몫:
유전자 표류 원인, 효과, 예
그 유전 적 표류 또는 유전자는 모집단의 순수한 무작위 대립 유전자 빈도를 변동 시키거나 변화시키는 확률 적 진화 기작이다.
찰스 다윈의 자연 선택과 유전자 표류는 개체군의 진화 적 변화와 관련된 가장 중요한 두 가지 과정이다. 결정론적이고 비 임의적 인 과정으로 여겨지는 자연 선택과는 달리, 유전자 표류는 개체군 또는 haplotypes의 대립 유전자 빈도의 무작위적인 변동으로 입증되는 과정이다.
유전자 드리프트는 비 적응 적 진화로 이어진다. 사실, 유전자 선택이 아닌 자연 선택은 상이한 수준 (해부학 적, 생리 학적 또는 윤리적)의 모든 생물의 적응을 설명하는 데 사용되는 유일한 메커니즘입니다..
이것은 유전자 드리프트가 중요하지 않다는 것을 의미하지 않습니다. 이 현상의 가장 두드러진 결과 중 하나는 분자 수준에서, DNA와 단백질 서열의 차이.
색인
- 1 역사
- 2 가지 원인
- 3 효과
- 3.1 어떻게 대립 유전자가 손실되거나 고정 될 확률을 계산 하는가??
- 3.2 유효 인구수
- 3.3 병목 현상과 창립 효과
- 3.4 DNA 수준에서의 효과 : 중립적 인 분자 진화 이론
- 3.5 왜 중립적 인 돌연변이가 있는가??
- 4 예
- 4.1 가설적인 예 : 달팽이와 소
- 4.2 달팽이 비율은 시간에 따라 어떻게 변할 것인가??
- 4.3 행동중인 유전자 표류 : 치타
- 4.4 인간 인구에있는보기 : 아미시
- 5 참고
역사
유전자 드리프트 이론은 중요한 생물 학자이자 유전 학자 인 Sewal Wright에 의해 1930 년 초에 개발되었다..
마찬가지로 Motoo Kimura의 기여도는이 분야에서 예외적이었습니다. 이 연구원은 분자 진화의 중립 이론을 주도했으며, 유전자 드리프트의 효과가 DNA 서열 수준의 진화에 중요한 기여를한다고 설명했다..
이 저자들은 유전자 표류가 생물학적 집단에서 어떻게 작용하는지 이해하기 위해 수학적 모델을 고안했다..
원인
유전자 표류의 원인은 확률 적이다 - 즉, 임의의 현상. 인구 유전학에 비추어, 진화는 인구의 대립 유전자 빈도의 시간에 따른 변이로 정의됩니다. 드리프트 (drift)는 "샘플링 오류 (sampling errors)"라 불리는 무작위 사건 (random events).
유전자 드리프트는 샘플링 오류로 간주됩니다. 각 세대에 포함 된 유전자는 이전 세대를 수행하는 유전자의 샘플이다.
모든 샘플은 샘플링 오류가 발생할 수 있습니다. 즉, 샘플에서 찾은 다양한 항목의 비율은 순수한 기회에 의해 변경 될 수 있습니다.
우리가 50 개의 하얀 조각과 50 개의 검은 조각으로 된 가방을 가지고 있다고 상상해보십시오. 우리가이 중 10 개를 취하면 순수한 기회에 의해 4 개의 흰색과 6 개의 검은 색을 얻을 수 있습니다. 또는 7 개 흰색과 3 개 검은 색. 이론적으로 기대되는 값 (각 색의 5와 5)과 실험적으로 얻은 값.
효과
유전자 표류의 영향은 집단의 대립 유전자 빈도의 무작위적인 변화로 입증됩니다. 우리가 언급했듯이, 이것은 변화하는 특성과 적당. 시간이 지남에 따라 대립 유전자는 인구를 고치거나 잃어 버리게됩니다..
진화 생물학에서 용어는 적당 널리 사용되며, 생식 및 생존 능력을 지칭합니다. 매개 변수의 범위는 0에서 1 사이입니다..
따라서 표류에 따라 변하는 특성은 개체의 생식과 생존과 관련이 없다..
대립 유전자의 상실은 유전자 표류의 두 번째 효과, 즉 개체군에서의 이형 접합성의 상실을 초래한다. 어떤 궤적의 변화는 감소 할 것이고, 결국 그것은 사라질 것이다..
어떻게 대립 유전자를 잃거나 고칠 확률을 계산합니까??
대립 유전자가 모집단에 고정 될 확률은 그것이 연구 될 때의 빈도와 동일합니다. 대체 대립 유전자의 고정 빈도는 1 - 피. 어디서? 피 대립 유전자의 빈도와 같다..
이 빈도는 대립 유전자 빈도 변화의 이전 이력에 영향을받지 않으므로 과거를 기준으로 예측을 할 수 없습니다.
반대로 돌연변이가 돌연변이에 의해 발생한다면 돌연변이 확률은 피 = 1 / 2N. 어디서? N 인구수입니다. 이것이 돌연변이에 의해 나타나는 새로운 대립 유전자가 작은 개체군에서 수정하기 쉬운 이유입니다.
독자는 그것이 가치에 어떤 영향을 미칠지를 추론해야합니다. 피 분모가 작을 때. 논리적으로, 확률은 증가 할 것이다..
따라서 유전자 이동의 효과는 작은 개체군에서 더 빠르게 진행됩니다. 2 배체 집단 (인간과 같은 2 세트의 염색체)에서 새로운 대립 유전자의 고정은 평균적으로 4 번N 세대. 시간은 비례하여 증가합니다. N 인구의.
인구의 유효 숫자
그 N 이전 방정식에 나타난 것처럼, 인구의 개인 수와 동일한 값을 의미하지는 않습니다. 즉, 그것은 유기체의 인구 조사와 동일하지 않다..
인구 유전학에서는 "유효 인구 수"의 매개 변수가 사용됩니다 (네), 일반적으로 모든 개인보다 적습니다.
예를 들어 소수의 남성이 지배하는 사회 구조를 가진 일부 인구의 경우,이 지배적 인 남성의 유전자가 불균형하게 기여하기 때문에 유효 인구수는 매우 낮습니다. 나머지 남성과 비교하면.
이런 이유 때문에 인구가 적 으면서도 인구 조사를 실시하면 유전자 표류가 일어나는 속도 (그리고 이형 접합성이 사라지는 속도)가 예상보다 커질 수 있습니다..
가상의 인구가 2 만 명이지만 2,000 명만 복제된다면 인구의 유효 숫자는 감소합니다. 그리고 모든 개체가 인구에서 발생하는 것은 아니지만이 현상은 자연 개체군에 널리 분포되어 있습니다.
병목 현상과 창립 효과
우리가 언급했듯이 (그리고 수학적으로 증명할 때), 작은 집단에서는 표류가 발생합니다. 빈번하지 않은 대립 유전자가 손실 될 확률이 더 높은 곳.
이 현상은 인구가 "병목 현상"이라고 불리는 사건을 겪은 후에 흔히 발생합니다. 이것은 예상치 못한 사건이나 치명적인 사건 (예 : 폭풍이나 눈사태)에 의해 상당수의 인구가 제거 될 때 발생하며,.
즉각적인 효과는 인구의 유전 적 다양성 감소, 유전 풀 또는 유전자 풀의 크기 감소.
병목 현상의 특별한 경우는 소수의 개체가 초기 개체군과 별개로 분리되어 발생하는 창립 효과입니다. 나중에 제시 할 예제에서 우리는이 현상의 결과가 무엇인지 알게 될 것입니다.
DNA 수준에서의 효과 : 분자 진화의 중립 이론
중립적 인 분자 진화 이론은 Kimoo Motoo에 의해 제안되었다. 이 연구원의 아이디어에 앞서, Lewontin & Hubby는 이미 효소 수준에서 변이의 비율이 높다는 것은 모든 다형성 (변이)을 적극적으로 유지할 수 없다는 것을 발견했다..
Kimura는 아미노산의 이러한 변화가 유전자 표류와 돌연변이에 의해 설명 될 수 있다고 결론 지었다. 그는 DNA와 단백질의 수준에서 유전자 드리프트의 메커니즘이 근본적인 역할을한다고 결론 지었다.
중립 용어는 고정 (빈도 1에 도달) 할 수있는 기지의 대다수 대체가 적당. 따라서 드리프트로 인해 발생하는 이러한 변형은 적응성있는 의미가 없습니다..
왜 중립적 인 돌연변이가 있는가??
개체의 표현형에 영향을 미치지 않는 돌연변이가 있습니다. DNA에서는 모든 정보가 암호화되어 새로운 유기체를 만들고 개발합니다. 이 코드는 번역 과정에서 리보솜에 의해 해독됩니다..
유전 암호는 "triplets"(세 글자로 된 집합)에서 읽 힙니다. 그리고 세 글자마다 아미노산을 나타내는 코드가 있습니다. 그러나 유전 암호는 퇴화되어 동일한 아미노산을 암호화하는 하나 이상의 코돈이 있음을 나타냅니다. 예를 들어 코돈 CCU, CCC, CCA 및 CCG는 모두 아미노산 프롤린을 코드합니다.
따라서 CCU 서열에서 CCG로 변경하면 번역물은 프롤린이되고 단백질의 서열에는 변화가 없을 것입니다.
같은 방식으로 돌연변이는 화학적 성질이 많이 변하지 않는 아미노산으로 변할 수 있습니다. 예를 들어, 알라닌이 발린으로 바뀌면 어쩌면 단백질의 기능에 대한 영향은 감지 할 수 없다..
효소의 활성 부위로서의 기능에 필수적인 단백질 부분에서 일어난 변화는 모든 경우에 유효하지 않음에 유의하십시오. 적당 매우 중요 할 수있다..
예제들
가설적인 예 : 달팽이와 암소
달팽이와 소가 공존하는 초원을 상상해보십시오. 달팽이 집단에서는 검은 색 껍질과 노란색 껍질이라는 두 가지 색상을 구별 할 수 있습니다. 달팽이의 사망률에 결정적인 요인은 암소의 발자국입니다.
그러나 달팽이가 밟 히면 임의의 이벤트이기 때문에 셸의 색상에 의존하지 않습니다. 이 가상의 예에서, 달팽이 개체수는 같은 비율의 색으로 시작됩니다 (50 마리의 검은 달팽이와 50 마리의 노란색 달팽이). 소의 경우 6 마리의 흑색과 2 마리의 황색을 없애고 교환 색상의 비율.
유사하게, 다음과 같은 경우 황색은 더 큰 비율로 사라질 수 있습니다. 왜냐하면 색상과 파쇄 될 확률 사이에는 아무런 관련이 없기 때문입니다 (그러나 "보상 효과"의 유형은 없습니다)..
달팽이 비율은 시간에 따라 어떻게 변할 것입니까??
이 무작위 과정 동안 검은 색과 노란색 껍질의 비율은 시간이 지남에 따라 변동합니다. 결국 쉘 중 하나가 두 제한 중 하나에 도달합니다. 0 u 1.
도달 빈도가 1 일 때 - 노란색 쉘 대립 유전자에 대해 - 모든 달팽이가이 색상으로 추정됩니다. 그리고 우리가 짐작할 수 있듯이, 검은 껍질에 대한 대립 유전자는 사라질 것입니다..
그 대립 유전자를 다시 가지는 유일한 길은 이주 또는 돌연변이를 통해 들어오는 것이다..
유전자 표류 행동 : 치타
유전자 표류의 현상은 자연 개체군에서 관찰 될 수 있으며, 가장 극단적 인 예는 치타 (Cheetah)이다. 이 빠르고 스타일이 잡힌 고양이는 종에 속합니다. Acinonyx jubatus.
약 1 만년 전, 치타와 다른 큰 포유류 개체군은 극단적 인 멸종 위기를 경험했습니다. 이 사건은 치타의 마을에서 병목 현상을 일으켰는데, 소수의 사람들 만 살아 남았습니다..
홍적세의 격변 적 현상의 생존자들은 오늘날의 치타를 일으켰다. 근친 교배와 결합 된 표류의 효과는 인구를 거의 완전히 균질화시켰다.
사실,이 동물의 면역 체계는 모든 개체에서 사실상 동일합니다. 어떠한 이유로 든 회원 중 누구라도 장기 기증이 필요한 경우, 파트너 중 누구라도 거절 할 기회를 갖지 않고 그렇게 할 수 있습니다.
기부는주의 깊게 수행되는 절차이며받는 사람의 면역 체계를 억제하여 형제 또는 아들과 매우 친밀한 친척 인 경우에도 "외부 약"을 공격하지 않아야합니다..
인간 개체수의 예 : Amish
병목 현상과 창립 효과는 현재의 인구 집단에서도 발생하며 의료 분야에서 매우 중요한 결과를 초래합니다..
아미 시아는 종교 단체입니다. 그들은 단순한 라이프 스타일, 기술 및 기타 현재의 안락함이 특징이며, 질병 및 유전병의 극도로 높은 빈도를 지니고 있습니다..
약 200 명의 식민자가 유럽에서 펜실베니아 (미국)에 도착하여 같은 회원들 사이에서 번식하기 시작했다..
식민자들 중에는 상 염색체 열성 유전 질환의 운반자가 있었으며 그 중에는 Ellis-van Creveld 증후군이 있다고 추측됩니다. 이 증후군은 왜소증과 polydactyly (높은 수의 손가락, 5 자리수 이상).
이 질환은 빈도가 0.001 인 초기 모집단에서 발견되었으며 0.07로 크게 증가했습니다..
참고 문헌
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