אפקט מייסד: ממה הוא מורכב ודוגמאות - ביולוגיה - 2025

אפקט המייסד , בביולוגיה, הוא תופעה המערבת את הבידוד של קבוצה קטנה של אנשים מתוך אוכלוסייה גדולה. כשמספר הפרטים עולה, מאגר הגנים לא יכול להיות שיקוף מדויק של האוכלוסייה שהולידה אותם.

השונות במאגר הגנים בהשוואה לאוכלוסייה הראשונית וירידה בשונות באוכלוסייה מובילה - בחלק מהמקרים - לעלייה בתדירות האללים הרססיביים הרססיביים.

מקור: מאת Founder_effect.png: משתמש: Qz10derivative work: Zerodamage (קובץ זה נגזר מ: Founder effect.png :), באמצעות Wikimedia Commons

מסיבה זו, הספרות הרפואית מכילה את הדוגמאות הטובות ביותר לאפקט המייסד, שבו אוכלוסיות אנושיות קטנות התיישבו בסביבות חדשות.

כאשר אוכלוסיות אלה גדלו בגודלן, מאגר הגנים שלהן שונה מהאוכלוסיה וגם חלקן של האללים המזיקים גבוה משמעותית. הדוגמה הידועה ביותר היא האמיש.

גנים או סחף גנטי

סחף גנים הוא מושג שקשור קשר הדוק לאפקט המייסד.

בין המנגנונים המולידים שינוי אבולוציוני, יש לנו סלקציה טבעית וסחף גנטי. זה האחרון גורם לשינויים בתדרי האללים באוכלוסייה באמצעות אירועים מקריים.

סחף גנים מתרחש בכל האוכלוסיות, אך יש לו השפעה בולטת יותר ופועל במהירות רבה יותר באוכלוסיות קטנות. באוכלוסיות גדולות אירועים המתרחשים במקרה אינם משפיעים באופן משמעותי על מאגר הגנים.

לפיכך, ישנם שני גורמים או דוגמאות להיסחפות גנים: השפעת צוואר הבקבוק של האוכלוסייה ואפקט המייסד. חלק מהמחברים רואים את אפקט המייסד כמקרה מיוחד של צוואר הבקבוק.

דוגמאות להיסחפות גנים

אירוע זה מתרחש בגלל "שגיאת הדגימה". נניח שיש לנו שקית עם 200 שעועית: 100 לבן ו 100 שחור. אם אני מבצע מיצוי של 10 שעועית, אולי במקרה טהור, אני מקבל 6 לבן ו -4 שחור, ולא את הפרופורציה הצפויה: 5 ו -5. כך עובד הסחף.

כעת, אנו יכולים להחיש דוגמה זו לממלכת החיות. נניח שיש לנו אוכלוסיה של יונקים עם אנשים עם פרווה לבנה ואחרים עם פרווה שחורה.

במקרה גס, רק השחור-שיער מתרבה - אירוע מקרי כלשהו מנע את רביית הגפיים הלבנות-פרוותיות. שינוי סטוכסטי זה בתדרים האללים הוא סחף גנים.

בטבע זה יכול להתרחש בגלל קטסטרופה סביבתית: מפולת שלגים מחקה את מרבית היונקים הלבן-פרווה.

מתי מתרחשת אפקט המייסד?

אפקט המייסד מתרחש כאשר מעטים בודדים מבודדים את עצמם מ"אם "או מהאוכלוסייה הראשונית ויוצרים אוכלוסיה חדשה בינם לבין עצמם. המתיישבים החדשים יכולים להיות מורכבים מזוג בודד, או נקבה המוזרמת יחידה - כמו במקרה של חרקים, שיכולים לאגור זרע.

אוכלוסיות של בעלי חיים שונים החיים כיום באיים הם צאצאים של כמה מתיישבים שהגיעו לשטחים אלה בפיזור אקראי.

אם האוכלוסייה החדשה גדלה במהירות ומגיעה לגודל משמעותי, ככל הנראה תדירות האללים לא תשתנה מאוד מאותה אוכלוסיה שמקורה בהם, אם כי כמה אללים נדירים (למשל, הגורמים למחלה או מצב מזיק) נשאו על ידי מייסדים.

אם המושבה נותרה קטנה, סחף הגנים פועל על ידי שינוי תדרי האלל. הגודל הקטן של האוכלוסייה המתנחלת יכול לתרגם, בחלק מהמקרים, לאובדן של שונות גנטית והטרוזיגוזיות.

בנוסף, יש לקחת בחשבון כי באוכלוסיות קטנות ההסתברות ששני קרובי משפחה יתאחדו גדולה יותר ובכך מגדילה את רמות ההסכמה.

אפקט מייסד במעבדה

באמצע שנות החמישים, שני חוקרים, דובז'נסקי ופבלובסקי, הדגימו בניסוי את אפקט המייסד. העיצוב כלל אוכלוסיות מבוקרות מתחילות של דיפטראן Drosophila pseudoobscura.

הסוג תסיסולה הוא גיבורו של מגוון רחב של ניסויים במעבדות ביולוגיה, בזכות טיפוחו הקל וזמן הקצר שלו בין הדורות.

אוכלוסייה זו נפתחה מאחרת שנשאה סידור מחדש של כרומוזומלי מסוים של הכרומוזום השלישי, בתדירות של 50%. לפיכך, היו שני סוגים של אוכלוסיות: חלק גדול מהם התחיל עם 5,000 פרטים ואחרים עם 20 בלבד.

לאחר כ -18 דורות (כשנה וחצי), התדירות הממוצעת להסדרת כרומוזום הייתה 0.3 בשתי האוכלוסיות. עם זאת, טווח השונות היה גדול בהרבה באוכלוסיות קטנות.

במילים אחרות, בתחילה האוכלוסיות עם מספר מייסדים נמוך מקורן בשונות ניכרת בין האוכלוסיות מבחינת תדרי הסידור מחדש שנחקר.

מקור: מאת Bbski, מ- Wikimedia Commons

דוגמא באוכלוסיות אנושיות

אפקט המייסד הוא תופעה שניתן ליישם על אוכלוסיות אנושיות. למעשה, אירוע קולוניזציה זה מסביר את התדירות הגבוהה של הפרעות בירושה באוכלוסיות קטנות ומבודדות.

הגירה לאיים קטנים

בתחילת המאה ה -19 עברו קצת יותר מתריסר פרטים מאנגליה לאי שנמצא באוקיאנוס האטלנטי. קבוצת אנשים זו החלה את חייהם באי, שם הם העתיקו את עצמם ויצרו אוכלוסיה חדשה.

משערים כי אחד "המייסדים" הראשונים נשא את האלל הרססיבי למצב שמשפיע על הראייה, המכונה דלקת ריח פיגמנטרית.

בשנת 1960, כאשר האוכלוסייה כבר הגיעה למספר גדול בהרבה של חברים - 240 צאצאים - ארבעה מהם סבלו מהתנאי הנ"ל. שיעור זה גדול פי 10 מהאוכלוסייה שהולידה את המייסדים.

האמיש

האמיש הם קבוצה דתית, שמלבד היותם ידועים באורח חייהם הפשוט ומרוחקים מנוחיותם המודרנית, נבדלים בשיעור גבוה של אללים מזיקים רצסיביים. במאה ה -18 קבוצה קטנה של פרטים היגרו מגרמניה לשוויץ ומשם לארצות הברית.

בין הפתולוגיות ההומוזיגואיות הנפוצות מאוד באמיש, הגמדות ופולידקטיות בולטות - מצב בו אנשים נולדים עם יותר מחמש אצבעות.

ההערכה היא כי 13% מהאוכלוסייה הם נשאים של האלל הרססיבי הגורם למצב מזיק זה. תדרים גבוהים במיוחד אם נשווה אותם לאוכלוסייה האנושית שהולידה אותם.

מקור: מאת Gadjoboy מ flickr.com - https://www.flickr.com/photos/gadjoboy/, באמצעות ויקימדיה Commons

הפניות

1. Audesirk, T., Audesirk, G., & Byers, BE (2004). ביולוגיה: מדע וטבע. פירסון חינוך.
2. קרטיס, ח., ושנק, א '(2006). הזמנה לביולוגיה. פנמריקנית רפואית אד.
3. Freeman, S., and Herron, JC (2002). ניתוח אבולוציוני. אולם פרנטיס.
4. Futuyma, DJ (2005). אבולוציה. סינאואר.
5. היקמן, CP, Roberts, LS, Larson, A., Ober, WC, & Garrison, C. (2001). עקרונות משולבים של זואולוגיה (כרך 15). ניו יורק: מקגרו היל.
6. Mayr, E. (1997). אבולוציה ומגוון החיים: מאמרים נבחרים. הוצאת אוניברסיטת הרווארד.
7. רייס, ש '(2007). אנציקלופדיה של אבולוציה. עובדות על קובץ.
8. ראסל, פ., הרץ, פ., ומקמילן, ב. (2013). ביולוגיה: המדע הדינמי. נלסון חינוך.
9. Soler, M. (2002). אבולוציה: הבסיס לביולוגיה. פרויקט דרום.