โครงสร้างทางพันธุกรรมของประชากรและหน่วยอนุรักษ์

การไหลของยีนและการแยกตัวส่งผลต่อโครงสร้างทางพันธุกรรมทั่วทั้งช่วงการแพร่กระจายของสปีชีส์อย่างไร และโครงสร้างนั้นถูกนำมาใช้กำหนดหน่วยสำหรับการอนุรักษ์และการคุ้มครองทางกฎหมายอย่างไร

Definition

โครงสร้างทางพันธุกรรมของประชากรคือการกระจายตัวของความหลากหลายทางพันธุกรรมที่ไม่เป็นแบบสุ่มในหมู่ประชากร ซึ่งเกิดจากการไหลของยีนที่จำกัด การเลื่อนลอยทางพันธุกรรม และการปรับตัวเฉพาะถิ่น หน่วยอนุรักษ์คือการแบ่งย่อยทางชีวภาพ เช่น หน่วยที่มีความสำคัญทางวิวัฒนาการ (ESUs) และหน่วยการจัดการ (MUs) ซึ่งกำหนดจากโครงสร้างนี้เพื่อเป็นแนวทางในการกำหนดขอบเขตความพยายามในการอนุรักษ์และการคุ้มครองทางกฎหมาย

Scope

ครอบคลุมโครงสร้างทางพันธุกรรมเชิงพื้นที่ของประชากร ความสมดุลของการไหลของยีนและการเลื่อนลอยทางพันธุกรรมที่ก่อให้เกิดโครงสร้างดังกล่าว และการนำโครงสร้างไปใช้ในการจำแนกประเภทสำหรับการจัดการ เช่น หน่วยที่มีความสำคัญทางวิวัฒนาการและหน่วยการจัดการ รวมถึงเครื่องมือทางอณูชีววิทยาและจีโนมิกส์ที่ใช้ในการตรวจจับโครงสร้างและระบุตัวบุคคล ไม่รวมถึงผลกระทบต่อความเหมาะสมของการผสมพันธุ์ (หัวข้อที่เกี่ยวข้อง) และอนุกรมวิธานและระบบการจัดจำแนกในระดับสปีชีส์

Core questions

• การไหลของยีนและการแยกตัวสร้างโครงสร้างทางพันธุกรรมได้อย่างไร
• โครงสร้างทางพันธุกรรมถูกวัดอย่างไรทั่วทั้งช่วงการแพร่กระจายของสปีชีส์
• อะไรคือความแตกต่างระหว่างหน่วยที่มีความสำคัญทางวิวัฒนาการกับหน่วยการจัดการ
• หน่วยอนุรักษ์ถูกนำมาใช้ในการตัดสินใจทางกฎหมายและการจัดการอย่างไร

Key concepts

• การไหลของยีนและการอพยพ
• ความแตกต่างทางพันธุกรรม (FST)
• โครงสร้างประชากรและการแยกตัวตามระยะทาง
• หน่วยที่มีความสำคัญทางวิวัฒนาการ
• หน่วยการจัดการ
• การทดสอบการระบุแหล่งที่มาและพันธุศาสตร์ภูมิทัศน์

Key theories

การไหลของยีนเทียบกับการเลื่อนลอยทางพันธุกรรม

ระดับความแตกต่างทางพันธุกรรมระหว่างประชากรสะท้อนถึงความสมดุลระหว่างการไหลของยีนที่ทำให้เป็นเนื้อเดียวกัน และการเลื่อนลอยทางพันธุกรรมและการคัดเลือกที่ทำให้เกิดความหลากหลาย แม้การอพยพเพียงเล็กน้อยก็สามารถป้องกันโครงสร้างที่แข็งแกร่งได้ ในขณะที่การแยกตัวส่งเสริมให้เกิดโครงสร้างดังกล่าว

หน่วยอนุรักษ์

ข้อมูลทางพันธุกรรมและข้อมูลอื่น ๆ ถูกนำมาใช้เพื่อกำหนดขอบเขตหน่วยที่มีความสำคัญทางวิวัฒนาการ ซึ่งครอบคลุมความแตกต่างทางประวัติศาสตร์ที่ลึกซึ้งซึ่งสมควรได้รับการอนุรักษ์แยกต่างหาก และหน่วยการจัดการ ซึ่งเป็นประชากรที่เป็นอิสระทางประชากรศาสตร์ที่ระบุได้จากความแตกต่างของความถี่อัลลีล

Clinical relevance

การกำหนดหน่วยอนุรักษ์เป็นการตัดสินใจว่าจะปกป้องอะไร: ESUs และ MUs เป็นพื้นฐานของการตัดสินใจขึ้นทะเบียน การวางแผนฟื้นฟู และการเลือกประชากรต้นกำเนิดสำหรับการย้ายถิ่นฐาน การประเมินโครงสร้างผิดพลาดอาจนำไปสู่การผสมประชากรที่ควรแยกออกจากกัน หรือการแบ่งแยกความพยายามในการอนุรักษ์ในหน่วยที่แท้จริงแล้วเป็นหน่วยเดียวกัน

History

สถิติ F-statistics ของ Wright เป็นรากฐานสำหรับการหาปริมาณโครงสร้างประชากร แนวคิดหน่วยที่มีความสำคัญทางวิวัฒนาการถูกนำเสนอในช่วงปลายทศวรรษ 1980 และได้รับการปรับปรุงตลอดทศวรรษ 1990 กลายเป็นหัวใจสำคัญในการบังคับใช้กฎหมายว่าด้วยสัตว์ใกล้สูญพันธุ์ วิธีการทางจีโนมิกส์และพันธุศาสตร์ภูมิทัศน์ตั้งแต่ทศวรรษ 2000 ได้เพิ่มความละเอียดในการกำหนดขอบเขตหน่วยอย่างมาก

Debates

ควรนิยามหน่วยอนุรักษ์อย่างไร

ไม่มีเกณฑ์ที่ยอมรับร่วมกันเพียงหนึ่งเดียวสำหรับการกำหนดขอบเขต ESUs ข้อเสนอต่าง ๆ เน้นที่ monophyly แบบผกผัน ความแตกต่างในการปรับตัว หรือความเป็นอิสระทางประชากรศาสตร์ และการเลือกเกณฑ์ส่งผลต่อประชากรที่จะได้รับการคุ้มครอง

Key figures

• Sewall Wright
• Craig Moritz
• Robin Waples

Seminal works

• frankham2010
• allendorf2013
• primack2014

Frequently asked questions

หน่วยที่มีความสำคัญทางวิวัฒนาการคืออะไร

ประชากรหรือกลุ่มประชากรที่มีความแตกต่างกันมากพอ — ผ่านการแยกตัวเป็นเวลานาน พันธุกรรมที่เป็นเอกลักษณ์ หรือการปรับตัว — ที่สมควรได้รับการจัดการอนุรักษ์แยกต่างหาก ESUs ช่วยให้มั่นใจได้ว่าสายพันธุ์ที่โดดเด่นภายในสปีชีส์จะไม่สูญหายไป แม้ว่าสปีชีส์โดยรวมจะยังคงอยู่ก็ตาม

ตรวจจับโครงสร้างประชากรได้อย่างไร

โดยการสุ่มตัวอย่างเครื่องหมายทางพันธุกรรมทั่วทั้งช่วงการแพร่กระจายของสปีชีส์ และวัดว่าความถี่อัลลีลแตกต่างกันอย่างไรในแต่ละประชากร โดยใช้สถิติเช่น FST และวิธีการจัดกลุ่มหรือการระบุแหล่งที่มา ความแตกต่างที่มากขึ้นบ่งชี้ถึงโครงสร้างที่มากขึ้นและการไหลของยีนที่น้อยลง