GEENIVIRTA: MEKANISMI, SEURAUKSET JA ESIMERKIT - BIOLOGIA - 2026

Virtaus geenien tai geenin virtaus, biologian, viittaa liikkeen geenien yhdestä väestöstä toiseen. Yleensä termiä käytetään synonyyminä muuttoprosessin kanssa - evoluutiossa.

Siirtyminen kuvaa yleisessä käytössään yksilöiden kausittaista liikkumista alueelta toiselle parempien olosuhteiden etsimiseksi tai lisääntymistarkoituksiin. Evoluutiobiologille muuttoliike kuitenkin sisältää alleelien siirron geenien joukosta populaatioiden välillä.

Lähde: Jessica Krueger, Wikimedia Commonsista

Väestögenetiikan valossa evoluutio määritellään alleelitaajuuksien muutokseksi ajan myötä.

Hardy-Weinbergin tasapainon periaatteita noudattaen, taajuudet vaihtelevat aina, kun siellä on: valinta, mutaatio, ajelehtiminen ja geenivirta. Tästä syystä geenivirtausta pidetään erittäin tärkeänä evoluutiovoimana.

Geenivirran mekanismit

Mekanismit ja syyt, jotka johtavat geenien liikkumiseen populaatiossa, liittyvät vahvasti tutkimusryhmän luontaisiin ominaisuuksiin. Se voi johtua tiettyjen lisääntymistilassa olevien henkilöiden maahanmuutosta tai maastamuutosta tai se voi johtua sukusolujen liikkeistä.

Yksi mekanismi voi olla esimerkiksi eläinlajin nuorten muotojen satunnainen leviäminen kaukaisiin populaatioihin.

Kasvien tapauksessa mekanismit on helpompi purkaa. Kasvien sukusolut kuljetetaan eri tavoin. Jotkut linjat käyttävät abioottisia mekanismeja, kuten vettä tai tuulta, jotka voivat kuljettaa geenejä kaukaisiin populaatioihin.

Samoin tapahtuu bioottinen leviäminen. Monet turhamaiset eläimet osallistuvat siementen leviämiseen. Esimerkiksi tropiikissa lintuilla ja lepakoilla on ratkaiseva merkitys ekosysteemeille erittäin tärkeiden kasvien leviämisessä.

Toisin sanoen muuttumisnopeus ja geenivirta riippuvat tutkitun suvun leviämiskyvystä.

Muuttoliike ja Hardy-Weinbergin tasapaino

Tutkiessaan muuttoliikkeen vaikutusta Hardy-Weinbergin tasapainoon, saaren mallia käytetään usein yksinkertaistamisena (saaren ja mantereen välinen muuttomalli).

Koska saaren väestö on suhteellisen pieni mantereen väestöön verrattuna, mahdollinen geenisiirto saarelta mantereelle ei vaikuta mantereen genotyyppiin ja alleelitaajuuksiin.

Tästä syystä geenivirralla olisi vaikutusta vain yhteen suuntaan: mantereelta saarelle.

Vaihtelevatko alleelitaajuudet?

Saavuttaaksesi muuttotapahtuman vaikutuksen saarelle, tarkastele hypoteettista esimerkkiä lokuksesta, jolla on kaksi alleelia A ₁ ja A ₂. Meidän on selvitettävä, aiheuttaako geenien liikkuminen saarelle muutoksia alleelitaajuuksissa.

Oletetaan, että taajuus A ₁ -alleeli on yhtä suuri kuin 1 - joka tarkoittaa, että se on kiinnitetty populaatiossa, kun taas Manner väestön se on A- ₂ -alleelin, joka on kiinnitetty. Ennen yksilöiden kypsymistä saarella 200 yksilöä siirtyy saarelle.

Geenivirran jälkeen taajuudet muuttuvat, ja nyt 80% on "natiivia", kun taas 20% on uusia tai mannermaisia. Tällä yksinkertaisella esimerkillä voimme osoittaa, kuinka geenin liikkuminen johtaa alleelitaajuuden muutokseen - evoluution avainkäsite.

Geenivirran seuraukset

Kun kahden populaation välillä on huomattava geenivirto, yksi intuitiivisimmista seurauksista on, että tämä prosessi on vastuussa mahdollisten erojen laimentamisesta molempien populaatioiden välillä.

Tällä tavoin geenivirta voi toimia vastakkaiseen suuntaan kuin muut evoluutiovoimat, jotka pyrkivät ylläpitämään eroja geneettisten säiliöiden koostumuksessa. Kuten esimerkiksi luonnollisen valinnan mekanismi.

Toinen seuraus on hyödyllisten alleelien leviäminen. Oletetaan, että mutaation avulla syntyy uusi alleeli, joka antaa tietyn valikoivan edun kantajilleen. Kun tapahtuu muuttoliikettä, uusi alleeli kuljetetaan uusiin populaatioihin.

Geenivirran ja lajien käsite

Lajien biologinen käsite tunnetaan laajalti ja on varmasti eniten käytetty. Tämä määritelmä sopii väestögenetiikan käsitteelliseen kaavaan, koska se sisältää geenivarannon - yksikön, jossa alleelitaajuudet muuttuvat.

Tällä tavoin geenit eivät kulje määritelmästään lajeista toisiin - geenivirta ei ole - ja tästä syystä lajeilla on tiettyjä ominaisuuksia, jotka sallivat niiden erilaistumisen. Tämän ajatuslinjan jälkeen geenivirrat selittävät, miksi lajit muodostavat ”klusterin” tai feneettisen ryhmittelyn.

Lisäksi geenivirran häiriöillä on ratkaisevia vaikutuksia evoluutiobiologiassa: se johtaa - useimmissa tapauksissa - spesifikaatiotapahtumiin tai uusien lajien muodostumiseen. Geenivirran voi keskeyttää eri tekijät, kuten maantieteellisen esteen olemassaolo, mieltymykset tuomioistuimen tasolla, muun muassa.

Päinvastainenkin on totta: geenivirran olemassaolo edistää kaikkia alueen eliöitä, jotka jäävät yhdeksi lajeksi.

esimerkki

Käärme Nerodia sipedonin muuttoliike on hyvin dokumentoitu tapaus geenivirrasta mantereen väestöstä saarelle.

Laji on polymorfinen: sillä voi olla merkitsevä vyöhykekuvio tai ei ollenkaan kaistaa. Yksinkertaistettuna väri määritetään yhden lokuksen ja kahden alleelin avulla.

Yleisesti ottaen mantereen käärmeille on ominaista bändikuvio. Sen sijaan saarilla asuvat eivät omista niitä. Tutkijat ovat päätellyt, että morfologinen ero johtuu erilaisista selektiivisistä paineista, joille kukin alue altistuu.

Saarella yksilöillä on taipumus auringonottoon kivien pinnalla lähellä rantaa. Nauhojen puuttumisen osoitettiin helpottavan naamiointia saarten kallioilla. Tätä hypoteesia voitiin testata merkintä- ja sieppauskokeilla.

Tästä mukautuvasta syystä voimme odottaa saaren väestön koostuvan yksinomaan sidottomista organismeista. Tämä ei kuitenkaan ole totta.

Jokainen sukupolvi tulee uusi ryhmä kiinnitettyjä organismeja mantereelta. Tässä tapauksessa muuttoliike toimii voimana valintaa vastaan.

Viitteet

1. Audesirk, T., Audesirk, G., & Byers, BE (2004). Biologia: tiede ja luonto. Pearson koulutus.
2. Curtis, H., & Schnek, A. (2006). Kutsu biologiaan. Panamerican Medical Ed.
3. Freeman, S., & Herron, JC (2002). Evoluutioanalyysi. Prentice Hall.
4. Futuyma, DJ (2005). Evolution. Sinauer.
5. Hickman, CP, Roberts, LS, Larson, A., Ober, WC, & Garrison, C. (2001). Eläintieteen integroidut periaatteet (osa 15). New York: McGraw-Hill.
6. Mayr, E. (1997). Evolution ja elämän monimuotoisuus: Valitut esseet. Harvard University Press.
7. Soler, M. (2002). Evoluutio: biologian perusta. Etelä-projekti.