Det genetisk variabilitet den forstår alle de forskelle, hvad angår genetisk materiale, der findes i populationer. Denne variation stammer fra nye mutationer, der modificerer gener, fra omlejringer som følge af rekombination og fra genstrømning mellem populationer af arter..
I evolutionær biologi er variation i populationer en betingelse sine qua non så de mekanismer, der giver anledning til evolutionær forandring, kan handle. I populationsgenetik defineres udtrykket "evolution" som ændringen i allelfrekvenser over tid, og hvis der ikke er flere multiple alleler, kan populationen ikke udvikle sig.
Der findes variation på alle niveauer i organisationen, og når vi går ned på skalaen, øges variationen. Vi finder variationer i adfærd, i morfologi, i fysiologi, i celler, i sekvensen af proteiner og i sekvensen af DNA-baser..
I menneskelige populationer kan vi for eksempel observere variation gennem fænotyper. Ikke alle mennesker er fysisk ens, alle har egenskaber, der karakteriserer dem (for eksempel øjenfarve, højde, hudfarve), og denne variation findes også på generniveauet.
I dag er der massive DNA-sekventeringsmetoder, der tillader bevis for en sådan variation på meget kort tid. Faktisk har hele det menneskelige genom i nogle år været kendt. Derudover er der stærke statistiske værktøjer, der kan integreres i analysen..
Artikelindeks
Inden man går ned i begreberne genetisk variation, er det nødvendigt at være klar over forskellige aspekter af det genetiske materiale. Med undtagelse af et par vira, der bruger RNA, bruger alle organiske væsener, der bebor jorden, DNA-molekylet som deres materiale..
Dette er en lang kæde, der består af nukleotider grupperet i par og har al information til at skabe og vedligeholde en organisme. I det menneskelige genom er der ca. 3,2 x 109 Basispar.
Imidlertid er ikke alt genetisk materiale i alle organismer det samme, selvom de tilhører den samme art, eller endda hvis de er tæt beslægtede..
Kromosomer er strukturer, der består af en lang streng DNA, komprimeret på forskellige niveauer. Gener er placeret langs kromosomet på bestemte steder (kaldet locus, plural loci) og oversættes til en fænotype, der kan være et protein eller en regulatorisk egenskab.
I eukaryoter har kun en lille procentdel af DNA'et indeholdt i cellen koder for proteiner, og en anden del af det ikke-kodende DNA har vigtige biologiske funktioner, hovedsagelig regulerende.
I populationer af organiske væsener er der flere kræfter, der resulterer i variation på det genetiske niveau. Disse er: mutation, rekombination og genflow. Vi beskriver hver kilde i detaljer nedenfor:
Udtrykket stammer fra 1901, hvor Hugo de Vries definerer mutation som "arvelige ændringer i materialet, der ikke kan forklares ved segregerings- eller rekombinationsprocesser".
Mutationer er permanente og arvelige ændringer i det genetiske materiale. Der er en bred klassifikation for dem, som vi vil behandle i det næste afsnit.
- Punktmutationer: Fejl i DNA-syntese eller under reparation af beskadigelse af materialet kan føre til punktmutationer. Disse er basepar-substitutioner i DNA-sekvensen og bidrager til dannelsen af nye alleler..
-Overgange og overgange: Afhængigt af typen af base, der ændres, kan vi tale om en overgang eller en omstilling. Overgangen refererer til ændring af base af samme type - puriner til puriner og pyrimidiner til pyrimidiner. Overgange involverer ændringer af forskellige slags.
- Synonyme og ikke-synonyme mutationer: de er to typer punktmutationer. I det første tilfælde fører ændringen i DNA ikke til en ændring i typen af aminosyrer (takket være degenerationen af den genetiske kode), mens de ikke-synonyme fører til en ændring i aminosyreresten i proteinet..
- Kromosominversion: mutationer kan også involvere lange DNA-segmenter. I denne type er hovedkonsekvensen ændringen af genernes rækkefølge forårsaget af brud i strengen.
- Gen duplikering: Gener kan duplikeres og producere en ekstra kopi, når der sker ujævn crossover under celledeling. Denne proces er vigtig i udviklingen af genomer, da dette ekstra gen er frit at mutere og kan få en ny funktion..
- Polyploidi: I planter er det almindeligt, at der opstår fejl i de mitotiske eller meiotiske celledelingsprocesser, og komplette sæt kromosomer tilføjes. Denne begivenhed er relevant i specieringsprocesserne i planter, da den hurtigt fører til dannelse af nye arter på grund af inkompatibilitet..
- Mutationer, der kører den åbne læseramme. DNA læses tre ad gangen, hvis mutationen tilføjer eller subtraherer et tal, der ikke er et multiplum af tre, påvirkes læserammen.
I henhold til den neutrale teori om molekylær evolution er de fleste mutationer, der er faste i genomet, neutrale.
Selv om ordet normalt straks er forbundet med negative konsekvenser - og faktisk har mange mutationer store skadelige virkninger på deres portaler - et betydeligt antal mutationer er neutrale, og et lille antal er gavnlige.
Mutationer kan have en spontan oprindelse eller induceres af miljøet. Komponenterne i DNA, puriner og pyrimider har en vis kemisk ustabilitet, hvilket resulterer i spontane mutationer.
En almindelig årsag til spontane punktmutationer er deaminering af cytosiner, der overføres til uracil, i DNA-dobbelthelixen. Efter flere replikationer i en celle, hvis DNA havde et AT-par i en position, erstattes det således af et CG-par..
Der opstår også fejl, når DNA replikerer. Selvom det er rigtigt, at processen fortsætter med stor troskab, er det ikke uden fejl.
På den anden side er der stoffer, der øger mutationshastighederne i organismer og kaldes derfor mutagener. Disse inkluderer et antal kemikalier, såsom EMS, og også ioniserende stråling..
Generelt giver kemikalier punktmutationer, mens stråling resulterer i signifikante defekter på kromosomniveau.
Mutationer forekommer tilfældigt eller tilfældigt. Denne erklæring betyder, at ændringer i DNA ikke forekommer som reaktion på et behov.
For eksempel, hvis en bestemt population af kaniner udsættes for stadig lavere temperaturer, vil selektivt tryk ikke forårsage mutationerne. Hvis ankomsten af en mutation relateret til tykkelsen af pelsen forekommer hos kaniner, ville den forekomme på samme måde i varmere klimaer.
Med andre ord er behov ikke årsagen til mutationen. Mutationer, der opstår tilfældigt og giver den enkelte, der bærer den, en bedre reproduktionskapacitet, vil dette øge dens hyppighed i befolkningen. Sådan fungerer naturlig udvælgelse.
Seglcelleanæmi er en arvelig tilstand, der fordrejer formen på de røde blodlegemer eller erytrocytter og har fatale konsekvenser i ilttransporten hos den person, der bærer mutationen. I populationer af afrikansk afstamning påvirker tilstanden 1 ud af 500 individer.
Når man ser på syge røde blodlegemer, behøver man ikke være ekspert for at konkludere, at ændringen er yderst signifikant sammenlignet med en sund. Erytrocytterne bliver stive strukturer, der blokerer deres transit gennem blodkapillærerne og beskadiger kar og andet væv..
Den mutation, der forårsager denne sygdom, er imidlertid en punktmutation i DNA'et, der ændrer aminosyren glutaminsyre for en valin i position seks i beta-globinkæden..
Rekombination er defineret som udveksling af DNA fra fædrene og moderens kromosomer under meiotisk opdeling. Denne proces er til stede i næsten alle levende organismer, idet den er et grundlæggende fænomen for DNA-reparation og celledeling.
Rekombination er en afgørende begivenhed i evolutionær biologi, da den letter den adaptive proces takket være oprettelsen af nye genetiske kombinationer. Det har dog en ulempe: det bryder gunstige allelkombinationer op..
Derudover er det ikke en reguleret proces og er variabel i hele genomet, i taxa, mellem køn, individuelle populationer osv..
Rekombination er et arveligt træk, flere populationer har additiv variation til det, og det kan reagere på udvælgelse i eksperimenter udført i laboratoriet.
Fænomenet er modificeret af en lang række miljøvariabler, herunder temperatur.
Desuden er rekombination en proces, der i høj grad påvirker fitness af enkeltpersoner. For eksempel, når rekombinationshastigheder ændres, forekommer kromosomabnormiteter, hvilket reducerer bærerens fertilitet.
I populationer kan enkeltpersoner ankomme fra andre populationer og ændre allelfrekvenserne for ankomstpopulationen. Af denne grund betragtes migrationer som evolutionære kræfter..
Antag, at en befolkning har fikset allelen TIL, hvilket indikerer, at alle organismer, der er en del af befolkningen, bærer allelen i den homozygote tilstand. Hvis der kommer visse indvandrerpersoner, der bærer allelen til, og de reproducerer med de indfødte, svaret vil være en stigning i genetisk variation.
Genetisk variation forekommer i metafase og senere i anafase.
Nej, ikke al den variation, vi observerer i populationer af levende organismer, er genetisk baseret. Der er et udtryk, der er meget brugt i evolutionær biologi, kaldet arvelighed. Denne parameter kvantificerer andelen af fænotypisk variation på grund af genetisk variation.
Matematisk udtrykkes det som følger: hto = VG / (VG + VOG). Når vi analyserer denne ligning, ser vi, at den vil have værdien 1, hvis al den variation, vi ser, skyldes genetiske faktorer..
Imidlertid har miljøet også en effekt på fænotypen. "Normen for reaktion" beskriver, hvordan identiske genotyper varierer langs en miljøgradient (temperatur, pH, fugtighed osv.).
På samme måde kan forskellige genotyper vises under den samme fænotype ved kanaliseringsprocesser. Dette fænomen fungerer som en udviklingsbuffer, der forhindrer ekspression af genetiske variationer..
Det typiske eksempel på evolution ved naturlig selektion er tilfældet med møl Biston betularia og den industrielle revolution. Denne lepidopteran har to karakteristiske farver, en lys og en mørk..
Takket være eksistensen af denne arvelige variation - og det faktum, at den var relateret til fitness for individet kunne karakteristikken udvikle sig gennem naturlig udvælgelse. Før revolutionen blev møl let skjult i birkens lette bark.
Med øget forurening blev træernes bark sort. På denne måde havde de mørke møll nu en fordel i forhold til de lyse: disse kunne skjules meget bedre og blev forbrugt i en mindre andel end de lyse. Under revolutionen steg sorte møl således i frekvens.
Geparden eller geparden (Acinonyx jubatus) er en feline kendt for sin stiliserede morfologi og for de utrolige hastigheder, den når. Denne slægt led et fænomen, der i evolutionen blev kendt som "flaskehals" i Pleistocæn. Dette drastiske fald i befolkningen resulterede i tab af variation i befolkningen..
I dag når de genetiske forskelle mellem artenes medlemmer alarmerende lave værdier. Denne kendsgerning repræsenterer et problem for artenes fremtid, da hvis den f.eks. Angribes af en virus, der fjerner nogle medlemmer, er det meget sandsynligt, at den vil være i stand til at eliminere dem alle.
Med andre ord har de ikke evnen til at tilpasse sig. Af disse grunde er det så vigtigt, at der er tilstrækkelig genetisk variation inden for en population..
Endnu ingen kommentarer