تنوع ژنتیکی و جمعیتهای کوچک
چگونگی از دست رفتن تنوع ژنتیکی در جمعیتهای کوچک از طریق رانش ژنتیکی و گلوگاههای جمعیتی، و اینکه چرا اندازه مؤثر جمعیت سرعت این از دست رفتن را تعیین میکند.
Definition
تنوع ژنتیکی، گوناگونی آللها و ژنوتیپها در یک جمعیت یا گونه است. در جمعیتهای کوچک، این تنوع توسط رانش ژنتیکی — تغییر تصادفی در فراوانی آللها — با سرعتی که توسط اندازه مؤثر جمعیت، یعنی تعداد افرادی که از نظر ژنتیکی به نسل بعدی کمک میکنند، تعیین میشود، فرسایش مییابد.
Scope
این بخش به تولید و فرسایش تنوع ژنتیکی، فرآیندهای رانش ژنتیکی و گلوگاههای جمعیتی، و مفهوم اندازه مؤثر جمعیت به عنوان عامل تعیینکننده تغییرات ژنتیکی میپردازد. شامل معیارهای تنوع مانند هتروزیگوسیتی و غنای آللی، و پیامدهای از دست رفتن تنوع برای پتانسیل سازگاری است. اثرات تناسب اندام ناشی از جفتگیری خویشاوندی (موضوع مرتبط با همخونی) و تعیین واحدهای مدیریتی را شامل نمیشود.
Core questions
- چگونه رانش ژنتیکی تنوع را در جمعیتهای کوچک فرسایش میدهد؟
- چرا اندازه مؤثر جمعیت معمولاً بسیار کوچکتر از اندازه سرشماری است؟
- پیامدهای ژنتیکی گلوگاههای جمعیتی چیست؟
- تنوع ژنتیکی چگونه اندازهگیری و پایش میشود؟
Key concepts
- رانش ژنتیکی
- اندازه مؤثر جمعیت
- گلوگاه جمعیتی
- هتروزیگوسیتی و غنای آللی
- فرسایش ژنتیکی
- اثر بنیانگذار
Key theories
- رانش ژنتیکی در جمعیتهای محدود
- در جمعیتهای کوچک، فراوانی آللها در هر نسل به طور تصادفی تغییر میکند و آللهای نادر به راحتی از بین میروند و با گذشت زمان تنوع را فرسایش میدهند؛ هرچه جمعیت کوچکتر باشد، این از دست رفتن سریعتر است.
- اندازه مؤثر جمعیت
- اندازه مؤثر، نرخ رانش ژنتیکی و همخونی را تعیین میکند و با نسبتهای جنسی نامتقارن، واریانس در موفقیت تولیدمثلی، و نوسانات تعداد کاهش مییابد، که باعث میشود معمولاً کسری از اندازه سرشماری باشد.
Clinical relevance
تخمین اندازه مؤثر جمعیت و پایش هتروزیگوسیتی به مدیران اجازه میدهد تا فرسایش ژنتیکی را پیشبینی کرده و اهدافی را برای بازیابی جمعیت و مدیریت جریان ژن تعیین کنند. تشخیص اثرات گلوگاه و بنیانگذار برای طراحی برنامههای تکثیر در اسارت و معرفی مجدد که پتانسیل سازگاری را حفظ میکنند، ضروری است.
History
نظریه رانش ژنتیکی و اندازه مؤثر جمعیت توسط سیوال رایت و دیگران در اوایل قرن بیستم در سنتز ژنتیک جمعیت توسعه یافت. زیستشناسان حفاظت از دهه 1980 آن را برای پیشبینی فرسایش ژنتیکی در گونههای در معرض تهدید به کار بردند، و روشهای ژنومی اکنون امکان تخمین مستقیم اندازه مؤثر و تنوع در طبیعت را فراهم میکنند.
Debates
- چه اندازه مؤثر جمعیتی برای بقای طولانیمدت لازم است؟
- قوانین سرانگشتی مانند دستورالعمل 50/500 — حداقل اندازههای مؤثر برای جلوگیری از همخونی و حفظ پتانسیل تکاملی — به طور گستردهای استفاده میشوند اما مورد بحث هستند، به طوری که برخی استدلال میکنند که آستانهها باید به طور قابل توجهی بالاتر باشند.
Key figures
- Sewall Wright
- Richard Frankham
- Fred Allendorf
Related topics
Seminal works
- frankham2010
- allendorf2013
- primack2014
Frequently asked questions
- رانش ژنتیکی چیست؟
- تغییر تصادفی در میزان شیوع آللها از یک نسل به نسل دیگر، به دلیل شانس در اینکه کدام افراد تولیدمثل میکنند. اثرات آن در جمعیتهای کوچک قویتر است، جایی که میتواند به سرعت واریانتهای نادر را حذف کرده و تنوع را کاهش دهد.
- چرا اندازه مؤثر جمعیت کوچکتر از تعداد واقعی است؟
- همه افراد به طور مساوی به نسل بعدی کمک نمیکنند. نسبتهای جنسی نابرابر، تغییرات در موفقیت تولیدمثلی، و نوسانات جمعیتی همگی اندازه مؤثر ژنتیکی را کمتر از تعداد سرشماری کاهش میدهند، اغلب به کسری کوچک از آن.