ЕФЕКТ НА ОСНОВАТЕЛЯ: ОТ КАКВО СЕ СЪСТОИ И ПРИМЕРИ - БИОЛОГИЯ - 2025

Основният ефект в биологията е феномен, който включва изолирането на малка група индивиди от по-голяма популация. Когато броят на индивидите се увеличи, генофондът може да не е точно отражение на популацията, която ги е родила.

Разликата в генофонда в сравнение с първоначалната популация и намаляването на променливостта в популацията води - в някои случаи - до увеличаване на честотата на рецесивни алели на спелта.

Източник: От Founder_effect.png: Потребител: Qz10derivative работа: Zerodamage (Този файл е получен от: Founder effect.png:), от Wikimedia Commons

По тази причина медицинската литература съдържа най-добрите примери за ефекта на основателя, където малки човешки популации колонизират нови среди.

Когато тези популации се увеличават по размер, генофондът им се различава от популацията и също така, делът на вредните алели е значително по-висок. Най-известният пример е амишът.

Генен или генетичен дрейф

Дрифтът на гени е концепция, тясно свързана с ефекта на основателя.

Сред механизмите, които пораждат еволюционна промяна, имаме естествен подбор и генетичен дрейф. Последното причинява промени във честотата на алелите в популацията чрез случайни събития.

Дрифтът на гените се среща във всички популации, но има по-подчертан ефект и действа по-бързо при малки популации. При голяма популация събитията, които се случват случайно, не засягат значително генофонда.

По този начин има две причини или примери за отклонение на гените: ефект на затрудненията в населението и ефект на основателя. Някои автори считат ефекта на основателя за специален случай на тесното място.

Примери за генен дрейф

Това събитие възниква поради „грешка в извадката“. Да предположим, че имаме торба с 200 боба: 100 бели и 100 черни. Ако направя извличането на 10 боба, може би по чиста случайност получавам 6 бели и 4 черни, а не очакваната пропорция: 5 и 5. Ето как работи дрифтът.

Сега можем да екстраполираме този пример с животинското царство. Да предположим, че имаме популация от бозайници с индивиди с бяла козина и други с черна козина.

По случайност се възпроизвеждат само чернокосите - някакво случайно събитие попречи на възпроизвеждането на крайниците с бели коси. Тази стохастична промяна в алелните честоти е генетичен дрейф.

В природата може да се случи поради екологична катастрофа: лавина унищожи повечето бозайници с бели коси.

Кога възниква ефектът на основателя?

Ефектът на основателя възниква, когато малко индивиди се изолират от „майката“ или първоначалната популация и образуват нова популация помежду си. Новите колонизатори могат да бъдат съставени от единична двойка или единична осеменена женска - както в случая с насекоми, които могат да съхраняват спермата.

Популациите на различни животни, които днес живеят на острови, са потомци на няколко колонизатори, дошли на тези територии чрез случайно разпръскване.

Ако новата популация расте бързо и достигне значителен размер, честотата на алелите вероятно няма да бъде силно променена от тази популация, която ги е родила, въпреки че някои редки алели (например причиняващи някакво заболяване или вредно състояние) са били пренесени от основатели.

Ако колонията остане малка, дрейфът на гена работи, като променя алелните честоти. Малкият размер на колонизиращата популация може в някои случаи да доведе до загуба на генетична вариация и хетерозигота.

Освен това трябва да се вземе предвид, че при малки популации вероятността двама роднини да се чифтосват е по-голяма, като по този начин се увеличават нивата на съвместност.

Основополагащ ефект в лабораторията

В средата на 50-те години на миналия век двама изследователи, Добжански и Павловски, експериментално демонстрират основополагащия ефект. Дизайнът се състоеше от започване на контролирани популации на диптерана Drosophila pseudoobscura.

Родът Drosophila е главен герой на широк спектър от експерименти в лаборатории за биология, благодарение на лесното си отглеждане и краткото време между поколенията.

Тази популация е започнала от друга, която е извършвала определено хромозомно пренареждане на третата хромозома, с честота 50%. Така имаше два типа популации: някои големи започнаха с 5000 индивида, а други само с 20.

След около 18 поколения (приблизително една и половина години), средната честота за хромозомно пренареждане е 0,3 при двете популации. Обхватът на вариация обаче е много по-голям при малките популации.

С други думи, първоначално популациите с нисък брой основатели са породили значителна разлика между популациите по отношение на честотите на проучването на пренареждането.

Източник: От Bbski, от Wikimedia Commons

Пример за човешки популации

Ефектът на основателя е явление, което може да се приложи върху човешките популации. Всъщност това колонизационно събитие обяснява високата честота на наследствените разстройства при малки изолирани популации.

Миграция към малки острови

В началото на 19 век малко повече от дузина индивиди от Англия се преместват на остров, разположен в Атлантическия океан. Тази група хора започна живота си на острова, където се възпроизведе и създаде ново население.

Спекулира се, че един от първоначалните „основатели“ е носил рецесивния алел за състояние, което засяга зрението, наречено пигментен ритинит.

През 1960 г., когато населението вече е достигнало много по-голям брой членове - 240 потомци - четири от тях страдат от гореспоменатото състояние. Тази пропорция е около 10 пъти по-голяма от населението, което е породило основателите.

Амишите

Амишите са религиозна група, която освен че е известна с простия си начин на живот и далеч от съвременните удобства, се отличава с висок дял рецесивни вредни алели. През 18 век малка група индивиди мигрират от Германия в Швейцария и оттам в Съединените американски щати.

Сред много често срещаните хомозиготни патологии при амишите се открояват джуджета и полидактилия - състояние, при което хората се раждат с повече от пет пръста.

Изчислено е, че 13% от населението са носители на рецесивния алел, който причинява това вредно състояние. Изключително високи честоти, ако ги сравним с човешката популация, която ги е породила.

Източник: От Gadjoboy от flickr.com - https://www.flickr.com/photos/gadjoboy/, чрез Wikimedia Commons

Препратки

1. Audesirk, T., Audesirk, G., & Byers, BE (2004). Биология: наука и природа. Pearson Education.
2. Curtis, H., & Schnek, A. (2006). Покана за биология. Panamerican Medical Ed.
3. Freeman, S., & Herron, JC (2002). Еволюционен анализ. Prentice Hall.
4. Futuyma, DJ (2005). Evolution. Sinauer.
5. Hickman, CP, Roberts, LS, Larson, A., Ober, WC, & Garrison, C. (2001). Интегрирани принципи на зоологията (том 15). Ню Йорк: McGraw-Hill.
6. Mayr, E. (1997). Еволюция и многообразието на живота: Избрани есета. Harvard University Press.
7. Райс, С. (2007). Енциклопедия на еволюцията. Факти във файла.
8. Russell, P., Hertz, P., & McMillan, B. (2013). Биология: Динамичната наука. Нелсън образование.
9. Солер, М. (2002). Еволюция: основата на биологията. Проект Юг.