การเลื่อนลอยทางพันธุกรรม: มันคืออะไรและส่งผลต่อวิวัฒนาการทางชีววิทยาอย่างไร?

วิวัฒนาการทางชีวภาพ ถือเป็นชุดของการเปลี่ยนแปลงลักษณะทางพันธุกรรมใน สิ่งมีชีวิตมาหลายชั่วอายุคน เป็นเครื่องยนต์ของชีวิตและปรับตัวให้เข้ากับสิ่งใหม่ สภาพแวดล้อม

ความผันแปรภายในจำนวนประชากรของสิ่งมีชีวิตนั้นมาจากชุดของการกลายพันธุ์ใน DNA ที่เกิดขึ้นแบบสุ่ม กล่าวคือไม่ตอบสนองต่อกลไกที่มีสติสัมปชัญญะ ถึงกระนั้น กระบวนการคัดเลือกสำหรับการกลายพันธุ์เหล่านี้อาจเป็นแบบสุ่ม หรือตรงกันข้าม มีคำอธิบายที่ครบถ้วน

ดังนั้น วิวัฒนาการจึงเป็นพลังที่คงอยู่โดยการกลายพันธุ์แบบสุ่ม การรวมตัวกันทางพันธุกรรมระหว่าง genetic การสืบพันธุ์แบบอาศัยเพศและการไหลของยีน (การเข้ามาของสมาชิกใหม่ในกลุ่มประชากร) ท่ามกลางปัจจัยอื่นๆ มากมาย ปัจจัยสำคัญประการหนึ่งเหล่านี้ซึ่งมักจะหลีกเลี่ยงความเข้าใจทั่วไปคือคำที่เกี่ยวข้องกับเราในที่นี้: ความเหลื่อมล้ำทางพันธุกรรม. ที่นี่เราจะอธิบายทุกอย่างเกี่ยวกับกระบวนการที่น่าสนใจนี้

• บทความที่เกี่ยวข้อง: "ทฤษฎีวิวัฒนาการทางชีววิทยา"

การเบี่ยงเบนทางพันธุกรรมคืออะไร?

อย่างแรก เราสามารถนิยามคำศัพท์ที่ซับซ้อนนี้ได้ว่าเป็น "พลังวิวัฒนาการที่ทำงานร่วมกับการคัดเลือกโดยธรรมชาติโดยการเปลี่ยนความถี่อัลลีลของสปีชีส์เมื่อเวลาผ่านไป" เป็นคำนำควรสังเกตว่า

มันเป็นกระบวนการสุ่ม นั่นคือ มันเกิดขึ้นเนื่องจากโอกาสหรือผลกระทบที่ไม่สัมพันธ์กันเป็นระยะ.

นอกเหนือจากลักษณะเบื้องต้นนี้แล้ว คำศัพท์อีกคำหนึ่งที่กำหนดความเบี่ยงเบนทางพันธุกรรมคือการสูญเสีย เนื่องจากสิ่งนี้ แรงการคัดเลือกส่งเสริมการเปลี่ยนแปลงของอัลลีลในประชากร แก้ไขบางส่วน และส่งเสริมการหายตัวไปของ คนอื่น ๆ เราจะดูรายละเอียดเพิ่มเติมในบรรทัดต่อไปนี้

เกี่ยวกับอัลลีลและประชากร

ทำให้คำศัพท์ทางพันธุกรรมง่ายขึ้น เราสามารถยืนยันได้ว่าอัลลีลคือแต่ละรูปแบบที่ยีนเดียวกันสามารถนำเสนอได้. ตัวอย่างคลาสสิกของเรื่องนี้คือเมล็ดถั่วที่ Mendel ใช้เพื่ออธิบายการแบ่งแยกทางพันธุกรรมจากรุ่นสู่รุ่น อัลลีล "A" ที่โดดเด่นสามารถเขียนโค้ดสำหรับสีของเมล็ดสีเขียว ในขณะที่อัลลีล "a" แบบถอยกลับสำหรับสีเหลือง

เนื่องจากสัตว์ส่วนใหญ่เป็นสิ่งมีชีวิตแบบดิพลอยด์ (ซึ่งมีโครโมโซมคล้ายคลึงกันสองชุดในนิวเคลียสของพวกมัน) แต่ละชุดของรหัสอัลลีลทั้งสองตัว ของตัวละครจะมาจากพ่อและแม่ตามลำดับ ซึ่งเป็นสาเหตุที่รูปแบบที่เป็นไปได้ในกรณีนี้จะเป็นดังนี้: AA, Aa และ aa ดังนั้น หากเราเข้าใจว่าบุคคลหนึ่งได้รับอัลลีลสองอัลลีลสำหรับแต่ละยีน ฟีโนไทป์ (ลักษณะภายนอก) ของเขาจะมา เข้ารหัสโดยตรงโดยจีโนไทป์ของพวกมัน (การรวมกันของอัลลิลิกในจีโนมของพวกมัน) ซึ่งสืบทอดมาจากการรวมกันของพวกมัน พ่อแม่ของเขา.

ประการที่สอง จำเป็นต้องมีการสำรวจคำว่า "ประชากร" ในขอบเขตของชีววิทยา เนื่องจาก การเลื่อนลอยของยีนมีผลกับประชากรไม่ใช่กับสปีชีส์เอง. สปีชีส์เป็นแนวคิด "ปิด" เนื่องจากไม่สามารถแลกเปลี่ยนยีนกับเอนทิตีอื่นได้ ในทางกลับกัน ประชากรถูกมองว่าเป็นช่อง "เปิด" เนื่องจากสมาชิกที่แตกต่างกันของสมาชิกคนอื่นๆ สามารถเข้ามาได้ ประชากรแต่เป็นสายพันธุ์เดียวกันและขยายพันธุ์ในหมู่พวกเขา เหตุการณ์ที่จะมีความสำคัญอย่างยิ่งในสาย ในภายหลัง เมื่อเรากำหนดทั้งสองคำในลักษณะทั่วไปแล้ว เราก็พร้อมที่จะเข้าใจพื้นฐานของการเลื่อนลอยทางพันธุกรรม

• คุณอาจสนใจ: "Speciation: มันคืออะไรและมันพัฒนาอย่างไรในวิวัฒนาการทางชีววิทยา"

รากฐานทางทฤษฎีของดริฟท์

ถึงเวลาต้องคว้าที่นั่งแล้ว เนื่องจากเส้นโค้งและข้อกำหนดมีความซับซ้อนเล็กน้อยในการอธิบาย ดริฟท์ทางพันธุกรรม ถูกกำหนดโดยความแปรปรวนของความถี่อัลลีล นั่นคือ ความแปรปรวนของอักขระเทียบกับค่าเฉลี่ย. ดังนั้น เราสามารถคำนวณแรงวิวัฒนาการนี้โดยใช้สูตรต่อไปนี้:

• sp2 สอดคล้องกับความแปรปรวนของความถี่อัลลีลของประชากร นั่นคือ ความเบี่ยงเบนทางพันธุกรรมเอง
• p และ q คือความถี่อัลลีลของประชากรสองกลุ่มสำหรับอักขระหนึ่งตัว
• N คือจำนวนบุคคลภายในแต่ละประชากรทั้งสอง

แน่นอน พารามิเตอร์แต่ละตัวได้มาจากสูตรที่ซับซ้อน ดังนั้นเราจะไม่เน้นไปที่พื้นฐานทางคณิตศาสตร์ของแรงวิวัฒนาการนี้มากขึ้น หากแนวคิดต้องชัดเจนหลังจากอ่านบรรทัดเหล่านี้แล้ว ให้ทำดังนี้: ยิ่งขนาดประชากรเล็กลง พันธุกรรมก็จะยิ่งมีพลังงานมากกว่าสมาชิก.

ขนาดประชากรที่มีประสิทธิภาพ

เราได้แนะนำคำศัพท์สำคัญในย่อหน้าก่อนหน้า: ขนาดประชากร ความจริงก็คือ เมื่อพิจารณาถึงขนาดของการเคลื่อนตัวของยีนแล้ว นักวิทยาศาสตร์ไม่เพียงแต่ควรค่าแก่การนับบุคคลในประชากรเท่านั้น ในกรณีเหล่านี้ จำนวนของสัตว์ที่สืบพันธุ์ภายในนั้นจะต้องเป็นปริมาณที่เชื่อถือได้ re.

ตัวอย่างที่ชัดเจนมากของความแตกต่างระหว่างจำนวนประชากรทั้งหมดกับขนาดประชากรที่มีประสิทธิผลคือการศึกษาทางประชากรสัตว์ครึ่งบกครึ่งน้ำ ประชากรคางคกทั่วไปสามารถประกอบด้วยสมาชิก 120 คน หากเราใช้การวิเคราะห์ทางพันธุกรรม เราสามารถสังเกตได้ว่าผู้ใหญ่เพียง 40 คนเท่านั้นที่สืบพันธุ์ได้ทุกปี ทำให้มีลูกหลานมากที่สุด ดังนั้น ขนาดประชากรที่มีประสิทธิภาพ (Ne) ที่จะได้รับผลกระทบจากการล่องลอยจะเป็น 40 ไม่ใช่ 120

ผลกระทบของการเบี่ยงเบนทางพันธุกรรม genetic

การเลื่อนลอยทางพันธุกรรมมีผลกระทบหลายประการต่อประชากรของสิ่งมีชีวิต แต่เราสามารถแบ่งพวกมันออกเป็นสองช่วงตึกใหญ่:

• ทำให้เกิดการเปลี่ยนแปลงความถี่อัลลีลภายในประชากร ซึ่งอาจหมายถึงการเพิ่มขึ้นหรือลดลงเหล่านี้ก็เป็นเรื่องของโอกาสล้วนๆ
• ลดความแปรปรวนทางพันธุกรรมในระยะยาวของประชากร

ข้อสุดท้ายนี้มีความสำคัญอย่างยิ่ง เนื่องจาก ความแปรปรวนทางพันธุกรรมลดความแปรปรวนซึ่งในที่สุดแปลเป็นความอ่อนแอที่มากขึ้นของประชากรต่อการเปลี่ยนแปลงสิ่งแวดล้อม. ลองมาดูตัวอย่างเชิงปฏิบัติ

ถ้าเรามีประชากรนก 10 ตัว สีแดง 8 ตัว สีเหลือง 2 ตัว เป็นธรรมดาที่จะคิดว่าโดยบังเอิญมีโอกาสมากกว่าใน รุ่นต่อไป สมาชิกสีแดงจะปรากฏเป็นตัวแทนมากขึ้น (เพราะถ้าใน 10 คนนั้นทำซ้ำเพียง 3 ครั้งมีโอกาสที่ทั้ง 3 จะเป็นสี สีแดง). ในรุ่นแรก ความถี่อัลลีลของอักขระสีแดง "p" จะเท่ากับ 0.8 ในขณะที่อักขระสีเหลือง "q" จะมีความถี่เท่ากับ 0.2

ถ้าตัวผู้และตัวเมียที่มีสีแดงเกิดขึ้นซ้ำเพียง 3 ตัวในเหตุการณ์หนึ่ง ในทางทฤษฎีแล้ว อัลลีล q อาจหายไปใน รุ่นต่อไป ดังนั้น p = 1 และ q = 0 ทายาททั้งหมดเป็นสีแดง (ตัวอักษร p จะเป็น ชุด). นี่คือผลแท้จริงของความเหลื่อมล้ำทางพันธุกรรม ซึ่ง โดยบังเอิญมันสร้างการตรึงอักขระที่กระจายมากที่สุดในประชากรและจบลงด้วยการละทิ้งเอกลักษณ์ที่สุด.

ความรอดของประชากร

โชคดีที่เรามีแรงที่หลีกเลี่ยงการเลือกแบบสุ่มส่วนใหญ่ นั่นคือ การคัดเลือกโดยธรรมชาติ ในกรณีนี้, เรากำลังเผชิญกับเอ็นจิ้นวิวัฒนาการที่ไม่สอดคล้องกับกระบวนการสุ่มและสุ่มเนื่องจากลักษณะของแต่ละคนสามารถกำหนดความอยู่รอด การสืบพันธุ์ และการเป็นตัวแทนที่ตามมาในรุ่นต่อๆ ไป

นอกจากนี้ ควรสังเกตด้วยว่าตัวอย่างที่อ้างถึงข้างต้นค่อนข้างจะเดินกะเผลกเนื่องจากการลดลงที่บังคับตนเอง เนื่องจากเห็นได้ชัดว่าลักษณะทางสัณฐานวิทยาจำนวนมากถูกเข้ารหัสโดยยีนมากกว่าหนึ่งยีน (เช่น สีของดวงตา สำหรับ ตัวอย่าง). นอกจากนี้ ในประชากร 1,000 คนแทนที่จะเป็น 10 คน เป็นที่แน่ชัดว่าการหายตัวไปของอัลลีลนั้นซับซ้อนกว่า "การลบ" ของอัลลีลในรุ่นเดียว

ในทางกลับกัน, การไหลของยีนเป็นแนวคิดหลักอีกประการหนึ่งที่หลีกเลี่ยงผลกระทบของการเลื่อนลอยทางพันธุกรรม. อัลลีลสามารถแก้ไขได้ในประชากรเมื่อเวลาผ่านไป แต่ถ้าสมาชิกใหม่ปรากฏขึ้นพร้อมกับอัลลีลที่แตกต่างกันและ สืบพันธุ์กับปัจเจกของประชากรเริ่มแรก ความแปรปรวนทางพันธุกรรมที่เกิดใหม่ได้ถูกนำมาใช้ในต่อไปนี้ รุ่น

สุดท้ายก็ต้องจำกัดว่า การกลายพันธุ์เกิดขึ้นแบบสุ่มในสิ่งมีชีวิต. ดังนั้น การแปรผันสามารถเกิดขึ้นได้ใน DNA ที่เข้ารหัสอัลลีลใหม่ ซึ่งเป็นสาเหตุ (at ในทางทฤษฎีน้อยกว่า) ในประชากรปิด ตัวละครใหม่อาจยังคงปรากฏอยู่ใน a ประปราย.

เรซูเม่

อย่างที่เราได้เห็นแล้ว ความเหลื่อมล้ำทางกรรมพันธุ์ เป็นกลไกสำคัญของการวิวัฒนาการของสิ่งมีชีวิตควบคู่ไปกับการคัดเลือกโดยธรรมชาติแต่มันแตกต่างจากหลังเนื่องจากลักษณะสุ่มและสุ่ม จากมุมมองทางทฤษฎีล้วนๆ หากไม่มีเหตุการณ์เช่น การไหลของยีน การปรากฏตัวของการกลายพันธุ์หรือ การคัดเลือกโดยธรรมชาติ ประชากรทั้งหมดจะมีอัลลีลเดียวสำหรับแต่ละยีน แม้ว่าจะต้องใช้จำนวนมากก็ตาม รุ่น

โดยธรรมชาติแล้วสิ่งนี้แปลเป็นความแปรปรวนทางพันธุกรรมน้อยลง ซึ่งหมายความว่าการตอบสนองที่แย่ลงในระดับประชากรและระดับบุคคลต่อการเปลี่ยนแปลงและความไม่ลงรอยกันของสิ่งแวดล้อม ดังนั้นการเบี่ยงเบนทางพันธุกรรมจึงถูกต่อต้านโดยชีวิตเพราะแน่นอนว่ามันมีลักษณะที่เป็นอันตรายอย่างชัดเจน

การอ้างอิงบรรณานุกรม:

• การดริฟท์ทางพันธุกรรม khanacademy.org รับของ 23 ต.ค. ที่ 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% 20อื่นๆ% 20alelos
• Eguiarte, L., Aguirre-Planter, E., Scheinvar, E., González, A., & Souza, V. (2010). การไหลของยีน ความแตกต่าง และโครงสร้างทางพันธุกรรมของประชากร พร้อมตัวอย่างในพันธุ์พืชเม็กซิกัน ห้องปฏิบัติการวิวัฒนาการระดับโมเลกุลและการทดลอง ภาควิชานิเวศวิทยาวิวัฒนาการ สถาบันนิเวศวิทยา มหาวิทยาลัยอิสระแห่งชาติเม็กซิโก 1-30
• Futuyma, ดี. เจ (1992). ชีววิทยาวิวัฒนาการ (Vol. 2). 2. เอ็ด ริเบเรา เปรโต: SBG.