การกลายพันธุ์ การคัดเลือก และการเลื่อนลอยทางพันธุกรรม
ความถี่ของอัลลีลเปลี่ยนแปลงไปในแต่ละรุ่นผ่านแรงขับเคลื่อนเพียงไม่กี่อย่าง: การกลายพันธุ์เป็นแหล่งกำเนิดของรูปแบบใหม่ๆ, การคัดเลือกโดยธรรมชาติจะจัดเรียงตามความเหมาะสม, การอพยพจะเคลื่อนย้ายระหว่างประชากร, และการเลื่อนลอยแบบสุ่มจะสับเปลี่ยนโดยบังเอิญ
Definition
การกลายพันธุ์ การคัดเลือก และการเลื่อนลอยทางพันธุกรรมเป็นแรงขับเคลื่อนหลักของการวิวัฒนาการระดับจุลภาค ซึ่งตามลำดับแล้วจะนำเสนอ จัดเรียง และเปลี่ยนแปลงความถี่ของอัลลีลในประชากรแบบสุ่มจากรุ่นหนึ่งไปอีกรุ่นหนึ่ง
Scope
หัวข้อนี้ครอบคลุมถึงการกลายพันธุ์ในฐานะแหล่งกำเนิดสูงสุดของความหลากหลาย, รูปแบบและคำอธิบายเชิงปริมาณของการคัดเลือกโดยธรรมชาติผ่านความเหมาะสมและสัมประสิทธิ์การคัดเลือก, ผลกระทบของการเด่นต่อการคัดเลือก, สมดุลระหว่างการกลายพันธุ์และการคัดเลือก, การเลื่อนลอยทางพันธุกรรมและขนาดประชากรที่มีผล, ผลกระทบของผู้ก่อตั้งและคอขวด, และทฤษฎีที่เป็นกลางของการวิวัฒนาการระดับโมเลกุล โดยจะกล่าวถึงพลวัตของตำแหน่งยีนเดี่ยวภายใต้แรงขับเคลื่อนเหล่านี้; ส่วนพื้นฐานสมดุลที่ถูกรบกวนจะกล่าวถึงภายใต้ Hardy-Weinberg
Core questions
- การคัดเลือกโดยธรรมชาติเปลี่ยนแปลงความถี่ของอัลลีลได้อย่างไร และความแข็งแกร่งของมันถูกวัดปริมาณด้วยความเหมาะสมได้อย่างไร?
- ทำไมการเลื่อนลอยทางพันธุกรรมจึงรุนแรงกว่าในประชากรขนาดเล็ก และขนาดประชากรที่มีผลคืออะไร?
- สมดุลระหว่างการกลายพันธุ์และการคัดเลือกคงรักษาอัลลีลที่เป็นอันตรายไว้ที่ความถี่ต่ำได้อย่างไร?
- ทฤษฎีที่เป็นกลางอ้างว่าอย่างไรเกี่ยวกับความหลากหลายทางโมเลกุลส่วนใหญ่?
Key concepts
- การกลายพันธุ์ในฐานะแหล่งกำเนิดของอัลลีลใหม่
- ความเหมาะสม, สัมประสิทธิ์การคัดเลือก, และรูปแบบของการคัดเลือก
- การเลื่อนลอยทางพันธุกรรมและขนาดประชากรที่มีผล
- ผลกระทบของผู้ก่อตั้งและคอขวดของประชากร
- สมดุลระหว่างการกลายพันธุ์และการคัดเลือก และทฤษฎีที่เป็นกลาง
Mechanisms
การคัดเลือกกระทำโดยการรอดชีวิตและการสืบพันธุ์ที่แตกต่างกันซึ่งเชื่อมโยงกับจีโนไทป์ ทำให้ความถี่เปลี่ยนแปลงไปอย่างเป็นระบบในประชากรขนาดใหญ่; การเลื่อนลอยกระทำผ่านการสุ่มตัวอย่างเซลล์สืบพันธุ์ โดยมีความแปรปรวนแปรผกผันกับขนาดประชากรที่มีผล; การกลายพันธุ์สร้างรูปแบบใหม่ๆ อย่างต่อเนื่อง และสมดุลระหว่างการกลายพันธุ์ที่เกิดขึ้นกับการกำจัดโดยการคัดเลือกจะกำหนดความถี่สมดุลของอัลลีลที่เป็นอันตราย
Clinical relevance
แรงขับเคลื่อนเหล่านี้อธิบายว่าทำไมอัลลีลที่เป็นอันตรายบางชนิดยังคงอยู่ในประชากรมนุษย์, ทำไมประชากรที่แยกตัวหรือเพิ่งก่อตั้งขึ้นใหม่จึงแสดงความถี่ที่สูงขึ้นของอัลลีลโรคบางชนิด, และทำอย่างไรเชื้อโรคและมะเร็งจึงพัฒนาความต้านทานภายใต้แรงกดดันจากการคัดเลือก
History
ฟิชเชอร์, ไรท์, และฮัลเดนได้วางรากฐานทางคณิตศาสตร์ของการคัดเลือกและการเลื่อนลอยในช่วงทศวรรษ 1920 และ 1930; ไรท์เน้นการเลื่อนลอยและทฤษฎีสมดุลที่เปลี่ยนแปลง, และทฤษฎีที่เป็นกลางของคิมูระในช่วงทศวรรษ 1960 และ 1970 ได้โต้แย้งว่าความหลากหลายทางโมเลกุลส่วนใหญ่เป็นกลางทางเลือกและถูกควบคุมโดยการเลื่อนลอย ซึ่งก่อให้เกิดการถกเถียงที่ยืดเยื้อ
Debates
- บทบาทสัมพัทธ์ของการคัดเลือกและการเลื่อนลอยที่เป็นกลาง
- การถกเถียงระหว่างนักทฤษฎีที่เป็นกลางและนักทฤษฎีการคัดเลือกตั้งคำถามว่าความหลากหลายทางโมเลกุลส่วนใหญ่เป็นกลางอย่างมีประสิทธิภาพและถูกกำหนดโดยการเลื่อนลอยเป็นหลัก ตามที่คิมูระโต้แย้ง หรือว่าการคัดเลือกมีอิทธิพลอย่างกว้างขวางต่อจีโนม; ข้อมูลจีโนมิกส์สมัยใหม่สนับสนุนการผสมผสานที่ละเอียดอ่อนมากกว่าที่จะเป็นสุดโต่งอย่างใดอย่างหนึ่ง
Key figures
- Ronald Fisher
- Sewall Wright
- Motoo Kimura
- J. B. S. Haldane
Related topics
Seminal works
- fisher1930
- kimura1983
Frequently asked questions
- ความแตกต่างระหว่างการคัดเลือกโดยธรรมชาติและการเลื่อนลอยทางพันธุกรรมคืออะไร?
- การคัดเลือกโดยธรรมชาติเปลี่ยนแปลงความถี่ของอัลลีลอย่างเป็นระบบตามที่จีโนไทป์ส่งผลต่อการรอดชีวิตและการสืบพันธุ์ ในขณะที่การเลื่อนลอยทางพันธุกรรมเปลี่ยนแปลงความถี่ของอัลลีลแบบสุ่มผ่านการสุ่มตัวอย่างโดยบังเอิญว่าบุคคลใดจะสืบพันธุ์ ซึ่งเป็นผลกระทบที่รุนแรงที่สุดในประชากรขนาดเล็ก
- ขนาดประชากรที่มีผลคืออะไร?
- คือขนาดของประชากรในอุดมคติที่จะประสบกับการเลื่อนลอยทางพันธุกรรมในปริมาณเท่ากันกับประชากรจริง; โดยทั่วไปแล้วจะมีขนาดเล็กกว่าจำนวนประชากรจริงเนื่องจากอัตราส่วนเพศที่ไม่เท่ากัน, ความหลากหลายของขนาดครอบครัว, และคอขวดในอดีต