปแบบสุ่มนั้นต่ำกว่ามาก

ในการอธิบายความเหลื่อมล้ำทางพันธุกรรม แนวคิดอีกมากมายมีบทบาทสำคัญ บางส่วนเป็นความถี่อัลลีล ขนาดประชากรที่มีประสิทธิภาพ คอขวดที่อาจเกิดขึ้น ฯลฯ ในกรณีใด ๆ ในบรรทัดที่เหลือ เราจะมุ่งเน้นไปที่สาเหตุที่รู้จักกันดีที่สุดประการหนึ่งของการเลื่อนลอยทางพันธุกรรมในโลกของสัตววิทยา: ผลกระทบของผู้ก่อตั้ง

ผลกระทบของผู้ก่อตั้งคืออะไร?

ผลกระทบของผู้ก่อตั้งเป็นหนึ่งในสาเหตุที่ชัดเจนที่สุดของกลไกการเลื่อนระดับทางพันธุกรรม ควบคู่ไปกับข้อจำกัดด้านทรัพยากรในสภาพแวดล้อมที่กำหนดและคอขวดของวิวัฒนาการ ในกรณีนี้เรากำลังพูดถึง การสูญเสียข้อมูลทางพันธุกรรมเมื่อส่วนเล็ก ๆ ของประชากรจำนวนมากกลายเป็นอิสระจากมันในภูมิประเทศที่แตกต่างกัน.

ลองดูตัวอย่างใหม่เพราะสีของแมลงเม่าไม่ให้มาก ทีนี้ สมมติว่าเรามีประชากรนก 200 ตัว ซึ่งทำการอพยพข้ามมหาสมุทรแอตแลนติกทุกปีจากทวีปหนึ่งไปอีกทวีปหนึ่งเพื่อสืบพันธุ์ เนื่องด้วยเหตุใด นกเหล่านี้ ๑๐ ตัวจึงพลัดพรากจากฝูง เริ่มแรกในการค้นหาดินแดนใหม่ และ, หมดแรง, หาที่หลบภัยบนเกาะเล็ก ๆ ตรงกลางของ in ไม่มีอะไร

หากเกาะนี้มีทรัพยากรที่จำเป็นและไม่มีผู้ล่าที่ชัดเจน นก 10 ตัวนี้อาจตั้งถิ่นฐานบนเกาะและตัดสินใจที่จะไม่อพยพ ดังนั้นจึงมีการสร้างประชากรใหม่จำนวน 10 ตัวอย่างจากตัวอย่างอื่นที่ประกอบด้วย 200 ตัวอย่าง การสุ่มตัวอย่างการคัดเลือกเป็นแบบสุ่มอย่างสมบูรณ์ ดังนั้นความถี่อัลลีลของบุคคลใหม่จึงอาจแตกต่างจากที่คาดไว้ในประชากรทั่วไปอย่างมาก

ตัวอย่างเช่น นก 1 ใน 100 ตัวอาจมีปากที่ใหญ่กว่านกที่เหลือ และ 1 ใน 50 ตัวจะเป็นสีเขียวแทนที่จะเป็นสีเหลือง หากปรากฎว่าเนื่องจากการสุ่มนก 3 ตัวของนกผู้ก่อตั้งเหล่านี้นำเสนอลักษณะเหล่านี้ใน a ประชากรทั้งหมด 10 คน เป็นไปได้มากว่าอัลลีลเหล่านี้จะได้รับการแก้ไขในรุ่นต่อๆ ไป แม้ว่าจะไม่เป็นเช่นนั้นก็ตาม "กฎ". ดังนั้น, ผลกระทบของผู้ก่อตั้งสามารถทำให้ลักษณะที่จะได้รับการแก้ไขในสายพันธุ์ที่ถ้าเป็นประชากรขนาดใหญ่จะไม่ทำเช่นนั้น.

• คุณอาจสนใจ: "การเบี่ยงเบนทางพันธุกรรม: มันคืออะไรและส่งผลต่อวิวัฒนาการทางชีววิทยาอย่างไร"

ผลกระทบของผู้ก่อตั้งผลกระทบ

อย่างที่คุณสามารถจินตนาการได้ ขึ้นอยู่กับลักษณะของ "ผู้ก่อตั้ง" ความแตกแยกลึกอาจเกิดขึ้นเมื่อเวลาผ่านไประหว่างสมาชิกของประชากรเดิมกับกลุ่มใหม่ สิ่งที่น่าสนใจมากขึ้นถ้าเราพิจารณาว่านอกจากนี้ การคัดเลือกโดยธรรมชาติก็มีแนวโน้มที่จะทำปฏิกิริยากับอัลลีลของผู้ก่อตั้งที่แตกต่างจากที่พบในประชากรจำนวนมาก.

หากเราดำเนินการต่อกับตัวอย่างก่อนหน้านี้ เป็นที่ชัดเจนว่าการเป็นตัวอย่าง 10 ตัวอย่างในสภาพแวดล้อมที่แปลกใหม่นั้นไม่เหมือนกับการอยู่ในกลุ่ม 200 ในภูมิประเทศแบบทวีป ดังนั้นลักษณะผิดปรกติที่เลือก (ปากใบใหญ่และสีเขียว) อาจเป็นประโยชน์ในระยะยาวสำหรับผู้ที่ถือมัน ตัวอย่างเช่น มันเกิดขึ้นกับเราว่าสีเขียวสามารถเลียนแบบนกบนยอดต้นปาล์ม และจงอยปากขนาดใหญ่จะมีประโยชน์มากในการหักมะพร้าวและเข้าถึงอาหาร

ดังนั้น นอกเหนือจาก "ข้อผิดพลาดในการสุ่มตัวอย่าง" ของการเลือกเองแล้ว อาจเป็นไปได้ว่าการเลือกนั้นสนับสนุนจีโนไทป์ที่ผิดปกติ (และฟีโนไทป์) เมื่อเวลาผ่านไปเนื่องจากการกำหนดสภาพแวดล้อมใหม่ ดังนั้นลูกหลานของผู้ก่อตั้งจะเป็นมิตรกับสิ่งแวดล้อมและเป็นมิตรกับสิ่งแวดล้อมมากขึ้นและมีจุดสูงสุดสูงสุดในเชิงสถิติ จนกว่าจะถึงจุดที่เหมาะสมที่สุดสำหรับการแสวงหาผลประโยชน์จากช่องใหม่ของพวกเขา จำไว้ วิวัฒนาการไม่ได้สร้างสิ่งมีชีวิตที่สมบูรณ์แบบเพราะพูดแบบปากต่อปากและทำบาปว่า "คุณทำในสิ่งที่คุณสามารถทำได้ด้วยสิ่งที่คุณมี".

ในสถานการณ์ที่เป็นรูปธรรมและสมบูรณ์แบบนี้ เป็นที่คาดหวังได้ว่าผู้ตั้งอาณานิคมของเกาะจะกลายเป็นสายพันธุ์ย่อยและต่อมาก็เป็นสายพันธุ์ของพวกมันเองตลอดหลายศตวรรษ เมื่อสมาชิกคนหนึ่งของประชากรเกาะไม่สามารถแพร่พันธุ์กับต้นฉบับอื่นได้ (ไม่ว่าจะโดยกายวิภาคศาสตร์ พฤติกรรม สิ่งกีดขวางทางอุตุนิยมวิทยา และอื่นๆ) อาจกล่าวได้ว่าตัวอย่างทั้งสองเป็นของa สายพันธุ์ที่แตกต่างกัน นี่เป็นตัวอย่างที่ชัดเจนว่าผลกระทบของผู้ก่อตั้งสามารถกระตุ้นการเก็งกำไรในสภาพแวดล้อมของเกาะได้อย่างไร

• คุณอาจสนใจ: "Speciation: มันคืออะไรและมันพัฒนาอย่างไรในวิวัฒนาการทางชีววิทยา"

เรซูเม่

เราได้นำเสนอคุณด้วยการตั้งค่าอันงดงามเพื่อให้คุณเข้าใจว่าผลกระทบของผู้ก่อตั้งคืออะไร แต่น่าเสียดายที่ธรรมชาติไม่ได้ผลเช่นนั้น จุดอ่อนที่สำคัญประการหนึ่งของประชากรกลุ่มเล็กคือพวกเขามีแนวโน้มที่จะ homozygosity และการผสมพันธุ์ กล่าวคือความแปรปรวนทางพันธุกรรมหายไปตลอดชั่วอายุคนเนื่องจากขาดการสืบพันธุ์ไม่ คุ้นเคย. ดังนั้นจึงเป็นไปได้มากที่สุดที่ประชากร 10 คนจะไม่เริ่มต้น และถ้าเกิดขึ้นจริง ลูกหลาน 3-4 รุ่นต่อมาจะไม่สามารถทำงานได้

นอกจากนี้ยังเป็นไปได้ว่าไม่ว่าด้วยเหตุผลใดก็ตาม ตัวละครที่เพิ่มความสามารถในการวิวัฒนาการก่อนหน้านี้จะหยุดทำเช่นนั้นเมื่อเวลาผ่านไป

หากไม่มีความหลากหลายทางพันธุกรรม (หากอัลลีลเดียวกันถูกกำหนดไว้เสมอ) บุคคลทุกคนในกลุ่มประชากรจำนวนน้อยจะได้รับการเตรียมพร้อมสำหรับการเปลี่ยนแปลงสิ่งแวดล้อมไม่มากก็น้อย ความเสี่ยงต่อการสูญพันธุ์เพิ่มขึ้นอย่างมาก. ผลกระทบของผู้ก่อตั้งสามารถส่งเสริมการเก็งกำไร แต่ยังรวมถึงการหายตัวไปของประชากรทั้งหมดเนื่องจากขาดความหลากหลายทางพันธุกรรม

การอ้างอิงบรรณานุกรม:

• Greenbaum, G., เทมเปิลตัน, อ. R., Zarmi, Y. และ Bar-David, S. (2014). ความสมบูรณ์ของอัลเลลิกหลังจากเหตุการณ์การก่อตั้งประชากร – กรอบการสร้างแบบจำลองสุ่มที่ผสมผสานการไหลของยีนและการเบี่ยงเบนทางพันธุกรรม หนึ่ง, 9 (12), e115203.
• คิง, ที. E. และ Jobling, M. ถึง. (2009). ผู้ก่อตั้ง การเลื่อนลอย และการนอกใจ: ความสัมพันธ์ระหว่างความหลากหลายของโครโมโซม Y และนามสกุล patrilineal อณูชีววิทยาและวิวัฒนาการ, 26 (5), 1093-1102.
• พาร์โด, แอล. M., MacKay, I., Oostra, B., ฟาน ดุยจ์น, ซี. M. และ Aulchenko, Y. เอส (2005). ผลของความเหลื่อมล้ำทางพันธุกรรมในประชากรหนุ่มสาวที่แยกจากกันทางพันธุกรรม พงศาวดารของพันธุศาสตร์มนุษย์, 69 (3), 288-295.
• Slatkin, M. และ Excoffier, L. (2012). ผลกระทบของผู้ก่อตั้งแบบต่อเนื่องระหว่างการขยายช่วง: อะนาล็อกเชิงพื้นที่ของการล่องลอยทางพันธุกรรม พันธุศาสตร์, 191 (1), 171-181.
• วิทล็อค, เอ็ม. ค. (1997). ผลกระทบของผู้ก่อตั้งและการเปลี่ยนแปลงสูงสุดโดยไม่มีการเบี่ยงเบนทางพันธุกรรม: การเปลี่ยนแปลงสูงสุดแบบปรับตัวเกิดขึ้นได้ง่ายเมื่อสภาพแวดล้อมผันผวนเล็กน้อย วิวัฒนาการ, 51 (4), 1044-1048.