5 Faktorer som påverkar genetisk jämvikt

Några av de viktigaste faktorerna som påverkar den genetiska jämvikten och inducerar variabiliteten i populationen är följande: (A) Mutationer (B) Rekombinationer vid genmodig drift (D) genmigration (genflöde) .

Enligt Hardy-Weinberg Equilibrium-lagen är den relativa frekvensen av alleler i befolkningen konstant från generation till generation hos en population av sexuellt reproducerande organismer när:

(i) Befolkningen är tillräckligt stor så att provtagningsolyckan kan ignoreras

(ii) Parning sker slumpmässigt;

(iii) Mutation sker inte eller om det gör, är hastigheten samma i båda riktningarna

(iv) Samtliga medlemmar av befolkningen överlever och har lika stora reproduktionshastigheter

Faktorer som påverkar Hardy-Weinbergs jämvikt:

Det finns fem faktorer som påverkar den genetiska jämvikten och inducerar variationen i befolkningen. Dessa faktorer kallas evolutionära agenter.

(A) Mutationer:

Dessa kännetecknas av:

(i) Dessa är plötsliga, stora och ärftliga förändringar i det genetiska materialet.

(ii) Mutationer är slumpmässiga (icke-diskriminerande) och förekommer i alla riktningar.

(iii) De flesta mutationer är skadliga eller neutrala. Det uppskattas att endast en av 1000 mutationer är användbar.

(iv) Mutation är mycket låg, dvs en per miljon eller en per flera miljon genie loci. Men mutationshastigheten är tillräcklig för att ge avsevärd genetisk variation.

(v) Vissa mutationer är preadaptiva och förekommer även utan exponering för en specifik miljö. Dessa uttrycks och blir endast fördelaktiga när de exponeras för ny miljö som endast väljer de preadaptiva mutationer som inträffade tidigare.

Förekomsten av preadaptiva mutationer i Escherichia coli demonstrerades experimentellt av Esther Lederberg (1952) i replikplateringsexperiment (Förklarat i Neo-Darwinism).

(vi) På basis av mängden genetiskt material som berörs är mutationer av tre typer (tabell 7.15):

(vii) På basis av deras ursprung är mutationer av två typer (tabell 7.16):

Tabell 7.16. Skillnader mellan spontana och inducerade mutationer.

(viii) Betydelsen av mutationer:

(a) Mutationer skapar och upprätthåller variationer inom en befolkning.

(b) Dessa introducerar också nya gener och alleler i en genpool (figur 7.45).

c) ackumulering av mutationer över ett antal generationer kan leda till speciering

(B) Rekombinationer vid sexuell reproduktion:

Rekombination innebär omplacering av gener av kromosomer. Chanserna för rekombination är mer i de organismer som genomgår sexuell reproduktion som involverar gametogenes följt av befruktning.

Sexuell reproduktion innebär rekombinationer under tre steg:

(i) Korsning (Fig 7.46):

Det innebär utbyte av genetiskt material mellan icke-systerskromatiderna av homologa kromosomer.

Övergångsmekanism innebär följande steg:

(a) Synapser involverar parning av homologa kromosomer under zygotenstadiet av Prophase 1 av meioser för att bilda bivalenter.

(b) Tetradbildning som varje bivalent bildas av fyra kromatider under pachytenstadiet av meios I.

(c) Chiasmaformation på grund av samling av icke-systerskromatider av homologa kromosomer för att bilda X-formade punkter, kallad chiasma.

(d) Korsning omfattar utbyte av genetiskt material.

(ii) Genom oberoende sortiment av kromosomer:

Under metafas-I anordnar bivalenterna vid ekvator av spindeln i två ekvatoriella eller metafasplattor. Under anafas I rör sig homologa kromosomer mot motsatta poler. Detta kallas disjunction och resulterar i minskning av kromosomtal. Variationer uppstår under chansarrangemanget av bivalenter under metafas I av meios.

Antalet rekombination som produceras beror på antalet bivalenter i organismen och ges med formeln 2 ⁿ (där n representerar antalet bivalenter), t.ex. vid människa, kommer antalet möjliga kombinationer av gameten att vara 8, 6 x ¹⁰⁶ (2 ²³ ).

(iii) Genom slumpmässig befruktning:

Det involverar chansfusion av gameter, t.ex. hos människa är antalet möjliga typer av zygot som bildas 70 x 10 ¹² . Det är så som alla spermier med vilken kombination av gener som helst kan smälta med vilken som helst äggstock med vilken kombination av gener som helst.

Betydelse:

På grund av rekombination sker dock enbart omfördelning av redan existerande tecken och inga nya gener produceras men det leder till omfördelning av olika egenskaper till olika individer av en befolkning. Olika kombinationer ger mångfald i genotyp och fenotyp av olika organismer. Så rekombination är ett utvecklingsmedel.

(C) Genetisk drift:

Det är den slumpmässiga förändringen i frekvensen av alleler som uppträder vid chansfluktuationer. Det kännetecknas av:

(i) Det är ett binomialt provtagningsfel hos genpoolen, dvs att alleler som bildar genpoolen för nästa generation är ett urval av allelerna av nuvarande befolkning.

(ii) Genetisk drift påverkar alltid frekvenser av alleler och är omvänt proportionell mot befolkningens storlek. Så genetisk drift är viktigast i mycket små populationer där det finns ökade risker för inavel som ökar frekvensen för individer homozygota för recessiva alleler, varav många är skadliga.

iii) Genetisk drift sker när en liten grupp skiljer sig från en större population och får inte ha alla alleler eller kan skilja sig från föräldrarnas befolkning i frekvenserna hos vissa gener. Detta förklarar skillnaden mellan öpopulationer och fastlandsbefolkningen.

iv) I en liten befolkning kan en chanshändelse (t.ex. snöstorm) öka frekvensen av en karaktär med lite adaptivt värde.

(v) Genetisk drift kan också fungera genom grundareffekten. I detta kan genetisk drift ge dramatiska förändringar i allelfrekvenserna i en population som härrör från små grupper av kolonisatorer, kallad grundare, till en ny livsmiljö.

Dessa grundare har inte alla de alleler som finns i deras källpopulation. Dessa grundare blir snabbt annorlunda än föräldrabefolkningen och kan bilda en ny art, t.ex. utveckling av Darwinfinkar på Galapagosöarna, som troligen härrörde från några initiala grundare.

(vi) Befolkningsflaskhals (Fig 7.47):

Det är en minskning av allelfrekvenser som orsakas av en drastisk minskning av befolkningsstorleken som kallas populationsolycka, t.ex. minskning av valpbefolkning i Afrika på grund av överjakt. Eftersom den givna genpoolen är begränsad hindrar populationsflaskhalsen ofta arten att återställa sin tidigare rikedom så att ny befolkning har en mycket begränsad genpool än den större förälderpopulationen.

(D) genmigration (genflöde):

De flesta populationerna är endast delvis isolerade från andra populationer av samma art. Vanligtvis förekommer viss migrationsutvandring (flyttning av vissa individer ur en befolkning) eller invandring (inträde av vissa medlemmar av en befolkning till en annan population av samma art) mellan befolkningarna.

Invandring resulterar i tillsats av nya alleler i den befintliga genpoolen och förändrar allelfrekvenserna. Graden av förändringar i allelfrekvenser beror på skillnaderna mellan genotyper hos invandrare och inhemsk befolkning.

Om det inte finns några genetiska skillnader, kommer inträdet av ett litet antal migranter inte att förändra allelfrekvenserna mycket. Om befolkningen är genetiskt helt annorlunda kan emellertid en liten invandring resultera i stora förändringar i allelfrekvenser.

Om de migrerade individerna gränsar med medlemmarna av lokalbefolkningen, kallad hybridisering, kan dessa medföra många nya alleler i värdpopulationens lokala genpool. Detta kallas gen migrering. Om de interspecifika hybriderna är friska, kan dessa initiera en ny trend i utvecklingen som leder till bildandet av nya arter.

Denna tillsats eller borttagning av alleler när individer kommer in eller lämnar en population från en annan ort kallas genflöde. Obegränsat genflöde minskar skillnaderna mellan genpoolerna och minskar särskiljningen mellan olika populationer.

Tabell 7.17. Skillnader mellan mikroutveckling och makroutveckling.

(E) Naturligt urval:

(i) Definition:

Processen genom vilken relativt bättre anpassade individer ur en heterogen befolkning gynnas av naturen över de mindre anpassade individerna kallas naturligt urval.

ii) mekanism:

Processen med naturligt urval verkar genom differentiell reproduktion.

Det betyder att de individer som är bäst anpassade till miljön, överlever längre och reproducerar i högre takt och producerar fler avkommor än de som är mindre anpassade.

Så formgivarna bidrar proportionellt större andel av gener till genpoolen för nästa generation medan mindre anpassade individer ger färre avkommor. Om differentialreproduktionen fortsätter i ett antal generationer, kommer generna av de individer som producerar fler avkommor att bli övervägande i populationens genpool (fig 7.48):

På grund av sexuell kommunikation finns det fritt flöde av gener så att den genetiska variabiliteten som uppträder hos vissa individer sprider sig gradvis från en deme till en annan deme, från deme till befolkning och sedan på närliggande systerpopulationer och slutligen på de flesta medlemmarna av en arter. Så naturligt urval orsakar progressiva förändringar i genfrekvenser, dvs frekvensen av adaptiva gener ökar medan frekvensen av mindre adaptiva gener minskar.

Så naturligt urval av neo-darwinism fungerar som en kreativ kraft och fungerar genom komparativ reproduktiv framgång. Ackumulering av sådana variationer leder till ursprunget för en ny art.

(iii) Typer av naturligt urval:

De tre olika typerna av naturliga val som observerats är:

1. Stabilisering eller balansering urval:

Det leder till eliminering av organismer som har överspecialiserade karaktärer och upprätthåller homogen population som är genetiskt konstant. Det gynnar de genomsnittliga eller normala fenotyperna, samtidigt som de eliminerar individerna med extrema uttryck. I detta förvärvar fler individer medelvärdet.

Det minskar variationen men ändrar inte medelvärdet. Det resulterar i mycket långsam utvecklingshastighet. Om vi ​​ritar en grafisk kurva av befolkningen är den klockformad. Den klockformade kurvan smalnar på grund av eliminering av extrema varianter (figur 7.49).

Exempel:

Sickle-cellanemi hos människor (Förklarad i Neo-Darwinism).

2. Direkt eller Progressivt urval:

I detta urval ändras befolkningen i en riktning tillsammans med förändringar i miljön. Eftersom miljön genomgår en kontinuerlig förändring, överlever organismerna som förvärvat nya tecken och andra elimineras gradvis (fig 7.50).

I detta elimineras individer i en extremitet (mindre anpassade) medan individer i andra extremiteter (mer anpassade) är favoriserade. Detta ger fler och mer anpassade individer i befolkningen när ett sådant urval fungerar i många generationer. I denna typ av urval förvärvar fler individer annat än medelvärdet.

Exempel:

Industriell melanism (Förklarad i Neo-Darwinism):

I detta minskade antalet ljusa moths (Biston betularia) gradvis medan melanimotternas (B. carbonaria) ökade antal visade riktningsval.

DDT-resistenta myggor (förklarade i neo-darwinism):

I detta eliminerades känsliga myggor och resistenta ökade i antal. Så ökningen av resistenta myggor visade riktningsval.

3. Störande urval:

Det är en typ av naturligt urval som gynnar extrema uttryck för vissa egenskaper för att öka variationen i en befolkning. Det bryter en homogen befolkning till många adaptiva former. Det resulterar i balanserad polymorfism.

I denna typ av urval förvärvar fler individer perifert teckenvärde vid båda ändarna av fördelningskurvan. Denna typ av urval är sällsynt och eliminerar de flesta medlemmarna med medeluttryck som producerar två toppar i fördelningen av ett drag (figur 7.51).

Exempel:

I havet är de tre typerna av sniglar, dvs vitfärgade; brunfärgad och svartfärgad är närvarande. De vitfärgade sniglarna är osynliga när de är täckta av barnacles. De svarta färgade sniglarna är osynliga när rocken är bar. Men brunfärgade sniglar äts av rovdjur under båda förhållandena. Så dessa elimineras gradvis.