Czym jest pula genów?

The pula genetyczna jest terminem używanym w genetyce populacji do opisu zestawu alleli, które przenoszą wszystkie osobniki, które są częścią populacji. Nazywa się to również rezerwą genetyczną lub „pula genów ”, po angielsku.

W ten sam sposób każdy konkretny gen ma swoją własną pulę genów, utworzoną przez każdy z alleli wspomnianego genu. W populacji każda osoba jest uważana za wyjątkową z punktu widzenia ich struktury genetycznej.

Zrozumienie koncepcji puli genowej jest kluczowe dla biologii ewolucyjnej, ponieważ termin ten jest zanurzony w definicji ewolucji. Zatem populacja jest w równowadze, gdy pula genów się nie zmienia; przeciwnie, mówimy, że populacja ewoluuje, jeśli następuje zmiana puli genów z jednego pokolenia na następne.

Możemy wziąć allel i określić jego częstotliwość - częstotliwość genu - i możemy również wyrazić go w procentach jako reprezentację obfitości danego allelu w porównaniu z resztą alleli, które znajdujemy w populacji.

Indeks

• 1 Definicja
• 2 Konsekwencje w zmienności zasobów genetycznych
• 3 Pula genów w genetyce i biologii ewolucyjnej
  • 3.1 Kolekcja genetyczna w ciemnych cętkach
• 4 Pochodzenie ludzkiej puli genowej
  • 4.1 Czy cała nasza pula genów pochodzi z Afryki??
  • 4.2 Aktualne dowody
• 5 referencji

Definicja

Pula genów jest definiowana jako cały zestaw genów w populacji. W biologii definicja populacji odnosi się do grupy osobników tego samego gatunku, które mają wspólną przestrzeń fizyczną i mogą potencjalnie rozmnażać się.

Termin ten został po raz pierwszy użyty w 1920 r. Przez urodzonego w Rosji genetyka Aleksandra Siergiejewicza. Tak więc słynny i wpływowy biolog ewolucyjny Teodozjusz Dobzhansky przyniósł ten termin do Stanów Zjednoczonych i przetłumaczył go jako „pula genów„.

Każdy gen może być prezentowany w różnych postaciach lub wariantach, a każdy z nich jest uważany za allel.

Na przykład przyjmijmy jako hipotetyczny przykład gen, który koduje futro pewnego ssaka. Ten ssak może mieć biały lub czarny płaszcz. Gen kodujący biały kolor jest uważany za allel, także dla innej cechy.

Konsekwencje zmienności zasobów genetycznych

Każda populacja ma pulę genów, która ją charakteryzuje, niektóre są bogate w różne geny, podczas gdy inne mają słabą zmienność we wszystkich swoich genach.

Populacje, które mają dużą zmienność w pulach genów, mogą wykazywać korzystne zmiany, które pozwalają na zwiększenie częstości występowania w populacji.

Należy pamiętać, że zmienność populacji jest niezbędnym warunkiem działania mechanizmów powodujących ewolucję - nazwijmy ją doborem naturalnym lub dryfem genów.

Z drugiej strony zmniejszone pule genów mogą mieć poważne konsekwencje dla losu populacji - w najpoważniejszych przypadkach sprzyja to wyginięciu. Na przykład w niektórych populacjach kotów zmienność genetyczna jest bardzo słaba i dlatego mówi się, że grozi im wyginięcie.

Pula genów w genetyce i biologii ewolucyjnej

Z punktu widzenia genetyki populacji, mikroewolucja jest definiowana jako „zmiana częstotliwości alleli w populacji”.

W badaniach populacyjnych genetycy mają tendencję do skupiania się na zestawie genów w populacji w danym momencie. Pula genów jest uważana za naczynie, z którego potomstwo otrzymuje swoje geny.

Geny mają fizyczną lokalizację, znaną jako loci, i mogą być utworzone przez dwa lub więcej alleli w puli genowej. W każdej lokalizacji osobnik może być homozygotyczny lub heterozygotyczny. W pierwszym przypadku dwa allele są identyczne, a heterozygota ma dwa różne allele.

Kolekcja genetyczna w cętkowanych ćmach

Typowym przykładem w biologii ewolucyjnej jest łaciasty ćma. W tym lepidopteranie są dwa allele, które określają kolor ciała. Jeden z nich określa kolor światła, a drugi ciemny kolor.

W miarę upływu czasu częstotliwości obu alleli mogą się zmieniać w populacji. Ludzkie działanie wywarło znaczący wpływ na ewolucję koloru w ciemach.

W obszarach niezanieczyszczonych allel, który określa kolor światła, będzie się zwiększał, ponieważ daje przewagę fitness do osoby, która jest jej właścicielem. Na przykład może działać jako kamuflaż na czystej korze drzew w okolicy.

Natomiast zanieczyszczone obszary często przesłaniają korę drzew. W tych regionach wzrośnie względna częstotliwość allelu ciemnego koloru.

W obu przypadkach obserwujemy zmianę częstości względnych alleli. Ta zmienność puli genów jest tym, co znamy jako mikroewolucję.

Pochodzenie ludzkiej puli genowej

Pääbo (2015) daje nam spojrzenie na zróżnicowaną pulę genów naszego gatunku. Pochodzenie współczesnych ludzi zawsze było szczególnie interesujące dla paleontologów i biologów ewolucyjnych. Poniżej podsumujemy pracę autora:

Czy cała nasza pula genów pochodzi z Afryki??

Najbardziej znaną teorią jest pochodzenie człowieka w Afryce, a później rozproszenie po całym świecie. W ten sposób nasi przodkowie konkurencyjnie przemieszczali resztę hominidów zamieszkujących planetę, nie wymieniając z nimi genów.

Natomiast inny punkt widzenia dowodzi, że gdyby istniała wymiana genów między populacjami hominidów, tworząc rodzaj „ciągłości regionalnej”.

Obie teorie formułują różne pochodzenie tego, jak powstała cała zmienność naszej puli genowej, czy cała znaleziona zmienność pochodzi od Áfrico, czy ma korzenie i głębsze pochodzenie.

Aktualne dowody

Dowody znalezione w genomie człowieka neandertalskiego (Homo neanderthalensis) pozwala stwierdzić, że żaden z przedstawionych poglądów nie jest całkowicie poprawny. W rzeczywistości nasza pula genów jest bardziej złożona niż się spodziewaliśmy.

Chociaż prawdą jest, że ludzka pula genów pochodzi z Afryki, około 1 do 3% genomu pochodziło z Afryki subsaharyjskiej i ukazuje pochodzenie od człowieka neardentalskiego.

Wydaje się, że 5% naszej puli genowej pochodzi z grupy zlokalizowanej w Oceanii: człowiek z Denisova, dalekiego krewnego neandertalczyków, którego sekwencja pochodzi z kości znalezionej w południowej Syberii.

Obecne dowody potwierdzają co najmniej trzy „ruchy” genów: jeden od neandertalczyków do przodka Azjatów, drugi od neandertalczyków do człowieka z Denisowej i ostatni przepływ od denisowian do nieznanej grupy hominidów, które oddzieliły się od rodowód około miliona lat temu.

Referencje

1. Campbell, N. A. (2001). Biologia: pojęcia i związki. Pearson Education.
2. Dawkins, R. (2010). Ewolucja: największe show na ziemi. Planet Group Spain.
3. Freeman, S. i Herron, J. C. (2002). Analiza ewolucyjna. Prentice Hall.
4. Monge-Nájera, J. (2002). Ogólna biologia. EUNED.
5. Pääbo, S. (2015). Zróżnicowane pochodzenie ludzkiej puli genowej. Nature Reviews Genetics, 16(6), 313-314.