ГЕНЕН ПОТОК: МЕХАНИЗЪМ, ПОСЛЕДИЦИ И ПРИМЕРИ - БИОЛОГИЯ - 2025

В потока от гени или генни поток, в биологията, се отнася до движението на гени от една популация на друг. По принцип терминът се използва синоним на миграционния процес - в еволюционния му смисъл.

В общата си употреба миграцията описва сезонното придвижване на хората от един регион в друг в търсене на по-добри условия или за репродуктивни цели. За еволюционния биолог обаче миграцията включва прехвърляне на алели от набор от гени между популациите.

Източник: Джесика Крюгер, от Wikimedia Commons

В светлината на популационната генетика еволюцията се определя като промяна в честотите на алелите във времето.

Следвайки принципите на равновесието на Харди-Вайнберг, честотите ще варират, когато има: селекция, мутация, дрейф и поток на гени. Поради тази причина генетичният поток се счита за еволюционна сила от голямо значение.

Механизми на генен поток

Механизмите и причините, които произхождат от движението на гени в популация, са тясно свързани с присъщите характеристики на изследваната група. Тя може да възникне поради имиграция или емиграция на определени индивиди в репродуктивно състояние или може да бъде резултат от движение в гамети.

Например, един от механизмите може да бъде случайното разпръскване на младежки форми на животински вид към далечни популации.

При растенията механизмите са по-лесни за закрепване. Растителните гамети се транспортират по различни начини. Някои родове използват абиотични механизми, като вода или вятър, които могат да пренасят гени до далечни популации.

По подобен начин има биотично разпръскване. Много плодовити животни участват в разпръскването на семената. Например в тропиците птиците и прилепите играят решаваща роля за разпространението на растения от голямо значение за екосистемите.

С други думи, скоростта на миграция и генетичният поток зависят от капацитета на разпръскване на изследваната линия.

Миграция и равновесието на Харди-Вайнберг

За да се проучи ефекта на миграцията върху равновесието Харди-Вайнберг, островният модел често се използва като опростяване (модел на миграция на остров-континент).

Тъй като популацията на острова е сравнително малка в сравнение с популацията на континента, всяко пренасяне на гени от острова към континенталната част няма ефект върху генотипа и алелните честоти на континента.

Поради тази причина генетичният поток би имал ефект само в една посока: от континенталната част към острова.

Различават ли се честотите на алелите?

За да разберете ефекта от мигриращото събитие към острова, помислете за хипотетичния пример на локус с два алела A ₁ и A ₂. Трябва да разберем дали придвижването на гени към острова причинява разлики в честотите на алелите.

Да предположим, че честотата на А ₁ алел е равен на 1 - което означава, че тя се определя в населението, докато в континентална населението е A ₂ алела, че е фиксиран. Преди узряването на индивидите на острова, 200 индивида мигрират към него.

След потока на гените честотите ще се променят и сега 80% ще бъдат "местни", докато 20% са нови или континентални. С този прост пример можем да демонстрираме как движението на гените води до промяна на честотата на алелите - ключово понятие в еволюцията.

Последици от генен поток

Когато има подчертан поток от гени между две популации, едно от най-интуитивните последици е, че този процес е отговорен за разреждането на възможните разлики между двете популации.

По този начин генетичният поток може да действа в обратна посока спрямо другите еволюционни сили, които се стремят да поддържат различия в състава на генетичните резервоари. Подобно на механизма на естествения подбор, например.

Второ последствие е разпространението на полезни алели. Нека предположим, че чрез мутация възниква нов алел, който дава определено селективно предимство на неговите носители. Когато има миграция, новият алел се транспортира до нови популации.

Концепция за генен поток и видове

Биологичната концепция за видовете е широко известна и със сигурност е най-широко използваната. Това определение отговаря на концептуалната схема на популационната генетика, тъй като включва генофонда - единицата, където се променят алелните честоти.

По този начин, по дефиниция, гените не преминават от един вид в друг - няма генетичен поток - и по тази причина видовете проявяват определени характеристики, които позволяват да бъдат диференцирани. Следвайки този ред на идеи, генетичният поток обяснява защо видовете образуват „клъстер“ или фенетично групиране.

Освен това прекъсването на потока на гените има решаващи последици в еволюционната биология: в повечето случаи води до събития от видовете или до формиране на нови видове. Потокът от гени може да бъде прекъснат от различни фактори, като наличието на географска бариера, предпочитания на ниво ухажване, сред другите механизми.

И обратното е вярно: съществуването на генния поток допринася за всички организми в регион, останал като един вид.

пример

Миграцията на змията Nerodia sipedon е добре документиран случай на генетичен поток от континентална популация на остров.

Видът е полиморфен: може да има значителен образец на лентата или изобщо да няма лента. При опростяване оцветяването се определя от един локус и два алела.

Най-общо, змиите на континента се характеризират с проявяване на модела на лентите. За разлика от тях тези, които обитават островите, не ги притежават. Изследователите стигат до извода, че морфологичната разлика се дължи на различните селективни налягания, на които е подложен всеки регион.

На островите индивидите са склонни да се слънчат на повърхността на скалите в близост до брега на плажа. Беше показано отсъствието на ленти, които улесняват камуфлажа върху скалите на островите. Тази хипотеза може да бъде тествана с помощта на експерименти с маркиране и възстановяване.

Поради тази адаптивна причина бихме очаквали населението на острова да бъде съставено изключително от необвързани организми. Това обаче не е вярно.

Всяко поколение идва нова група от групирани организми от континента. В този случай миграцията действа като сила срещу селекцията.

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. Солер, М. (2002). Еволюция: основата на биологията. Проект Юг.