ЕФЕКТ ЗАСНОВНИКА: З ЧОГО СКЛАДАЄТЬСЯ І ПРИКЛАДИ - БІОЛОГІЯ - 2025

Ефект засновника в біології - це явище, яке передбачає ізоляцію невеликої групи особин від більшої популяції. Коли кількість особин збільшується, генофонд може не бути точним відображенням популяції, яка їх породила.

Різниця генофонду порівняно з початковою популяцією та зменшення варіабельності популяції призводить - у деяких випадках - до збільшення частоти рецесивних аллелей списаних.

Джерело: Від Founder_effect.png: Користувач: Qz10дерітивна робота: Zerodamage (Цей файл отриманий з: Founder effect.png :), через Wikimedia Commons

З цієї причини медична література містить найкращі приклади ефекту засновника, коли невеликі людські популяції колонізували нові середовища.

Коли ці популяції збільшуються в розмірах, їх генофонд відрізняється від популяції, а також частка шкідливих алелів значно більша. Найвідоміший приклад - аміші.

Гена або генетичний дрейф

Дрифт гена - це концепція, яка тісно пов'язана з ефектом засновника.

Серед механізмів, що породжують еволюційні зміни, ми маємо природний відбір та генетичний дрейф. Останнє спричиняє зміни частоти алелів у популяції через випадкові події.

Дрифт генів відбувається у всіх популяціях, але має більш виражений ефект і швидше діє на невеликі популяції. У великій популяції події, що трапляються випадково, не впливають суттєво на генофонд.

Таким чином, існують дві причини або приклади дрейфу генів: ефект вузького стану населення та ефект засновника. Деякі автори вважають ефект засновника особливим випадком вузького місця.

Приклади дрейфу генів

Ця подія відбувається через "помилку вибірки". Припустимо, у нас є мішок з 200 квасолями: 100 білих і 100 чорних. Якщо я роблю видобуток 10 бобів, можливо, випадково отримаю 6 білих і 4 чорних, а не очікувану пропорцію: 5 і 5. Ось як працює дрейф.

Тепер ми можемо екстраполювати цей приклад на тваринне царство. Припустимо, у нас є популяція ссавців з особинами з білим хутром та іншими з чорним хутром.

За випадковості розмножуються лише чорношкірі - якась випадкова подія завадила розмноженню білошкірих кінцівок. Ця стохастична зміна алельних частот є дрейфовим геном.

У природі це може статися через екологічну катастрофу: лавина знищила більшість ссавців з білою шерстю.

Коли виникає ефект засновника?

Ефект засновника виникає, коли мало особин ізолюється від "матері" або початкової популяції та утворює нову популяцію між собою. Нові колонізатори можуть складатися з однієї пари або одиночної осеменіної самки - як у випадку з комахами, які можуть зберігати сперму.

Популяції різних тварин, які сьогодні мешкають на островах, є нащадками кількох колонізаторів, які прийшли на ці території випадковим розгін.

Якщо нова популяція швидко зростає і досягає значних розмірів, частота алелів, ймовірно, не буде сильно змінена в порівнянні з тією популяцією, яка їх зародила, хоча деякі рідкісні алелі (наприклад, викликають захворювання або шкідливий стан) були перенесені засновники.

Якщо колонія залишається невеликою, дрейф гена працює, змінюючи частоти алелів. Невеликий розмір колонізуючої популяції в деяких випадках може призвести до втрати генетичної варіації та гетерозиготності.

Крім того, слід враховувати, що у невеликих груп населення ймовірність того, що двоє родичів спаряться, більша, тим самим збільшуючи рівні спорідненості.

Засновник ефекту в лабораторії

У середині 50-х років два дослідники, Добжанський та Павловський, експериментально продемонстрували ефект засновника. Конструкція складалася з пускових контрольованих популяцій диптерана Drosophila pseudoobscura.

Рід Drosophila є головним героєм широкого спектру експериментів у біологічних лабораторіях, завдяки простому культивуванню та малому часу між поколіннями.

Ця популяція почалася з іншої, яка здійснювала певну хромосомну перебудову третьої хромосоми, з частотою 50%. Таким чином, було два типи популяцій: деякі великі починалися з 5000 особин, а інші лише 20.

Приблизно через 18 поколінь (приблизно півтора року) середня частота перестановки хромосом становила 0,3 в обох популяціях. Однак діапазон варіацій був значно більшим у невеликих груп населення.

Іншими словами, спочатку популяції з малою кількістю засновників створили значну різницю між популяціями за частотою досліджуваної перебудови.

Джерело: Автор Ббскі, із Вікісховища

Приклад у людських популяціях

Ефект засновника - це явище, яке можна застосувати до людської популяції. Фактично, ця подія колонізації пояснює високу частоту спадкових розладів у невеликих поодиноких популяціях.

Міграція на невеликі острови

На початку 19 століття трохи більше десятка особин з Англії переїхали на острів, розташований в Атлантичному океані. Ця група людей розпочала своє життя на острові, де вони відтворили і створили нове населення.

Припускається, що один із початкових «засновників» переніс рецесивний алель за стану, що впливає на зір, який називається пігментним ритинітом.

У 1960 році, коли населення вже набуло значно більшої кількості членів - 240 нащадків, - чотири з них страждали від вищезгаданого стану. Ця частка приблизно в 10 разів більша, ніж населення, яке породило засновників.

Аміш

Аміші - це релігійна група, яка, крім того, що відома своїм простим способом життя та далеко не сучасними зручностями, відрізняється високою часткою рецесивних шкідливих алелів. У 18 столітті невелика група людей мігрувала з Німеччини до Швейцарії та звідти до Сполучених Штатів Америки.

Серед дуже поширених гомозиготних патологій у амішів виділяються карликовість та полідактилія - ​​стан, коли особини народжуються з більш ніж п’ятьма пальцями.

За оцінками, 13% населення є носіями рецесивного алеля, який спричинює цей шкідливий стан. Надзвичайно високі частоти, якщо порівнювати їх з людською популяцією, яка їх породила.

Джерело: Автор Gadjoboy з flickr.com - https://www.flickr.com/photos/gadjoboy/, через Wikimedia Commons

Список літератури

1. Audesirk, T., Audesirk, G., & Byers, BE (2004). Біологія: наука та природа. Пірсон освіта.
2. Кертіс, Х., Шнек, А. (2006). Запрошення на біологію. Panamerican Medical Ed.
3. Freeman, S., Herron, JC (2002). Еволюційний аналіз. Prentice Hall.
4. Футуйма, DJ (2005). Еволюція Синауер.
5. Хікман, К.П., Робертс, Л.С., Ларсон, А., Обер, WC, & Гарнізон, C. (2001). Інтегральні принципи зоології (т. 15). Нью-Йорк: McGraw-Hill.
6. Майр, Е. (1997). Еволюція та різноманіття життя: Вибрані нариси. Гарвардський університетський прес.
7. Райс, С. (2007). Енциклопедія еволюції. Факти з файлу.
8. Рассел, П., Герц, П., Макміллан, Б. (2013). Біологія: Динамічна наука. Нельсон Освіта.
9. Солер, М. (2002). Еволюція: основи біології. Проект Південь.