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

თუ ვებფილტრს იყენებთ, დარწმუნდით, რომ *.kastatic.org და *.kasandbox.org დომენები არ არის დაბლოკილი.

ძირითადი მასალა

გენების დრეიფი

შემთხვევითი მოვლენებით გამოწვეული ევოლუცია. „ბოთლის ყელისა“ და „დამაარსებლის“ ეფექტები.

საკვანძო საკითხები

  • გენების დრეიფი ევოლუციის მექანიზმია, რომელიც იწვევს პოპულაციაში ალელური სიხშირეების შემთხვევით ცვლილებას თაობიდან თაობაში (შერჩევის შეცდომის გამო).
  • გენების დრეიფი ყველა სასრული ზომის პოპულაციაში ხდება, მაგრამ მას განსაკუთრებით ძლიერი ეფექტი მცირე პოპულაციებზე აქვს.
  • გენების დრეიფის შედეგად შესაძლოა ზოგი ალელი დაიკარგოს (სასარგებლოც კი) და სხვების ფიქსაცია, ანუ, სიხშირის 100% -მდე გაზრდა მოხდეს.
  • გენების დრეიფს მნიშვნელოვანი ეფექტი შეიძლება ჰქონდეს, თუკი პოპულაციის ზომა მკვეთრად შემცირდა ბუნებრივი კატასტროფის გამო (ბოთლის ყელის ეფექტი) ან მაშინ, თუ ძირითად პოპულაციას მცირე ჯგუფი გამოეყო და ახალი კოლონია შეიქმნა (დამაარსებლის ეფექტი).

შესავალი

ბუნებრივი გადარჩევა ევოლუციის მნიშვნელოვანი მექანიზმია. მაგრამ არის კი ის ერთადერთი? არა! ხანდახან ევოლუცია უბრალოდ შემთხვევით ხდება.
პოპულაციურ გენეტიკაში ევოლუცია განისაზღვრება, როგორც პოპულაციის ალელების (გენის ვარიანტების) სიხშირის ცვლილება დროთა განმავლობაში. შესაბამისად, ევოლუცია არის პოპულაციის თაობებში ალელური სიხშირეების ნებისმიერი ცვლილება — მიუხედავად იმისა, ამის მიზეზი ბუნებრივი გადარჩევაა თუ სხვა ევოლუციური მექანიზმი და ხდის თუ არა ეს ცვლილება პოპულაციას გარემოსთან უკეთ შეგუებულს.
ამ სტატიაში განვიხილავთ გენების დრეიფს, ევოლუციის მექანიზმს, რომელიც დროთა განმავლობაში პოპულაციაში იწვევს ალელური სიხშირეების შემთხვევით (და არა შერჩევით) ცვლილებებს.

რა არის გენების დრეიფი?

გენების დრეიფი პოპულაციის ალელური სიხშირეების ცვლილებაა, რაც თაობიდან თაობაში ვლინდება და მისი მიზეზი შემთხვევითი მოვლენებია. უფრო ზუსტად რომ ვთქვათ, გენების დრეიფი ცვლილებაა, რომელსაც იწვევს შერჩევის შეცდომა ამჟამინდელი თაობის გენოფონდიდან შემდეგი თაობისთვის ალელების „არჩევისას“. გენების დრეიფი ყველა ზომის პოპულაციაში გვხვდება, მაგრამ მას უფრო ძლიერი ეფექტი მცირე პოპულაციებზე აქვს.

გენების დრეიფის მაგალითი

მოდით, დრეიფის იდეა კიდევ უფრო კარგად ავხსნათ შემდეგი მაგალითით. როგორც ქვემოთ მოცემულ დიაგრამაზე ხედავთ, მოცემულია ბოცვრების ძალიან მცირე პოპულაცია, რომელიც 8 ყავისფერი (გენოტიპები BB ან Bb) და 2 თეთრი (გენოტიპი bb) ინდივიდისგან შედგება. თავდაპირველად B და b ალელების სიხშირე ერთნაირია.
გენების დრეიფი კურდღლების პატარა პოპულაციაში მოქმედებისას. მესამე თაობაში b ალელი სრულიად დაიკარგა პოპულაციიდან შემთხვევითობის გამო.
სურათის წყარო: „პოპულაციური გენეტიკა: სურათი 2“, ოპენსტაქსის კოლეჯი, ბიოლოგია CC BY 3,0.
მაგრამ რა მოხდება მაშინ, თუ სრულიად შემთხვევით ბოცვრების ამ პოპულაციიდან მხოლოდ 5 შემოხაზული ინდივიდი გამრავლდება? (ჩავთვალოთ, რომ სხვა ბოცვრები დაიხოცნენ რაიმე, ბეწვის ფერთან დაუკავშირებელი მიზეზის გამო. მაგალითად, მონადირის ხაფანგში გაებნენ). გადარჩენილ ჯგუფში B ალელის სიხშირე 0,7-ია, b ალელისა კი — 0,3.
ჩვენს მაგალითში 5 იღბლიანი ბოცვრის ალელური სიხშირეები იდეალურადაა წარმოდგენილი მეორე თაობაში, როგორც ეს ნაჩვენებია მარჯვნივ. წინა თაობაში 5-ბოცვრიან ჯგუფს მთლიანი პოპულაციისგან განსხვავებული ალელური სიხშირეები ჰქონდა, ამიტომ B და b ალელების სიხშირეები ახალ პოპულაციაშიც შეიცვალა და გახდა 0,7 და 0,3, შესაბამისად.
რა მოხდება მაშინ, თუ ამ მეორე თაობის BB შთამომავლებიდან მხოლოდ ორი გადარჩება და გამრავლდება, რათა მოგვცემს მესამე თაობა? ასეთ შემთხვევაში მესამე თაობაში b ალელი საერთოდ გაქრება პოპულაციიდან.

პოპულაციის ზომა მნიშვნელოვანია

ნაკლებალბათურია, რომ დიდი პოპულაციები ასე სწრაფად შეიცვალოს გენების დრეიფის შედეგად. მაგალითად, პოპულაციაში, რომელიც 1000 კურდღლისგან შედგება (და არა 10), ბევრად ნაკლებია ალბათობა, რომ b ალელი დაიკარგება (და რომ B ალელი მიაღწევს 100% სიხშირეს, ანუ ფიქსაციას) დროის ასეთ მოკლე მონაკვეთში. თუ 1000 კურდღლისგან შემდგარი პოპულაციის მხოლოდ ნახევარი გადარჩება, როგორც ზემოთ მოცემული მაგალითის პირველ თაობაში, გადარჩენილ კურდღლებში (500) უფრო ზუსტად იქნება წარმოდგენილი საწყისი პოპულაციის ალელური სიხშირეები — იმის გამო, რომ პოპულაცია ბევრად დიდი იქნება.
ეს ძალიან ჰგავს მონეტის აგდებას მცირე და დიდი ოდენობით. თუკი მონეტას ცოტაჯერ ააგდებთ, მარტივად შეიძლება, მიიღოთ თანაფარდობა, რომელიც განსხვავებული იქნება 50 - 50-სგან. მეორე მხრივ, თუკი მონეტას რამდენიმე ასეულჯერ ააგდებთ, უფრო მეტია შანსი, რომ მიიღებთ 50 - 50-ზე თანაფარდობასთან უფრო ახლო რიცხვს (ასე თუ არ მოხდა, შეგიძლიათ, იფიქროთ, რომ ყალბი მონეტა გაქვთ)!

ალელის სარგებელსა თუ ზიანს მნიშვნელობა არ აქვს

გენების დრეიფი, ბუნებრივი გადარჩევისგან განსხვავებით, არ ითვალისწინებს ალელის სარგებელს (ან ზიანს) იმ ინდივიდისთვის, რომელიც მას ატარებს. ეს ნიშნავს, რომ სასარგებლო ალელი შეიძლება, დაიკარგოს, ხოლო ოდნავ საზიანო ალელი გახდეს ფიქსირებული — ამას მხოლოდ და მხოლოდ შემთხვევითობა განაპირობებს.
სასარგებლო ან საზიანო ალელი დაექვემდებარება გადარჩევასა და დრეიფს, თუმცა ძლიერ დრეიფს (მაგალითად, ძალიან პატარა პოპულაციაში) მაინც შეუძლია, გამოიწვიოს საზიანო ალელის ფიქსაცია ან სასარგებლო ალელის დაკარგვა.

ბოთლის ყელის ეფექტი

ბოთლის ყელის ეფექტი გენების დრეიფის უკიდურესი შემთხვევაა, რომელიც ხდება მაშინ, როცა პოპულაციის ზომა მნიშვნელოვნადაა შემცირებული. ისეთ მოვლენებს, როგორებიცაა სტიქიური უბედურებები, შეუძლიათ, პოპულაცია მასობრივად გაანადგურონ — დახოცონ ინდივიდების უმეტესობა და დატოვონ გადარჩენილთა პატარა, შემთხვევითი ნარევი.
ამ ჯგუფის ალელური სიხშირეები ძალიან განსხვავებული იქნება უბედურებამდე არსებული პოპულაციისგან, ზოგიერთი ალელი კი შესაძლოა, სულაც, გაქრეს. მცირე პოპულაცია უფრო მეტად დაექვემდებარება გენების დრეიფის გავლენებს თაობების განმავლობაში (სანამ მისი ოდენობა ნორმალურს არ დაუბრუნდება), რაც პოტენციურად გამოიწვევს კიდევ უფრო მეტი ალელის დაკარგვას.
როგორ შეუძლია ბოთლის ყელის ეფექტს გენეტიკური მრავალფეროვნების შემცირება? წარმოიდგინეთ ბოთლი, რომელიც სავსეა მარმარილოს ბურთებით, სადაც მარმარილოს ბურთები პოპულაციის ინდივიდებს წარმოადგენენ. თუკი ბოთლის ყელის ეფექტი განხორციელდება, გადარჩება ინდივიდების მხოლოდ მცირე, შემთხვევითი ასორტიმენტი და გაივლის ბოთლის ყელში (და გადავა ფინჯანში), ხოლო პოპულაციის უდიდესი ნაწილი დაიხოცება (დარჩება ბოთლში). შემთხვევითად გადარჩენილი ინდივიდების გენეტიკური შემადგენლობა ახლა მთელი პოპულაციის გენეტიკურ შემადგენლობას უდრის.
პოპულაციაზე ბოთლის ყელის ეფექტის ზეგავლენა იძლევა ინდივიდების შეზღუდულ და შემთხვევით ნარევს. ეს პოპულაცია ამიერიდან რამდენიმე თაობის განმავლობაში დაექვემდებარება გენების დრეიფს.
სურათის წყარო: „პოპულაციური გენეტიკა: სურათი 3“, ოპენსტაქსის კოლეჯი, ბიოლოგია, CC BY 3,0.

დამაარსებლის ეფექტი

დამაარსებლის ეფექტი დრეიფის კიდევ ერთი, უკიდურესი მაგალითია. იგი ხდება მაშინ, როდესაც ინდივიდების მცირე ჯგუფი კოლონიის დაარსების მიზნით გამოეყოფა დიდ პოპულაციას. ახალი კოლონია იზოლირებულია საწყისი პოპულაციისგან, ხოლო ახალი პოპულაციის დამაარსებელი ინდივიდები შესაძლოა, არ ასახავდნენ საწყისი პოპულაციის სრულ გენეტიკურ მრავალფეროვნებას. ეს ნიშნავს, რომ დამაარსებელი პოპულაციის ალელები შესაძლოა, ორიგინალი პოპულაციისგან განსხვავებული სიხშირეებით გვხვდებოდეს, ზოგი ალელი კი, სულაც, გამქრალი იყოს. არსობრივად დამაარსებლის ეფექტი ბოთის ყელის ეფექტს ჰგავს, მაგრამ იგი ხორციელდება სხვა მექანიზმის მეშვეობით (კოლონიზაცია სტიქიური უბედურების ნაცვლად).
დამაარსებლის ეფექტის გამარტივებული ილუსტრაცია. საწყისი პოპულაცია, რომელიც შეიცავს კვადრატებისა და წრეების თანაბარ რაოდენობას, იყოფა რამდენიმე კოლონიად. თითოეულ კოლონიას აქვს ინდივიდების მცირე, შემთხვევითი ნარევი, რომელიც არ ასახავს უფრო დიდი, საწყისი პოპულაციის გენეტიკურ მრავალფეროვნებას. ეს პატარა კოლონიები თაობების განმავლობაში იქნებიან მიდრეკილნი გენების დრეიფის მიმართ.
_სურათის წყარო: „დამაარსებლის ეფექტი“, qz10, საჯარო დომენი._
ზემოთ ნაჩვენებ სურათზე თქვენ შეგიძლიათ, დაინახოთ პოპულაცია, რომელიც შედგება წრეებისა და კვადრატების თანაბარი რაოდენობისგან (ჩავთვალოთ, რომ ინდივიდის ფორმა განსაზღვრულია ცალკეული გენის ალელებით).
შემთხვევით ჯგუფებს, რომლებიც ახალი კოლონიების დასაარსებლად მიდიან, სავარაუდოდ, ექნებათ კვადრატებისა და წრეების საწყისი პოპულაციისგან განსხვავებული სიხშირეები. ამგვარად, კოლონიების (პატარა წრეების) ალელური სიხშირეები შესაძლოა, შედარებით განსხვავდებოდეს საწყისი პოპულაციისგან. აგრეთვე ახალი კოლონიების პატარა ზომა ნიშნავს, რომ თაობების განმავლობაში მათზე უფრო ძლიერად იმოქმედებს გენების დრეიფი.

შეჯამება

ბუნებრივი გადარჩევისგან განსხვავებით, გენების დრეიფი არაა დამოკიდებული ალელების სასარგებლო ან საზიანო ეფექტებზე. ნაცვლად ამისა, დრეიფი ალელურ სიხშირეებს მხოლოდ შემთხვევითად ცვლის, ვინაიდან მომავალი თაობის წარმოსაშობად ინდივიდების (და ამ ინდივიდების გამეტების) ჯგუფი შემთხვევითად ირჩევა.
ყველა პოპულაცია განიცდის გენების დრეიფს, მაგრამ მცირე პოპულაციებში მისი ეფექტი უფრო საგრძნობია. გენების დრეიფი არ ითვალისწინებს ალელების მაადაპტირებელ ღირებულებას პოპულაციისთვის და მას შეუძლია, პოპულაციაში გამოიწვიოს სასარგებლო ალელის დაკარგვა ან საზიანო ალელის ფიქსაცია (სიხშირის 100%-მდე გაზრდა).
დამაარსებლის ეფექტი და ბოთლის ყელის ეფექტი ის შემთხვევებია, რომელთა დროსაც დიდი პოპულაციისგან იქმნება მცირე პოპულაცია. ასეთი „შერჩეული“ პოპულაციები ხშირ შემთხვევაში ბოლომდე არ ასახავენ საწყისი პოპულაციის გენეტიკურ მრავალფეროვნებას, მათი მცირე ზომის გამო კი სავარაუდოა, რომ ისინი ძლიერ დრეიფს განიცდიან თაობათა განმავლობაში.

გსურთ, შეუერთდეთ დისკუსიას?

პოსტები ჯერ არ არის.
გესმით ინგლისური? დააწკაპუნეთ აქ და გაეცანით განხილვას ხანის აკადემიის ინგლისურენოვან გვერდზე.