معلومة

كيف يمكن "إزالة" السمات التي ليس لها آثار سلبية من خلال التطور؟

كيف يمكن


We are searching data for your request:

Forums and discussions:
Manuals and reference books:
Data from registers:
Wait the end of the search in all databases.
Upon completion, a link will appear to access the found materials.

إذا كان الأشخاص الأكثر ملاءمة للتكاثر هم فقط من يتكاثرون أكثر من غيرهم ، فمن المنطقي أن السمات التي تمنع المرء من التكاثر ستختفي في النهاية من مجموعة سكانية.

ولكن ماذا عن السمات التي ليس لها تأثير على التكاثر ، مثل وجود ضرس العقل؟ لا يحتاجها البشر ، لكنهم لا يمنعوننا من التكاثر أيضًا. إذن ، كيف يتطور البشر إلى ما بعد مرحلة امتلاك أسنان الحكمة أو الصفات المماثلة الأخرى دون أي آثار سلبية؟


عفوا لقد كتبت كثيرا! هذه مقدمة مختصرة تقريبًا لبعض مفاهيم علم الوراثة السكانية.

القليل من المصطلحات أولاً

مكان

الموضع (plur. loci) هو موضع على كروموسوم.

أليل

في مكان معين ، قد يكون للأفراد المختلفين متغيرات مختلفة. قد يكون فرد واحدأتكتابينما قد يكون آخرأتكاعلى سبيل المثال. تسمى هذه المتغيرات "الأليل". الهدف الكامل لعلم الوراثة التطوري هو فهم الخلق (الطفرة) والتغيير في تواتر الأليلات المختلفة في السكان.

تغاير الزيجوت

ربما تعلم أنه في العديد من الأنواع ، نحمل نسختين من كل كروموسوم. لذلك يمكن لفرد واحد أن يحمل ضعف الأليل نفسه في موضع معين أو يمكنه حمل أليلات مختلفة. تغاير الزيجوت المتوقع ($ H $) في موضع معين هو جزء السكان الذي يحمل أليلين مختلفين في هذا الموضع الفردي.

تثبيت

عندما يصل الأليل إلى تردد 1 (100٪) ، فإن هذا الأليل هو الوحيد الموجود في المجموعة (وبالتالي تم القضاء على الأليلات الأخرى) ، نقول إنه وصل إلى التثبيت.

الانتقاء الطبيعي

تسمى العملية التي تصفها في فقرتك الأولى بالانتقاء الطبيعي.

الانتقاء الطبيعي هو اختلاف في اللياقة (= دالة لكل من النجاح الإنجابي والبقاء على قيد الحياة) بين الأنماط الجينية المختلفة. كما قلتم (لكن بكلمات أخرى) ، ستنخفض الأليلات الضارة في التردد بمرور الوقت وستنتهي في النهاية بالتخلص من السكان من خلال الانتقاء الطبيعي.

الانحراف الجيني

هناك عمليات تطورية أخرى غير الانتقاء الطبيعي. عادةً ما يكون الشيء الذي سنهتم به للإجابة على سؤالك هو الانجراف الجيني.

ما هو الانجراف الجيني؟

يشير الانجراف الجيني إلى أخذ عينات عشوائية من السكان من أجل بناء الجيل التالي من السكان. هناك طرق مختلفة لنمذجة الانجراف الجيني (نموذج رايت فيشر ، نموذج موران ، نموذج الاندماج) ولكن دون الحاجة إلى التحدث عن تفاصيل هذه النماذج الرياضية ، من المهم أن تتمكن من تصور دور أخذ العينات العشوائية في التغيير في الأليل التردد عبر الزمن. لهذا ، أدعوك أن تقرأ أولاً لماذا تتناسب قوة الانجراف الجيني عكسياً مع حجم السكان؟ وعندما تنتهي ، عد إلى هذا المنشور.

أحد الأشكال أدناه ، يمكنك أن ترى تأثير الانجراف عبر الزمن. يعتبر الرسم البياني أدناه موقعًا ثنائي الأليلات (موقع يوجد فيه 2 و 2 فقط من الأليلات المختلفة في السكان) بدءًا من التردد الأولي 0.5 (= 50 ٪). كل سطر هو محاكاة منفصلة ويظهر تردد واحد فقط من الأليلين.

يعتبر الرسم البياني أعلاه عددًا من السكان بحجم $ N = 100 $ فرد. أدناه ، نفس أنواع المحاكاة التي يبلغ حجم سكانها $ N = 25 دولارًا للأفراد. كما ترون أن الانحراف الجيني أقوى

كل موضع يخضع للانحراف الجيني سواء كان قيد الاختيار أم لا. ومع ذلك ، إذا كان موضع ما يخضع لانتقاء قوي ، فإن الانجراف الجيني مع القليل من القوة لشرح ما سيتم إصلاحه من الأليل مقارنة عندما يكون الموضع محايدًا.

الانجراف الجيني وفقدان الأليلات

يتضح من الرسم البياني أعلاه أن الانجراف الجيني يمسح أيضًا المتغير من السكان. نحن فقط لا نعرف على وجه اليقين أي المتغير سيتم محوه. لنكون أكثر دقة ، يتم تقليل تغاير الزيجوت المتوقع بسبب الانجراف الجيني بعامل $ frac {1} {2N} $ لكل جيل. يمكن للمرء إجراء الكثير من الحسابات من النماذج الأساسية للانحراف الجيني. على سبيل المثال ، الوقت المتوقع للمحو هو $ bar t (p_0) = - 4N left ( frac {p_0} {1-p_0} right) ln (p_0) $ ، حيث $ p_0 $ هو البداية تردد أليل الفائدة.

والنتيجة المثيرة للاهتمام هي أن احتمال وصول الأليل إلى التثبيت يساوي تردده. إذا كان هناك أفراد $ N $ في السكان ، هناك $ 2N $ الأليلات (ولكن ليس $ 2N $ أليلات مختلفة). إذا كان هناك ، قل 235 أليلاتأبين السكان و 2n دولار - 235 دولار الأليلاتبفي عدد السكان ، ثم على المدى الطويل (حتى يتمكن المرء بالضرورة من إصلاح) احتمالية تثبيت الأليلأهو $ frac {235} {2N} $ واحتمال تثبيت الأليلبهو $ frac {2N-235} {2N} = 1- frac {235} {2N} $.

ضرس العقل

في سؤالك ، أنت مهتم بمكان محايد يُفترض أنه محايد. لقد تحدثت عن ضروس العقل كمثال أكثر من كونك مهتمًا بهذه الصفة.

لنفترض أن وجود ضرس العقل محايد تمامًا. لاحظ بالمناسبة أنه كقاعدة عامة ، إذا كان $ 2 N s << 1 $ ، (حيث $ s $ هو معامل التحديد لأليل معين) ، فإن الأليل سوف يتصرف بشكل أساسي كما لو كان أليلًا متعادلًا. لذلك ، إذا كانت ضروس العقل محايدة ، فإن احتمال اختفاء هذه السمة على المدى الطويل يعتمد على تواتر الأليل الذي يسبب هذه الصفة. حتى الآن ، افترضت أننا كنا مهتمين بموضع واحد فقط. في الواقع ، الاختلاف في العديد من السمات ناتج عن التباين في عدة مواقع. في مثل هذه الحالة ، تكون العمليات الحسابية أقل مباشرة إلى الأمام (لكنها لا تزال ممكنة). لا أعرف الأساس الجيني لأسنان الحكمة ، لذا لا يمكنني عمل تنبؤات جيدة لتطور هذه السمة بالذات.

عمليات تطورية أخرى

فيما يلي بعض الأمثلة على الاهتمام

انسياب الجينات

لاحظ بالطبع أن هناك عمليات أخرى يجب مراعاتها عند محاولة التنبؤ بمصير أليل أو سمة معينة. على سبيل المثال ، في مجموعة سكانية معينة قد يكون لديك تدفق مهاجرين يأتي من مجموعة سكانية حيث تم إصلاح أليل واحد وبالتالي يؤثر على تردد الأليل في السكان البؤري. وهذا ما يسمى تدفق الجينات.

آثار هيل روبرتسون

لا تنس أبدًا أن الموضع ليس وحده في كروموسومه. وهو مرتبط فعليًا بمواقع أخرى وسيؤثر الضغط الانتقائي في مواضع أخرى على تردد الأليل في الموقع البؤري. وهذا ما يسمى بتأثيرات هيل-روبرتسون.

الطفرات

بالطبع ، عندما لا يكون الموضع متعدد الأشكال (يحتوي على أليل واحد فقط) ، فإن الطفرات هي المصدر النهائي للتباين. عندما يكون الموضع متعدد الأشكال ، فمن المحتمل أن يكون للطفرات تأثير طفيف على تردد الأليل (على الرغم من أنه يعتمد على حجم ونوع الموضع ويعتمد على ما إذا كانت الطفرات يمكن أن تشكل أليلات وظيفية جديدة).

تعدد الأشكال والتغاير بين الصفات المظهرية

لا تتطور سمة النمط الظاهري بشكل مستقل. إذا كانت ضروس العقل نتيجة لتفعيل المسار الجزيئي لمقاومة فيروس نقص المناعة البشرية (وهو على الأرجح ليس كذلك) ، فلن تتطور ضروس العقل كصفة محايدة. يقال إن الموضع الذي يؤثر على العديد من السمات له تأثيرات متعددة الاتجاهات.


أنت محق في التفكير في أن السمات التي تحسن (تعرقل) معدل التكاثر يجب أن تنتشر من خلال (إزالة من) السكان عن طريق الانتقاء. لكن، تعتمد عملية التطور على أكثر من مجرد الاختيار.

هناك أربع آليات يعمل التطور من خلالها ؛ الطفرة والهجرة والانجراف والاختيار. تجلب الطفرة تباينًا جديدًا في السكان ، مع حدوث تغييرات في الحمض النووي (على سبيل المثالأيصبحتيفي التسلسل الجيني). يمكن للهجرة أن تضيف وتزيل التباين عن المجموعات السكانية ، ولكنها آلية تطور داخل الأنواع (بحكم التعريف لا ينبغي أن يكون هناك هجرة جينية بين الأنواع). الانجراف هو التغيير في التنوع الجيني الذي يأتي من الاختلاف العشوائي في النجاح الإنجابي. مع الانجراف ، لا يوجد ارتباط بين الجينات ومعدل التكاثر ، أي أنه من المحتمل بشكل متساوٍ أن تتكاثر حاملات أليل واحد بشكل متساوٍ مثل ناقلات الأليلات البديلة.

يعمل الانتقاء عندما يكون هناك تباين بين التكاثر (اللياقة) والجينات التي يحملها المرء ، أي أن حاملي أليل واحد ينتج نسلًا أكثر من حاملي الأليل البديل. قد يحدث هذا لأن الجين ، على سبيل المثال ، يحسن الخصوبة.

عندما تفكر في تطور السمات المحايدة (أو شبه المحايدة) فإنك تفكر في التطور عبر الآليات الثلاث الأولى (الطفرة ، الهجرة ، الانجراف). المجموعات الصغيرة معرضة لفقدان التنوع الجيني عن طريق الانجراف أكثر من المجموعات الكبيرة ، وهنا محاكاة لعشرة مجموعات تزيد عن 250 جيلًا ، حيث يبلغ حجم السكان 200 على اليسار ، و 2000 على اليمين. يمكنك أن ترى أن التجمعات السكانية الأصغر لديها ميل أعلى لتثبيت أليل واحد ، وهذا مع عدم حدوث اختيار.

تستمر العديد من السمات المحايدة لعدة أجيال لأنها مجرد يانصيب ، وفي النهاية يجب أن تضيع من السكان ، لكن لا يمكننا معرفة متى.

علاوة على ذلك ، قد لا تكون الجينات التي تسبب تباينًا محايدًا خاضعة للاختيار المباشر ، ولكن يمكن أن تكون مرتبطة بالمواضع قيد الاختيار ، وبالتالي تتأثر بالانتقاء غير المباشر ، أو يمكن أن يكون لها تأثيرات متعددة (تعدد الأشكال ؛ على سبيل المثال الجين الذي يسبب التعبير عن محايد. تؤثر السمة أيضًا على التعبير عن سمة محددة).