Инбридинг и аутбридинг: депрессия

Снижение приспособленности при скрещивании близкородственных особей и противоположные риски скрещивания генетически разошедшихся популяций.

Definition

Инбридинг-депрессия — это снижение приспособленности (выживаемости, плодовитости, роста), которое возникает при скрещивании родственных особей, что приводит к проявлению вредных рецессивных аллелей и снижению гетерозиготности. Аутбридинг-депрессия — это потеря приспособленности, которая может произойти, когда особи из генетически или адаптивно разошедшихся популяций скрещиваются, нарушая локально адаптированные генные комплексы.

Scope

Охватывает инбридинг-депрессию — снижение приспособленности в результате скрещивания между родственниками — ее генетическую основу, измерение с помощью коэффициента инбридинга и ее роль в сокращении малых популяций, а также аутбридинг-депрессию — потерю приспособленности, которая может возникнуть при скрещивании между разошедшимися популяциями. Включает компромисс в управлении между этими двумя явлениями. Исключает дрейф и эффективный размер (смежная тема) и практическую реализацию потока генов (рассматривается в рамках генетического спасения).

Core questions

• Почему скрещивание между родственниками снижает приспособленность?
• Как измеряется и используется коэффициент инбридинга?
• Когда скрещивание популяций вызывает аутбридинг-депрессию вместо пользы?
• Как менеджеры балансируют риски инбридинга и аутбридинга?

Key concepts

• Инбридинг-депрессия
• Коэффициент инбридинга
• Вредные рецессивные аллели
• Преимущество гетерозигот
• Аутбридинг-депрессия
• Коадаптированные генные комплексы

Key theories

Генетическая основа инбридинг-депрессии

Инбридинг повышает гомозиготность, проявляя рецессивные вредные аллели (гипотеза доминирования) и снижая преимущество гетерозигот (сверхдоминирование); оба механизма снижают приспособленность, при этом эффект доминирования обычно преобладает.

Аутбридинг-депрессия и локальная адаптация

Скрещивание разошедшихся популяций может разрушить коадаптированные генные комплексы или привнести локально неадаптированные аллели, снижая приспособленность гибридов; риск возрастает с генетическим расстоянием, расходящимися средами и хромосомными различиями.

Clinical relevance

Инбридинг-депрессия была задокументирована у многочисленных исчезающих видов и зоопарковых популяций, что привело к выбору партнеров на основе родословных в программах разведения в неволе. Конкурирующий риск аутбридинг-депрессии формирует рекомендации относительно того, какие исходные популяции могут быть смешаны во время трансплантации и генетического спасения, что делает этот компромисс рутинным управленческим решением.

History

Дарвин задокументировал эффекты инбридинга у растений в девятнадцатом веке. Генетика сохранения установила инбридинг-депрессию как реальную угрозу для диких популяций в 1980-х–1990-х годах, опровергая более ранний скептицизм. Риск аутбридинг-депрессии и основы для ее прогнозирования были разработаны в 2000-х–2010-х годах, когда трансплантация и спасение стали более распространенными.

Debates

Насколько серьезен риск аутбридинг-депрессии?

Некоторые предупреждают, что смешивание популяций может нанести вред приспособленности и стереть локальную адаптацию, в то время как другие утверждают, что риск часто преувеличивается по сравнению с непосредственными опасностями инбридинга, особенно когда исходные популяции выбираются тщательно.

Key figures

• Richard Frankham
• Philip Hedrick
• Charles Darwin

Seminal works

• frankham2010
• allendorf2013
• whiteley2015

Frequently asked questions

Что такое инбридинг-депрессия?

Снижение выживаемости, плодовитости или других признаков приспособленности при скрещивании близких родственников. Это происходит потому, что инбридинг увеличивает вероятность того, что потомство унаследует две копии вредных рецессивных аллелей, и снижает полезное генетическое разнообразие.

Разве смешивание популяций всегда полезно для генетики?

Не обязательно. Хотя добавление новых генов часто помогает, скрещивание популяций, которые адаптировались к очень разным условиям или различаются хромосомно, может привести к появлению менее приспособленного потомства — аутбридинг-депрессии. Менеджеры взвешивают это против преимуществ перед смешиванием популяций.