GĒNU PLŪSMA: MEHĀNISMS, SEKAS UN PIEMĒRI - BIOLOĢIJA - 2025

Gēnu plūsma vai gēnu, bioloģijas, attiecas uz pārvietošanos gēnu no vienas populācijas uz otru. Parasti termins tiek lietots sinonīmi migrācijas procesam tā evolūcijas izpratnē.

Parastā lietošanā migrācija raksturo indivīdu sezonālo pārvietošanos no viena reģiona uz otru, meklējot labākus apstākļus vai reproduktīvos nolūkos. Tomēr evolūcijas biologam migrācija ir saistīta ar alēļu pārnešanu no gēnu kopuma starp populācijām.

Avots: Džesika Kruegere, no Wikimedia Commons

Ņemot vērā iedzīvotāju ģenētiku, evolūcija tiek definēta kā alēļu biežuma izmaiņas laika gaitā.

Ievērojot Hardija-Veinberga līdzsvara principus, frekvences mainīsies, kad vien būs: atlase, mutācija, dreifēšana un gēnu plūsma. Šī iemesla dēļ gēnu plūsma tiek uzskatīta par evolūcijas spēku, kam ir liela nozīme.

Gēnu plūsmas mehānismi

Mehānismi un cēloņi, kas izraisa gēnu kustību populācijā, ir cieši saistīti ar pētījuma grupas raksturīgajām īpašībām. Tas var rasties noteiktu indivīdu imigrācijas vai emigrācijas dēļ reproduktīvā stāvoklī, vai arī tas var rasties gametu pārvietošanās dēļ.

Piemēram, viens mehānisms var būt dzīvnieku sugas mazuļu formas gadījuma izkliedēšana attālās populācijās.

Augu gadījumā mehānismus ir vieglāk noteikt. Augu gametas tiek pārvadātas dažādos veidos. Dažās līnijās tiek izmantoti abiotiski mehānismi, piemēram, ūdens vai vējš, kas var pārnest gēnus uz tālām populācijām.

Līdzīgi ir ar biotisko izkliedi. Daudzi sēklinieki piedalās sēklu izkliedēšanā. Piemēram, tropos putniem un sikspārņiem ir izšķirīga loma tādu augu izplatībā, kuriem ir liela nozīme ekosistēmās.

Citiem vārdiem sakot, migrācijas ātrums un gēnu plūsma ir atkarīga no pētītās līnijas izkliedes spējas.

Migrācija un Hardija-Veinberga līdzsvars

Lai izpētītu migrācijas ietekmi uz Hardija-Veinberga līdzsvaru, salu modeli bieži izmanto kā vienkāršojumu (salu un kontinentu migrācijas modelis).

Tā kā salas iedzīvotāju skaits ir salīdzinoši mazs, salīdzinot ar kontinentālās daļas iedzīvotājiem, jebkura gēna pārnešana no salas uz cietzemi neietekmē kontinentālās daļas genotipu un alēļu biežumu.

Šī iemesla dēļ gēnu plūsmai būtu ietekme tikai vienā virzienā: no cietzemes uz salu.

Vai alēļu frekvences atšķiras?

Lai saprastu migrācijas notikuma ietekmi uz salu, apsveriet hipotētisku lokusa, kurā ir divas alēles A ₁ un A _2, piemēru . Mums jānoskaidro, vai gēnu pārvietošanās uz salu izraisa alēļu frekvences izmaiņas.

Pieņemsim, ka A ₁ alēles biežums ir vienāds ar 1 - tas nozīmē, ka tā ir fiksēta populācijā, savukārt kontinentālajā populācijā ir fiksēta A ₂ alēle . Pirms īpatņu nogatavināšanas salā uz to migrē 200 īpatņi.

Pēc gēnu plūsmas frekvences mainīsies, un tagad 80% būs "vietējie", savukārt 20% ir jauni vai kontinentāli. Ar šo vienkāršo piemēru mēs varam parādīt, kā gēnu kustība izraisa alēles frekvences izmaiņas - evolūcijas galveno jēdzienu.

Gēnu plūsmas sekas

Ja starp divām populācijām ir izteikta gēnu plūsma, viena no intuitīvākajām sekām ir tā, ka šis process ir atbildīgs par iespējamo atšķirību mazināšanu starp abām populācijām.

Tādā veidā gēnu plūsma var rīkoties pretējā virzienā nekā citi evolūcijas spēki, kas cenšas saglabāt atšķirības ģenētisko rezervuāru sastāvā. Piemēram, piemēram, dabiskās atlases mehānisms.

Otrās sekas ir labvēlīgo alēļu izplatība. Pieņemsim, ka ar mutācijas palīdzību rodas jauna alēle, kas tā nesējiem piešķir noteiktu selektīvu priekšrocību. Migrācijas laikā jaunā alēle tiek transportēta uz jaunām populācijām.

Gēnu plūsma un sugu koncepcija

Sugu bioloģiskā koncepcija ir plaši pazīstama un noteikti ir visplašāk lietota. Šī definīcija atbilst populācijas ģenētikas konceptuālajai shēmai, jo tajā ir iesaistīts gēnu fonds - vienība, kurā mainās alēļu frekvences.

Tādā veidā pēc definīcijas gēni nepāriet no vienas sugas uz otru - nav gēnu plūsmas - un šī iemesla dēļ sugām piemīt noteiktas īpašības, kas ļauj tās diferencēt. Ievērojot šo ideju līniju, gēnu plūsma izskaidro, kāpēc sugas veido “kopu” vai fenētisku grupu.

Turklāt gēnu plūsmas pārtraukšanai ir izšķirošas sekas evolūcijas bioloģijā: tas vairumā gadījumu noved pie specifikācijas notikumiem vai jaunu sugu veidošanās. Gēnu plūsmu var pārtraukt dažādi faktori, piemēram, ģeogrāfiska barjera, preferences tiesas līmenī, starp citiem mehānismiem.

Taisnība ir arī pretēja: gēnu plūsmas esamība veicina visus organismus reģionā, kas paliek kā viena suga.

Piemērs

Čūskas Nerodia sipedon migrācija ir labi dokumentēts gēnu plūsmas gadījums no kontinentālajiem iedzīvotājiem uz salu.

Suga ir polimorfiska: tai var būt ievērojams joslas raksturs vai tās vispār nav. Vienkāršojot, krāsojumu nosaka viena lokusa un divas alēles.

Kopumā kontinenta čūskām ir raksturīga joslu shēma. Turpretī tie, kas apdzīvo salas, to nepieder. Pētnieki secināja, ka morfoloģiskās atšķirības ir saistītas ar atšķirīgo selektīvo spiedienu, kas tiek pakļauts katram reģionam.

Salās indivīdi mēdz sauļoties uz klinšu virsmas netālu no pludmales krasta. Tika pierādīts, ka joslu neesamība atvieglo maskēšanos uz salu klintīm. Šo hipotēzi varēja pārbaudīt, izmantojot eksperimentus ar iezīmēšanu un sagūstīšanu.

Šī adaptīvā iemesla dēļ mēs sagaidām, ka salas populāciju veidos tikai nesaistīti organismi. Tomēr tā nav taisnība.

Katra paaudze nāk no jauna kontinenta sasaistīto organismu grupas. Šajā gadījumā migrācija darbojas kā spēks pret atlasi.

Atsauces

1. Audesirk, T., Audesirk, G., & Byers, BE (2004). Bioloģija: zinātne un daba. Pīrsona izglītība.
2. Curtis, H., & Schnek, A. (2006). Ielūgums uz bioloģiju. Panamerican Medical Ed.
3. Freeman, S., & Herron, JC (2002). Evolūcijas analīze. Prentice zāle.
4. Futuyma, DJ (2005). Evolūcija. Sinauer.
5. Hikmans, CP, Roberts, LS, Larsons, A., Obers, WC, & Garrison, C. (2001). Integrētie zooloģijas principi (15. sēj.). Ņujorka: Makgreivs.
6. Mairs, E. (1997). Evolūcija un dzīves daudzveidība: atlasītas esejas. Harvard University Press.
7. Solers, M. (2002). Evolūcija: bioloģijas pamats. Dienvidu projekts.