5 Faktorer som påvirker genetisk likevekt

Noen av de viktigste faktorene som påvirker den genetiske likevekten og induserer variasjonen i befolkningen er som følger: (A) Mutasjoner (B) Rekombinasjoner under seksuell reproduksjon (C) Genetisk drift (D) genmigrasjon (genstrømning) (E) naturlig valg .

Ifølge Hardy-Weinberg Equilibrium-loven forblir den relative frekvensen av alleler i befolkningen konstant fra generasjon til generasjon i en befolkning av seksuelt reproduserende organismer når:

(i) Befolkningen er stor nok til at uhell av prøvetaking kan ignoreres

(ii) Parring skjer tilfeldig;

(iii) Mutasjon finner ikke sted, eller hvis det gjøres, er frekvensen den samme i begge retninger

(iv) Alle befolkningsgruppene overlever og har like reproduksjonshastigheter

Faktorer som påvirker Hardy-Weinberg-likevekten:

Det er fem faktorer som påvirker den genetiske likevekten og induserer variasjonen i befolkningen. Disse faktorene kalles evolusjonære midler.

(A) Mutasjoner:

Disse er preget av:

(i) Disse er plutselige, store og arvelige forandringer i det genetiske materialet.

(ii) Mutasjoner er tilfeldige (ikke-diskriminerende) og forekommer i alle retninger.

(iii) De fleste mutasjoner er skadelige eller nøytrale. Det er anslått at bare en av 1000 mutasjoner er nyttig.

(iv) Mutasjonsmengden er svært lav, det vil si en per million eller en per flere millioner genie loci. Men mutasjonsraten er tilstrekkelig til å gi betydelig genetisk variabilitet.

(v) Visse mutasjoner er preadaptive og vises selv uten eksponering for et bestemt miljø. Disse uttrykkes og blir bare fordelaktig når de er utsatt for nye omgivelser som bare velger de preadaptive mutasjonene som skjedde tidligere.

Eksistens av preadaptive mutasjoner i Escherichia coli ble eksperimentelt demonstrert av Esther Lederberg (1952) i replikasjonsplateringseksperiment (Forklaret i Neo-Darwinisme).

(vi) På grunnlag av mengden av genetisk materiale involvert, er mutasjoner av tre typer (tabell 7.15):

(vii) På grunnlag av opprinnelsen er mutasjoner av to typer (tabell 7.16):

Tabell 7.16. Forskjeller mellom spontane og inducerte mutasjoner.

(viii) Betydningen av mutasjoner:

(a) Mutasjoner oppretter og vedlikeholder variasjoner i en befolkning.

(b) Disse innfører også nye gener og alleler i en genpool (figur 7.45).

(c) Akkumulering av mutasjoner over en rekke generasjoner kan føre til spesiering.

(B) Rekombinasjoner under seksuell reproduksjon:

Rekombinasjon innebærer omlegging av gener av kromosomer. Sjansene for rekombinasjon er mer i de organismer som gjennomgår seksuell reproduksjon som involverer gametogenese etterfulgt av befruktning.

Seksuell reproduksjon innebærer rekombinasjoner i tre trinn:

(i) krysser over (figur 7.46):

Det innebærer utveksling av genetisk materiale mellom ikke-søsterkromatider av homologe kromosomer.

Mekanisme for å krysse over innebærer følgende stadier:

(a) Synapsis involverer sammenkobling av homologe kromosomer under zygotene-trinnet i fase 1 av meiose for å danne bivalenter.

(b) Tetrad dannelse som hver bivalent er dannet av fire kromatider under pachytene stadium av meiose I.

(c) Chiasmaformasjon på grunn av coiling av ikke-søsterkromatider av homologe kromosomer for å danne X-formede punkter, kalt chiasma.

(d) Kryssing innebærer utveksling av genetisk materiale.

(ii) Ved uavhengig utvalg av kromosomer:

Under metafase-I ordner bivalentene ved ekvator av spindelen i to ekvatoriale eller metafase plater. Under anafase I beveger homologe kromosomer mot motsatt poler. Dette kalles disjunction og resulterer i reduksjon av kromosom nummer. Variasjoner oppstår under tilfeldighetsarrangementet av bivalenter under metafase I av meiose.

Antall rekombinasjoner produseres avhenger av antall bivalenter i organismen og er gitt ved formelen 2 ⁿ (hvor n representerer antall bivalenter), f.eks. I menneske, vil antall mulige kombinasjoner av gametene være 8, 6 x 106 (2 ²³ ).

(iii) Ved tilfeldig befruktning:

Det involverer sjansen fusjon av gameter, for eksempel i mennesket er antall mulige typer zygote dannet 70 x 10 ¹² . Det er slik at enhver sæd med hvilken som helst kombinasjon av gener kan smelte med noe egg med hvilken som helst kombinasjon av gener.

Betydning:

På grunn av rekombination er det bare omplassering av allerede eksisterende tegn og ingen nye gener produseres, men det fører til omfordeling av forskjellige egenskaper til forskjellige individer i en befolkning. Ulike kombinasjoner gir mangfold i genotype og fenotype av forskjellige organismer. Så rekombination er et evolusjonsmiddel.

(C) genetisk drift:

Det er tilfeldig forandring i frekvensen av alleler som forekommer ved tilfeldige fluktuasjoner. Det er preget av:

(i) Det er en binomial prøvetakingsfeil i genbassenget, dvs. at alleler som danner genbassenget i neste generasjon er en prøve av alleler av nåværende befolkning.

(ii) Genetisk drift påvirker alltid frekvenser av alleler og er omvendt proporsjonal med befolkningens størrelse. Så genetisk drift er viktigst i svært små populasjoner der det er økte sjanser for innavl som øker hyppigheten av individer homozygote for recessive alleler, hvorav mange er skadelige.

(iii) Genetisk drift skjer når en liten gruppe skiller seg fra en større befolkning og kan ikke ha alle alleler eller kan avvike fra foreldrenes befolkning i frekvensene av visse gener. Dette forklarer for forskjellen mellom øypopulasjoner og fastlandsbefolkningen.

(iv) I en liten befolkning kan en sjansehendelse (f.eks. snestorm) øke frekvensen av et tegn som har liten adaptiv verdi.

(v) Genetisk drift kan også fungere gjennom grunnleggervirkning. I dette kan genetisk drift føre til dramatiske endringer i allelfrekvensene i en befolkning som stammer fra små grupper av kolonisatorer, kalt grunnleggere, til et nytt habitat.

Disse grunnleggerne har ikke alle allelene funnet i deres kildepopulasjon. Disse grunnleggerne blir raskt forskjellig fra foreldrenes befolkning og kan danne en ny art, for eksempel utviklingen av Darwin-finches på Galapagos-øyene, som trolig ble avledet fra noen få grunnleggere.

(vi) Befolkning flaskehals (Fig. 7.47):

Det er reduksjon i allelfrekvenser forårsaket av drastisk reduksjon av befolkningsstørrelsen, kalt populasjonsulykke, for eksempel nedgang i valpbefolkning i Afrika på grunn av overjakt. Ettersom den givne genpoolen er begrenset, forhindrer populasjonsflaskhals ofte arten å gjenopprette sin tidligere rikdom, slik at ny befolkning har en meget begrenset genpool enn den større foreldrepopulasjonen.

(D) Gene Migrasjon (Gene Flow):

De fleste populasjoner er bare delvis isolert fra andre populasjoner av samme art. Vanligvis forekommer noen migrasjonsutvandring (flytting ut av noen individer ut av en befolkning) eller innvandring (inntreden av noen medlemmer av en befolkning i en annen befolkning av samme art) mellom befolkningene.

Innvandring resulterer i tilsetning av nye alleler inn i den eksisterende genpoolen og endrer allelfrekvensene. Graden av endringer i allelfrekvenser avhenger av forskjellene mellom genotypene til innvandrere og innfødte befolkninger.

Hvis det ikke er mange genetiske forskjeller, vil innføring av et lite antall innvandrere ikke forandre allelfrekvensene mye. Men hvis populasjonene er genetisk helt forskjellige, kan en liten mengde innvandring føre til store endringer i allelfrekvenser.

Hvis de migrerende personene krysser sammen med lokalbefolkningen, kalt hybridisering, kan disse bringe mange nye alleler inn i den lokale genpoolen til vertsbefolkningen. Dette kalles gen migrering. Hvis de interspecifikke hybrider er friske, kan disse innlede en ny trend i evolusjon som fører til dannelse av nye arter.

Denne tillegg eller fjerning av alleler når individer går inn eller forlater en befolkning fra en annen lokalitet kalles genstrøm. Ubegrenset genstrøm reduserer forskjellene mellom genpulighetene og reduserer særpreget mellom forskjellige populasjoner.

Tabell 7.17. Forskjeller mellom mikro-evolusjon og makro-evolusjon.

(E) Naturlig utvalg:

(i) Definisjon:

Prosessen hvor forholdsvis bedre tilpassede individer ut av en heterogen befolkning er favorisert av naturen over de mindre tilpassede individer kalles naturlig utvalg.

(ii) Mekanisme:

Prosessen med naturlig utvalg opererer gjennom differensiell reproduksjon.

Det betyr at de individer, som er best tilpasset miljøet, overlever lengre og reproduserer i høyere grad og produserer flere avkom enn de som er mindre tilpasset.

Så formørene bidrar proporsjonalt til større prosentandel av gener til genbassenget i neste generasjon, mens mindre tilpassede individer produserer færre avkom. Hvis differensiell reproduksjon fortsetter i et antall generasjoner, vil generene til de individer som produserer flere avkom, bli dominerende i populasjonsgenbassenget (figur 7.48):

På grunn av seksuell kommunikasjon er det fri strøm av gener slik at den genetiske variabiliteten som fremkommer hos enkelte individer, gradvis sprer seg fra en deme til en annen deme, fra deme til befolkning og deretter på nabostillede søsterpopulasjoner og til slutt på de fleste medlemmene av en arter. Så naturlig utvalg forårsaker progressive endringer i genfrekvenser, dvs. frekvensen av adaptive gener øker mens frekvensen av mindre adaptive gener avtar.

Så naturlig utvalg av neo-darwinisme fungerer som en kreativ kraft og opererer gjennom komparativ reproduktiv suksess. Akkumulering av slike variasjoner fører til opprinnelsen til en ny art.

(iii) Typer av naturlig utvalg:

De tre forskjellige typer naturlige valgene som er observert er:

1. Stabilisering eller balansering valg:

Det fører til eliminering av organismer som har overspecialiserte tegn og opprettholder homogen populasjon som er genetisk konstant. Den favoriserer gjennomsnittlige eller normale fenotyper, samtidig som individene med ekstreme uttrykk elimineres. I dette får flere personer gjennomsnittlig karakterverdi.

Det reduserer variasjon, men endrer ikke gjennomsnittsverdien. Det resulterer i svært lav utviklingshastighet. Hvis vi tegner en grafisk kurve av befolkning, er den klokkeformet. Den klokkeformede kurven avtar på grunn av eliminering av ekstreme varianter (figur 7.49).

Eksempel:

Sykle-celleanemi hos mennesker (Forklart i Neo-Darwinisme).

2. Retnings- eller Progresjonsvalg:

I dette valget endres befolkningen til en bestemt retning sammen med endringer i miljøet. Når miljøet gjennomgår en kontinuerlig forandring, overlever organismer som har fått nye tegn, og andre elimineres gradvis (figur 7.50).

I dette elimineres enkeltpersoner på den ene ekstremen (mindre tilpasset) mens individer i andre ekstreme (mer tilpassede) er favoriserte. Dette produserer flere og flere tilpassede individer i befolkningen når et slikt utvalg opererer i mange generasjoner. I denne typen utvalg får flere individer annen verdi enn gjennomsnittlig karakterverdi.

eksempler:

Industriell melanisme (Forklart i Neo-Darwinisme):

I dette ble antallet av de lette fargerne (Biston betularia) gradvis redusert, mens den av melaniske møllene (B. carbonaria) økte med retningsvalg.

DDT-resistente mygg (Forklaret i Neo-Darwinisme):

I dette ble følsomme mosquitoes eliminert og resistente de økte i antall. Så økte populasjonen av motstandsdyktige mygg som viste retningsvalg.

3. Forstyrrende utvalg:

Det er en type naturlig utvalg som favoriserer ekstreme uttrykk for visse egenskaper for å øke variansen i en befolkning. Det bryter en homogen befolkning inn i mange adaptive former. Det resulterer i balansert polymorfisme.

I denne typen utvalg får flere personer perifert karakterverdi i begge ender av fordelingskurven. Denne typen valg er sjelden og eliminerer de fleste medlemmene med gjennomsnittlig uttrykk, og produserer to topper i fordelingen av et trekk (figur 7.51).

Eksempel:

I sjøen er de tre sneglene, dvs. hvite farger; brunfarget og svart farget er til stede. De hvite fargene er usynlige når de er dekket av barnacles. De svarte fargene er usynlige når steinen er bar. Men brune farger snails blir spist av rovdyr i begge forholdene. Så disse elimineres gradvis.