PRETOK GENOV: MEHANIZEM, POSLEDICE IN PRIMERI - BIOLOGIJA - 2025

Tok genov ali genov v biologiji, se nanaša na pretok genov iz ene populacije na drugo. Na splošno se izraz uporablja sinonimno za migracijski proces - v njegovem evolucijskem pomenu.

V svoji skupni rabi migracije opisujejo sezonsko gibanje posameznikov iz ene regije v drugo v iskanju boljših pogojev ali za reproduktivne namene. Za evolucijskega biologa pa migracija vključuje prenos alelov iz nabora genov med populacijo.

Vir: Jessica Krueger, iz Wikimedia Commons

Glede na populacijsko genetiko je evolucija opredeljena kot sprememba frekvenc alelov skozi čas.

Po načelih Hardy-Weinbergovega ravnotežja se frekvence spreminjajo, kadar koli obstajajo: izbira, mutacija, odnašanje in pretok genov. Zaradi tega se pretok genov šteje za zelo pomembno evolucijsko silo.

Mehanizmi genskega pretoka

Mehanizmi in vzroki, ki izvirajo iz gibanja genov v populaciji, so močno povezani s svojstvenimi značilnostmi študijske skupine. Pojavi se lahko zaradi priseljevanja ali izseljevanja nekaterih posameznikov v reproduktivnem stanju, lahko pa je posledica gibanja gameta.

Na primer, en mehanizem je lahko občasno širjenje mladoletnih oblik živalske vrste na oddaljene populacije.

Pri rastlinah je mehanizme lažje pripeti. Rastlinske gamete se prevažajo na različne načine. Nekatere rodove uporabljajo abiotične mehanizme, kot sta voda ali veter, ki lahko nosijo gene do oddaljenih populacij.

Podobno je z biotsko razpršitvijo. Pri razpršitvi semen sodelujejo številne plodne živali. Na primer, v tropih igrajo ptice in netopirji ključno vlogo pri širjenju rastlin, ki so zelo pomembne za ekosisteme.

Z drugimi besedami, hitrost selitve in pretok genov sta odvisna od sposobnosti razpršitve preučevane rodovine.

Migracije in ravnotežje Hardy-Weinberga

Za proučevanje vpliva migracij na ravnotežje Hardy-Weinberga se kot poenostavitev pogosto uporablja model otoka (model migracije na otoku in celini).

Ker je prebivalstvo otoka v primerjavi s prebivalstvom celine razmeroma majhno, vsak prenos genov z otoka na celino ne vpliva na genotip in alelne frekvence celine.

Zaradi tega bi pretok genov vplival le v eno smer: s kopnega na otok.

Ali se frekvence alelov razlikujejo?

Če želite razumeti učinek selitvenega dogodka na otok, razmislite o hipotetičnem primeru lokusa z dvema alelama A ₁ in A ₂ . Ugotoviti moramo, ali gibanje genov na otok povzroča spreminjanje frekvenc alelov.

Denimo, da je pogostost A ₁ alel je enaka 1 - kar pomeni, da je določen v populaciji, v celinski prebivalstva, medtem ko je A ₂ alel , ki je določen. Pred zorenjem posameznikov na otoku se nanj preseli 200 posameznikov.

Po pretoku genov se bodo frekvence spremenile in zdaj bo 80% "domačih", 20% pa novih ali celinskih. S tem preprostim primerom lahko pokažemo, kako gibanje genov vodi do spremembe frekvence alel - ključnega koncepta v evoluciji.

Posledice pretoka genov

Kadar med dvema populacijama obstaja izrazit pretok genov, je ena najbolj intuitivnih posledic ta, da je ta proces odgovoren za redčenje možnih razlik med obema populacijama.

Na ta način lahko pretok genov deluje v nasprotni smeri kot druge evolucijske sile, ki si prizadevajo ohraniti razlike v sestavi genetskih rezervoarjev. Kot na primer mehanizem naravne selekcije.

Druga posledica je širjenje koristnih alelov. Predpostavimo, da z mutacijo nastane nov alel, ki daje nosilcem določeno selektivno prednost. Ko pride do migracije, se novi alel prenese v nove populacije.

Koncept genskega toka in vrst

Biološki koncept vrste je splošno znan in zagotovo najbolj razširjen. Ta opredelitev ustreza konceptualni shemi populacijske genetike, saj vključuje genski sklad - enoto, kjer se spreminjajo frekvence alelov.

Na ta način geni po definiciji ne prehajajo iz ene vrste v drugo - ni genskega pretoka - in zaradi tega vrste kažejo določene značilnosti, ki jim omogočajo razlikovanje. V skladu s to vrstico idej, pretok genov pojasnjuje, zakaj vrste tvorijo "grozd" ali fenotsko združenje.

Poleg tega ima prekinitev genskega pretoka odločilne posledice v evolucijski biologiji: v večini primerov vodi do dogodkov v specifikaciji ali nastanka novih vrst. Pretok genov lahko prekinejo različni dejavniki, na primer obstoj geografske ovire, preferenc na ravni dvorjenja, med drugimi mehanizmi.

Velja tudi obratno: obstoj genskega pretoka prispeva k vsem organizmom v regiji, ki ostanejo kot ena vrsta.

Primer

Migracija kače Nerodia sipedon je dobro dokumentiran primer pretoka genov iz celinskega prebivalstva na otok.

Vrsta je polimorfna: lahko ima pomemben pasovni vzorec ali pa ga sploh nima. V poenostavitvi obarvanost določata en lokus in dva alela.

Na splošno je za kače celine značilen prikaz vzorcev pasov. Nasprotno pa jih tisti, ki naseljujejo otoke, ne posedujejo. Raziskovalci so ugotovili, da je morfološka razlika posledica različnih selektivnih pritiskov, ki jim je izpostavljena vsaka regija.

Na otokih se posamezniki ponavadi sončijo na površini kamnin v bližini obale plaže. Pokazalo se je, da odsotnost pasov olajša kamuflažo na skalah otokov. To hipotezo bi lahko preizkusili s poskusi označevanja in ponovnega zajema.

Zaradi tega bi morali pričakovati, da bo prebivalstvo otoka sestavljeno izključno iz nevezanih organizmov. Vendar to ne drži.

Vsaka generacija prihaja novo skupino organskih skupin s celine. V tem primeru migracije delujejo kot sila proti izbiri.

Reference

1. Audesirk, T., Audesirk, G., & Byers, BE (2004). Biologija: znanost in narava. Pearsonova vzgoja.
2. Curtis, H., & Schnek, A. (2006). Vabilo na biologijo. Panamerican Medical Ed.
3. Freeman, S., & Herron, JC (2002). Evolucijska analiza Dvorana Prentice.
4. Futuyma, DJ (2005). Evolucija Sinauer.
5. Hickman, CP, Roberts, LS, Larson, A., Ober, WC, & Garrison, C. (2001). Integrirana načela zoologije (letnik 15). New York: McGraw-Hill.
6. Mayr, E. (1997). Evolucija in raznolikost življenja: Izbrani eseji. Harvard University Press.
7. Soler, M. (2002). Evolucija: osnova biologije. Projekt Jug.