Дрейф генов и эффект "бутылочного горлышка"
Привет! Сегодняшняя тема очень интересная, ведь связана одновременно и с генетикой, и с эволюцией. Но выбрали мы её не только поэтому. Понятия «дрейф генов» и эффект «бутылочного горлышка» вполне могут встретиться тебе на ЕГЭ по биологии, так что предлагаю как следует в них разобраться!
На прошлой неделе мы рассмотрели два важнейших фактора эволюции: естественный отбор и наследственную изменчивость. Сегодня поговорим ещё об одном:
Дрейф генов (или генетико-автоматические процессы) – это случайное ненаправленное изменение частоты распределения генов (аллелей) в популяции, происходящее при смене поколений.
При этом очень большую роль играет размер популяции: от него зависит влияние дрейфа генов на частоту аллелей в ней. Чем меньше популяция, тем важнее значение этого фактора .
Почему?
Представь, что на какой-то изолированной территории (скажем, на острове) обитает 50 особей вида Х. Лишь у 10% из них имеется особенный вариант гена (допустим, отвечающий за повышенную выносливость). И вот случается пожар, из-за которого все пять особо выносливых особей случайно и трагически погибают. Вместе с ними из популяции исчезает и «полезный» вариант гена. А вот если бы на острове было не 50, а 500 особей, то гибель пяти из них не повлекла бы за собой таких критических последствий.
Если дрейф генов происходит на фоне резкого сокращения численности особей в популяции, такое явление называют эффектом «бутылочного горлышка». Строгое определение звучит так:
Эффект «бутылочного горлышка» – это сокращение генофонда (генетического разнообразия) популяции вследствие критического уменьшения её численности с последующим восстановлением.
При этом популяция проходит через ряд этапов:
- Этап 1. Изначально генетическое разнообразие популяции велико, поскольку условия среды благоприятны, ареал обитания широк, а особей много.
- Этап 2. Затем в связи с наступлением периодических (сезонных) или единоразовых (катастрофы) неблагоприятных условий численность популяции резко падает – вплоть до нескольких особей. Им приходится скрещиваться друг с другом (а куда деваться ) – возникает инбридинг. В результате генофонд сильно обедняется.
- Этап 3. Численность популяции постепенно восстанавливается, но её генофонд по-прежнему остаётся бедным. Восстановление генетического разнообразия требует много времени, поскольку происходит за счёт случайных мутаций (некоторые варианты генов при этом исчезают навсегда).
В результате выжившая популяция будет иметь генофонд, сильно отличный от того, который она имела до сокращения численности.
Яркий пример эффекта «бутылочного горлышка» – сокращение популяции гепардов. Примерно 300 лет назад эти животные оказались на грани вымирания: учёные говорят, что из всей популяции выжило лишь 7 особей. Они дали потомство и в результате численность восстановилась. Однако современные гепарды менее плодовиты и более подвержены болезням, чем их предки.
Ещё один пример – северные морские слоны, которые были почти полностью истреблены охотниками в конце XX века. К счастью, животным удалось выжить, но генофонд их по-прежнему весьма скуден.
Человечество, судя по всему, тоже проходило через «бутылочное горлышко». На эту мысль учёных натолкнуло относительно низкое генетическое разнообразие современной популяции людей, а ещё – разное распределение аллелей А и В (по системе групп крови АВ0) у людей в разных точках мира. Однако неоспоримых доказательств этой теории пока что нет, поэтому можем только предполагать.
Ставь лайк, если пост был полезен! Пиши в комментариях, какие ещё темы ты бы хотел разобрать в следующих постах.