ГЕНОВИЙ ПОТІК: МЕХАНІЗМ, НАСЛІДКИ ТА ПРИКЛАДИ - БІОЛОГІЯ - 2025

Потік генів або потоку генів, в біології, відноситься до руху генів з однієї популяції в іншу. Взагалі, термін використовується синонімічно міграційному процесу - в його еволюційному значенні.

У загальному використанні міграція описує сезонний рух людей з одного регіону в інший в пошуках кращих умов або для репродуктивних цілей. Однак для еволюційного біолога міграція передбачає перенесення алелей із набору генів між популяціями.

Джерело: Джессіка Крюгер, з Вікісховища

У світлі популяційної генетики еволюція визначається як зміна частот алелів у часі.

Дотримуючись принципів рівноваги Харді-Вайнберга, частоти будуть змінюватися, коли є: відбір, мутація, дрейф та потік генів. З цієї причини потік генів вважається еволюційною силою великого значення.

Механізми потоку генів

Механізми та причини, що породжують рух генів у популяції, тісно пов'язані з притаманними характеристиками досліджуваної групи. Це може статися через імміграцію чи еміграцію певних осіб у репродуктивному стані, або може бути наслідком руху в гаметах.

Наприклад, одним із механізмів може бути випадкове розповсюдження юнацьких форм тваринного виду до віддалених популяцій.

Що стосується рослин, механізми легше закріпити. Рослинні гамети транспортуються різними способами. Деякі лінії використовують абіотичні механізми, такі як вода або вітер, які можуть переносити гени до віддалених груп населення.

Аналогічно відбувається біотичне розсіювання. Багато розмножувальних тварин беруть участь у розгоні насіння. Наприклад, у тропіках птахи та кажани відіграють вирішальну роль у розповсюдженні рослин, що мають велике значення для екосистем.

Іншими словами, швидкість міграції та потік генів залежать від здатності розповсюдження досліджуваної лінії.

Міграція та рівновага Харді-Вайнберга

Для вивчення впливу міграції на рівновагу Харді-Вайнберга острівну модель часто використовують як спрощення (модель міграції острів-континент).

Оскільки населення острова порівняно невелике, порівняно з населенням материка, будь-яка передача генів з острова на материк не впливає на генотип та алельні частоти материка.

З цієї причини потік генів працював би лише в одному напрямку: від материка до острова.

Чи змінюються частоти алелів?

Щоб зрозуміти вплив мігруючої події на острів, розглянемо гіпотетичний приклад локусу з двома алелями A ₁ і A ₂ . Ми повинні з'ясувати, чи викликає переміщення генів на острів різницю частот алелів.

Припустимо , що частота ₁ алелі дорівнює 1 - це означає , що вона фіксується в популяції, в той час як в континентальній частині населення це А ₂ алелі , який фіксується. До дозрівання особин на острові 200 особин мігрують на нього.

Після потоку генів частоти будуть змінюватися, і тепер 80% будуть "рідними", тоді як 20% - новими або континентальними. На цьому простому прикладі ми можемо продемонструвати, як рух генів призводить до зміни частоти алелів - ключового поняття в еволюції.

Наслідки потоку генів

Коли між двома популяціями спостерігається помітний потік генів, одним з найбільш інтуїтивних наслідків є те, що цей процес відповідає за розрідження можливих відмінностей між обома популяціями.

Таким чином потік генів може діяти в протилежному напрямку до інших еволюційних сил, які прагнуть зберегти відмінності у складі генетичних резервуарів. Як, наприклад, механізм природного відбору.

Другий наслідок - поширення корисних алелів. Припустимо, що шляхом мутації виникає новий алель, який дає певну селективну перевагу його носіям. Коли відбувається міграція, новий алель транспортується до нових груп населення.

Потік генів і концепція видів

Біологічна концепція видів широко відома і, безумовно, найбільш широко використовується. Це визначення відповідає концептуальній схемі популяційної генетики, оскільки передбачає генофонд - одиницю, де змінюються частоти алелей.

Таким чином, за визначенням, гени не переходять від одного виду до іншого - генетичного потоку немає - і з цієї причини види проявляють певні характеристики, що дозволяють їх диференціювати. Дотримуючись цієї лінії ідей, потік генів пояснює, чому види утворюють “кластер” або фенетичну групування.

Крім того, порушення генетичного потоку має вирішальні наслідки в еволюційній біології: це призводить - у більшості випадків - до подій видоутворення або утворення нових видів. Потік генів може бути перерваний різними факторами, такими як наявність географічного бар'єру, уподобання на рівні залицянь, серед інших механізмів.

Вірно і зворотне: існування генетичного потоку сприяє всім організмам у регіоні, що залишився одним видом.

Приклад

Міграція змії Nerodia sipedon є добре зафіксованим випадком потоку генів від континентальної популяції на острів.

Вид поліморфний: він може мати значну схему смуги або зовсім не мати смуги. При спрощенні забарвлення визначається одним локусом і двома алелями.

Загалом, зміям континенту властиво проявляти візерунок смуг. Навпаки, ті, що населяють острови, ними не володіють. Дослідники дійшли висновку, що морфологічна різниця зумовлена ​​різними селективними тисками, яким піддається кожна область.

На островах люди схильні засмагати на поверхні скель біля берега пляжу. Показано відсутність смуг для полегшення камуфляжу на скелях островів. Цю гіпотезу можна перевірити, використовуючи експерименти з маркування та відтворення.

З цієї пристосувальної причини, ми б очікували, що населення острова буде складатися виключно з необмежених організмів. Однак це неправда.

Кожне покоління приходить нову групу зв'язаних організмів з континенту. У цьому випадку міграція виступає силою проти відбору.

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. Солер, М. (2002). Еволюція: основи біології. Проект Південь.