Back to chapter

32.5:

Поток генов

JoVE Core
Biology
A subscription to JoVE is required to view this content.  Sign in or start your free trial.
JoVE Core Biology
Gene Flow

Languages

Share

Эволюция может произойти только в том случае, если существует генетическая вариация в рамках популяции с течением времени. Один из механизмов, содействующих этой изменчивости это генный поток, передача генетических вариантов среди популяций. Генный поток возникает, когда организмы перемещаются из одной популяции в другую.В некоторых видах только гаметы перемещаются среди популяций, например по мере распространения пыльцы растений ветром или животными. Генный поток может привнести новые генетические варианты или изменить частоту существующих генетических вариаций в популяции. В отличие от естественного отбора, который постоянно продвигает черты, которые повышают выживаемость и размножение, генный поток также может увеличить или уменьшить частоту возникновения адаптивных черт.Например, мигрирующие комары могут распространить генетический вариант, или аллель, который приводит к сопротивляемости к инсектицидам. Следовательно, комары с новым аллелем выживают и размножаются более успешно. С другой стороны, иммиграция больших синиц на остров Влиленд показывает, как генный поток может быть вредным.Птицы-иммигранты с материка имеют гены для более крупной кладки, в то время, как птицы на острове испытывают отбор для кладки меньшего размера. В центре Влиленда, где иммиграция в три раза больше, популяция синиц имеет более низкий уровень выживаемости, чем на восточном Влиленде, где иммиграция ниже. Со временем генный поток имеет тенденцию уменьшать генетические различия между популяциями, что иногда ведёт к общему генетическому пулу.При ограничении генного потока, однако, генетические различия со временем усиливаются. Миллионы лет назад, понижающиеся уровни океана сформировали Панамский перешеек, который соединяет Северную и Южную Америку. Результатом было разделение и интербридинг морских популяций.Популяции по обе стороны перешейка продолжали размножаться среди себе подобных, но не друг с другом. Возникли чёткие случайные мутации в разлучённых популяциях, и окружающая среда вызывала естественный отбор различных функций. В конечном итоге, генетические различия проявились в репродуктивных чертах, произведя различные виды, которые больше не могли размножаться между собой, независимо от близости.Таким образом, генный поток является мощным эволюционным механизмом, который может и улучшить генетическое разнообразие индивидуальных популяций, и ограничить генетические различия между ними.

32.5:

Поток генов

Поток генов – это передача генов между популяциями в результате распространения гамет или миграции особей.

Это явление играет важную эволюционную роль для всех организмов, и, в зависимости от скорости потока генов, механизм либо вызывает генетическое разнообразие, либо генерирует генетическую однородность среди популяций. Когда скорость потока генов низкая, введение новых аллелей в популяцию порождает генетическое разнообразие. С другой стороны, высокая скорость потока генов снижает генетические различия между популяциями, повышая однородность.

Мобильность – важнейший фактор, влияющий на скорость передачи генов между популяциями. Более мобильные организмы имеют больше шансов внести свой вклад в поток генов за счет миграции. Сидячие организмы, такие как растения, также могут способствовать прохождению генов через их пыльцу и семена, которые животные или ветер разносят на большие расстояния. Однако сама миграция не всегда гарантирует поток генов – она ​​должна сопровождаться обменом генами или генетическим материалом между жителями и мигрантами.

Физические и репродуктивные барьеры могут препятствовать потоку генов. Например, аллопатрическое видообразование происходит, когда географические барьеры изолируют популяции одного и того же вида, ограничивая поток генов. Когда эти барьеры устранены, если популяции достаточно разошлись во время разделения, и они больше не могут производить жизнеспособное потомство с членом другой популяции, они могут быть классифицированы как отдельные виды.

Генетический поток с участием человека может помочь в генетическом сохраненнии. Высокий уровень инбридинга в небольших популяциях снижает разнообразие, снижает приспособленность и увеличивает риск исчезновения. Введение неродственных особей или организмов через вмешательство человека может уменьшить степень инбридинга, улучшить разнообразие и, таким образом, повысить общую приспособленность.

Suggested Reading

McDonald, Bruce A. "Population Genetics of Plant Pathogens." Population Genetics of Plant Pathogens. The American Phytopathological Society (APS), n.d. Accessed February 4, 2020. [Source]

Morjan, Carrie L., and Loren H. Rieseberg. "How Species Evolve Collectively: Implications of Gene Flow and Selection for the Spread of Advantageous Alleles." Molecular Ecology. 13, no. 6 (2004): 1341-356. [Source]