GENŲ SRAUTAS: MECHANIZMAS, PASEKMĖS IR PAVYZDŽIAI - BIOLOGIJA - 2025

Genų srautas arba genų srautas, biologijos, susijęs su genų judėjimo iš vienos populiacijos į kitą. Paprastai šis terminas vartojamas sinonimu su migracijos procesu - jo evoliucine prasme.

Įprasta migracija apibūdina sezoninį asmenų judėjimą iš vieno regiono į kitą, siekiant geresnių sąlygų arba reprodukcijos tikslais. Tačiau evoliucijos biologui migracija reiškia alelių perkėlimą iš genų rinkinio tarp populiacijų.

Šaltinis: Jessica Krueger, iš „Wikimedia Commons“

Atsižvelgiant į gyventojų genetiką, evoliucija apibrėžiama kaip alelių dažnio kitimas laikui bėgant.

Vadovaujantis Hardy-Weinbergo pusiausvyros principais, dažnis kinta, kai tik yra: atranka, mutacija, dreifas ir genų srautas. Dėl šios priežasties genų srautas laikomas didelę reikšmę turinčia evoliucijos jėga.

Genų srauto mechanizmai

Mechanizmai ir priežastys, iš kurių kyla genų judėjimas, yra glaudžiai susiję su būdingomis tiriamosios grupės savybėmis. Tai gali atsirasti dėl tam tikrų asmenų imigracijos ar emigracijos į reprodukcinę būklę arba gali kilti dėl lytinių ląstelių judėjimo.

Pavyzdžiui, vienas iš mechanizmų gali būti retkarčiais gyvūnų rūšių jauniklių pasklidimas tolimose populiacijose.

Augalų atveju mechanizmus lengviau nustatyti. Augalų gametos gabenamos skirtingais būdais. Kai kurios rūšys naudoja abiotinius mechanizmus, tokius kaip vanduo ar vėjas, kurie gali pernešti genus į tolimas populiacijas.

Panašiai yra ir biotinis pasklidimas. Daugybė nerimastingų gyvūnų dalyvauja sėklų pasiskirstyme. Pavyzdžiui, atogrąžose paukščiai ir šikšnosparniai vaidina lemiamą vaidmenį ekosistemoms labai svarbių augalų pasiskirstyme.

Kitaip tariant, migracijos greitis ir genų srautas priklauso nuo tiriamos linijos pasklidimo galios.

Migracija ir Hardy-Weinberg pusiausvyra

Norint ištirti migracijos poveikį Hardy-Weinberg pusiausvyrai, salų modelis dažnai naudojamas kaip supaprastinimas (salų ir žemynų migracijos modelis).

Kadangi salos populiacija yra palyginti maža, palyginti su žemyno populiacija, bet koks genų perkėlimas iš salos į žemyną neturi įtakos žemyno genotipui ir alelių dažniui.

Dėl šios priežasties genų srautas turėtų poveikį tik viena kryptimi: nuo žemyno iki salos.

Ar alelių dažnis skiriasi?

Norėdami suprasti migracijos įvykio į salą poveikį, atsižvelkite į hipotetinį lokuso su dviem aleliais A ₁ ir A ₂ pavyzdį . Turime išsiaiškinti, ar genų judėjimas į salą lemia alelinio dažnio kitimą.

Tarkime, kad A ₁ alelio dažnis yra lygus 1 - tai reiškia, kad jis yra fiksuotas populiacijoje, o žemyno populiacijoje yra A ₂ alelio, kuris yra fiksuotas. Iki subrendusių asmenų saloje į ją migruoja 200 individų.

Po genų srauto dažnis pasikeis, o dabar 80% bus „vietiniai“, o 20% - nauji arba žemyniniai. Šiuo paprastu pavyzdžiu galime parodyti, kaip genų judėjimas lemia alelinio dažnio pokyčius - pagrindinę evoliucijos sąvoką.

Genų srauto pasekmės

Kai tarp dviejų populiacijų pastebimas genų srautas, viena intuityviausių pasekmių yra ta, kad šis procesas yra atsakingas už galimų abiejų populiacijų skirtumų praskiedimą.

Tokiu būdu genų srautas gali veikti priešinga kryptimi nei kitos evoliucijos jėgos, kurios siekia išlaikyti genetinių rezervuarų sudėties skirtumus. Kaip, pavyzdžiui, natūralios atrankos mechanizmas.

Antra pasekmė - naudingų alelių plitimas. Tarkime, kad mutavus atsiranda naujas alelis, kuris jo nešikliams suteikia tam tikrą selektyvų pranašumą. Kai vyksta migracija, naujas alelis pernešamas į naujas populiacijas.

Genų srautas ir rūšių samprata

Biologinė rūšių sąvoka yra plačiai žinoma ir neabejotinai plačiausiai naudojama. Šis apibrėžimas atitinka koncepcinę populiacijos genetikos schemą, nes apima genofondą - vienetą, kuriame keičiasi alelių dažnis.

Tokiu būdu, pagal apibrėžimą, genai nepereina iš vienos rūšies į kitą - nėra genų srauto - ir dėl šios priežasties rūšys pasižymi tam tikromis savybėmis, leidžiančiomis jas atskirti. Remiantis šia idėja, genų srautas paaiškina, kodėl rūšys sudaro „klasterį“ ar fenetinę grupę.

Be to, genų srauto sutrikimas turi lemiamų pasekmių evoliucijos biologijoje: daugeliu atvejų tai sukelia specifinius įvykius ar naujų rūšių formavimąsi. Genų srautą gali nutraukti skirtingi veiksniai, tokie kaip geografinė kliūtis, pirmenybė teismų lygmenyje, be kitų mechanizmų.

Taip pat yra atvirkščiai: esant genų srautui, visi regione esantys organizmai išlieka kaip viena rūšis.

Pavyzdys

Gyvatės Nerodia sipedon migracija yra gerai užfiksuotas genų srauto iš žemyno gyventojų į salą atvejis.

Rūšis yra polimorfinė: ji gali turėti ryškų juostos modelį arba jos visai nėra. Paprasčiau tariant, spalvą lemia vienas lokusas ir du aleliai.

Apskritai žemyno gyvatėms būdingas juostų raštas. Priešingai, salos gyventojai jų neturi. Tyrėjai padarė išvadą, kad morfologinį skirtumą lemia skirtingas kiekvienos srities selektyvusis slėgis.

Salose žmonės linkę degintis ant uolų paviršiaus netoli paplūdimio kranto. Buvo parodyta, kad juostų nebuvimas palengvina maskavimąsi ant salų uolų. Ši hipotezė galėjo būti patikrinta naudojant žymėjimo ir atgavimo eksperimentus.

Dėl šios prisitaikančios priežasties tikėtume, kad salos gyventojus sudarys tik nesusieti organizmai. Tačiau tai nėra tiesa.

Kiekviena karta ateina po naują grupę, jungiančią organizmus iš žemyno. Šiuo atveju migracija veikia kaip jėga prieš atranką.

Nuorodos

1. Audesirk, T., Audesirk, G., & Byers, BE (2004). Biologija: mokslas ir gamta. „Pearson Education“.
2. Curtis, H., ir Schnek, A. (2006). Kvietimas į biologiją. Panamerican Medical Ed.
3. Freeman, S., & Herron, JC (2002). Evoliucijos analizė. Prentice salė.
4. Futuyma, DJ (2005). Evoliucija. Sinaueris.
5. Hickman, CP, Roberts, LS, Larson, A., Ober, WC, & Garrison, C. (2001). Integruoti zoologijos principai (15 tomas). Niujorkas: „McGraw-Hill“.
6. Mayr, E. (1997). Evoliucija ir gyvenimo įvairovė: pasirinktos esė. Harvard University Press.
7. Soler, M. (2002). Evoliucija: biologijos pagrindas. Pietų projektas.