Ģenētiskais dreifs — definīcija, cēloņi un ietekme uz populācijām
Ģenētiskais dreifs ir nejauša ietekme uz bioloģiskajām populācijām. Tā rezultātā no dzīvo organismu populācijām tiek izvadītas ģenētiskās variācijas. To var raksturot kā alēļu nejaušu frekvenču izmaiņu sekas paaudžu gaitā — nevis tāpēc, ka vienas vai otras alēles dod priekšrocības izdzīvošanā, bet vienkārši nejaušības dēļ.
Dabiskajās populācijās darbojas vairāki spēki. Ir spēki, kas papildina populāciju ar mantojamu mainību, piemēram, mutācijas un rekombinācija. Ir arī faktori, kas no populācijas noņem variācijas, un viens no tiem ir dreifs. Ģenētiskais dreifs darbojas kā „nejauša izlase” — dažas alēles var iegūt vai zaudēt izplatību tikai tāpēc, kādi konkrēti indivīdi nejauši atstāj pēcnācējus.
Cēloņi un mehānismi
- Paraugu ņemšanas nejaušība: katra paaudze ir tikai neliels iepriekšējās paaudzes atspulgs; ja populācija ir maza, nejaušības ietekme ir lielāka.
- Pudeles kakla efekts: straujs populācijas samazinājums (piem., slimība, katastrofa) samazina ģenētisko daudzveidību, jo pēc atveseļošanās populācija tiek atjaunota no ierobežota individuālu kopuma.
- Dibinātāju efekts: ja jauna populācija tiek izveidota no neliela skaita dibinātāju, to alēļu kopums var būt tikai daļēja vecās populācijas atspoguļojums, izraisot atšķirīgas alēļu frekvences un retas alēles pārsvaru vai zudumu.
- Sekundes nozīme nejaušības notikumiem: kad kāda alēle nejauši izplatās vai izzūd, tā stāvoklis var būt ilgtspējīgs — tā var nokļūt fiksētā stāvoklī (frekvence 1) vai pazust (frekvence 0).
Alēļu frekvenču izmaiņas, fiksācija un heterozigotitātes zudums
Ģenētiskais dreifs noved pie alēļu zaudēšanas un līdz ar to pie samazinātas alēļu biežuma daudzveidības. Bieži procesā pieaug homozigotiskums — indivīdi kļūst ģenētiski līdzīgāki — kas līdzīgi darbojas kā inbrīdings. Mazāk variācijas nozīmē mazāku spēju pielāgoties videi un lielāku jutību pret jaunām slimībām vai vides izmaiņām.
Matemātiski gaidāmais heterozigotitātes samazinājums paaudzei ir saistīts ar efektīvo populācijas lielumu (Ne): mazāks Ne → ātrāks heterozigotitātes zudums. Aptuveni var teikt, ka vidējais heterozigotitātes kritums vienā paaudzē ir apmēram 1/(2Ne) (tas ir tuvinājums), tāpēc Ne ir svarīgāka rādītāja par absolūto indivīdu skaitu.
Dreifs pret dabisko atlasi
Dabiskā atlase ir virzīts process: alēles, kas nodrošina labāku izdzīvošanu vai augstāku reproduktīvo veikumu, kļūst izplatītākas. Dreifs ir nejaušs un var nostiprināt gan labvēlīgas, gan kaitīgas, gan neitrālas alēles. Ja populācija ir liela un atlase ir spēcīga, atlase parasti pārspēj dreifu; savukārt maza populācijā dreifs var novest pie kaitīgu alēļu fiksācijas pret atlases „vēlmēm”.
Praktiski piemēri un nozīme
- Dibinātāju piemēri: ja salā ierodas tikai daži indivīdi no kontinenta, jauno koloniju gēnu kopums var atšķirties no sākotnējās sugas — tas veicina jaunu alēļu izplatību vai retu alēļu pastiprināšanos.
- Pudeles kakla piemēri: sugas, kas smagi samazinājušās (piem., pēc slimībām vai medībām), var zaudēt daudz ģenētiskās daudzveidības; pēc atveseļošanās šī zudusī variācija trūks.
- Konservācija: ģenētiskais dreifs ir svarīgs draudu avots apdraudētām sugām. Tāpēc saglabāšanas programmās cenšas uzturēt lielākus un savstarpēji savienotus populāciju blokus, lai saglabātu mantojamo daudzveidību.
Mērīšana un modeļi
Biologos parasti izmanto vienkāršus modeļus, piemēram, Wright–Fisher vai Moran modeļus, lai aprakstītu dreifta dinamikas probabilistiskās īpašības un laika līdz fiksācijai. Arī koalescences teorija sniedz retrospektīvu skatījumu uz kopējo gēnu izcelsmi populācijā.
Kopsavilkums
Ģenētiskais dreifs ir nejaušs process, kas samazina ģenētisko variāciju populācijās, jo īpaši mazās populācijās. Tas var novest pie alēļu zuduma vai fiksācijas, palielināt homozigotiskumu un samazināt sugas spēju pielāgoties videi. Nozīmīgākie praktiskie secinājumi attiecas uz saglabāšanu: lai mazinātu dreifta negatīvo ietekmi, jāsaglabā pietiekami lieli un genētiski savienoti populāciju fondi.
Saistītās lapas
Jautājumi un atbildes
J: Kas ir ģenētiskais dreifs?
A: Ģenētiskais dreifs ir nejauša ietekme uz bioloģiskajām populācijām, kas samazina ģenētisko variāciju daudzumu populācijā.
J: Kādi ir spēki, kas populācijā palielina iedzimtās variācijas?
A: Mutācija un rekombinācija ir divi spēki, kas populācijā palielina mantojamo mainību.
Vai ir kādi faktori, kas likvidē populācijas mainību?
A: Jā, ģenētiskais dreifs ir viens no faktoriem, kas likvidē populācijas variācijas.
J: Kā ģenētiskais dreifs samazina ģenētisko variāciju daudzumu populācijā?
Ģenētiskais dreifs samazina ģenētisko variāciju daudzumu populācijā, laika gaitā no genofonda nejaušā veidā izslēdzot noteiktas alēles vai gēnu variantus.
J: Vai mutācija ir piemērs tam, kas populācijā palielina mantojamo mainību?
A: Jā, mutācija ir piemērs tam, kas papildina populāciju ar mantojamu variāciju.
J: Kādi vēl citi spēki bez mutācijas un rekombinācijas var papildināt populācijas ar mantojamām variācijām?
A.: Bez mutācijas un rekombinācijas nav zināmi citi spēki, kas var pievienot populācijām mantojamas variācijas.
