ภาวะการผสมพันธุ์ในสายเลือดเดียวกันและภาวะการผสมพันธุ์ข้ามสายเลือด

ต้นทุนด้านความเหมาะสมทางชีวภาพของการผสมพันธุ์ระหว่างญาติสนิท และความเสี่ยงที่แตกต่างกันของการผสมข้ามประชากรที่มีความแตกต่างทางพันธุกรรม

Definition

ภาวะการผสมพันธุ์ในสายเลือดเดียวกัน (Inbreeding depression) คือการลดลงของความเหมาะสมทางชีวภาพ — การอยู่รอด การเจริญพันธุ์ การเจริญเติบโต — ที่เกิดขึ้นเมื่อสิ่งมีชีวิตที่มีความสัมพันธ์กันผสมพันธุ์กัน ทำให้ยีนด้อยที่เป็นอันตรายแสดงออกและลดความหลากหลายทางพันธุกรรม (heterozygosity) ภาวะการผสมพันธุ์ข้ามสายเลือด (Outbreeding depression) คือการสูญเสียความเหมาะสมทางชีวภาพที่อาจเกิดขึ้นเมื่อสิ่งมีชีวิตจากประชากรที่มีความแตกต่างทางพันธุกรรมหรือการปรับตัวผสมพันธุ์กัน ทำให้ระบบยีนที่ปรับตัวเข้ากับสภาพแวดล้อมในท้องถิ่นถูกรบกวน

Scope

ครอบคลุมภาวะการผสมพันธุ์ในสายเลือดเดียวกัน (inbreeding depression) ซึ่งเป็นการลดลงของความเหมาะสมทางชีวภาพจากการผสมพันธุ์ระหว่างญาติสนิท รวมถึงพื้นฐานทางพันธุกรรม การวัดโดยใช้สัมประสิทธิ์การผสมพันธุ์ในสายเลือดเดียวกัน และบทบาทในการลดลงของประชากรขนาดเล็ก ควบคู่ไปกับภาวะการผสมพันธุ์ข้ามสายเลือด (outbreeding depression) ซึ่งเป็นการสูญเสียความเหมาะสมทางชีวภาพที่อาจเกิดขึ้นหลังจากการผสมข้ามประชากรที่แตกต่างกัน รวมถึงการแลกเปลี่ยนในการจัดการระหว่างสองภาวะนี้ ไม่รวมถึงการผันแปรทางพันธุกรรมและขนาดประชากรที่มีประสิทธิภาพ (หัวข้อที่เกี่ยวข้อง) และการนำกระแสยีนไปใช้จริง (ซึ่งกล่าวถึงภายใต้การกู้คืนทางพันธุกรรม)

Core questions

• เหตุใดการผสมพันธุ์ระหว่างญาติจึงลดความเหมาะสมทางชีวภาพ?
• สัมประสิทธิ์การผสมพันธุ์ในสายเลือดเดียวกันวัดและใช้อย่างไร?
• เมื่อใดที่การผสมข้ามประชากรทำให้เกิดภาวะการผสมพันธุ์ข้ามสายเลือดแทนที่จะเป็นประโยชน์?
• ผู้จัดการจะรักษาสมดุลระหว่างความเสี่ยงของการผสมพันธุ์ในสายเลือดเดียวกันและการผสมพันธุ์ข้ามสายเลือดได้อย่างไร?

Key concepts

• ภาวะการผสมพันธุ์ในสายเลือดเดียวกัน
• สัมประสิทธิ์การผสมพันธุ์ในสายเลือดเดียวกัน
• ยีนด้อยที่เป็นอันตราย
• ความได้เปรียบของเฮเทอโรไซโกต
• ภาวะการผสมพันธุ์ข้ามสายเลือด
• ระบบยีนที่ปรับตัวร่วมกัน

Key theories

พื้นฐานทางพันธุกรรมของภาวะการผสมพันธุ์ในสายเลือดเดียวกัน

การผสมพันธุ์ในสายเลือดเดียวกันเพิ่มความเป็นโฮโมไซโกต ทำให้ยีนด้อยที่เป็นอันตรายแสดงออก (สมมติฐานการครอบงำ) และลดความได้เปรียบของเฮเทอโรไซโกต (overdominance) กลไกทั้งสองลดความเหมาะสมทางชีวภาพ โดยทั่วไปผลกระทบของการครอบงำมักจะเด่นกว่า

ภาวะการผสมพันธุ์ข้ามสายเลือดและการปรับตัวในท้องถิ่น

การผสมข้ามประชากรที่แตกต่างกันอาจทำลายระบบยีนที่ปรับตัวร่วมกัน หรือนำยีนที่ไม่เหมาะสมกับสภาพแวดล้อมในท้องถิ่นเข้ามา ทำให้ความเหมาะสมทางชีวภาพของลูกผสมลดลง ความเสี่ยงจะเพิ่มขึ้นตามระยะห่างทางพันธุกรรม สภาพแวดล้อมที่แตกต่างกัน และความแตกต่างของโครโมโซม

Clinical relevance

ภาวะการผสมพันธุ์ในสายเลือดเดียวกันได้รับการบันทึกไว้ในสัตว์ใกล้สูญพันธุ์และประชากรสัตว์ในสวนสัตว์จำนวนมาก ซึ่งเป็นแรงผลักดันในการคัดเลือกคู่ผสมพันธุ์โดยใช้ข้อมูลสายเลือดในการเพาะพันธุ์สัตว์ในกรงเลี้ยง ความเสี่ยงที่แข่งขันกันของภาวะการผสมพันธุ์ข้ามสายเลือดกำหนดแนวทางในการเลือกประชากรต้นกำเนิดที่อาจนำมาผสมกันในระหว่างการย้ายถิ่นฐานและการกู้คืนทางพันธุกรรม ทำให้การแลกเปลี่ยนนี้เป็นการตัดสินใจในการจัดการตามปกติ

History

ดาร์วินได้บันทึกผลกระทบของการผสมพันธุ์ในสายเลือดเดียวกันในพืชในศตวรรษที่สิบเก้า พันธุศาสตร์การอนุรักษ์ได้ยืนยันว่าภาวะการผสมพันธุ์ในสายเลือดเดียวกันเป็นภัยคุกคามที่แท้จริงต่อประชากรป่าในช่วงทศวรรษ 1980-1990 ซึ่งเป็นการโต้แย้งความสงสัยในอดีต ความเสี่ยงของภาวะการผสมพันธุ์ข้ามสายเลือดและกรอบแนวคิดในการทำนายได้รับการพัฒนาในช่วงทศวรรษ 2000-2010 เมื่อการย้ายถิ่นฐานและการกู้คืนทางพันธุกรรมเป็นที่แพร่หลายมากขึ้น

Debates

ความเสี่ยงของภาวะการผสมพันธุ์ข้ามสายเลือดร้ายแรงเพียงใด?

บางคนเตือนว่าการผสมประชากรอาจเป็นอันตรายต่อความเหมาะสมทางชีวภาพและลบการปรับตัวในท้องถิ่น ในขณะที่คนอื่นๆ แย้งว่าความเสี่ยงมักจะถูกกล่าวเกินจริงเมื่อเทียบกับอันตรายเร่งด่วนของการผสมพันธุ์ในสายเลือดเดียวกัน โดยเฉพาะอย่างยิ่งเมื่อเลือกประชากรต้นกำเนิดอย่างระมัดระวัง

Key figures

• Richard Frankham
• Philip Hedrick
• Charles Darwin

Seminal works

• frankham2010
• allendorf2013
• whiteley2015

Frequently asked questions

ภาวะการผสมพันธุ์ในสายเลือดเดียวกันคืออะไร?

การลดลงของการอยู่รอด การเจริญพันธุ์ หรือลักษณะความเหมาะสมทางชีวภาพอื่นๆ เมื่อญาติสนิทผสมพันธุ์กัน เกิดขึ้นเนื่องจากการผสมพันธุ์ในสายเลือดเดียวกันเพิ่มโอกาสที่ลูกหลานจะได้รับยีนด้อยที่เป็นอันตรายสองชุด และลดความหลากหลายทางพันธุกรรมที่เป็นประโยชน์

การผสมประชากรเป็นสิ่งที่ดีต่อพันธุกรรมเสมอไปหรือไม่?

ไม่จำเป็นเสมอไป แม้ว่าการเพิ่มยีนใหม่มักจะเป็นประโยชน์ แต่การผสมข้ามประชากรที่ปรับตัวเข้ากับสภาพแวดล้อมที่แตกต่างกันมาก หรือมีความแตกต่างของโครโมโซม อาจทำให้ลูกหลานมีความเหมาะสมทางชีวภาพน้อยลง — ซึ่งเรียกว่าภาวะการผสมพันธุ์ข้ามสายเลือด ผู้จัดการจะชั่งน้ำหนักข้อดีข้อเสียนี้ก่อนที่จะผสมประชากร