Mechanizm przepływu genów, konsekwencje i przykłady



The przepływ genów lub przepływ genów w biologii odnosi się do przemieszczania genów z jednej populacji do drugiej. Ogólnie termin ten jest używany jako synonim procesu migracji - w jego ewolucyjnym znaczeniu.

W powszechnym użyciu migracja opisuje sezonowe przemieszczanie się osób z jednego regionu do drugiego, w poszukiwaniu lepszych warunków lub w celach reprodukcyjnych. Jednak dla biologa ewolucyjnego migracja obejmuje transfer alleli z zestawu genów między populacjami.

W świetle genetyki populacji ewolucja jest definiowana jako zmiana częstotliwości alleli w czasie.

Kierując się zasadami równowagi Hardy'ego-Weinberga, częstotliwości będą się zmieniać w zależności od: selekcji, mutacji, dryfu i przepływu genów. Z tego powodu przepływ genów jest uważany za siłę ewolucyjną o wielkim znaczeniu.

Indeks

  • 1 Mechanizmy przepływu genów
  • 2 Migracja i równowaga Hardy-Weinberga
    • 2.1 Czy częstotliwości alleli różnią się?
  • 3 Konsekwencje przepływu genów
  • 4 Przepływ genów i pojęcie gatunków
  • 5 Przykład
  • 6 referencji

Mechanizmy przepływu genów

Mechanizmy i przyczyny powodujące ruch genów w populacji są silnie powiązane z nieodłącznymi cechami grupy badanej. Może to nastąpić z powodu imigracji lub emigracji niektórych osób w stanie reprodukcji lub w wyniku ruchu gamet.

Na przykład, jednym mechanizmem może być sporadyczne rozprzestrzenianie się młodocianych form gatunków zwierząt do odległych populacji.

W przypadku roślin mechanizmy są łatwiejsze do zidentyfikowania. Gamety roślin są transportowane na różne sposoby. Niektóre linie używają mechanizmów abiotycznych, takich jak woda lub wiatr, które mogą przenosić geny do odległych populacji.

W ten sam sposób istnieje dyspersja biotyczna. Wiele owocożernych zwierząt uczestniczy w rozproszeniu nasion. Na przykład w tropikach ptaki i nietoperze odgrywają kluczową rolę w rozprzestrzenianiu się roślin o wielkim znaczeniu dla ekosystemów.

Innymi słowy, tempo migracji i przepływ genów zależy od zdolności rozprzestrzeniania się badanej linii.

Migracja i równowaga Hardy-Weinberga

Aby zbadać wpływ migracji na równowagę Hardy'ego-Weinberga, model wyspowy jest często wykorzystywany jako uproszczenie (model migracji wyspa-kontynent)..

Ponieważ populacja wyspy jest stosunkowo niewielka w porównaniu z populacją kontynentu, każdy krok genów z wyspy na kontynent nie ma wpływu na częstotliwość genotypową i alleliczną kontynentu..

Z tego powodu przepływ genów miałby wpływ tylko w jednym kierunku: z kontynentu na wyspę.

Czy częstotliwości alleli są różne?

Aby zrozumieć wpływ zdarzenia migracyjnego na wyspę, rozważ hipotetyczny przykład locus z dwoma allelami A1 i A2. Musimy się dowiedzieć, czy ruch genów na wyspę powoduje zmiany częstotliwości alleli.

Załóżmy, że częstotliwość allelu A1 jest równy 1 - co oznacza, że ​​jest on ustalony w populacji, podczas gdy w populacji kontynentalnej jest to allel A2 ten, który jest naprawiony. Przed dojrzewaniem osobników wyspy 200 osób migruje do tego miejsca.

Po przepływie genów częstotliwości zostaną zmodyfikowane, a teraz 80% będzie „rodzimych”, podczas gdy 20% będzie nowych lub kontynentalnych. Za pomocą tego prostego przykładu możemy pokazać, jak ruch genów prowadzi do zmiany częstotliwości allelicznych - kluczowa koncepcja ewolucji.

Konsekwencje przepływu genów

Gdy istnieje wyraźny przepływ genów między dwiema populacjami, jedną z najbardziej intuicyjnych konsekwencji jest to, że proces ten jest odpowiedzialny za rozcieńczenie możliwych różnic między obiema populacjami.

W ten sposób przepływ genów może działać w przeciwnym kierunku niż inne siły ewolucyjne, które dążą do utrzymania różnic w składzie zbiorników genetycznych. Na przykład mechanizm doboru naturalnego.

Drugą konsekwencją jest rozpowszechnianie przydatnych alleli. Przypuśćmy, że przez mutację pojawia się nowy allel, który daje pewną przewagę selektywną swoim nosicielom. Gdy migracja istnieje, nowy allel jest transportowany do nowych populacji.

Przepływ genów i pojęcie gatunków

Biologiczna koncepcja gatunków jest powszechnie znana i z pewnością jest najpowszechniej stosowana. Ta definicja pasuje do schematu pojęciowego genetyki populacji, ponieważ obejmuje pulę genów - jednostkę, w której zmieniają się częstotliwości alleliczne.

W ten sposób, z definicji, geny nie przechodzą z jednego gatunku do drugiego - nie ma przepływu genów - iz tego powodu gatunki wykazują pewne cechy, które pozwalają na ich zróżnicowanie. Podążając za tą linią pomysłów, przepływ genów wyjaśnia, dlaczego gatunki tworzą „klaster„Lub grupa fenetyczna.

Ponadto przerwanie przepływu genów ma kluczowe konsekwencje w biologii ewolucyjnej: prowadzi - w większości przypadków - do zdarzeń specjacji lub tworzenia nowych gatunków. Przepływ genów może być przerywany przez różne czynniki, takie jak istnienie bariery geograficznej, preferencje na poziomie zalotów, między innymi mechanizmami.

Prawda jest też odwrotna: istnienie przepływu genów przyczynia się do utrzymania wszystkich organizmów w regionie jako jednego gatunku.

Przykład

Migracja węża Nerodia sipedon jest dobrze udokumentowanym przypadkiem przepływu genów z populacji kontynentalnej na wyspę.

Gatunek jest polimorficzny: może przedstawiać znaczący wzór prążkowania lub nie przedstawiać żadnego pasma. W uproszczeniu zabarwienie jest określone przez locus i dwa allele.

Ogólnie rzecz biorąc, węże kontynentu charakteryzują się pokazywaniem wzoru zespołu. Natomiast ci, którzy zamieszkują wyspy, nie posiadają ich. Naukowcy doszli do wniosku, że różnica morfologiczna wynika z różnych presji selekcyjnych, którym podlega każdy region.

Na wyspach ludzie zazwyczaj opalają się na powierzchni skał w pobliżu brzegu plaży. Wykazano, że brak pasm ułatwia kamuflaż na skałach wysp. Hipotezę tę można zweryfikować za pomocą eksperymentów znakowania i odzyskiwania.

Z tego powodu adaptacyjnego oczekiwalibyśmy, że populacja wyspy będzie się składać wyłącznie z organizmów bez pasm. Nie jest to jednak prawda.

Każde pokolenie to nowa grupa organizacji z zespołami z kontynentu. W tym przypadku migracja działa jako siła przeciwna do wyboru.

Referencje

  1. Audesirk, T., Audesirk, G. i Byers, B. E. (2004). Biologia: nauka i natura. Pearson Education.
  2. Curtis, H. i Schnek, A. (2006). Zaproszenie do biologii. Ed. Panamericana Medical.
  3. Freeman, S. i Herron, J. C. (2002). Analiza ewolucyjna. Prentice Hall.
  4. Futuyma, D. J. (2005). Ewolucja . Sinauer.
  5. Hickman, C. P., Roberts, L. S., Larson, A., Ober, W. C., i Garrison, C. (2001). Zintegrowane zasady zoologii (Tom 15). Nowy Jork: McGraw-Hill.
  6. Mayr, E. (1997). Ewolucja i różnorodność życia: wybrane eseje. Harvard University Press.
  7. Soler, M. (2002). Ewolucja: podstawa biologii. South Project.