Pitanje:
Genetska raznolikost i prilagodba
mellamokb
2012-07-20 08:08:52 UTC
view on stackexchange narkive permalink

Nešto sam nov u evolucijskoj biologiji, jer sam je proučavao u slobodno vrijeme kao student informatike. Postoji jedna posebna stvar koja me uvijek mučila zbog čega nisam vidio dobar tretman, a odnosi se na prilagodbe na okoliš s obzirom na genetsku raznolikost. Ako je moguće da se stanovništvo prilagodi brzim promjenama okoliša, a nema prilagođavanje za izravno suočavanje s promjenama (poput složenog mozga), čini mi se da svaka generacija u sebi mora imati gotovo sve moguće prilagodba okoliša koju stanovništvo može izraziti (uključujući mnoge nebitne i nekoliko relevantnih za određeni ekološki izazov). Inače, možda će trebati previše generacija da bi se nosilo s promjenom, što bi moglo biti pogubno za populaciju.

Dakle, moje bi pitanje bilo: kako evolucijski biolog objašnjava mehaniku koja stoji iza sposobnosti populacije da brzo prilagoditi? Jesu li većine promjena u okolišu spore ili dovoljno postupne da se populacija dogodi nekoliko generacija nakon mutacija koje će joj omogućiti da preživi, ​​i općenito su u tome uspješne već 3,5 milijarde godina? Ili, je li velika većina mogućih prilagodbi prisutna u gotovo svakoj generaciji i jednostavno ne služi nikakvoj svrsi ili prednosti većini stanovništva ako je pružena "korist" nepotrebna (tj. U stvari su neutralne)? Ili nešto između?

Da, da i da. A prebrza promjena okoliša može ubiti cijelu populaciju, to se događa cijelo vrijeme. (nadamo se barem kad smo zaraženi bakterijama i damo im pakao)
Sviđa mi se primjer vrsta moljaca koje su postale crne bojeći se industrijskim dobom pogođenim ugljenom. svi su gradovi bili crni ... crni feno pojavio se posvuda u roku od 100 godina. jednostavne prilagodbe mogu se pojaviti za nekoliko generacija. Vrste se ne mijenjaju naglo u okruženju, guraju prema novim mjestima i ako se promijene previše, umiru, pa postoji ravnoteža. Planet je prepun vrlo stabilnih okruženja s postupnim vremenima prijenosa i opsegom.
Tri odgovori:
Darlingtonia
2012-08-01 07:04:31 UTC
view on stackexchange narkive permalink

Sjajno pitanje! Mnogo stvari utječe na to kako se brzo populacija ili vrsta mogu prilagoditi novom okruženju, uključujući veličinu populacije, stopu mutacija, vrijeme generacije, postojanu genetsku raznolikost i selektivni pritisak.

Životna raznolikost obuhvaća praktički sve kombinacije tih varijabli. Populacija bakterija mogla bi sadržavati dovoljno raznolikosti da dijelu populacije omogući prevladavanje brzih promjena. Zapravo je primjena antibiotika na bakterijsku populaciju i brojanje preživjelih uobičajena mjera stope mutacija.

S druge strane, organizmi s malom populacijom i dugim vremenima generacije bit će mnogo manje vjerojatno da će prevladati brz promjena okoliša. Zbog toga postoji tolika zabrinutost zbog antropogenih promjena u okolišu, uključujući klimatske promjene.

Teško je dati konačan odgovor, jer je "brza promjena" relativan pojam, a poteškoća u prilagodbi nije nije poznato. Neke upečatljive prilagodbe mogu biti uzrokovane mutacijom jednog baznog para, kao što su kornjaši i leptiri Monarch koji su neosjetljivi na otrovne biljne spojeve.

Važno je istaknuti da prirodni odabir temelji se na relativnoj kondiciji. Stoga će se prilagodljiva mutacija širiti jer je vjerojatno da će nosači biti spremniji od svih njihovih susjeda. To ne znači nužno da će jedinke bez mutacije umrijeti ili se neće uspjeti razmnožiti, već samo da će oni s mutacijom to učiniti bolje.

Isto tako, prilagodbu ne mora nužno uzrokovati promjena okoline i uništavanje svih, osim nekoliko sretnih mutanata, kao u primjeru bakterija. Umjesto toga, promjena okoliša mogla bi otežati stvari, ali sve dok populacija može potrajati, mutacije će i dalje ulaziti u populaciju što bi moglo donijeti selektivnu prednost protiv promjene. Dakle, ne, stanovništvo ne (može) provesti sve moguće prilagodbe. Populacija se ne može prilagoditi okruženju s kojim se nije susrela.

Napokon, vrijedi istaknuti da vrsta može proširiti svoj domet migracijom. Novo, neodgovarajuće okruženje može djelovati kao migracijski ponor (to jest, migranti ga tamo stižu, ali se ne uspijevaju uspostaviti) za obližnje stanovništvo. Ako se to dogodi dovoljno dugo, neki od migranata mogu imati mutaciju koja im omogućuje da se nastane u novom okruženju.

Remi.b
2016-03-13 01:04:33 UTC
view on stackexchange narkive permalink

Dobro je pitanje. Na pitanje je teško odgovoriti, jer

  • Odgovor nije u potpunosti riješen
  • Iza ovog pitanja skrivaju se mnogi utjecajni parametri.

Koliko razumijem, vaše se pitanje može formulirati kao

Imaju li prirodne populacije dovoljno genetske varijance da mogu izravno odgovoriti na promjene u okolišu ili moraju pričekati da se stvori ta varijanta putem mutacija?

Da bih se pozabavio ovim pitanjem, morat ću pretpostaviti da imate neku srednju razinu znanja iz evolucijske biologije.

Kako ih nazivamo dvije alternative?

Do adaptacije može doći odabirom na:

  • Stalna genetska varijansa
  • De novo mutacije

Kako ih možemo razlikovati?

Ovaj je odjeljak uglavnom nadahnut od Barrett i Schluter (2008).

Prilagođavanje iz stalne genetske varijance i iz de novo mutacija obično daje različite ge mrežni potpis.

U usporedbi s novo novo mutacijama, prilagodba stalne genetske varijacije vjerojatno će dovesti do

  • Brže evolucije
    • Budući da je odgovor na novo okruženje neposredan, ne treba čekati još mutacija.
    • Budući da je varijanca kondicije povezana s odabranom osobinom vrlo niska čak i kad se dogodi prva mutacija.
  • Učvršćivanje više alela malih učinaka.
    • Budući da su fenotipske varijance aleli velikih učinaka u prethodnom okruženju vjerojatno štetni i stoga bi bili prilično brzo izbačen iz populacije
    • Jer, ako se adaptacija dogodi iz novonastale mutacije, vjerojatno bi se dogodilo samo nekoliko mutacija koje bi omogućile prilagodbu
  • Širenje recesivnih alela
    • Budući da recesivni aleli mogu doseći relativno visoku frekvenciju u prethodnom okruženju, čak i ako su štetni u homozigotnom mutantu.
    • Budući da recesivni aleli predstavljaju malu ili nikakvu varijansu kondicije na niskoj frekvenciji, pa su stoga vjerojatni i stoga treba puno vremena da se adaptacija dogodi iz recesivnih alela ako su se upravo pojavili kroz de novo mutacije.

Primijetit ćete da moja objašnjenja nisu ekskluzivna i preklapaju se. Svi se oni svode na

  • Lokusi koji uzrokuju velike varijacije kondicije u prethodnom okruženju vjerojatno neće biti izvor prilagodbe iz stalne genetske varijance
  • Lokusi koji u novoj varijanti uzrokuju visoke kondicije okoliš vjerojatno će uzrokovati prilagodbu.

Ako vam je teško razumjeti ove koncepte, možda biste željeli pogledati Fisherov temeljni teorem, Ravnoteža između odabira mutacija i na kraju slijediti neki srednji kurs o mehanizmu prirodne selekcije.

Koji je mehanizam češći?

Događa li se većina adaptacija selekcijom na de novo mutacijama ili selekcijom na stalnoj genetskoj varijansi? Na ovo je pitanje vrlo teško odgovoriti. Ovisi o

  1. vrsti prilagodbe
  2. populaciji od interesa

1. Vrsta prilagodbe

Odgovor će se vjerojatno razlikovati ovisno o tome govorimo li o

  • prilagodbi na promjenjivu okolinu u cijelom rasponu vrsta
    • Važno je i kako se brzo mijenja ovo okruženje, kao što ste primijetili u svom postu.
  • Jedna populacija koja se odvaja od ostatka metapopulacije kako bi polako kolonizirala novo okruženje
  • Prilagođavanje univerzalnoj (neovisnoj o okolini) korisnoj osobini
  • Koevolucijski proces
  • itd ...

2. Populacija od interesa

Različite populacije zadržavaju različitu razinu genetske raznolikosti. Ova razina genetske raznolikosti ovisi o

  • demografskim parametrima
    • kao što su veličina populacije i njezine varijacije kroz vrijeme
  • Evolucijska povijest
    • Kao što je broj nedavnih selektivnih pretraga
  • Okoliš
    • Kao što je raznolikost okruženja prisutnih u rasponu od vrste
    • Kao što su vremenske varijacije
  • Genomska arhitektura
    • Kao što je prisutnost jakih epistaza koje bi mogle prouzročiti veliku količinu skrivenih genetskih varijacije (vidi na primjer Hermisson i Wagner, 2004.) i eventualno "otkrivanje" ove prethodno skrivene genetske varijacije kroz novu mutaciju ili novo okruženje (vidi na primjer La Rouzic 2008).

Primjer

Prisutni troprsti prstenovi u slanoj vodi i slatkoj vodi. Zauzimaju nekoliko zemljopisno izoliranih tijela slatke vode (povezane slanom vodom). Sve populacije prisutne u slatkovodnom okruženju pokazuju slična fenotipska svojstva. Prvo smo pomislili da su se naljepnice više puta prilagođavale ovim slatkovodnim staništima (ponovljena evolucija) kroz de novo mutacije. Međutim, neki radovi sugeriraju da je, budući da je morska populacija palica toliko velika, moguće da postoje postojane genetske varijacije za ove osobine koje su odabrane za slatkovodna staništa. Ispod su neki radovi od interesa

rg255
2016-03-14 18:33:40 UTC
view on stackexchange narkive permalink

Odabir i postupak prilagodbe

Genetska varijacija za kondiciju je odrednica brzine prilagodbe. To je sažeto unutar onoga što je poznato kao Fisherov temeljni teorem:

Stopa povećanja kondicije bilo koje vrste jednaka je njezinoj genetskoj varijaciji u kondiciji

Adaptacija je postupak koji proizlazi iz dvije komponente, selekcije i genetske varijacije. Važnost genetske varijacije bilježi jednačina uzgajivača, gdje je veličina adaptivnog odgovora, $ \ Delta \ bar {z} $, proizvod selekcije, $ \ beta $ i genetske varijance, $ G $:

$ \ Delta \ bar {z} = G \ beta $

Ako nema genetske razlike u kondiciji, ne može biti prilagodbe. Ovo je jer se adaptivna evolucija oslanja na stalno mijenjajuću genetiku populacije. Ako nema razlike u roditeljskoj generaciji, tada reproduktivna varijansa (različiti reproduktivni uspjeh među osobama roditeljske generacije) neće utjecati na učestalost alela. Do adaptacije dolazi jer je reproduktivni uspjeh povezan s genotipom pojedinca. Odabir može proizvesti odgovor djelujući na postojeću genetsku varijaciju ili djelujući na nove genetske varijacije poput one koja je uvedena mutacijom.

Ako se okolina brzo promijeni, može se dogoditi brzi odgovor, sve dok postoji dovoljno genetičkih varijacija koje omogućuju odgovor. Na primjer, pomak u okolišu djelovao na genetsku varijansu u galapagoskim zebama uzrokujući brzu prilagodbu na više niša. Inače, kada nema dovoljno genetske varijance, vrste će se boriti da se prilagode, što će se vjerojatno dogoditi s tekućim brzim klimatskim promjenama, a u budućnosti za vrste koje prolaze genetska uska grla. Svi slučajevi u kojima je odabir pre jak tijekom duljih razdoblja rezultirat će izumiranjem stanovništva zbog neprilagođenosti. Na primjer, primjenom antibiotika na bakterijske infekcije, ako postoje nisu pripadnici pogođene bakterijske populacije koja nose gene otpornosti, populacija će biti izbrisana, ali ako postoje otporne jedinke, populacija će se prilagoditi (samo otporne jedinke nastavit će se reproducirati).

Možete želite pročitati dalje o Fisherovom geometrijskom modelu prilagodbe, uključujući ovaj rad i ravnotežu između odabira mutacija (-drift). Evo dobrog članka o kvantitativnoj genetici prilagodbe.

Jasno je da je evolucija vođena klimom oblikovala biljke u dubokom vremenu i unutar postojećih populacija. Međutim, manje je sigurno može li se prilagodljiva evolucija odvijati dovoljno brzo da održi kondiciju i demografsku stabilnost populacija podvrgnutih izuzetno brzim suvremenim klimatskim promjenama.



Ova pitanja su automatski prevedena s engleskog jezika.Izvorni sadržaj dostupan je na stackexchange-u, što zahvaljujemo na cc by-sa 3.0 licenci pod kojom se distribuira.
Loading...