유전 적 다양성의 원인, 근원 및 예



그 유전 적 다양성 그것은 개체군에 존재하는 모든 유전 물질의 차이점을 포함합니다. 이 변이는 재조합의 결과를 재조명하고 종 집단 사이의 유전자 이동에 의해 유전자를 변형시키는 새로운 돌연변이에서 발생한다.

진화 생물학에서 개체군의 다양성은 조건이다 사인 그래서 진화론 적 변화를 가져 오는 메커니즘이 작용할 수있다. 집단 유전학에서 용어 "진화"는 시간 경과에 따른 대립 유전자 빈도의 변화로 정의되며, 다른 대립 유전자가 없다면 인구는 진화 할 수 없다.

조직의 모든 수준에서 변이가 존재하며 규모가 줄어들면 변이가 커집니다. 우리는 행동, 형태학, 생리학, 세포, 단백질의 순서 및 DNA 염기 서열의 변화를 발견합니다.

예를 들어, 인간 개체군에서 우리는 표현형을 통해 가변성을 관찰 할 수 있습니다. 모든 사람들이 육체적으로 동등한 것은 아니며, 각 사람이 그것을 특징 짓는 특성 (예 : 눈 색깔, 높이, 피부색)을 가지고 있으며,이 변이성은 유전자 수준에서도 발견됩니다.

요즘에는 매우 짧은 시간에 이러한 변이를 증명할 수있는 거대한 DNA 시퀀싱 방법이 있습니다. 실제로 몇 년 동안 전체 인간 게놈은 이미 알려져 있습니다. 또한 분석에 통합 할 수있는 강력한 통계 도구가 있습니다..

색인

  • 1 유전 물질
  • 2 변동의 원인과 원인
    • 2.1 돌연변이
    • 2.2 돌연변이의 유형
    • 2.3 모든 돌연변이가 부정적인 영향을 미치나요??
    • 2.4 어떻게 돌연변이가 일어나는가??
    • 2.5 돌연변이는 무작위이다.
    • 2.6 돌연변이의 예
    • 2.7 재조합
    • 2.8 유전자 흐름
  • 우리가 보는 모든 가변성은 유전 적이다.?
  • 유전 적 다양성의 예
    • 4.1 진화의 변이 : 나방 Biston betularia
    • 4.2 유전 적 변이가 거의없는 자연 개체군
  • 5 참고

유전 물질

유전 적 다양성의 개념을 탐구하기 전에 유전 물질의 여러 측면에 대해 명확히 밝혀야합니다. RNA를 사용하는 몇 가지 바이러스를 제외하고 지구에 서식하는 모든 유기체는 DNA 분자를 물질로 사용합니다.

이것은 쌍으로 그룹화 된 뉴클레오타이드에 의해 형성된 긴 사슬이며 유기체를 생성하고 유지하기위한 모든 정보를 가지고 있습니다. 인간 게놈에는 약 3.2 x 109 염기쌍.

그러나 모든 생물체의 모든 유전 물질이 같은 종에 속해 있거나 밀접하게 관련되어 있다고하더라도 모든 생물체의 모든 유전 물질이 동일하지는 않습니다..

염색체는 여러 단계로 압축 된 DNA의 긴 가닥으로 형성된 구조입니다. 유전자는 염색체를 따라 특정 위치 (locus, 복수 유전자좌)에 위치하고 단백질 또는 조절의 특성이 될 수있는 표현형으로 번역됩니다.

진핵 생물에서는 세포에 포함되어있는 DNA의 일부분 만이 단백질을 코딩하고 비 암호화 DNA의 다른 부분은 중요한 생물학적 기능, 주로 규제.

변동의 원인과 원인

유기체의 개체군에는 유전자 수준에서 변이를 일으키는 몇 가지 힘이 있습니다. 이들은 돌연변이, 재조합 및 유전자 흐름입니다. 다음으로 각 소스에 대해 자세히 설명합니다.

돌연변이

이 용어는 다시 휴고 드 브리스의 돌연변이는 "분리 또는 재조합 과정에 의해 설명 할 수없는 유전 물질의 변화"로 정의 1901 년으로 거슬러 올라.

돌연변이는 영구적이고 상속 가능한 유전 물질의 변화입니다. 우리는 다음 절에서 다룰 다양한 분류가 있습니다.

돌연변이 유형

- 점 돌연변이 : DNA 합성의 오류 또는 재료의 손상 복구시 점 돌연변이가 발생할 수 있습니다. 이들은 DNA 염기 서열에서 염기쌍의 치환이며 새로운 대립 유전자의 생성에 기여한다.

-전환 및 전환 : 변경되는 기본 유형에 따라 전환 또는 전환에 대해 이야기 할 수 있습니다. 전환이란 pyrimidines에 의한 purines와 pyrimidines에 의한 purines 같은 유형의 기본 변화를 의미합니다. 횡단은 다른 유형의 변화를 수반한다..

- 동의어 및 동의어가 아닌 돌연변이: 두 가지 유형의 점 돌연변이입니다. 첫 번째 경우 DNA의 변화는 (유전 암호의 축퇴 덕분에) 아미노산의 유형을 변화시키지 않는 반면, 단백질의 아미노산 잔기의 변화를 가져온다면 동의어가 아니다.

- 염색체 역전 : 돌연변이는 또한 DNA의 긴 부분을 포함 할 수 있습니다. 이 유형에서, 주된 결과는 가닥의 붕괴로 인한 유전자의 순서의 변화이다.

- 유전자 복제 : 세포 분열의 과정에서 불균등 가교가 일어날 때 유전자가 복제되어 여분의 복제물을 생산할 수있다. 이 과정은 게놈의 진화에 필수적입니다.이 여분의 유전자는 돌연변이가 자유롭고 새로운 기능을 얻을 수 있기 때문입니다.

- 배수체 : 식물에서는 유사 분열 또는 감수성 세포 분열 과정에서 오류가 발생하는 것이 일반적이며 염색체 세트가 추가됩니다. 이 사건은 식물의 분화 과정과 관련이 있는데, 이는 비 호환성으로 인해 새로운 종의 형성으로 빠르게 이어진다..

- 오픈 리딩 프레임을 돌연변이시키는 돌연변이. DNA가 3 개씩 읽히고, 돌연변이가 3의 배수가 아닌 숫자를 추가하거나 제거하면 독서 프레임이 영향을받습니다..

모든 돌연변이가 부정적인 영향을 미치나요??

중립적 인 분자 진화 이론에 따르면, 게놈에 고정되어있는 대부분의 돌연변이는 중성입니다.

이 단어는 대개 부정적인 결과와 관련이 있지만 실제로 많은 돌연변이가 소지자에게 해로운 영향을 미친다. 상당수의 돌연변이가 중립적이며 소수가 유익하다..

어떻게 돌연변이가 발생 하는가??

돌연변이는 자발적 기원을 갖거나 환경에 의해 유도 될 수 있습니다. DNA, 퓨린 (purines) 및 피리 미드 (pyrimides)의 구성 요소에는 화학적 불안정성이있어 자발적인 돌연변이가 발생합니다.

자발적인 포인트 돌연변이의 일반적인 원인은 DNA 이중 나선에서 우라실로 전달되는 시토신의 탈 아민입니다. 따라서 DNA가 한 위치에 AT 쌍을 가지고있는 세포에서 여러 번의 복제 후, CG 쌍으로 대체됩니다.

또한 DNA가 복제 중일 때 오류가 발생합니다. 프로세스가 큰 충실도로 실행된다는 것은 사실이지만 오류가없는 것은 아닙니다..

반면에 유기체에서 돌연변이의 비율을 증가시키는 물질이 있기 때문에 돌연변이 원이라고 불립니다. 여기에는 EMS 및 전리 방사선과 같은 일련의 화학 물질이 포함됩니다.

일반적으로 화학 물질은 점 돌연변이를 일으키지 만 방사선은 염색체 수준에서 심각한 결함을 초래합니다.

돌연변이는 무작위 다.

돌연변이는 무작위로 또는 무작위로 발생합니다. 이 진술은 DNA 변화가 필요에 따라 일어나지 않는다는 것을 의미합니다..

예를 들어, 특정 집단의 토끼가 점차적으로 온도가 낮아지면 선택적 압력으로 인해 돌연변이가 발생하지 않습니다. 토끼에서 모피의 두께와 관련된 돌연변이가 일어난다면 이것은 따뜻한 기후에서도 마찬가지입니다.

바꾸어 말하면, 돌연변이의 원인은 필요 사항이 아닙니다. 무작위로 발생하고 더 나은 생식 능력을 가진 개개인에게 제공되는 돌연변이는 인구의 빈도를 증가시킵니다. 이것이 자연 선택이 작동하는 방식입니다..

돌연변이의 예

겸상 적혈구 빈혈은 적혈구 또는 적혈구의 모양을 왜곡시키는 유전 적 조건이며 돌연변이 체를 지닌 개인의 산소 운반에 치명적인 결과를 초래합니다. 아프리카 계통의 개체군에서이 질병은 500 명 중 1 명에 영향을 미친다..

아픈 적혈구를 볼 때 전문가가 아니어도 건강한 사람과 비교하면 변화가 매우 중요하다고 결론 내릴 수 있습니다. 적혈구는 단단한 구조가되어 혈액 모세 혈관을 통과하고 손상된 혈관 및 다른 조직이 지나갈 때이를 막습니다..

그러나이 질병을 일으키는 돌연변이는 베타 글로빈의 사슬의 6 번 위치에있는 발린에 의해 아미노산 글루탐산을 변화시키는 DNA의 점 돌연변이이다.

재조합

재조합은 감수 분열 과정에서 장염과 부계 염색체의 DNA 교환으로 정의됩니다. 이 과정은 모든 살아있는 유기체에 사실상 존재하며 DNA 복구 및 세포 분열의 근본적인 현상입니다.

재조합은 새로운 유전자 조합의 생성 덕분에 적응 과정을 촉진하기 때문에 진화 생물학에서 중요한 사건이다. 그러나, 그것은 단점을 가지고있다. 그것은 대립 유전자의 유리한 조합을 파괴한다..

또한, 그것은 규제 과정이 아니며 게놈, 성별, 성별, 개인 집단 등에서 다양합니다..

재조합은 상속 가능한 형질이며, 몇몇 개체군은 그것을위한 부가적인 변이를 가지고 있으며, 실험실에서 수행 된 실험에서 선택에 응답 할 수있다.

이 현상은 온도를 포함한 광범위한 환경 변수에 의해 수정됩니다..

또한, 재조합은 적당 개인의 예를 들어 인간에서 재조합 률이 변하면 염색체에 이상이 생겨 운반자의 출산율이 감소합니다.

유전자 흐름

인구 집단에서 다른 개체군의 개체가 도착하여 도착 인구의 대립 유전자 빈도를 변경합니다. 이런 이유로 이주는 진화론 적 세력으로 간주됩니다.

모집단이 대립 유전자를 설정했다고 가정합니다. A, 이는 개체군의 일부인 모든 유기체가 동형 접합체 상태의 대립 형질을 지니고 있음을 나타낸다. 특정 이주민이 대립 유전자를 가지고 있다면 ~, 원주민과 함께 번식하면 유전 적 다양성이 증가 할 것이다.

우리가 보는 모든 가변성은 유전 적입니다.?

아닙니다. 우리가 살아있는 생물체의 개체수에서 관찰하는 모든 변동성이 유전 적 기반을 가지고있는 것은 아닙니다. 진화 생물학에서 널리 사용되는 유전성이라는 용어가있다. 이 매개 변수는 유전 적 변이로 인한 표현형 다양성의 비율을 정량화합니다.

수학적으로 다음과 같이 표현됩니다. h2 = VG / (VG + V전자). 이 방정식을 분석하면, 우리가 보는 모든 변이가 유전 적 요인에 의한 것이라면 1의 값을 가질 것이라는 것을 알 수 있습니다.

그러나 환경도 표현형에 영향을 미친다. "반응 표준"은 환경 구배 (온도, pH, 습도 등)에 따라 동일한 유전형이 어떻게 변하는지를 설명합니다..

같은 방식으로, 다른 유전자형이 프로세스를 채널링함으로써 동일한 표현형으로 표현 될 수 있습니다. 이 현상은 유전 적 변이의 발현을 막는 발달 완충제로서 작용한다.

유전 적 다양성의 예

진화의 다양성 : 나방 Biston betularia

자연 선택에 의한 진화의 전형적인 예는 나방의 경우이다 Biston betularia 그리고 산업 혁명. 이 목련에는 두 가지 독특한 색소가 있습니다. 하나는 밝은 색과 하나는 어두운 색입니다..

이 유 전한 변이의 존재에 감사드립니다. 적당 특성의 자연 선택을 통해 진화 수 있습니다. 혁명 이전에, 나방은 버 치 스의 맑은 껍질에 쉽게 숨겨졌습니다..

오염이 증가함에 따라 나무 껍질이 검게 변했습니다. 이런 식으로 이제는 어두운 나방이 명백한 것에 비해 이점이 있습니다. 그들은 빛을 비추는 것보다 훨씬 더 숨기고 소비 할 수있었습니다. 따라서, 혁명 동안 검은 나방의 빈도가 증가했다..

유전 적 변이가 거의없는 자연 개체군

치타 또는 치타 (Acinonyx jubatus)는 양식 된 형태와 그것이 달성 한 놀라운 속도로 알려진 고양이입니다. 이 혈통은 홍적세 (Pleistocene)에서 진화론에서 알려진 병목 현상을 병목 현상으로 보았다. 인구의 이러한 과감한 감소로 인해 인구의 가변성이 상실되었다.

요즘 종의 구성원들 사이의 유전 적 차이는 놀라 울 정도로 낮은 가치에 도달합니다. 이 사실은 종의 미래에 대한 문제를 가정합니다. 예를 들어 바이러스에 의해 공격 당해 일부 구성원이 제거되면 모든 것을 제거 할 가능성이 높습니다..

즉, 그들은 적응할 능력이 없다. 이러한 이유로 인구 집단 내에서 충분한 유전 적 변이가 존재하는 것이 중요합니다.

참고 문헌

  1. Alberts, B., Johnson, A., Lewis, J., et al. (2002). 세포의 분자 생물학. 4 판. 뉴욕 : 갈랜드 과학.
  2. Freeman, S., & Herron, J. C. (2002). 진화 분석. 프렌 티스 홀.
  3. Graur, D., Zheng, Y., & Azevedo, R. B. (2015). 게놈 기능의 진화적인 분류. 게놈 생물학 및 진화, 7(3), 642-5.
  4. Hickman, C. P., Roberts, L.S., Larson, A., Ober, W.C., & Garrison, C. (2001). 동물학의 통합 원리 (15 권). 뉴욕 : 맥그로 힐.
  5. Lodish, H., Berk, A., Zipursky, S.L., et al. (2000). 분자 세포 생물학. 4 판. 뉴욕 : Freeman.
  6. Palazzo, A. F., & Gregory, T. R. (2014). 쓰레기 DNA의 경우. PLoS 유전학, 10(5), e1004351.
  7. Soler, M. (2002). 진화 : 생물학의 기초. 남쪽 프로젝트.
  8. Stapley, J., Feulner, P., Johnston, S.E., Santure, A.W., & Smadja, C.M. (2017). 재조합 : 좋음, 나쁨 및 변수. 런던 왕립 학회의 철학적 인 거래. 시리즈 B, 생물 과학, 372(1736), 20170279.
  9. Voet, D., Voet, J.G., & Pratt, C.W. (1999). 생화학의 기초. 새로운 요크 : 존 윌리와 선즈.