Генетичний дрейф: що це таке і як він впливає на біологічну еволюцію?

Біологічна еволюція, задумана як сукупність змін спадкових характеристик в Росії живих істот протягом поколінь, є двигуном самого життя та адаптації до нового середовища.

Зміни в популяції живих істот даються низкою мутацій в ДНК, які трапляються випадковим чином, тобто вона не реагує на свідомий механізм. Незважаючи на це, процеси відбору для цих мутацій можуть бути випадковими або, навпаки, мати повністю підкріплене пояснення.

Таким чином, еволюція - це сила, яка підтримується випадковими мутаціями, генетичною рекомбінацією протягом статеве розмноження та потік генів (входження нових членів до популяції), серед багатьох інших факторів. Одним із цих важливих факторів, який часто не виходить із загального розуміння, є термін, який стосується нас тут: генетичний дрейф. Тут ми пояснюємо все про цей захоплюючий процес.

• Пов’язана стаття: "Теорія біологічної еволюції"

Що таке генетичний дрейф?

По-перше, ми можемо визначити цей складний термін як "еволюційну силу, яка діє разом із природним відбором, змінюючи частоту алелей видів з часом". Як передмову слід зазначити, що

це стохастичний процес, тобто це відбувається внаслідок випадкових або спорадичних некорельованих ефектів.

На додаток до цієї початкової характеристики, іншим терміном, що визначає генетичний дрейф, є втрата, оскільки це Селекційна сила сприяє варіації алелей у популяції, фіксуючи деякі і сприяючи зникненню інші. Ми побачимо це більш докладно в наступних рядках.

Про алелі та популяцію

Спрощуючи генетичні терміни, ми можемо стверджувати, що алель - це кожна з різновидів, яку може подавати той самий ген. Класичним прикладом цього є насіння гороху, використане Менделем для пояснення генетичної сегрегації між поколіннями. Домінуючий алель "А" може кодувати зелений колір насіння, тоді як рецесивний алель "А" кодує жовтий колір.

Оскільки більшість тварин є диплоїдними істотами (у яких в ядрі є два набори гомологічних хромосом), кожен з двох кодуючих алелів персонажа буде походити від батька та матері відповідно, тому можливі варіації у цьому випадку будуть наступними: AA, Aa та aa. Таким чином, якщо ми зрозуміємо, що особина успадковує два алелі для кожного гена, з’явиться його фенотип (зовнішні характеристики) безпосередньо кодується їх генотипом (алельними комбінаціями в їх геномі), який успадковується як поєднання цих Його батьки.

По-друге, термін "популяція" потрібно дещо дослідити у сфері біології, оскільки генетичний дрейф впливає на популяції, а не на сам вид. Вид - це «закрите» поняття, оскільки він не може обмінюватися генами з іншими різними сутностями. З іншого боку, популяція задумана як «відкритий» відсік, оскільки можуть входити різні члени інших членів. популяції, але одного виду, і розмножуються серед них, подія, яка матиме життєво важливе значення в лініях пізніше. Як тільки ми встановили обидва терміни загальним чином, ми готові зрозуміти основи генетичного дрейфу.

• Вас можуть зацікавити: "Видоутворення: що це таке і як воно розвивається в біологічній еволюції"

Теоретичні основи дрейфу

Пора триматися за сидіння, оскільки вигини та умови стають дещо складними для пояснення. Генетичний дрейф визначається дисперсією частоти алелів, тобто мінливістю символів щодо середнього значення. Таким чином, ми можемо розрахувати цю еволюційну силу, використовуючи наступну формулу:

• sp2 відповідає дисперсії частот алелів популяцій, тобто самому генетичному дрейфу.
• p і q - частоти алелів двох популяцій для персонажа.
• N - кількість особин у кожній з двох популяцій.

Звичайно, кожен із цих параметрів отримується за допомогою складних формул, тому ми не збираємось більше зосереджуватися на математичній основі цієї еволюційної сили. Якщо ідея повинна бути зрозумілою після прочитання цих рядків, вона така: чим менший розмір популяції, тим більший генетичний дрейф буде мати над своїми членами.

Ефективна чисельність населення

У попередньому параграфі ми ввели ключовий термін: чисельність населення. Правда полягає в тому, що, беручи до уваги величину генетичного дрейфу, вчені не тільки варті підрахунку особин у популяції. У цих випадках кількість тварин, що розмножуються в ньому, повинна бути достовірно визначена кількісно.

Дуже яскравим прикладом різниці між загальною чисельністю населення та ефективною чисельністю є демографічні дослідження земноводних. Наприклад, загальна популяція жаб може складатися зі 120 членів. Якщо вдатися до генетичного аналізу, ми можемо спостерігати, що, безперечно, лише близько 40 дорослих особин щорічно розмножуються, залишаючи максимум потомства. Таким чином, ефективний розмір популяції (Ne), який зазнає наслідків дрейфу, складе 40, а не 120.

Наслідки генетичного дрейфу

Генетичний дрейф має кілька наслідків для популяцій живих істот, але ми можемо розділити їх на два великі блоки:

• Викликає зміну частоти алелів у популяції. Це може означати, що вони збільшуються або зменшуються, оскільки мова йде про чистий шанс.
• Зменшує довгострокові генетичні зміни популяцій.

Цей останній пункт має надзвичайно важливе значення, оскільки генетичний дрейф зменшує мінливість, що в кінцевому рахунку призводить до більшої вразливості населення до змін навколишнього середовища. Візьмемо практичний приклад.

Якщо ми маємо серед вигаданої популяції 10 птахів, 8 червоних і 2 жовтих, то природно думати, що, за чистою випадковістю, це більш вірогідно, ніж наступного покоління червоні члени виглядають більш представленими (оскільки якщо з цих 10 відтворюються лише 3, існує ймовірність, що всі 3 кольорові Червоний). У першому поколінні алельна частота червоного символу "p" дорівнювала б 0,8, тоді як жовтого символу "q" мала б частота 0,2.

Якщо лише три самці і самки червоного кольору відтворюються в результаті, теоретично алель q може зникнути наступне покоління, отже p = 1 і q = 0, усі нащадки будуть червоними (символ p мав би бути встановити). Це реальний ефект генетичного дрейфу, який випадково, це створює фіксацію найбільш розподілених символів у популяції і в кінцевому підсумку відкидає найунікальніших.

Порятунок популяцій

На щастя, ми маємо силу, яка в значній мірі уникає цього випадкового відбору: природний відбір. В цьому випадку, ми стикаємось з еволюційним двигуном, який абсолютно не відповідає випадковим і стохастичним процесам, оскільки характеристики кожної особи можуть визначати їх виживання, розмноження та, як наслідок, представництво у майбутніх поколіннях.

Слід також зазначити, що наведений вище приклад є досить кульгавим через нав'язаний собою редукціонізм, оскільки очевидно, що багато морфологічних символів кодуються більш ніж одним геном (наприклад, кольором очей, для приклад). Крім того, у популяції 1000 особин, а не 10, очевидно, що зникнення алелю набагато складніше, ніж його «стирання» в одному поколінні.

З іншої сторони, потік генів - ще одна ключова концепція, яка дозволяє уникнути наслідків генетичного дрейфу. Алель може бути зафіксований у популяції з часом, але якщо з'являються нові члени з різними алелями та розмножуватися з особинами початкової популяції, оновлена ​​генетична мінливість вводиться в наступному поколінь.

Нарешті, це необхідно обмежити мутації відбуваються випадково в живих істотах. Таким чином, у ДНК можуть виникати варіації, що кодують нові алелі, саме тому (на менш теоретично) в закритій сукупності нові символи можуть продовжувати з'являтися в спорадичний.

Резюме

Як ми бачили, генетичний дрейф це головний еволюційний двигун живих істот поряд із природним відбором, але він відрізняється від останнього через випадковість і випадковість. З чисто теоретичної точки зору, якщо не було таких подій, як потік генів, поява мутацій або При природному відборі всі популяції мали б єдиний алель для кожного гена, навіть якби це займало багато поколінь.

Це, природно, обертається меншою генетичною мінливістю, що означає гірший відгук населення та індивідуального рівня на зміни та екологічну нестабільність. Таким чином, генетичному дрейфу протидіє саме життя, оскільки, звичайно, воно має явний згубний характер.

Бібліографічні посилання:

• Генетичний дрейф, khanacademy.org. Підняли 23 жовтня о 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% 20інші% 20алелос.
• Eguiarte, L., Aguirre-Planter, E., Scheinvar, E., González, A., & Souza, V. (2010). Потік генів, диференціація та генетична структура популяцій, на прикладах у мексиканських видів рослин. Лабораторія молекулярної та експериментальної еволюції, кафедра еволюційної екології, Інститут екології, Національний автономний університет Мексики, 1-30.
• Футуйма, Д. Дж. (1992). Еволюційна біологія (вип. 2). 2. вид. Рібейран-Прето: SBG.