5 Factoren die Genetisch Evenwicht Beïnvloeden

Enkele van de belangrijkste factoren die het genetische evenwicht beïnvloeden en de variabiliteit in de populatie induceren, zijn als volgt: (A) Mutaties (B) Recombinaties tijdens seksuele reproductie (C) Genetische drift (D) Genmigratie (genstroom) (E) Natuurlijke selectie .

Volgens de Hardy-Weinberg Equilibrium-wet blijft de relatieve frequentie van allelen in de populatie constant van generatie op generatie in een populatie van seksueel voortplantende organismen wanneer:

(i) De populatie is groot genoeg zodat een ongeval met bemonstering kan worden genegeerd

(ii) het paren vindt willekeurig plaats;

(iii) Mutatie vindt niet plaats of als dat zo is, is de snelheid in beide richtingen hetzelfde

(iv) Alle leden van de populatie overleven en hebben gelijke reproductietarieven

Factoren die het Hardy-Weinberg-evenwicht beïnvloeden:

Er zijn vijf factoren die het genetische evenwicht beïnvloeden en de variabiliteit in de populatie induceren. Deze factoren worden evolutionaire agenten genoemd.

(A) Mutaties:

Deze worden gekenmerkt door:

(i) Dit zijn plotselinge, grote en overerfbare veranderingen in het genetische materiaal.

(ii) Mutaties zijn willekeurig (zonder onderscheid) en komen in alle richtingen voor.

(iii) De meeste mutaties zijn schadelijk of neutraal. Naar schatting is slechts één van de 1.000 mutaties nuttig.

(iv) De mate van mutatie is erg laag, dat wil zeggen één per miljoen of één per enkele miljoenen genie-loci. Maar het tempo van mutatie is voldoende om een ​​aanzienlijke genetische variabiliteit te produceren.

(v) Bepaalde mutaties zijn preadaptief en verschijnen zelfs zonder blootstelling aan een specifieke omgeving. Deze komen alleen tot uiting en worden pas voordelig wanneer ze na blootstelling aan een nieuwe omgeving alleen de vooraf ingestelde mutaties selecteren die eerder zijn opgetreden.

Het bestaan ​​van preadaptieve mutaties in Escherichia coli werd experimenteel aangetoond door Esther Lederberg (1952) in replica-plating-experiment (Explained in Neo-Darwinism).

(vi) Op basis van de hoeveelheid betrokken genetisch materiaal, zijn mutaties van drie typen (tabel 7.15):

(vii) Op basis van hun oorsprong zijn mutaties van twee typen (tabel 7.16):

Tabel 7.16. Verschillen tussen spontane en geïnduceerde mutaties.

(viii) Betekenis van mutaties:

(a) Mutaties creëren en behouden variaties binnen een populatie.

(b) Deze introduceren ook nieuwe genen en allelen in een genenpool (Fig. 7.45).

(c) Accumulatie van mutaties over een aantal generaties kan leiden tot soortvorming.

(B) Recombinaties tijdens seksuele reproductie:

Recombinatie omvat het herschikken van genen van chromosomen. De kans op recombinatie is groter in die organismen die een seksuele reproductie ondergaan die gametogenese omvat, gevolgd door bevruchting.

Seksuele reproductie omvat recombinaties in drie fasen:

(i) Oversteken (Fig. 7.46):

Het betreft de uitwisseling van genetisch materiaal tussen de niet-zuster chromatiden van homologe chromosomen.

Het mechanisme van oversteken omvat de volgende fasen:

(a) Synapsis omvat het paren van homologe chromosomen tijdens het zygotenestadium van Prophase 1 van meiose om bivalenten te vormen.

(b) Vorming van tetrad als elk bivalent wordt gevormd uit vier chromatiden gedurende het pachytenstadium van meiose I.

(c) Chiasma-vorming door coiling van niet-zuster-chromatiden van homologe chromosomen om X-vormige punten te vormen, chiasma genaamd.

(d) Oversteken houdt de uitwisseling van genetisch materiaal in.

(ii) door onafhankelijk assortiment van chromosomen:

Tijdens metafase-I plaatsen de bivalenten zich op de evenaar van de spil in twee equatoriale of metafaseplaten. Tijdens anafase I bewegen homologe chromosomen naar de tegenovergestelde polen. Dit wordt disjunctie genoemd en resulteert in een vermindering van het aantal chromosomen. Variaties treden op tijdens de kansverdeling van bivalenten tijdens metafase I van meiose.

Het aantal geproduceerde recombinaties hangt af van het aantal bivalentia in het organisme en wordt gegeven door formule 2 ⁿ (waarbij n staat voor het aantal bivalenten) bijv. Bij de mens, het aantal mogelijke combinaties van de gameten is 8, 6 x 106 (2 ²³ ).

(iii) Door willekeurige bemesting:

Het gaat om de kansfusie van gameten, bijvoorbeeld, in mens, het aantal mogelijke vormen van zygote gevormd is 70 x ¹⁰¹² . Het is zo dat elk sperma met elke combinatie van genen kan fuseren met elke eicel met elke combinatie van genen.

Betekenis:

Vanwege recombinatie, hoewel alleen het herschikken van reeds bestaande karakters plaatsvindt en er geen nieuwe genen worden geproduceerd, maar het leidt tot herverdeling van verschillende kenmerken naar verschillende individuen van een populatie. Verschillende combinaties brengen diversiteit in genotype en fenotype van verschillende organismen met zich mee. Dus recombinatie is een middel van evolutie.

(C) Genetische afwijking:

Het is de willekeurige verandering in de frequentie van allelen die optreedt door toevalsfluctuaties. Het wordt gekenmerkt door:

(i) Het is een binomiale steekproeffout van de genenpool, dat wil zeggen dat allelen die de genenpool vormen van de volgende generatie een steekproef zijn van de allelen van de huidige populatie.

(ii) Genetische drift beïnvloedt altijd de frequenties van allelen en is omgekeerd evenredig met de populatiegrootte. Dus genetische drift is het belangrijkst in zeer kleine populaties waarin er verhoogde kansen zijn op inteelt waardoor de frequentie van individuen die homozygoot zijn voor recessieve allelen, waarvan er veel mogelijk schadelijk zijn, toeneemt.

(iii) Genetische drift vindt plaats wanneer een kleine groep scheidt van een grotere populatie en mogelijk niet alle allelen heeft of kan verschillen van de ouderpopulatie in de frequenties van bepaalde genen. Dit verklaart voor het verschil tussen eilandpopulaties en het vasteland van de bevolking.

(iv) In een kleine populatie kan een toevallige gebeurtenis (bijv. sneeuwstorm) de frequentie van een personage met weinig adaptieve waarde verhogen.

(v) Genetische drift kan ook werken door het stichtereffect. Hierin kan genetische drift dramatische veranderingen in de allelfrequenties veroorzaken in een populatie die is afgeleid van kleine groepen kolonisatoren, oprichters, naar een nieuwe habitat.

Deze oprichters hebben niet alle allelen in hun bronpopulatie. Deze oprichters worden snel verschillend van de ouderpopulatie en kunnen een nieuwe soort vormen, bijv. De evolutie van Darwinvinken op de Galapagos Eilanden, die waarschijnlijk zijn afgeleid van een paar oorspronkelijke oprichters.

(vi) Bevolkingsknelpunt (Fig. 7.47):

Het is een reductie in allelfrequenties veroorzaakt door drastische vermindering van de populatiegrootte, genaamd populatiecrash, bijvoorbeeld afname van de cheeta-populatie in Afrika als gevolg van overbevissing. Omdat de gegeven genenpool beperkt is, voorkomt het knelpunt in de bevolking vaak dat de soort zijn vroegere rijkdom herstelt, zodat de nieuwe populatie een veel kleinere genenpool heeft dan de grotere ouderpopulatie.

(D) Genmigratie (genstroom):

De meeste populaties zijn slechts gedeeltelijk geïsoleerd van andere populaties van dezelfde soort. Meestal gebeurt er een migratie-emigratie (verhuizen van een aantal mensen uit een populatie) of immigratie (binnenkomst van sommige leden van een populatie in een andere populatie van dezelfde soort) tussen de populaties.

Immigratie resulteert in de toevoeging van nieuwe allelen aan de bestaande genenpool en verandert de allelfrequenties. De mate van veranderingen in allelfrequenties hangt af van de verschillen tussen de genotypes van immigranten en de inheemse bevolking.

Als er niet veel genetische verschillen zijn, verandert de invoer van een klein aantal migranten de allelfrequenties niet veel. Als de populaties echter genetisch heel anders zijn, kan een kleine hoeveelheid immigratie leiden tot grote veranderingen in de allelfrequenties.

Als de migrerende individuen zich kruisen met de leden van de lokale bevolking, hybridisatie genoemd, kunnen deze veel nieuwe allelen in de lokale genenpool van de gastpopulatie brengen. Dit wordt genmigratie genoemd. Als de interspecifieke hybriden vruchtbaar zijn, kunnen deze een nieuwe trend in evolutie initiëren die tot de vorming van nieuwe soorten leidt.

Deze toevoeging of verwijdering van allelen bij het binnenkomen of verlaten van een populatie uit een andere lokaliteit wordt genstroom genoemd. Onbeperkte genstroom vermindert de verschillen tussen de genpools en vermindert het onderscheidend vermogen tussen verschillende populaties.

Tabel 7.17. Verschillen tussen micro-evolutie en macro-evolutie.

(E) Natuurlijke selectie:

(i) Definitie:

Het proces waarbij relatief beter aangepaste individuen uit een heterogene populatie de voorkeur genieten van de Natuur boven de minder aangepaste individuen, wordt natuurlijke selectie genoemd.

(ii) Mechanisme:

Het proces van natuurlijke selectie werkt via differentiële reproductie.

Het betekent dat die individuen, die het best zijn aangepast aan het milieu, langer overleven en zich sneller reproduceren en meer nakomelingen voortbrengen dan degenen die minder aangepast zijn.

De vormers dragen dus een verhoudingsgewijs groter percentage van de genen bij aan de genenpool van de volgende generatie, terwijl minder aangepaste individuen minder nakomelingen produceren. Als de differentiële reproductie een aantal generaties blijft bestaan, zullen de genen van die individuen die meer nakomelingen produceren overheersend worden in de genenpool van de populatie (figuur 7.48):

Vanwege seksuele communicatie is er een vrije stroom van genen, zodat de genetische variabiliteit die bij bepaalde individuen optreedt, zich geleidelijk van de ene naar de andere deme verspreidt, van deme tot populatie en vervolgens op naburige zustergroepen en uiteindelijk op de meeste leden van een soorten. Dus natuurlijke selectie veroorzaakt progressieve veranderingen in genfrequenties, dwz de frequentie van adaptieve genen neemt toe, terwijl de frequentie van minder adaptieve genen afneemt.

Dus natuurlijke selectie van neodarwinisme fungeert als een creatieve kracht en werkt door vergelijkend reproductiesucces. Accumulatie van dergelijke variaties leidt tot de oorsprong van een nieuwe soort.

(iii) Soorten natuurlijke selectie:

De drie verschillende soorten natuurlijke selecties die worden waargenomen zijn:

1. Stabiliserende of uitgebalanceerde selectie:

Het leidt tot de eliminatie van organismen met overspecialiseerde karakters en handhaaft een homogene populatie die genetisch constant is. Het bevordert de gemiddelde of normale fenotypen, terwijl het de individuen met extreme uitdrukkingen elimineert. Hierin verwerven meer individuen een gemiddelde karakterwaarde.

Het vermindert de variatie maar verandert de gemiddelde waarde niet. Het resulteert in een zeer langzame evolutiesnelheid. Als we een grafische curve van de populatie tekenen, is deze klokvormig. De klokvormige curve versmalt door het elimineren van extreme varianten (Fig. 7.49).

Voorbeeld:

Sikkelcelanemieën bij de mens (verklaard in het neo-darwinisme).

2. Directionele of progressieve selectie:

In deze selectie verandert de populatie naar een bepaalde richting samen met verandering in de omgeving. Omdat de omgeving een voortdurende verandering ondergaat, overleven de organismen die nieuwe karakters hebben verworven en worden andere geleidelijk geëlimineerd (Fig. 7.50).

Hierin worden individuen aan het ene uiterste (minder aangepast) geëlimineerd, terwijl individuen aan het andere extreme (meer aangepast) de voorkeur genieten. Dit produceert meer en meer aangepaste individuen in de populatie wanneer een dergelijke selectie vele generaties werkzaam is. In dit type selectie verwerven meer personen andere waarde dan de gemiddelde tekenwaarde.

Voorbeelden:

Industrials melanism (Explained in Neo Darwinism):

Hierin nam het aantal lichtgekleurde motten (Biston betularia) geleidelijk af, terwijl dat van de melanische motten (B. carbonaria) toenam met de richtingkeuze.

DDT-resistente muggen (verklaard in neo-darwinisme):

Hierin werden gevoelige muggen geëlimineerd en resistente muggen namen toe. Dus de populatie van resistente muggen nam toe met een gerichte selectie.

3. Disruptieve selectie:

Het is een soort van natuurlijke selectie die extreme uitdrukkingen van bepaalde eigenschappen bevordert om de variantie in een populatie te vergroten. Het breekt een homogene populatie in vele adaptieve vormen. Het resulteert in gebalanceerd polymorfisme.

In dit type selectie verwerven meer individuen perifere tekens aan beide uiteinden van de verdelingskromme. Dit soort selectie is zeldzaam en elimineert de meeste leden met gemiddelde expressie, dus produceren twee pieken in de verdeling van een eigenschap (Fig. 7.51).

Voorbeeld:

In zee, de drie soorten slakken dwz wit gekleurd; bruin gekleurd en zwart gekleurd zijn aanwezig. De witgekleurde slakken zijn onzichtbaar als ze bedekt zijn met zeepokken. De zwart gekleurde slakken zijn onzichtbaar als de steen kaal is. Maar bruin gekleurde slakken worden gegeten door roofdieren in beide omstandigheden. Dus deze worden geleidelijk geëlimineerd.