זרימת גנים: מנגנון, השלכות ודוגמאות - ביולוגיה - 2025

זרימת גנים או זרימת גנים, בביולוגיה, מתייחס לתנועה של גנים מן האוכלוסייה אחד למשנהו. באופן כללי משתמשים במושג באופן נרדף לתהליך הנדידה - במובנו האבולוציוני.

בשימוש הנפוץ שלה, ההגירה מתארת ​​את התנועה העונתית של אנשים מאזור לאזור, בחיפוש אחר תנאים טובים יותר או למטרות רבייה. עם זאת, עבור ביולוג אבולוציוני, הגירה כרוכה בהעברת אללים ממערכת גנים בין אוכלוסיות.

מקור: ג'סיקה קרוגר, מתוך ויקימדיה

לאור הגנטיקה של האוכלוסייה, האבולוציה מוגדרת כשינוי בתדרי האלל לאורך זמן.

בעקבות העקרונות של שיווי משקל הרדי-וויינברג, התדרים ישתנו בכל פעם שיש: בחירה, מוטציה, סחף וזרימת גנים. מסיבה זו, זרימת הגנים נחשבת לכוח אבולוציוני בעל חשיבות רבה.

מנגנונים של זרימת הגנים

המנגנונים והגורמים שמקורם בתנועת הגנים באוכלוסיה קשורים מאוד למאפיינים הגלומים בקבוצת המחקר. זה יכול להתרחש עקב עלייה או הגירה של אנשים מסוימים במצב רבייה, או שזה יכול לנבוע מתנועה של גמטות.

לדוגמא, מנגנון אחד יכול להיות פיזור מדי פעם של צורות נעורים של מין בעלי חיים לאוכלוסיות רחוקות.

במקרה של צמחים קל יותר להצמיד את המנגנונים. גמטות צמחיות מועברות בדרכים שונות. שושלות מסוימות משתמשות במנגנונים אביוטיים, כמו מים או רוח, שיכולים להוביל גנים לאוכלוסיות רחוקות.

באופן דומה יש פיזור ביוטי. בעלי חיים רבים ומבעירים משתתפים בפיזור הזרעים. לדוגמה, באזורים הטרופיים, ציפורים ועטלפים ממלאים תפקיד מכריע בפיזור הצמחים בעלי חשיבות רבה למערכות אקולוגיות.

במילים אחרות, קצב הנדידה וזרימת הגנים תלויים ביכולת הפיזור של השושלת שנחקרה.

הגירה ושווי המשקל הרדי-וויינברג

כדי לחקור את השפעת ההגירה על שיווי המשקל הארדי-וויינברג, מודל האי משמש לעתים קרובות כהפשטה (מודל הגירת האי יבשת).

מכיוון שאוכלוסיית האי קטנה יחסית בהשוואה לאוכלוסיית היבשת, כל העברת גן מהאי ליבשת אינה משפיעה על הגנוטיפ ותדרי האלל של היבשת.

מסיבה זו, לזרימת הגנים תהיה השפעה רק בכיוון אחד: מהיבשת לאי.

האם תדרי האלל משתנים?

כדי להבין את השפעת אירוע הנדידה לאי, שקול את הדוגמה ההיפותטית של לוקוס עם שני אללים A ₁ ו- A ₂ . עלינו לגלות אם תנועת הגנים לאי גורמת לשונות בתדרי האלל.

נניח כי התדירות של א ₁ אלל שווה 1 - מה שאומר שהיא קבועה באוכלוסייה, ואילו באוכלוסייה קונטיננטלית זה א ₂ אלל כי הוא קבוע. לפני התבגרותם של הפרטים באי, 200 אנשים נודדים אליו.

לאחר זרימת הגנים התדרים ישתנו, וכעת 80% יהיו "ילידים", בעוד 20% הם חדשים או יבשתיים. בעזרת דוגמא פשוטה זו אנו יכולים להדגים כיצד תנועת הגנים מובילה לשינוי בתדר האלל - מושג מפתח באבולוציה.

השלכות של זרימת גנים

כאשר ישנה זרימה ניכרת של גנים בין שתי אוכלוסיות, אחת התוצאות האינטואיטיביות ביותר היא שתהליך זה אחראי לדילול ההבדלים האפשריים בין שתי האוכלוסיות.

בדרך זו זרימת הגנים יכולה לפעול בכיוון ההפוך לכוחות אבולוציוניים אחרים המבקשים לשמור על הבדלים בהרכב המאגרים הגנטיים. כמו מנגנון הבחירה הטבעית, למשל.

תוצאה שנייה היא התפשטות האללים המועילים. נניח שעל ידי מוטציה מתעורר אלל חדש המעניק יתרון סלקטיבי מסוים לנשאיו. כשיש הגירה, האלל הרומן מועבר לאוכלוסיות חדשות.

זרימת גנים ותפיסת מינים

התפיסה הביולוגית של מינים ידועה מאוד והיא בהחלט הנפוצה ביותר. הגדרה זו מתאימה לתכנית הרעיונית של גנטיקה של האוכלוסייה, מכיוון שהיא כוללת את מאגר הגנים - היחידה בה תדרי האלל משתנים.

בדרך זו, בהגדרה, הגנים אינם עוברים ממין אחד למשנהו - אין זרימת גנים - ומסיבה זו המין מציג מאפיינים מסוימים המאפשרים בידולם. בעקבות קו רעיונות זה, זרימת הגנים מסבירה מדוע מינים מהווים "מקבץ" או קיבוץ פנטי.

יתר על כן, לשיבוש זרימת הגנים השלכות מכריעות בביולוגיה האבולוציונית: הוא מוביל - ברוב המקרים - לאירועי מפרט או להיווצרות מינים חדשים. זרימת הגנים ניתנת להפרעה על ידי גורמים שונים, כמו קיומו של מחסום גיאוגרפי, העדפות ברמת החיזור, בין מנגנונים אחרים.

ההפך הוא הנכון גם: קיום זרימת הגנים תורם לכל האורגניזמים באזור שנשארו כמין אחד.

דוגמא

נדידת הנחש נרודיה סיפדון היא מקרה מתועד היטב של זרימת גנים מאוכלוסייה יבשתית לאי.

המין הוא פולימורפי: יתכן שיש לו דפוס רצועה משמעותי או ללא רצועה כלל. בפשטות, הצבע נקבע על ידי לוקוס אחד ושני אללים.

באופן כללי, נחשי היבשת מאופיינים על ידי הצגת דפוס הלהקות. לעומת זאת, אלה המאכלסים את האיים אינם מחזיקים בהם. החוקרים הגיעו למסקנה כי ההבדל המורפולוגי נובע מהלחצים הסלקטיביים השונים עליהם נתון כל אזור.

באיים, אנשים נוטים להשתזף על פני הסלעים הסמוכים לחוף החוף. היעדר הלהקות הוכח כמקל על הסוואה על סלעי האיים. ניתן לבדוק השערה זו באמצעות ניסויי תיוג ושחזור.

מסיבה אדפטיבית זו, היינו מצפים שאוכלוסיית האי תהיה מורכבת אך ורק מאורגניזמים לא צמודים. עם זאת, זה לא נכון.

בכל דור מגיע קבוצה חדשה של אורגניזמים חבושים מהיבשת. במקרה זה ההגירה פועלת ככוח נגד הבחירה.

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. Soler, M. (2002). אבולוציה: הבסיס לביולוגיה. פרויקט דרום.