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32.5:

基因流

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Biology
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Gene Flow

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进化仅发生于一个种群随着时间推移 出现遗传变异的时候 造成这种变异的机制之一 是基因流 即遗传变异在 种群内的转移 基因流发生于生物从一个种群迁移到 另一个种群时 有些物种只有配子 才在种群内迁移 比如借助风或动物 传播的植物花粉 基因流能引入新的遗传变异 或改变已有遗传变异在种群内发生的频率 与自然选择不同 自然选择是不断促进 能提高生存和繁殖能力的特征 基因流则是要么提高要么降低 适应性特征的发生率 例如 迁徙的蚊子有可能 传播一种对杀虫剂产生抗药性的基因变异 或等位基因 因此 具有这种新等位基因的蚊子 生存和繁殖都更加成功 另一方面 大山雀 前往弗利兰岛的迁徙 却表明基因流也可能有害 从内陆迁徙而来的鸟儿 拥有窝卵数较大的基因 而岛上的鸟儿 经过自然选择的窝卵数较小 在弗利兰中部 外来鸟儿数量是本地鸟儿的 三倍 山雀种群的存活率却低于 外来鸟儿不那么多的 岛的东部 (中部外来鸟多、生存率低 东部外来鸟少、生存率高) 随着时间推移 基因流常常会减少 种群间的遗传差异 有时还导致基因库相同 然而在基因流受到限制时 基因差异 却会随着时间而放大 数百万年前 海平面下降 形成了连接北美洲和南美洲的 巴拿马地峡 其结果是分离了相互杂交的 海洋种群 地峡两侧的种群 仍然繁殖存活 但已无法 相互杂交繁殖 分离的种群中出现了明显的随机突变 环境条件又使得不同的特征 被自然选择 最后 基因差异显现在 繁殖形状上 产生了明显不同的种群 无论多么邻近 都无法再与其它种群杂交 因此 基因流也是一种强大进化机制 既能提高各个种群的 遗传多样性 也能限制遗传差异

32.5:

基因流

基因流是基因在种群之间的转移,这是由于配子的散布或个体的迁移造成的。

这种现象在所有生物体中都起着重要的进化作用,根据基因流动的速率,该机制要么诱导遗传多样性,要么在种群中产生遗传同质性。当基因流动速率低时,在种群中引入新的等位基因会产生遗传多样性。另一方面,高基因流动率减少了种群之间的基因变异,增加了同质性。

移动性是影响种群间基因流动速度的关键因素。更多的移动生物体通过迁移对基因流动有更高的贡献。植物等定栖生物也可以促进基因通过它们的花粉和种子流动,这些花粉和种子被动物或风抬向远处。然而,迁徙本身并不总是保证基因流动——它需要伴随着居民和移民个体之间基因或遗传物质的交流。

物理和生殖障碍会阻碍基因流动。例如,当地理障碍分离同一物种的种群时,就发生了同位物种的物种,从而限制了基因流动。当这些障碍被消除时,如果种群在分离时分歧不够,它们不能再与其它种群的成员一起产生可行的后代,它们可能被归类为单独的物种。

人类辅助基因流动有助于基因抢救。小种群近亲繁殖率高会降低多样性,降低体能,增加灭绝风险。通过人类干扰引入不相关的个人或生物体可以减少近亲繁殖的程度,改善多样性,从而提高整体健康。

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]