Genetski zdrs: definicija, vzroki in posledice za populacije

Genetski zdrs je naključni učinek na biološke populacije. Njegov učinek je, da iz populacije živih organizmov odstrani genetsko variabilnost.

V naravnih populacijah deluje več sil. Obstajajo sile, ki v populacijo vnašajo dedno variabilnost, kot sta mutacija in rekombinacija. Obstajajo tudi dejavniki, ki odstranjujejo variabilnost iz populacije, in eden od njih je drift.

V vrstah ali populacijah, ki se križajo, je običajno veliko genetskih razlik. Ta genetska variabilnost je v obliki različnih alelov na številnih lokusih (mestih genov) na kromosomih.

Spremembe v pogostosti alelov so večinoma posledica naravne selekcije, tj. različnega preživetja in prispevka k naslednji generaciji. Toda z zmanjševanjem populacij se pojavlja težnja, da je vsaka generacija vedno bolj homozigotna, z manjšo raznolikostjo alelov. To je podoben učinek kot sorodstveno križanje: vodi v genetsko uniformnost.

Genetski zdrs je ime za to izgubo variabilnosti. Na evolucijo lahko vpliva presenetljivo močno, vendar le, če so populacije precej majhne. Kaj pomeni "majhna", je odvisno od organizma. 50 osebkov je majhnih, 5000 ne, 500 morda. Osnovni mehanizem drifta je, da se genetska raznolikost naključno zmanjša, zaradi česar so si posamezniki med seboj bolj podobni in s tem bolj ranljivi.

Kako genetski zdrs deluje

Genetski zdrs je posledica naključnega vzorčenja alelov iz generacije v generacijo. Če ima populacija manj potomcev, lahko celo koristni aleli zaradi naključja izginejo, medtem ko se drugačni aleli lahko nenadzorovano razširijo. Dva osnovna pojava, povezana z driftom:

• Fiksacija ali izguba alelov: v majhnih populacijah lahko alel postane edini (fiksiran) ali popolnoma izgine samo zaradi naključja.
• Naključne spremembe frekvenc: tudi če aleli ne vplivajo na preživetje ali razmnoževanje, se njihove frekvence spreminjajo naključno.

Vrste genetskega zdrsa

• Bottleneck (ozko grlo): takrat, ko populacijo zelo hitro in močno zmanjšajo (npr. zaradi bolezni, nesreč ali izgube habitata). Po ozkem grlu populacija lahko ostane z veliko manjšo genetsko variabilnostjo.
• Founderjev učinek: ko majhen del populacije kolonizira novo območje. Nizka začetna variabilnost lahko vodi do drugačnih alelnih frekvenc kot v izvorni populaciji.

Vloga velikosti populacije in učinkovita velikost (Ne)

Pomembno ni le absolutno število osebkov, temveč učinkovita velikost populacije (Ne), ki upošteva spolno razmerje, variabilnost v številu potomcev in druge demografske značilnosti. Ne določa, kako močno bo drift vplival: manjša kot je Ne, močnejši je drift. Zato lahko populacije z istim številom osebkov kažejo različen učinek drifta, če se njihova Ne razlikuje.

Genetski zdrs v primerjavi z naravno selekcijo

Drift deluje naključno, medtem ko je naravna selekcija usmerjena (izbira uporabne lastnosti). V veliki populaciji bo selekcija običajno močnejša pri usmerjanju evolucije, pri majhnih populacijah pa lahko drift prevlada in zanemari šibko selekcijo. Pri nevtralnih alelih (brez učinka na fitnes) je drift glavna sila, ki spreminja njihove frekvence.

Posledice za populacije

• Zmanjšana prilagodljivost: manjša genetska raznolikost pomeni manj možnosti za odziv na nove okoljske spremembe ali bolezni.
• Povečano sorodstveno križanje: vodi v večjo homozi-gotnost, kar lahko odkrije škodljive recesivne alele in zmanjša preživetje (inbreeding depression).
• Fiksacija škodljivih alelov: v zelo majhnih populacijah se lahko škodljivi aleli zaradi naključja razširijo in ostanejo prisotni.
• Večje tveganje izumrtja: manj genetske variabilnosti in višja občutljivost na okoljske šoke povečata verjetnost propada populacije.

Kako merimo učinke drifta

Biologi uporabljajo različne kazalnike, na primer:

• heterozigotnost (delež heterozigotnih lokusov),
• število različnih alelov (allelic richness),
• indeksi genetske diferenciacije med populacijami (npr. FST).

Praktični primeri in posledice za ohranjanje

Na otokih, v izoliranih žepih habitatov ali v populacijah pod močnim človekovim pritiskom (lov, uničenje habitatov) se pogosto pojavlja drift. Pri ohranjanju ogroženih vrst zato skrbijo za:

• ohranjanje in povečanje velikosti populacij,
• povezovanje habitatov za prispevanje genov (corridors),
• premike osebkov med populacijami (translokacije) za povečanje genetske izmenjave,
• genetsko spremljanje v rejah in programih razmnoževanja, da se ohrani čim večja variabilnost.

Na kratko

Genetski zdrs je naključni proces, ki zmanjšuje genetsko raznolikost, zlasti v majhnih ali izoliranih populacijah. Ima pomembne posledice za prilagodljivost, zdravje in obstoj populacij. Vloga upravljanja in ohranjanja je preprečiti prekomerno zmanjšanje velikosti populacij in ohranjati gene tok, da zmanjšamo dolgoročno tveganje izumrtja.

Vprašanja in odgovori

V: Kaj je genetski zdrs?

V: Katere so sile, ki povečujejo dedno variabilnost populacije?

V: Ali obstajajo dejavniki, ki iz populacije odstranjujejo variabilnost?

V: Kako genetski zdrs zmanjša količino genetske variabilnosti v populaciji?

V: Ali je mutacija primer nečesa, kar v populacijo vnaša dedno variabilnost?

V: Katera druga sila lahko poleg mutacije in rekombinacije doda dedne različice v populacijo?

Išči po črki