Flaskhalseffekt

"Flaskhalseffekten"  är en minskning av genpoolen (det vill säga genetisk mångfald ) i en population på grund av passerandet av en period under vilken, av olika skäl, en kritisk minskning av dess antal inträffar, senare återställd. Minskningen av genetisk mångfald leder till en förändring i de relativa och absoluta frekvenserna av alleler av gener, så denna effekt anses vara en av evolutionens faktorer .

Perioder i befolkningshistoria

1. Inledningsvis har befolkningen stor genetisk mångfald, på grund av dess stora antal, gynnsamma miljöförhållanden och breda utbud .
2. Befolkningen håller på att dö ut, dess antal reduceras till ett fåtal individer. Genpoolen är uttömd. En minskning av populationens storlek kan inträffa periodiskt (på grund av den årliga början av en säsong som är ogynnsam för att bibehålla populationsstorleken) eller vid en tidpunkt - som ett resultat av katastrofer.
3. Befolkningen ökar igen, men den genetiska mångfalden återställs inte. Förutsättningar skapas för slumpmässig variation av allelfrekvenser i en populationsgendrift . Dessutom är små populationer benägna att inavel .

Visuell visning

Namnet "flaskhalseffekt" visar tydligt ett av sätten som populationens storlek visas på. Om vi ​​schematiskt visar populationsstorleken vid en tidpunkt som en horisontell remsa eller ellips och antalet vid efterföljande ögonblick - på samma sätt, men proportionellt högre över den första bilden, kommer fall av en kraftig minskning av antalet att se ut som försmalning av bilden i den övre delen, som grafiskt liknar halsen på en flask.

Flaskhalseffekten i verkliga populationer

Passagen genom "flaskhalsen" är typisk för populationer av många arter av insekter , som kraftigt minskar deras antal under höst-vårperioden. Speciellt minskar populationerna av Drosophila melanogaster i Ryssland och angränsande länder kraftigt sitt antal på vintern och återställer årligen sin storlek på sommaren. Sådana populationsminskningar leder till betydande förändringar i frekvenserna av de studerade genetiska markörerna [1] . Vid återställande av antalet arter som var på väg att dö ut sker också en minskning av den genetiska mångfalden på grund av flaskhalseffekten.

Ett klassiskt exempel på effekten i aktion är gepardpopulationen . Med hjälp av moderna metoder för genetisk analys fann man att geparder har mycket liten genetisk mångfald (det antas att endast ett par individer överlevde som ett resultat av någon form av katastrof). Bristen på genetisk mångfald har satt denna art på randen av utrotning. För närvarande fortsätter antalet geparder att minska och har mindre än 20 tusen individer. Flaskhalseffekten påverkade livsdugligheten för hela arten: geparder har en ökad känslighet för sjukdomar och olika avvikelser som leder till minskad fertilitet [2] .

Ett modernt exempel på flaskhalseffekten är saigapopulationen . Antalet Saiga har minskat med 95 % från cirka 1 miljon 1990 till mindre än 30 000 2004 , främst på grund av tjuvjakt för traditionell kinesisk medicin [3] .

Mänsklig befolkning

Enligt data publicerade i tidskriften Proceedings of the National Academy of Sciences , för cirka 1,2 miljoner år sedan, minskade den mänskliga befolkningen till 18,5 tusen människor (enligt andra uppskattningar - upp till 26 tusen människor) [4] [5] .

År 2008 föreslog The American Journal of Human Genetics att för cirka 75 000 år sedan [6] efter utbrottet av supervulkanen Toba reducerades den mänskliga befolkningen till 2 tusen människor [7] [8] . Det har föreslagits att från den afrikanska befolkningen av människor, förfäder till hela mänskligheten, överlevde omkring 10 tusen människor denna händelse [9] [10] .

Baserat på analysen av Y-kromosomer fann forskare vid Stanford University också att den mänskliga befolkningen passerade genom en annan "flaskhals" runt 5000-3000 f.Kr. [11] .

Pingelap Island ( Federated States of Micronesia ) är anmärkningsvärt för det faktum att en stor del av dess invånare lider av total färgblindhet . Detta tillskrivs flaskhalseffekten: efter den katastrofala tyfonen 1775 och hungersnöden som följde överlevde endast ett 20-tal personer på ön, och en av dem var bärare av motsvarande gen [12] [13] .

Inom teknik

Den används för att odla enkristaller genom zonsmältningsmetoden: en avsmalning görs på kristallen, genom vilken en liten andel kristalliter växer på grund av konkurrens mellan kristalliter. Genom att upprepa flera gånger är det möjligt att säkerställa att endast en kristallit finns kvar, vilket ger en enda kristall.

Se även

• Haplogrupper
• Finska ärftliga sjukdomar

Anteckningar

1. ↑ Golubovsky M. D., Ivanov Yu . 1974. V. 10. Nr 4. S. 72-83.
2. ↑ Morton Jenkins "101 nyckelidéer: Evolution", M., FAIR-PRESS, 2001, sid. 225-227, ISBN 5-8183-0354-3 .
3. ↑ Saiga -sagan  .
4. ↑ Lucky (Mänskligheten har varit på gränsen till utrotning flera gånger)
5. ↑ Människor var en gång en utrotningshotad art
6. ↑ Christine S. Lane , Ben T. Chorn , Thomas C. Johnson . Aska från Toba-superuptionen i Malawisjön visar ingen vulkanisk vinter i Östafrika vid 75 ka // PNAS 29 april 2013
7. ↑ The Dawn of Human Matrilineal Diversity
8. ↑ Befolkningsflaskhalsar och pleistocen mänsklig evolution
9. ↑ "Toba träffade inte mänsklighetens 'flaskstrupe'...". (Maj 2013)
10. ↑ Christine S. Lane , Ben T. Chorn , Thomas C. Johnson . (2013). "Aska från Toba-superuptionen i Malawisjön visar ingen vulkanvinter i Östafrika vid 75 ka"
11. ↑ Mystisk manlig utrotning förklaras.
12. ↑ Morton, N.E.; Hussels, IE; Lew, R.; Little, G. F. (1972). "Pingelap och Mokil Atolls: historisk genetik" . American Journal of Human Genetics . 24 (3): 277-289. PMC  1762283 . PMID  4537352 .
13. ↑ Hussels, IE; Mortons, N.E. (1972). "Pingelap och Mokil Atolls: achromatopsia" . American Journal of Human Genetics . 24 (3): 304-309. PMC  1762260 . PMID  4555088 .

Litteratur

1. Kaidanov L. Z. Populationers genetik. - M .: Högre skola, 1996. - 320 sid.