Эффект родоночальника в генетическом дрейфе. Примеры
Добавил пользователь Дмитрий К. Обновлено: 02.04.2025
Эффект основателя: что это такое и как влияет на биологическую эволюцию
После публикации знаменитого Чарльза Дарвина «Происхождения видов» в 1859 году люди больше не воспринимают живые существа как неподвижные и статичные сущности в своей эволюционной истории. Согласно постулату теории естественного отбора, живые существа подвергаются случайным мутациям на протяжении поколений, и некоторые признаки фиксируются из-за их полезности, в то время как другие различаются и со временем исчезают.
Например, особь определенного вида бабочек, может подвергнуться мутации в гене, продуцирующем меланин, во время своего развития и, следовательно, иметь полностью черный цвет. Если этот признак передается по наследству и помогает экземпляру оставаться скрытым в коре деревьев в течение более длительного времени, он будет воспроизводиться больше раз, так как его биологическая способность возрастет. Таким образом, эта черта будет распространяться по популяции, поскольку черная бабочка будет воспроизводить больше, чем белая.
С другой стороны, черный цвет бабочки может легче привлечь внимание хищников, и мутировавшая особь становится жертвой, как только она появляется на свет. В этом случае она сразу погибнет, а вредный ген исчезнет из генофонда популяции.
Основы генетического дрейфа
Как мы уже сказали, Дарвин постулировал в «Происхождении видов» естественный отбор как двигатель эволюции популяций, но интересно знать, что это не единственный в природе механизм, который изменяет аллельные частоты живых существ. У нас также есть генетический дрейф, полностью случайный процесс, который является следствием случайной выборки при воспроизводстве и, в целом, имеет тенденцию уменьшать генетическое разнообразие организмов (гомозиготность).
Допустим, у нас есть мини-популяция из 5 мотыльков, 4 белых и один черный. Оказывается, черный цвет действительно полезен для этого вида, потому что он позволяет превосходно имитировать кору деревьев, но, к сожалению, мутировавший черный экземпляр погибает при столкновении с автомобильным стеклом. Его цвет не имеет ничего общего с его смертью, и, несмотря на то, что он имеет положительный характер, он полностью исчезает с лица земли.
Из-за этой «ошибки выборки» полностью жизнеспособные аллели для определенной популяции могут иногда исчезать, не обращая внимания на логические причины или механизмы естественного отбора. В любом случае следует отметить, что генетический дрейф гораздо сильнее проявляется в небольших популяциях: если бы у нас было 5000 бабочек в указанной популяции и 1000 из них были черными, шансы, что все черные исчезнут случайным образом, намного ниже.
В объяснении генетического дрейфа существенную роль играет гораздо больше концепций. Некоторые из них — частоты аллелей, эффективный размер популяции, потенциальные узкие места и т. д. В любом случае, в оставшихся строках мы сосредоточимся на одной из самых известных причин генетического дрейфа в мире зоологии: эффекте основателя.
Что такое эффект основателя?
Эффект основателя — одна из наиболее очевидных причин механизмов генетического дрейфа, наряду с ограничениями ресурсов в данной среде и эволюционным узким местом. В этом конкретном случае мы говорим о потере генетической информации, когда небольшая часть большой популяции становится независимой от нее в другой местности.
Давайте поищем новый пример, потому что цвет бабочек большего не дает. Теперь предположим, что у нас есть популяция из 200 птиц, которые ежегодно совершают трансатлантические миграции с континента на континент для размножения. По какой-то причине во время одного из таких сложных путешествий 10 из этих птиц отделяются от первоначальной стаи в поисках новой территории и, измученные, ищут убежище на маленьком острове.
Если у этого острова есть необходимые ресурсы и явно не хватает хищников, эти 10 птиц могут поселиться на суше острова и решить не мигрировать. Таким образом, новая популяция из 10 особей была создана из другой, состоявшей из 200. Выборка была полностью случайной, и, следовательно, частота аллелей новых особей может сильно отличаться от ожидаемой в общей популяции.
Например, у 1 из 100 птиц клюв может быть больше, чем у остальных, а у 1 из 50 — зеленый, а не желтый. Если окажется, что в результате случайности 3 из этих птиц-основателей демонстрируют эти черты в общей популяции из 10, более чем возможно, что эти аллели будут зафиксированы в будущих поколениях, несмотря на то, что они не являются «нормой». Таким образом, эффект основателя может привести к закреплению признаков у вида, который, будь это большая популяция, никогда бы этого не сделал.
Эффекты
Как вы понимаете, в зависимости от характеристик «основателей» со временем может возникнуть глубокий разрыв между членами первоначальной популяции и новой. Это становится намного интереснее, если мы примем во внимание, что, кроме того, вполне вероятно, что естественный отбор также действует на аллели основателей иначе, чем те, которые присутствуют в большой популяции.
Если мы продолжим предыдущий пример, станет ясно, что пребывание 10 особей в экзотической среде совсем не похоже на жизнь в группе из 200 особей в континентальной местности. Следовательно, выбранные нетипичные признаки (крупный клюв и зеленый цвет) могут быть полезны в долгосрочной перспективе для тех, кто их носит. Например, нам приходит в голову, что зеленый оттенок может имитировать птицу на верхушках пальм, а большой клюв был бы очень полезен, чтобы сломать кокосы и получить доступ к пище.
Таким образом, в дополнение к «ошибке выборки» самого отбора, возможно, что отбор благоприятствует атипичным генотипам (и фенотипам) с течением времени из-за нового навязывания окружающей среды. Таким образом, потомки основателей будут более экологичными и будут иметь самый высокий статистический уровень, пока не достигнут точки максимальной пригодности для использования своей новой ниши.
В этом конкретном и идеальном сценарии можно было ожидать, что островные колонизаторы в конечном итоге станут подвидом, а позже и своим собственным видом на протяжении веков. Когда представитель островной популяции не может воспроизводиться с другим представителем оригинала. Можно сказать, что оба экземпляра принадлежат, в конечном счете, к разным видам. Это наглядный пример того, как эффект основателя может вызвать видообразование в островной среде.
Мы представили идиллическую обстановку, чтобы вы поняли, что такое эффект основателя, но, к сожалению, природа обычно так не работает. Одна из самых больших слабостей небольших популяций состоит в том, что они склонны к гомозиготности и инбридингу, то есть генетическая изменчивость теряется на протяжении поколений из-за отсутствия незнакомых репродуктивных особей. Таким образом, наиболее вероятно, что популяция из 10 особей никогда не начнется, и если это произойдет, потомство через 3-4 поколения окажется нежизнеспособным.
Также возможно, что по какой-либо причине особь, которая ранее увеличивала эволюционную жизнеспособность, со временем перестает делать это.
Если нет генетического разнообразия (если одни и те же аллели всегда фиксированы), все особи в небольшой популяции будут более или менее одинаково подготовлены к изменениям окружающей среды, поэтому риск исчезновения значительно возрастет. Эффект основателя может способствовать видообразованию, но также и полному исчезновению популяции из-за отсутствия генетического разнообразия.
С эволюционной точки зрения популяции со временем меняются. Размер и состав генофонда популяции - ключ к поддержанию генетического разнообразия. Случайное изменение генофонда в небольшой популяции известно как генетический дрейф. Эффект основателя - это случай генетического дрейфа, при котором небольшая популяция ограниченного числа особей отделяется от большей популяции.
Влияние на генетические Состав населения может быть весьма значительным, поскольку может увеличиваться распространенность болезней. Чем меньше число вовлеченных лиц, тем больше может пострадать отколовшаяся популяция. Этот эффект продолжается до тех пор, пока размер популяции не станет достаточно большим, чтобы ошибки от поколения к поколению стали минимальными. Если популяция будет оставаться изолированной, последствия могут сохраниться.
Ключевые выводы
- Случайное изменение генофонда небольшой популяции известно как генетический дрейф.
- Эффект основателя - это случай генетического дрейфа, вызванного небольшой популяцией с ограниченным числом отдельные особи, отделяющиеся от родительской популяции.
- Возникновение пигментного ретинита в британской колонии на островах Тристан-да-Кунья является примером эффекта основателя.
- Распространенность синдрома Эллис-ван Кревельда у амишей в Восточной Пенсильвании - еще один пример эффекта основателя.
Примеры эффекта основателя
Если, например, небольшая популяция отделяется от большей, чтобы колонизировать остров, может возникнуть эффект основателя. Если некоторые из колонизаторов являются носителями или гомозиготными рецессивными, преобладание рецессивного аллеля может быть весьма значительным в небольшой популяции по сравнению с большей родительской популяцией.
Когда новое поколение имеет аллели, распределенные случайным образом, с достаточно большим размером выборки, мы можем ожидать, что генофонд нового поколения будет примерно представлять генофонд предыдущего поколения. Мы ожидаем определенного распределения черт в данной популяции, когда эта популяция достаточно велика. Когда популяция мала, генофонд от поколения к поколению может быть неточно представлен. Это связано с ошибкой выборки из-за небольшого размера генеральной совокупности. Ошибка выборки относится к диспропорции результатов в небольшой популяции или выборке.
Пример пигментного ретинита
Не все гены имеют простое доминантно-рецессивное возникновение. Другие являются полигенными признаками и могут быть связаны с изменениями ряда генов. Например, в начале 1800-х годов некоторые люди мигрировали на острова Тристан-да-Кунья, чтобы сформировать британскую колонию. По крайней мере, один из колонистов, по-видимому, был носителем и имел рецессивный аллель пигментного ретинита. Пигментный ретинит - относительно редкое заболевание, при котором клетки сетчатки теряются или разрушаются, что приводит к потере зрения.. Лица, гомозиготные по аллелю, страдают этим заболеванием.
По некоторым оценкам, в 1960-х годах из 240 жителей колонии четверо имели расстройство и по крайней мере девять других были носителями. Это гораздо более распространено, чем можно было бы ожидать, исходя из редкости пигментного ретинита в больших популяциях.
Пример амишей
Восточный Пенсильвания является домом для амишей, которые являются ярким примером эффекта основателя. По оценкам, около 200 человек, иммигрировавших из Германии, основали свое сообщество. Амиши обычно женятся внутри своего сообщества и изолированы, поэтому генетические мутации, как правило, сохраняются.
Например, полидактилия с лишними пальцами рук или ног является частый симптом синдрома Эллис-ван Кревельда. Синдром - редкое заболевание, которое также характеризуется карликовостью, а иногда и врожденными пороками сердца. Из-за эффекта основателя синдром Эллис-ван Кревельда гораздо более распространен среди амишей.
Эффект основателя у животных и растений
Хотя движение человеческих популяций может служить примером эффекта основателя, эффект не ограничивается людьми. Это также может происходить у животных или растений, когда небольшие популяции отделяются от более крупных.
Эффект основателя может иметь глубокое влияние на небольшие популяции из-за генетический дрейф. Воздействие может сохраняться, когда популяция остается изолированной, так что генетические вариации минимальны. Наследственные заболевания, такие как пигментный ретинит и синдром Эллис-ван Кревельда, являются примерами последствий эффекта основателя.
Дрейф генов. Причины. Примеры.
Дрейф генов
В прошлом дрейф генов расценивался как один из самых незначительных факторов эволюции, но проведённые во второй половине XX века исследования показали, что его роль недооценивалась. Современные учёные считают, что генетический дрейф действует на популяцию одновременно с естественным отбором. При этом существует прямая зависимость между процессом дрейфа генов и численностью популяции - чем численность ниже, тем эффект, оказываемый генетическим дрейфом, более заметен и ярко выражен. Но всё это действует только до определённого предела, и, в случае резкого сокращения численности популяции до минимального значения (так называемое бутылочное горлышко) последствия будут непредсказуемы, так как в таких условиях шансы на выживание у каждого отдельно взятого организма будут случайными.
Что такое дрейф генов
Эффект бутылочного горлышка и дрейф генов
Это случайные изменения частот аллелей и генотипов, происходящие в небольшой полиморфной популяции при смене поколений. Такие случайные изменения приводят к двум характерным последствиям: сначала к флуктуациям частоты аллеля из поколения в поколение, а в конце концов к полному закреплению или элиминации данного аллеля. Влияние дрейфа генов на изменение частот аллелей в данной популяции зависит прежде всего от её размеров. Также этот процесс иногда называют эффектом Райта или генетико-автоматическим процессом. Также дрейф генов может приводить к следующим последствиям:
- Рост гомозиготности популяции.
- Сохранение вредных аллелей вопреки естественному отбору.
- Размножение редких аллелей.
- Полное исчезновение каких-либо аллелей.
Основные причины, приводящие к дрейфу генов
- Популяционные волны
- Эффект бутылочного горлышка
- Освоение новых территорий
- Изоляция
Популяционные волны и дрейф генов
Эффект основателя и дрейф генов
Для начала нужно вспомнить определение популяционных волн. Это периодические или непериодические колебания численности популяции у разных организмов - животных, растений, даже микроорганизмов. Факторы, влияющие на популяционные волны, могут быть самыми разными: сезонными (приход зимы, наступление засухи) и непериодическими (природные катастрофы, например, извержение вулкана). Также при освоении каким-либо видов животных или растений новых территорий может наблюдаться резкий рост численности популяции. Во всех вышеперечисленных случаях из-за дрейфа генов частоты некоторых аллелей могут значительно изменяться. При резком уменьшении численности популяции (например, в результате сокращения кормовых ресурсов, пожара и т. д.) остаться в живых могут особи с редкими генотипами. Если в дальнейшем популяция восстановится за счёт этих особей, то частоты сохранившихся генотипов в генофонде популяции возрастут.
Великая замятня в Золотой Орде. Причины, события, последствия кратко.
Восстание ихэтуаней в Китае. Причины, итоги, события, суть, участники, лидеры.
Дрейф генов как фактор эволюции
Благодаря дрейфу частоты аллелей могут случайно меняться в локальных популяциях, пока они не достигнут точки равновесия - утери одного аллеля и фиксации другого, причём разных популяциях гены дрейфуют независимо. Соответственно, результаты генетического дрейфа оказываются разными в разных популяциях - в одних фиксируется один набор аллелей, в других - другой. Таким образом, дрейф генов ведёт, с одной стороны, к уменьшению генетического разнообразия внутри популяций, а с другой стороны — к увеличению различий между популяциями, к их дивергенции по ряду признаков. Дивергенция, в свою очередь, может служить основой для видообразования. Это отвечает на вопрос, почему дрейф генов считают одним из факторов эволюции. Он действует наряду с естественным отбором, мутационным процессом, комбинативной изменчивостью и изоляцией, которые также являются факторами эволюции.
Пример дрейфа генов
Современная популяция гепардов - хороший пример дрейфа генов, так как в относительно недалёком прошлом она прошла через эффект бутылочного горлышка
Представьте себе небольшую популяцию животных или растений, в которой, к примеру, у 3% особей присутствуют какие-то генетические отличия. Если эти 3% погибнут, что не исключено, их гены исчезнут из популяции. Но если их отличие делают их более приспособленными (или если им просто повезёт, как, например, в случае эффекта бутылочного горлышка), гены этих 3% могут закрепиться в дальнейшей популяции. Другой пример: ареал популяции постепенно расширяется, и на новые территории попадают особи, отличающиеся от сородичей генами. Просто потому, что они попали на новые, пригодные для освоения территории, первыми, у них больше шансов размножиться и передать свои гены дальше - это называется эффектом основателя. Современные учёные полагают, что многообразие видов на Земле, в частности, в морях и океанах, в какой-то мере обусловлено именно эффектом основателя.
Генетические причины дрейфа, следствия, примеры
генетический дрейф или ген является стохастическим эволюционным механизмом, который вызывает колебания или вариации чисто случайных аллельных частот популяции.
Естественный отбор Чарльза Дарвина и дрейф генов являются двумя наиболее важными процессами, вовлеченными в эволюционные изменения в популяциях. В отличие от естественного отбора, который считается детерминированным и неслучайным процессом, дрейф генов представляет собой процесс, который подтверждается случайными колебаниями частот аллелей в популяции или гаплотипами..
Генный дрейф ведет к неадаптивной эволюции. Фактически, естественный отбор, а не дрейф генов, - это единственный механизм, используемый для объяснения всех адаптаций организмов на разных уровнях (анатомическом, физиологическом или этологическом)..
Это не значит, что дрейф генов не важен. Одно из самых ярких последствий этого явления наблюдается на молекулярном уровне, между различиями в последовательности ДНК и белка..
- 1 История
- 2 причины
- 3 эффекта
- 3.1 Как рассчитать вероятность того, что аллель будет потерян или зафиксирован?
- 3.2 Эффективная численность населения
- 3.3 Узкие места и основополагающий эффект
- 3.4 Эффект на уровне ДНК: нейтральная теория молекулярной эволюции
- 3.5 Почему существуют нейтральные мутации?
- 4.1 Гипотетический пример: улитки и коровы
- 4.2 Как изменится доля улиток с течением времени??
- 4.3 Генный дрейф в действии: гепарды
- 4.4 Пример человеческой популяции: амиши
история
Теория дрейфа генов была разработана в начале 1930 года важным биологом и генетиком по имени Сьюал Райт..
Кроме того, вклад Мото Кимуры был исключительным в этой области. Этот исследователь привел нейтральную теорию молекулярной эволюции, где он объясняет, что эффекты дрейфа генов вносят важный вклад в эволюцию на уровне последовательностей ДНК..
Эти авторы разработали математические модели, чтобы понять, как дрейф генов работает в биологических популяциях.
причины
Причины дрейфа генов являются стохастическими, то есть случайными явлениями. В свете популяционной генетики эволюция определяется как изменение во времени аллельных частот популяции. Дрейф приводит к изменению этих частот случайными событиями, называемыми «ошибками выборки»..
Генный дрейф считается ошибкой выборки. Гены, включенные в каждое поколение, представляют собой образец генов, которые несут предыдущее поколение..
Любой образец подвержен ошибке выборки. То есть доля различных предметов, которые мы находим в образце, может быть изменена по чистой случайности..
Представьте, что у нас есть сумка с 50 белыми чипсами и 50 черными чипсами. Если мы возьмем десять из них, возможно, по чистой случайности мы получим 4 белых и 6 черных; или 7 белых и 3 черных. Существует несоответствие между теоретически ожидаемыми значениями (5 и 5 каждого цвета) и полученными экспериментально.
эффекты
Эффект дрейфа генов подтверждается случайными изменениями частоты аллелей в популяции. Как мы уже упоминали, это происходит, когда нет никакой связи между изменяющейся характеристикой и фитнес. С течением времени аллели будут в конечном итоге фиксироваться или теряться от населения.
В эволюционной биологии термин фитнес Он широко используется и относится к способности организма размножаться и выживать. Параметр варьируется от 0 до 1.
Таким образом, характеристика, которая изменяется в зависимости от дрейфа, не связана с размножением и выживанием человека..
Потеря аллелей приводит ко второму эффекту дрейфа генов: потере гетерозиготности в популяции. Вариация в определенном месте будет уменьшаться, и в конечном итоге он будет потерян.
Как мы вычисляем вероятность того, что аллель будет потерян или зафиксирован??
Вероятность того, что аллель будет зафиксирован в популяции, равна его частоте во время его изучения. Частота фиксации альтернативного аллеля составит 1 - р. где р равна частоте аллеля.
На эту частоту не влияет предыдущая история изменения частот аллелей, поэтому прогнозы не могут быть сделаны на основе прошлого.
Читатель должен подумать, как это повлияет на ценность р когда знаменатель меньше. Логично, что вероятность будет увеличиваться.
Таким образом, эффекты дрейфа генов протекают быстрее в небольших популяциях. В диплоидной популяции (два набора хромосом, как мы, люди) фиксация новых аллелей происходит в среднем каждые 4N поколения. Время увеличивается пропорционально увеличению N населения.
![]()
Эффективная численность населения
N которое появляется в предыдущих уравнениях, не относится к значению, идентичному количеству особей в популяции. То есть это не эквивалентно переписи организмов.
В популяционной генетике используется параметр «эффективное количество населения» (Небраска), что обычно меньше, чем у всех людей.
Например, в некоторых популяциях с социальной структурой, в которой доминируют лишь несколько мужчин, эффективное число населения очень мало, поскольку гены этих доминирующих мужчин вносят непропорционально большой вклад - если сравнивать их с остальными мужчинами..
По этой причине скорость, с которой действует дрейф генов (и скорость, с которой теряется гетерозиготность), будет больше ожидаемой, если мы проведем перепись, поскольку население меньше, чем кажется..
Если в гипотетической популяции мы насчитываем 20 000 особей, но воспроизводится только 2000, эффективное число населения уменьшается. И это явление, при котором не все организмы встречаются в популяции, широко распространено в природных популяциях.
Узкие места и основополагающий эффект
Как мы упоминали (и мы демонстрируем математически), дрейф происходит в небольших популяциях. Где не столь частые аллели имеют больше шансов быть потерянным.
Это явление распространено после того, как население испытывает событие, называемое «узким местом». Это происходит, когда значительное количество населения выбрасывается в результате непредвиденного или катастрофического события (например, шторма или лавины)..
Непосредственным эффектом может стать уменьшение генетического разнообразия популяции, уменьшение размера генофонда или генофонда.
Частным случаем узких мест является основополагающий эффект, когда небольшое количество людей отделяется от первоначальной популяции и развивается в изоляции. В примерах, которые мы представим позже, мы увидим, каковы последствия этого явления.
![]()
Эффект на уровне ДНК: нейтральная теория молекулярной эволюции
Нейтральная теория молекулярной эволюции была предложена Мото Кимурой. До идей этого исследователя Lewontin & Hubby уже обнаружили, что высокая доля вариаций на уровне ферментов не может активно поддерживать все эти полиморфизмы (вариации).
Кимура пришел к выводу, что эти изменения в аминокислотах могут быть объяснены дрейфом генов и мутациями. Он заключает, что на уровне ДНК и белков механизмы дрейфа генов играют фундаментальную роль..
Нейтральный термин относится к тому факту, что большинство замен оснований, которые удается зафиксировать (достигают частоты 1), являются нейтральными по отношению к фитнес. Поэтому эти вариации, возникающие при дрейфе, не имеют какого-либо адаптивного значения.
Почему существуют нейтральные мутации?
Есть мутации, которые не влияют на фенотип человека. В ДНК вся информация зашифрована для создания и развития нового организма. Этот код расшифровывается рибосомами в процессе перевода.
Генетический код читается в «тройках» (набор из трех букв), а каждые три буквы кодируют аминокислоту. Однако генетический код является вырожденным, что указывает на наличие более одного кодона, кодирующего одну и ту же аминокислоту. Например, кодоны CCU, CCC, CCA и CCG все кодируют аминокислотный пролин.
Следовательно, если в последовательности CCU он изменяется на CCG, продуктом трансляции будет пролин, и в последовательности белка не будет изменений.
Таким же образом, мутация может измениться на аминокислоту, химические свойства которой не сильно различаются. Например, если аланин меняется на валин вы можете влияние на функциональность белка незаметно.
Обратите внимание, что это не действительно во всех случаях, если изменение происходит в части белка, которая важна для его функциональности - в качестве активного сайта ферментов - влияние на фитнес Это может быть очень значительным.
примеров
Гипотетический пример: улитки и коровы
Представьте себе луг, где сосуществуют улитки и коровы. В популяции улиток можно выделить две окраски: черная и желтая. Решающим фактором смертности улиток являются следы коров.
Однако обратите внимание, что если на улитку наступают, это не зависит от цвета ее раковины, так как это случайное событие. В этом гипотетическом примере популяция улиток начинается с равной пропорции цветов (50 черных улиток и 50 желтых улиток). В случае коров исключают 6 черных и только 2 желтых, соотношение обменных цветов.
Точно так же в следующем случае желтые могут погибнуть в большей пропорции, так как нет никакой связи между цветом и вероятностью раздавливания (однако, нет типа "компенсирующего" эффекта)..
Как изменится доля улиток с течением времени?
Во время этого случайного процесса пропорции черных и желтых оболочек будут колебаться с течением времени. В конце концов, одна из оболочек достигнет любого из двух пределов: 0 u 1.
Когда достигнутая частота равна 1 - предположим, что для аллели желтой раковины - все улитки будут такого цвета. И, как мы можем догадаться, аллель для черной раковины будет потерян.
Единственный способ получить этот аллель снова - это популяция через миграцию или мутацию..
Гены дрейфуют в действии: Гепарды
Явление дрейфа генов можно наблюдать в природных популяциях, и наиболее ярким примером являются гепарды. Эти быстрые и стильные кошачьи принадлежат к виду Acinonyx jubatus.
Около 10 000 лет назад гепарды и другие популяции крупных млекопитающих пережили крайнее исчезновение. Это событие вызвало «узкое место» в городе гепардов, где выжило лишь несколько человек.
Оставшиеся в живых после катастрофического явления плейстоцена породили всех гепардов современности. Эффекты дрейфа в сочетании с инбридингом почти полностью гомогенизируют население.
На самом деле, иммунная система этих животных практически одинакова у всех людей. Если по какой-либо причине кому-либо из членов понадобилось пожертвование какого-либо органа, любой из их партнеров мог бы сделать это, не приводя к шансу отказа.
Пожертвования - это процедуры, которые выполняются тщательно, и необходимо подавить иммунную систему получателя, чтобы она не атаковала «внешнего агента», даже если он исходит от очень близкого родственника - будь то братья или сыновья.
Пример в человеческих популяциях: амиши
Узкие места и основополагающий эффект также встречаются в современной человеческой популяции и имеют очень важные последствия в области медицины.
Амиши являются религиозной группой. Они характеризуются простым образом жизни, свободным от технологий и других современных удобств - в дополнение к чрезвычайно высокой частоте заболеваний и генетических патологий..
Около 200 колонизаторов прибыли в Пенсильванию (США) из Европы и начали размножаться среди тех же членов..
Предполагается, что среди колонизаторов были носители аутосомно-рецессивных генетических заболеваний, в том числе синдром Эллиса-ван Кревельда. Этот синдром характеризуется особенностями карликовости и полидактилии (большое количество пальцев, больше пяти цифр).
Заболевание было обнаружено в исходной популяции с частотой 0,001 и значительно возросло до 0,07..
Основополагающий эффект в чем он состоит и примеры
эффект основателя, в биологии это явление, которое включает в себя изоляцию небольшой группы людей от большей популяции. Когда количество особей увеличивается, генофонд может не быть точным отражением популяции, которая его породила.
Изменения в генофонде по сравнению с исходной популяцией и уменьшение вариабельности в популяции приводят, в некоторых случаях, к увеличению частоты рецессивных аллелей правописания..
![]()
По этой причине медицинская литература содержит лучшие примеры основополагающего эффекта, когда небольшие человеческие популяции колонизировали новую среду обитания..
Когда эти популяции увеличиваются в размерах, их генофонд отличается от популяции, и, кроме того, доля вредных аллелей значительно выше. Самый известный пример - амиши.
- 1 ген или дрейф генов
- 1.1 Примеры дрейфа генов
- 4.1 Миграция на маленькие острова
- 4.2 Амишей
Гены или дрейф генов
Генный дрейф - это концепция, тесно связанная с основополагающим эффектом..
Внутри механизмов, которые вызывают эволюционные изменения, мы имеем естественный отбор и генетический дрейф. Последнее вызывает изменения в частотах аллелей населения в результате случайных событий.
Дрейф генов происходит во всех популяциях, но имеет более выраженный эффект и действует быстрее в небольших популяциях. В больших популяциях случайные события не оказывают существенного влияния на генофонд.
Таким образом, есть две причины или примеры дрейфа генов: эффект узкого места в популяции и эффект основателя. Некоторые авторы рассматривают основополагающий эффект как частный случай узкого места.
Примеры дрейфа генов
Это событие происходит из-за «ошибки выборки». Предположим, у нас есть сумка с 200 бобами: 100 белых и 100 черных. Если я сделаю экстракцию 10 бобов, я могу по чистой случайности получить 6 белых и 4 черных, а не ожидаемую пропорцию: 5 и 5. Таким образом, дрейф действует.
Теперь мы можем экстраполировать этот пример на царство животных. Предположим, у нас есть популяция млекопитающих с особями белого меха и другими с черными волосами..
По чистой случайности размножаются только те, у кого черные волосы - какое-то случайное событие помешало размножению конечностей с белым мехом. Это стохастическое изменение частот аллелей, является генетическим дрейфом.
В природе это может быть вызвано некоторой экологической катастрофой: лавина убила большинство млекопитающих с белыми мехами.
Когда возникает основополагающий эффект??
Основополагающий эффект возникает, когда немногие индивиды изолируют себя от «матери» или начальной популяции и образуют новую популяцию среди них. Новые колонизаторы могут быть образованы одной парой или одиночной осемененной женщиной - как в случае насекомых, которые могут сперматозоидов спасти.
Популяции различных животных, которые в настоящее время живут на островах, являются потомками нескольких колонизаторов, которые прибыли на эти территории случайным рассеянием..
Если новая популяция быстро растет и достигает значительных размеров, частота аллелей, вероятно, не будет сильно изменена по сравнению с той популяцией, которая их породила, хотя некоторые редкие аллели (например, вызывающие заболевание или вредное состояние) были перенесены учредители.
Если колония остается маленькой, дрейф генов действует, изменяя частоты аллелей. Небольшой размер колонизирующей популяции может быть переведен, в некоторых случаях, к потере генетической изменчивости и гетерозиготности.
Кроме того, необходимо учитывать, что в небольших популяциях вероятность спаривания двух родственников выше, что повышает уровень кровного родства..
Основополагающий эффект в лаборатории
В середине 1950-х годов два исследователя, Добжанский и Павловский, экспериментально продемонстрировали основополагающий эффект. Конструкция состояла из инициирования контролируемых популяций двукрылых Drosophila pseudoobscura.
Пол дрозофила является протагонистом широкого спектра экспериментов в биологических лабораториях, благодаря его простому выращиванию и короткому времени между поколениями.
Эта популяция была инициирована, начиная с другой, которая несла некоторую хромосомную перестройку третьей хромосомы с частотой 50%. Таким образом, было два типа населения: большое население с 5 000 человек и другие только с 20.
Примерно через 18 поколений (примерно полтора года) средняя частота хромосомной перестройки составила 0,3 в обеих популяциях. Тем не менее, диапазон вариаций был гораздо больше в небольших популяциях.
Другими словами, в начале популяции с небольшим количеством основателей создавали значительные различия среди популяций с точки зрения частоты изучаемого переупорядочения..
Пример в человеческих популяциях
Основополагающий эффект - это явление, которое может быть применено к человеческому населению. Фактически, это событие колонизации позволяет нам объяснить высокую частоту наследственных нарушений в небольших изолированных популяциях..
Миграция на маленькие острова
В начале 19-го века немногим более десятка человек из Англии переехали на остров, расположенный в Атлантическом океане. Эта группа людей начала свою жизнь на острове, где они воспроизвели и породили новое население.
Предполагается, что один из первоначальных «основателей» нес рецессивный аллель для состояния, которое влияет на зрение, называемого пигментным ринитом..
В 1960 году, когда население уже достигло гораздо большего числа членов - 240 потомков, - четверо из них страдали от вышеупомянутого состояния. Эта доля примерно в 10 раз выше, чем у населения, родившего основателей..
Амишей
Амиши - это религиозная группа, которая, помимо того, что она известна своим простым образом жизни и вдали от современных удобств, отличается высокой долей рецессивных вредных аллелей. В восемнадцатом веке небольшая группа людей мигрировала из Германии в Швейцарию и оттуда в Соединенные Штаты Америки..
Среди гомозиготных патологий, очень часто встречающихся у амишей, выделяются карликовость и полидактилия - состояние, при котором люди рождаются более чем с пятью пальцами..
По оценкам, 13% населения являются носителями рецессивного аллеля, вызывающего указанное вредное состояние. Чрезвычайно высокие частоты, если сравнивать их с человеческой популяцией, которая дала им начало.
Читайте также:
