Login processing...

Trial ends in Request Full Access Tell Your Colleague About Jove

32.3: 돌연변이, 유전자 흐름 및 유전적 부동
목차

JoVE Core
Biology

A subscription to JoVE is required to view this content. You will only be able to see the first 20 seconds.

Education
Mutation, Gene Flow, and Genetic Drift
 
전사물

32.3: Mutation, Gene Flow, and Genetic Drift

32.3: 돌연변이, 유전자 흐름 및 유전적 부동

In a population that is not at Hardy-Weinberg equilibrium, the frequency of alleles changes over time. Therefore, any deviations from the five conditions of Hardy-Weinberg equilibrium can alter the genetic variation of a given population. Conditions that change the genetic variability of a population include mutations, natural selection, non-random mating, gene flow, and genetic drift (small population size).

Mechanisms of Genetic Variation

The original sources of genetic variation are mutations, which are changes in the nucleotide sequence of DNA. Mutations create new alleles and increase genetic variability. Most mutations do not cause significant changes to the health or functioning of an organism. However, if a mutation reduces the chances of survival, the organism may die before reproducing. Therefore, such harmful mutations are likely to be eliminated by natural selection.

Individuals in natural populations may also select their mates based on certain characteristics, and thus do not reproduce randomly. In this case, alleles for the traits that are selected against will become less frequent in the population.

Furthermore, populations can experience gene flow, the transfer of alleles into and out of gene pools, due to migration. A classic example of gene flow is observed in most baboon species. Female baboons mate most frequently with dominant males in a troop. Juvenile male baboons almost always leave their birth troops, likely to avoid inbreeding, and join a new troop, where they may pass their genes to offspring.

In genetic drift, chance events alter the allele frequencies of a population. A major disturbance, such as a natural disaster, may drastically reduce population size and thereby diminish genetic variation. The resulting composition of the gene pool was selected randomly (i.e., surviving the disturbance was not determined by the genetic make-up of the individual). Such a reduction of genetic diversity is called a genetic bottleneck.

Sometimes, a population may become fragmented into smaller populations due to urban development or other events. A new population is started by a small group of members of the original population and by chance, a previously rare allele may be relatively frequent. This effect on gene frequencies is known as the founder effect.

Importance of Genetic Variability

Genetic variation is the basis for evolution. Natural selection can occur only if multiple forms of genes (alleles) are present in the population—favoring alleles that confer a fitness advantage under current conditions. On the other hand, loss of genetic variation can have detrimental effects on populations. If the gene pool does not contain gene variants that promote survival and reproduction when the environment changes, the population cannot adapt and may vanish. These negative effects are more pronounced in smaller populations, as the gene pool is smaller to begin with. Smaller populations are hence more vulnerable to stochastic events. Conservation efforts often focus on increasing genetic variability via selective breeding of individuals in small and endangered populations.

하디-웨인버그 평형에 없는 인구에서, 알레의 빈도는 시간이 지남에 따라 변경됩니다. 따라서, 하디-웨인버그 평형의 다섯 가지 조건에서 어떤 편차는 주어진 인구의 유전적 변이를 변경할 수 있다. 인구의 유전적 가변성을 변화시키는 조건에는 돌연변이, 자연 선택, 비무작위 짝짓기, 유전자 흐름 및 유전 드리프트(작은 인구 크기)가 포함됩니다.

유전 변이의 기계장치

유전 변이의 원래 근원은 DNA의 뉴클레오티드 순서에 있는 변경인 돌연변이입니다. 돌연변이는 새로운 유전자를 만들고 유전 적 가변성을 증가시다. 대부분의 돌연변이는 유기체의 건강 또는 기능에 중요한 변경을 일으키는 원인이 되지 않습니다. 그러나, 돌연변이가 생존의 기회를 감소시키는 경우에, 유기체는 재생하기 전에 정지할 수 있습니다. 따라서, 이러한 유해한 돌연변이는 자연적인 선택에 의해 제거될 가능성이 높습니다.

자연 인구의 개인은 또한 특정 특성에 따라 자신의 동료를 선택할 수 있습니다, 따라서 무작위로 재현하지 않습니다. 이 경우, 에 대해 선택된 특성에 대한 alleles는 인구에서 덜 자주 될 것입니다.

게다가, 인구는 유전자 교류, 유전자 풀의 전송을 경험할 수 있습니다, 때문에 이주로. 유전자 흐름의 고전적인 예는 대부분의 개코원숭이 종에서 관찰된다. 여성 개코원숭이는 군대에서 지배적 인 남성과 가장 자주 짝짓기. 청소년 남성 개코원숭이는 거의 항상 출생 부대를 떠나 근친 교배를 피하고 새로운 군대에 합류하여 유전자를 자손에게 전달할 수 있습니다.

유전 드리프트에서, 기회 이벤트는 인구의 allele 주파수를 변경합니다. 자연 재해와 같은 주요 장애는 인구 규모를 크게 감소시켜 유전 적 변이를 감소시킬 수 있습니다. 유전자 풀의 결과 조성물은 무작위로 선택되었다(즉, 교란이 생존하여 개인의 유전적 구성에 의해 결정되지 않았다). 유전 다양성의 이러한 감소는 유전 병목 현상이라고합니다.

때때로, 인구는 도시 개발 또는 그밖 사건으로 인해 더 작은 인구로 단편화될 수 있습니다. 새로운 인구는 원래 인구의 작은 그룹에 의해 시작되고 우연히, 이전에 드문 진상항제는 상대적으로 빈번할 수 있습니다. 유전자 주파수에 대한 이 효력은 창시자 효력으로 알려져 있습니다.

유전적 변이성의 중요성

유전적 변이는 진화의 기초입니다. 자연 선택은 여러 형태의 유전자(alleles)가 인구에 존재하는 경우에만 발생할 수 있으며, 현재 조건하에서 피트니스 이점을 부여하는 알레를 선호합니다. 다른 한편으로는, 유전 변이의 손실은 인구에 해로운 효력이 있을 수 있습니다. 유전자 풀이 환경이 변경될 때 생존과 재생산을 촉진하는 유전자 변이체를 포함하지 않는 경우에, 인구는 적응할 수 없고 사라질 수 있습니다. 이러한 부정적인 영향은 더 작은 인구에서 더 두드러집니다, 유전자 풀은 시작하기 위하여 더 작기 때문에. 따라서 인구가 적어 야면적 사건에 더 취약합니다. 보존 노력은 종종 작고 멸종 위기에 처한 인구에서 개인의 선택적 번식을 통해 유전 적 변동성을 증가시키는 데 초점을 맞추고 있습니다.


추천 독서

Get cutting-edge science videos from JoVE sent straight to your inbox every month.

Waiting X
simple hit counter