Pullonkaulan vaikutus

"Pullonkaula"-ilmiö  on populaation geenipoolin (eli geneettisen monimuotoisuuden ) väheneminen , joka johtuu ajanjakson kulumisesta, jonka aikana sen lukumäärässä eri syistä tapahtuu kriittinen lasku, joka myöhemmin palautetaan. Geneettisen monimuotoisuuden väheneminen johtaa muutokseen geenien alleelien suhteellisessa ja absoluuttisessa frekvenssissä , joten tätä vaikutusta pidetään evoluution tekijöinä .

Väestöhistorian ajanjaksot

1. Aluksi populaatiolla on suuri geneettinen monimuotoisuus suuren määrän, suotuisten ympäristöolosuhteiden ja laajan valikoiman ansiosta .
2. Kanta on kuolemassa sukupuuttoon, sen määrä on vähentynyt muutamaan yksilöön. Geenipooli on tyhjentynyt. Väestön koon pieneneminen voi tapahtua ajoittain (johtuen väestön koon säilyttämiselle epäsuotuisan vuodenajan alkamisesta vuosittain) tai kerrallaan - katastrofien seurauksena.
3. Populaatio kasvaa jälleen, mutta geneettistä monimuotoisuutta ei palauteta. Populaatio -geeniajattelussa luodaan olosuhteet alleelifrekvenssien satunnaiselle vaihtelulle . Myös pienet populaatiot ovat alttiita sukusiitoksille .

Visuaalinen näyttö

Nimi "pullonkaulaefekti" osoittaa selvästi yhden tavoista, joilla väestön koko esitetään. Jos kuvaamme kaavamaisesti populaation koon tietyllä hetkellä vaakasuuntaisena nauhana tai ellipsinä ja luku seuraavina hetkinä - samalla tavalla, mutta suhteellisesti korkeammalla kuin ensimmäinen kuva, niin tapaukset, joissa määrä on laskenut jyrkästi kuten kuvan kaventaminen yläosassa, joka on graafisesti samanlainen kuin pullon kaula.

Pullonkaulavaikutus todellisissa populaatioissa

Kulku "pullonkaulan" läpi on tyypillistä monien hyönteislajien populaatioille , jotka vähentävät jyrkästi lukumääräänsä syksy-kevätkaudella. Erityisesti Drosophila melanogasterin populaatiot Venäjällä ja naapurimaissa vähentävät jyrkästi lukumääräänsä talvella ja palauttavat vuosittain kokonsa kesällä. Tällaiset populaation väheneminen johtavat merkittäviin muutoksiin tutkittujen geneettisten markkerien frekvensseissä [1] . Sukupuuton partaalla olleiden lajien lukumäärän ennallistamisen tapauksessa myös geneettinen monimuotoisuus vähenee pullonkaulavaikutuksen vuoksi.

Klassinen esimerkki vaikutuksesta toiminnassa on gepardipopulaatio . Nykyaikaisilla geneettisen analyysin menetelmillä havaittiin, että gepardeilla on hyvin vähän geneettistä monimuotoisuutta (oletetaan, että vain yksi yksilöpari selvisi jonkinlaisen katastrofin seurauksena). Geneettisen monimuotoisuuden puute on asettanut tämän lajin sukupuuton partaalle. Tällä hetkellä gepardien määrä jatkaa laskuaan ja niillä on alle 20 tuhatta yksilöä. Pullonkaulavaikutus vaikutti koko lajin elinkykyyn: gepardeilla on lisääntynyt herkkyys sairauksille ja erilaiset poikkeamat, jotka johtavat hedelmällisyyden laskuun [2] .

Nykyaikainen esimerkki pullonkaulavaikutuksesta on saigakanta . Saigan määrä on laskenut 95 % noin miljoonasta vuonna 1990 alle 30 000:een vuonna 2004 , pääasiassa perinteisen kiinalaisen lääketieteen salametsästyksen vuoksi [3] .

Ihmispopulaatio

Proceedings of the National Academy of Sciences -lehdessä julkaistujen tietojen mukaan noin 1,2 miljoonaa vuotta sitten ihmispopulaatio laski 18,5 tuhanteen ihmiseen (muiden arvioiden mukaan jopa 26 tuhanteen ihmiseen) [4] [5] .

Vuonna 2008 The American Journal of Human Genetics ehdotti, että noin 75 000 vuotta sitten [6] Toban supertulivuoren purkauksen jälkeen ihmispopulaatio väheni 2 tuhanteen ihmiseen [7] [8] . On ehdotettu, että noin 10 tuhatta ihmistä selvisi tästä tapahtumasta afrikkalaisesta väestöstä, joka on esi-isien koko ihmiskunnalle [9] [10] .

Y-kromosomien analyysin perusteella Stanfordin yliopiston tutkijat havaitsivat myös, että ihmispopulaatio kulki toisen "pullonkaulan" läpi noin 5000-3000 eKr . [11] .

Pingelap Island ( Mikronesian liittovaltiot ) on tunnettu siitä, että suuri osa sen asukkaista kärsii täydellisestä värisokeudesta . Tämä johtuu pullonkaulailmiöstä: vuoden 1775 katastrofaalisen taifuunin ja sitä seuranneen nälänhädän jälkeen saarella selvisi vain noin 20 ihmistä, ja yksi heistä oli vastaavan geenin kantaja [12] [13] .

Tekniikassa

Sitä käytetään yksittäiskiteiden kasvattamiseen vyöhykesulatusmenetelmällä: kiteen päälle tehdään kavennus, jonka läpi pieni osa kristalliiteista kasvaa kristalliittien välisen kilpailun vuoksi. Toistamalla useita kertoja on mahdollista varmistaa, että vain yksi kristalliitti jää jäljelle, jolloin saadaan yksikide.

Katso myös

• Haploryhmät
• Suomalaiset perinnölliset sairaudet

Muistiinpanot

1. ↑ Golubovsky M.D., Ivanov Yu . 1974. V. 10. Nro 4. S. 72-83.
2. ↑ Morton Jenkins "101 avainideaa: Evolution", M., FAIR-PRESS, 2001, s. 225-227, ISBN 5-8183-0354-3 .
3. ↑ Saiga saaga  .
4. ↑ Lucky (Ihmiskunta on ollut sukupuuton partaalla useita kertoja)
5. ↑ Ihminen oli aikoinaan uhanalainen laji
6. ↑ Christine S. Lane , Ben T. Chorn , Thomas C. Johnson . Malawi-järven Toban superpurkauksen tuhka ei osoita vulkaanista talvea Itä-Afrikassa 75 kassa // PNAS 29. huhtikuuta 2013
7. ↑ Ihmisen matrilineaarisen monimuotoisuuden kynnyksellä
8. ↑ Väestön pullonkaulat ja pleistoseenin ihmisen evoluutio
9. ↑ "Toba ei osunut ihmiskunnan 'pullokurkkuun'...". (Toukokuu 2013)
10. ↑ Christine S. Lane , Ben T. Chorn , Thomas C. Johnson . (2013). "Tuhka Malawi-järven Toban superpurkauksesta ei osoita vulkaanista talvea Itä-Afrikassa 75 kassa"
11. ↑ Salaperäinen miesten sukupuutto selitetty.
12. ↑ Morton, N.E.; Hussels, IE; Lew, R.; Little, G. F. (1972). "Pingelap ja Mokil-atollit: historiallinen genetiikka" . American Journal of Human Genetics . 24 (3): 277-289. PMC  1762283 . PMID  4537352 .
13. ↑ Hussels, IE; Mortons, N. E. (1972). "Pingelap- ja Mokil-atollit: achromatopsia" . American Journal of Human Genetics . 24 (3): 304-309. PMC  1762260 . PMID  4555088 .

Kirjallisuus

1. Kaidanov L. Z. Populaatioiden genetiikka. - M .: Korkeakoulu, 1996. - 320 s.