Генетичен ефект, ефект "гърло на бутилка" и ефект на основаване

Направихме няколко видеа относно еволюцията, но просто искам да си припомним за какво става въпрос. Това е промяната на наследствените белези на дадена популация през поколенията. Много пъти ще чуваш да се казва, че еволюцията и естественият отбор са еднакви, но в това видео искам да изясним, че естественият отбор е един от механизмите на еволюцията. За него се говори най-много, тъй като той се разглежда като основен механизъм. Естествен отбор. Но това, за което ще говорим във видеото, е друг механизъм, наречен генетичен дрейф. Имаме естествен отбор и генетичен дрейф. Направили сме много видеа относно естествения отбор, но тук идеята е за това, че имаме изменения в дадена популация, имаме различни наследствени белези – ще ги нарисувам с различни цветове ето тук. Имаме популация от живи кръгчета. (смее се) Те може да са сини или може би пурпурни. Може да изглеждат и по друг начин, например да са жълти кръгчета. При естествения отбор става въпрос за това кои от тези белези правят организмите най-пригодени към околната среда, така че те могат да се възпроизвеждат. Да кажем, че има нещо в сините, което позволява не тези кръгчета да се възпроизвеждат по-бързо, или да е по-малко вероятно да бъдат хванати от хищници, или да бъдат по-способни да преследват плячка. Дори ако вероятността да се възпроизвеждат е съвсем малко по-голяма, с течение на времето, в продължение на много поколения техният брой ще нарасне и ще доминира, а другите видове е по-малко вероятно, или по-точно другият белег е по-малко вероятно да се предава. И по този начин имаме естествен отбор за този син белег. Това е всичко за белезите, така че да са най-подходящи. Генетичен дрейф е също промяната на наследствените белези при дадена популация през поколенията, но тук не става въпрос за белезите, които ги правят най-пригодени към околната среда, онези, с които непременно оцеляват. Генетичният дрейф включва случайни промени. Хубав пример за това има ето тук. Това е от – ще дам точна информация – от "Биология" на издателство Оупънстакс Колидж и показва как може да се получи генетичен дрейф. Ето тук, ще ти покажа много малка популация от 10 зайчета. Имаме ген за цвета и този ген има два варианта или два алела. Единият вариант означаваме с главно Б (В), а другият с малко б (b). Главното Б (В) е диминантно. Това, което ще покажа, е наподобяващо Менделов пример. Ако зайчето има два гена с малки букви, две бели алела, ще бъде бяло. Ако имаме 2 кафяви алела, тоест главни букви, ще бъде кафяво, и ако е хетерозиготно – има два различни алела, пак ще бъде кафяво. Както виждаш тук, има няколко хетерозиготни организми в тази наистина малка популация. Но ако само преброиш големите букви спрямо малките, ще видиш, че са равни на брой. Така че честотата, ако трябва да вземеш случайни алели от тази популация, е еднакво вероятно да избереш главна буква, колкото и малка. Въпреки че фенотипът – виждате много повече кафяви – всички тези шест кафяви имат както главна буква, така и малка. Да кажем, че има популация, в която дали си кафяв, или бял, няма значение. Няма по-голяма вероятност да оцелееш и да се възпроизвеждаш, ако си кафяв, а не бял. Но просто случайно, по чиста случайност, петте зайчета отгоре са тези, които могат да се размножават, а долните пет са тези, които не могат. Някой може да каже – защо избра горните пет? Не съм ги избрал, просто давам пример. Можеха да са долните пет. Можеха да са само тези двете или само двете бели, които да могат да се размножават. Това е чиста случайност. Или пък може да бъде заради белезите, които не са свързани с алелите, за които говорим. Но от гледна точка на тези алели, изглежда случайност. В следващото поколение тези пет зайчета се размножават и виждаме следната ситуация. Чисто случайно, както виждаш, честотата на гените на главната буква Б (В) се увеличава от 50% от алелите в популацията на 70%. Може да има и друга случайност не казвам, че непременно така ще се случи. Може да се случи по друг начин. Може да се получи и така – въпреки че тази първа случайност се е получила, може би сега изведнъж бялото зайче може да се възпроизвежда доста, но може и да не се получи така. Може би тези две кафяви зайчета, които са хомозиготни за доминантния белег, са способни да се размножават, но отново, това няма нищо общо с приспособимостта. Така че те са способни да се възпроизвеждат и изведнъж белият алел е напълно изчезнал от околната среда. Причината защо това се е случило не е в това, че белият алел някак си е направил зайчетата по-неприспособими. Всъщност, той дори може да има малко предимство. Възможно е в тази околна среда, в която са зайчетата, този цвят може дори да е бил по-благоприятен, но заради случайност изчезва от популацията. Общата идея на генетичния дрейф – нека просто да сравним – при естествения отбор избираме, или околната среда избира белези, които да са по-благоприятни за възпроизвеждане, докато генетичният дрейф представлява случайни промени. Случайни промени при възпроизвеждането на популацията. Както можеш да си представиш, просто ти дадох пример с 10 зайчета и това, което ти описах, е много по-вероятно да се случи с малки популации. Много по-вероятно Много по-вероятно при малобройни популации. Имаме видеа по статистика в Кан академия, но вероятността това да се случи с 10 зайчета в сравнение с вероятността да се случи това, което току-що описах, с 10 милиона зайчета, е много различна. Много по-вероятно е да се случи с малка популация. Голяма част от темите за генетичния дрейф са свързани с малки популации. Всъщност, често биолозите се притесняват за малките популации най-вече заради генетичния дрейф. Заради случайни причини може да има по-малко разнообразие, по-малко изменения в популацията и дори благоприятните белези могат да бъдат избирани на случаен принцип. Има два вида генетичен дрейф, които често се приемат като причина за извънредно редуциране на популацията и значително намаляване на популациите. Едното се нарича ефект "Гърло на бутилка". Нека го запиша. "Гърло на бутилка" Ефект "Гърло на бутилка" А другото – ефект на основаване. Ще го запиша тук. Ефект на основаване. И при двата вида се наблюдава значително редуциране на популацията, но поради малко по-различни причини. Ефект "Гърло на бутилка" имаме при някакво голямо бедствие или събитие, което избива голяма част от популацията, и само малка част от нея успява да оцелее. И причината да се нарича "Гърло на бутилка" е – представи си, че тук има бутилка и вътре в нея имаме различни цветове топчета. Има няколко жълти, няколко пурпурни и няколко сини топчета. Това са цветовете, които обикновено използвам. Имаме няколко сини топчета. Имаме голямо разнообразие в нашата първоначална популация. Но си представи, че ги изсипваме от бутилката, може би има някакво голямо бедствие и само две от тези топчета оцеляват, или, да кажем, само четири от тях оцеляват. Както ги гледаш, кои ли ще са топчетата, които ще паднат от бутилката? Това е просто метафора. Очевидно, няма да поставим различните популации в бутилки. Но след това бедствие, само шепа ще оцелеят и вероятно няма да носят белези, които по някакъв начин са по-желани или ги правят по-приспособими за околната среда, отколкото останалите, но просто случайно, заради бедствието, те са оцелелите. И изведнъж имаме огромно редуциране не само на популацията, но също и на разнообразието в нея. Много гени дори ще са изчезнали и всъщност имаме извънредна форма на настъпил генетичен дрейф. Другият пример е за ефекта на основаването, при който също има драстично намаляване на популацията, но не се дължи на природно бедствие. Да кажем, че имаме една популация. Отново имаме много различни алели в тази популация. Има голямо разнообразие в тази популация. Ще ги направя с различни цветове. Има много варианти в тази популация. Да кажем, че всички представители живеят е определен регион, и вероятно са заобиколени от планини. Ще го вдигна нагоре след малко. Да кажем, че тези две сини точици един ден са излезли на разходка и са се отделили от останалата популация. Откриват малко неизвестно планинско проходче и създават някъде нова популация. Ето защо се нарича ефект на основаване. Те са основателите на новата популация, и отново на случаен принцип, те са по-малко разнообразни. Те представляват по-малка популация и са непропорционално... или както в този случай – всичките са сини. Сега тази популация ще бъде – това е просто процес на генетичен дрейф, в който много алели ще изчезнат заради малката численост на популацията от сини индивиди. И също защото имаме такава малка популация, е вероятно да се получи дори по-голям генетичен дрейф. Това е наистина доста интересно нещо, върху което може да се поразсъждава. Обикновено се отчита връзката между еволюцията и естествения отбор, но естественият отбор не е единственият механизъм на еволюцията. Имаме също и генетичен дрейф, който по същество е резултат не на избирането на благоприятните белези, а на чиста случайност.