If you're seeing this message, it means we're having trouble loading external resources on our website.

Եթե գտնվում ես վեբ զտիչի հետևում, խնդրում ենք համոզվել, որ *.kastatic.org և *.kasandbox.org տիրույթները հանված են արգելափակումից։

Հիմնական նյութ

Գեների դրեյֆ

էվոլյուցիա պատահական երևույթների հետևանքով։ Շշի վզիկի և հիմնադրի էֆեկտ։

Հիմնական դրույթներ

  • Գեների դրեյֆը էվոլյուցիայի մեխանիզմ է, որի ժամանակ պատահականության արդյունքում (ընտրության սխալի) սերնդեսերունդ պոպուլյացիայում ալելի հաճախությունները փոփոխվում են։
  • Գեների դրեյֆը տեղի է ունենում սահմանափակ չափսեր ունեցող բոլոր պոպուլյացիաներում, բայց դրա ազդեցությունը լավագույնս երևում է փոքր պոպուլյացիաներում։
  • Գեների դրեյֆը կարող է հանգեցնել պոպուլյացիայից որոշ ալելների անհետացման (այդ թվում նաև օգտակար ալելների) և մյուս ալելների ֆիքսման կամ հաճախության մինչև 100% աճի։
  • Գեների դրեյֆը կարող է մեծ ազդեցություն ունենալ, երբ բնական աղետի արդյունքում պոպուլյացիայի չափսերը կտրուկ կրճատվել են (Շշի վզիկի ազդեցություն) կամ երբ երբ հիմնական պոպուլյացիայից առանձնանում է օրգանիզների փոքր խումբ՝ առաջացնելով նոր գաղութ (Հիմնադրի ազդեցություն

Ներածություն

Բնական ընտրությունը էվոլյուցիայի կարևոր մեխանիզմ է։ Բայց այդյո՞ք այն էվոլյուցիայի միակ մեխանիզմն է։ Ո՛չ։ Իրականում, էվոլյուցիան երբեմն լրիվ պատահական է տեղի ունենում։
Պոպուլյացիայի գենետիկայում էվոլյուցիան սահմանվում է որպես ժամանակի ընթացքում պոպուլյացիայում ալելների (գենի այլընտրանքային ձև) հաճախության փոփոխություն։ Հետևաբար էվոլյուցիան ժամանակի ընթացքում պոպուլյացիայում յուրաքանչյուր ալելի հաճախության <<տեղաշարժն>> է՝ անկախ նրանից այդ փոփոխությունը առաջանում է բնական ընտրության թե էվոլյուցիոն այլ մեխանիզմների արդյունքում, կամ նրանից, թե արդյոք այդ փոփոխությունը պոպուլյացիան դարձնում է ավելի հարմարված իր միջավայրին, թե հակառակը։
Այս հոդվածում, մենք կուսումնասիրենք գեների դրեյֆը՝ էվոլյուցիոն մեխանիզմ, որը ժամանակւընթացքում պոպուլյացիայում առաջացնում է ալելների հաճախությունների պատահական (այլ ոչ թե ընտրությամբ պայմանավորված) փոփոխություն։

Ի՞նչ է գեների դրեյֆը

Գեների դրեյֆը սերնդեսերունդ պոպուլյացիայում ալելների հաճախությունների փոփոխություններն են, որոնք տեղի են ունենում պատահական իրադարձությունների ազդեցությամբ։ Ավելի հստակ լինելու համար ասենք, որ գեների դրեյֆը այն փոփոխությունն է, որը առաջանում է տվյալ պոպուլյացիայի գենոֆոնդից հետագա սերնդի համար ալելներ ընտրելիս <<սխալ ընտրության>> արդյունքում։ Չնայած որ գեների դրեյֆը տեղի է ունենում բոլոր չափսերի պոպուլյացիաներում, դրա ազդեցությունները սովորաբար ավելի արտահայտված են լինում փոքրամասշտաբ պոպուլյացիաներում։

Գեների դրեյֆի օրինակ

Արի գեների դրեյֆի գաղափարը ավելի հստակեցնենք՝ կոնկրետ օրինակ քննարկելով։ Ինչպես ցուցադրված է ստորև տրամագրում, մենք ուսումնասիրում ենք ճագարների շատ փոքր պոպուլյացիա, որը կազմված է ընդամենը 8 շագանակագույն առանձնյակներից (գենոտիպը՝ BB կամ Bb) և 2 սպիտակ առանձնյակներից (գենոտիպը՝ bb)։ Ի սկզբանե B և b ալելների հաճախությունները հավասար են։
Նկարի աղբյուր՝ "Population genetics: Figure 2," ըստ OpenStax College, Biology CC BY 3.0.
Իսկ ի՞նչ կլինի, եթե պատահականության արդյունքում կարողանան վերարտադրվել միայն օղակով նշված 5 առանձնյակները։ (Միգուցե մյուս ճագարները սատկել են ոչ թե իրենց արտաքին հատկանիշների (օրինակ՝ նրանց մորթու գույնը) ազդեցությամբ, այլ օրինակ՝ ընկել են որսորդների թակարդը)։ Գոյատևած ճագարների շրջանում B ալելի հաճախությունը 0.7 է, իսկ b ալելինը՝ 0.3։
Մեր օրինակում՝ 5 հաջողակ ճագարների ալելների հաճախությունները նույնապես ներկայանում են նաև երկրորդ սերնդում, ինչպես ցուցադրված է տրամագրի աջ հատվածում։ Քանի որ նախորդ սերնդի 5 ճագարներից կազմված <<նմուշի>> ալելների հաճախությունը տարբերվում է ընդհանուր պոպուլյացիայի ալելների հաճախություններից, B և b ալելների հաճախությունները պոպուլյացիայում դարձել են համապատասխանորեն 0.7 և 0.3։
Իսկ ի՞նչ կլիներ եթե այս երկրորդ պոպուլյացիայից գոյատևեին և վերարտարվեին միայն երկու BB գենոտիպով առանձնյակներ, որոնք էլ հենց պետք է հանգեցներին երրորդ սերնդի առաջացմանը։ Իրադարձությունների այպիսի հաջորդականության պարագայում մինչև երրորդ սերնդի առաջացումը b ալելը արդեն իսկ պոպուլյացիայից ամբողջապես անհետացած կլինի։

Պոպուլյացիայի չափսերը կարևոր են

Այդքան էլ հավանական չէ, որ ավելի մեծ պոպուլյացիաները գենետիկ դրեյֆի արդյունքում այսքան արագ փոփոխությունների կենթարկվեն։ Օրինակ՝ եթե մենք ուսումնասիրենք 1000 ճագարներից (ընդհամենը 10-ի փոխարեն) կազմված պոպուլյացիա, շատ ավելի քիչ հավանական է, որ այդքան կարճ ժամանակահատվածում b ալելը պոպուլյացիայից կանհետանար (իսկ B ալելի հաճախությունը կդառնար 100%, կամ այլ կերպ ասած այն կֆիքսվեր )։ Եթե 1000 ժագարների գոնե կեսը գոյատևեր և բազմանար, ինչպես տեղի ունեցավ վերոբերյալ օրինակի առաջին սերնդում, ապա գոյատած ճագարները (դրանցից 500-ը) կձգտեին պահպանել նախնական պոպուլյացիայի ալելների հաճախությունների ճիշտ նույն պատկերը։ Դրա պատճառը պարզապես այն կլիներ, որ պահպանված օրգանիզմների քանակը շատ ավելի մեծ կլիներ։
Սա շատ նման է շատ կամ քիչ անգամների մետաղադրամ նետելու համեմատությանը։ Եթե մետաղադրամը ընդամենը մի քանի անգամ նետես, ապա հեշտությամբ կարող ես ստանալ 50- 50-ից տարբերվող զինանշան։թիվ հարաբերություն։ Բայց եթե մետաղադրամը նետես մի քանի հարյուր անգամ, հակառակը՝ ամենայն հավանականությամբ կստացվի 50 - 50-ին մոտ հարաբերություն (եթե այդպես չստացվի, ապա պետք է սկսես կասկածել՝ միգուցե մետաղադրամդ կեղծ է)։

Կարևոր չէ ալելը օգտակար է, թե վնասակար

Գենետիկ դրեյֆի ժամանակ, ի տարբերություն բնական ընտրության, հաշվի չի առնվում տվյալ ալելը օգտակար թե վնասակար է այն առանձնյակի համար, որը կրում է այն։ Այսինքն՝ դրեյֆի արդյունքում լրիվ պատահականությամբ կարող են անհետանալ օգտակար ալելները կամ կարող են ֆիքսվել փոքր ինչ վնասակարները։
Օգտակար կամ վնասակար ալելները կարող են հանդիսանալ ինչպես ընտրության, այնպես էլ դրեյֆի առարկա, բայց արտահայտված դրեյֆի (օրինակ՝ փոքր պոպուլյացիաներում) ժամանակ, այնուամենայնիվ, կարող են հագեցնել վնասակար ալելների ֆիքսման, կամ էլ օգտակարների կորստի։

Շշի վզիկի ազդեցություն

Շշի վզիկի ազդեցությունը գենետիկ դրեյֆի ծայրահեղ օրինակ է, որը տեղի է ունենում, երբ պոպուլյացիայի չափսերը խիստ կրճատվում են։ Այսպիսի իրադարձությունները, ինչպիսիք են օրինակ բնական աղետները (երկրաշարժ, ջրհեղեղ, հրդեհ) կարող են փորացնել պոպուլյացիայի չափսերը՝ սպանելով դրա անդամ առանձնյակների հիմնական մասին և թողնելով քիչ քանակով, պատահականությամբ ընտրված գոյատևած օրգանիզմների խումբ։
Այսպիսի խմբի ալելների հաճախությունները կարող են շատ տարբերվել նախքան աղետը գոյություն ունեցած պոպուլյացիայի հաճախություններից, իսկ որոշ ալելներ կարող են նույնիսկ ամբողջովին բացակայել։ Ինչպես նաև որքան փոքր է պոպուլյացիան, այդքան ավելի շատ հավանական է, որ այն կփոխանցի գենետիկ դրեյֆի ազդեցությունները իր սերունդներին (մինչև որ դրանցում առանձնյակների քանակը վերադառնա նորմալի)՝ հավանականորեն հանգեցնելով նույնիսկ ավելի շատ ալելների կորստի։
Ինչպե՞ս կարող է շշի վզիկի ազդեցությունը նվազեցնել պոպուլյացիայի գենետիկական բազմազանությունը։ Պատկերացրու՝ ունես մարմարի կտորներով լցված շիշ, որում մարմարի կտորները ներկայացնում են պոպուլյացիայի առանձնյակներին։ Եթե տեղի ունենա շշի վզիկի ազդեցությունը, ապա այդ իրողության արդյունքում կգոյատևեն՝ շշի վզիկով դուրս կգա առանձնյակների փոքր, պատահականորեն ընտրված խումբ, իսկ պոպուլյացիայի հիմնական մասը կսպանվի (կմնա շշի մեջ)։ Պատահականորեն գոյատևած օրգանիզմների գենետիկական կազմը այժմ ամբողջապես տարբերվում է ողջ պոպուլյացիայի գենետիկական կազմից։
Նկարի աղբյուր՝ "Population genetics: Figure 3," ըստ OpenStax College, Biology, CC BY 3.0.

Հիմնադրի ազդեցություն

Հիմնադրի ազդեցությունը դրեյֆի մեկ այլ ծայրահեղ օրինակ է, որը տեղի է ունենում երբ առանձնյակների մի փոքր խումբ առանձնանում է ավելի մեծ պպուլյացիայից՝ կազմելով նոր գաղութ։ Նոր գաղութը ամբողջովին մեկուսացած է սկզբնական պոպուլյացիայից և այն հիմնադրող առանձնյակները չեն կարող ամբողջապես ներկայացնել ողջ պոպուլյացիայի գենետիկական բազմազանությունը։ Սա նշանակում է, որ նորաստեղծ պոպուլյացիայում ալելները կարող են ներկայացվել սկզբնականից տարբերվող հաճախություններով, որոշ ալելներ էլ կարող են առհասարակ անհետանալ։ Ընդհանուր առմամբ գաղափարապես հիմնադրի ազդեցությունը շատ նման է շշի վզիկի ազդեցությանը , բայց այն իրականանում է տարբեր մեխանիզմով (աղետի փոխարեն գաղութացման արդյունքում)։
_Նկարի աղբյուր՝ "Founder effect," ըստ qz10, public domain._
Ստորև նկարում կարող ես տեսնել հավասար քանակով քառակուսիներից և շրջաններից կազմված մի պպուլյացիա: (Արի ընդունենք, որ առանձյակի ձևը պայմանավորված է որևէ հստակ գենի ալելներով)։
Քառակուսիների և շրջանների հաճախությունները պատահական խմբերում , որոնք առանձնացվում են նոր գաղութներ առաջացնելու համար ամենայն հավանականությամբ պետք է պարունակեն սկզբնական պոպուլյացիայից տարբերվող գեների հաճախություններ։

Ամփոփում

Ի տարբերություն բնական ընտրության, գենետիկ դրեյֆը պայմանավորված չէ ալելի դրական կամ բացասական ազդեցությամբ։ Փոխարենը դրեյֆը միայն պատահականության արդյունքում փոխում է ալելների հաճախությունները՝ հետագա սերնդի համար ընտրելով առանձնյակների (և դրանց գամետների) պատահական ենթախմբեր։
Յուրաքանչյու պոպուլյացիայում տեղի է ունենում գենետիկ դրեյգ, բայց ավելի փոքր պոպուլյացիաներում դրա ազդեցությունը ավելի արտահայտիչ է լինում։ Գենետիկ դրեյֆի ժամանակ հաշվի չի առնվում պոպուլյացիայում ալելի հարմարվողական արժեքը և այն կարող է հանգեցնել պոպուլյացիայում օգտակար կամ վնասակար ալելների կորստին կամ հակառակը ֆիքսմանը (հաճախության մեծացմանը մինչև 100%
Հիմնադրի և շշի վզիկի ազդեցությունները դեպքեր են, որոնց ժամանակ ավելի մեծ պոպուլյացիայից առաջանում է ավելի փոքր պոպուլյացիա։ Այս <<ընտրված՞՞ պոպուլյացիաները հաճախ չեն ներկայացնում նախնական պոպուլյացիայի գենետիկական բազմազանությունն, իսկ դրանց փոքր չափսերը նշանակում են, որ դրանցում կարող է սերունդներ շարունակ արտահայտվել դրեյֆի ազդեցությունը։

Ուզո՞ւմ ես միանալ խոսակցությանը։

Առայժմ հրապարակումներ չկան։
Անգլերեն հասկանո՞ւմ ես: Սեղմիր այստեղ և ավելի շատ քննարկումներ կգտնես «Քան» ակադեմիայի անգլերեն կայքում: