5 العوامل التي تؤثر على التوازن الوراثي

بعض العوامل الرئيسية التي تؤثر على التوازن الوراثي وتحفز التباين في عدد السكان هي كما يلي: (أ) التحولات (ب) إعادة التركيب أثناء الاستنساخ الجنسي (ج) الجينات الانجراف (د) الهجرة الجينية (الجينات) (E) الانتقاء الطبيعي .

وفقًا لقانون هاردي-واينبرغ للأتزان ، يبقى التواتر النسبي للأليل في عدد السكان ثابتًا من جيل إلى جيل في مجموعة من الكائنات الحية التي تتكاثر جنسياً عندما:

(1) إن عدد السكان كبير بما فيه الكفاية بحيث يمكن تجاهل حادث أخذ العينات

(ثانيا) يحدث التزاوج عشوائيا.

(3) لا تحدث طفرة أو إذا حدثت ، فإن المعدل نفسه في كلا الاتجاهين

(4) جميع أفراد السكان على قيد الحياة والمساواة في معدلات الإنجاب

العوامل المؤثرة على توازن هاردي-فاينبرغ:

هناك خمسة عوامل تؤثر على التوازن الوراثي وتحفز التباين في عدد السكان. هذه العوامل تسمى العوامل التطورية.

(أ) الطفرات:

هذه تتميز:

(1) هذه التغيرات المفاجئة والكبيرة والوراثة في المادة الوراثية.

(2) تكون الطفرات عشوائية (عشوائية) وتحدث في كل الاتجاهات.

(3) معظم الطفرات ضارة أو محايدة. يقدر أنه واحد فقط من أصل 1000 طفرات مفيد.

(4) إن معدل التحور منخفض جدا ، أي بمعدل واحد لكل مليون أو واحد في عدة ملايين من المواقع الجينية. لكن معدل الطفرات كافٍ لإنتاج تقلبية جينية كبيرة.

(5) تكون بعض الطفرات مسبقة للتقدم وتظهر حتى دون التعرض لبيئة معينة. هذه صريحة وتصبح مفيدة فقط عندما بعد التعرض لبيئة جديدة والتي تحدد فقط الطفرات preadaptive التي وقعت في وقت سابق.

تم إثبات وجود طفرات مسبقة للتطور في Escherichia coli تجريبياً بواسطة إستر ليدربيرج (1952) في تجربة النسخ المتماثلة (شرح في داروينية جديدة).

(6) على أساس كمية المادة الجينية المعنية ، تكون الطفرات من ثلاثة أنواع (الجدول 7.15):

(vii) على أساس أصلها ، تكون الطفرات من نوعين (الجدول 7.16):

جدول 7.16. الفروق بين الطفرات العفوية والمستحثة.

(8) أهمية الطفرات:

(أ) تنشأ التغيرات وتحافظ على الاختلافات داخل السكان.

(ب) هذه أيضا إدخال جينات وأليلات جديدة في تجمع الجينات (الشكل 7.45).

(ج) قد يؤدي تراكم الطفرات على عدد من الأجيال إلى الانتواع.

(ب) إعادة التشكيل أثناء التكاثر الجنسي:

يتضمن إعادة التركيب إعادة خلط جينات الكروموسومات. فرص إعادة التركيب هي أكثر في تلك الكائنات التي تخضع للتكاثر الجنسي الذي ينطوي على gametogenesis تليها الإخصاب.

يتضمن التكاثر الجنسي إعادة التركيب خلال ثلاث مراحل:

(1) العبور (الشكل 7.46):

وهو ينطوي على تبادل المواد الجينية بين الكروماتيدات غير الشقيقة من الكروموسومات المتجانسة.

آلية العبور تتضمن المراحل التالية:

(أ) يتضمن التشابك اقتران الكروموسومات المتماثلة خلال مرحلة الزيجوتن من الطور الأول من الانقسام الاختزالي لتشكيل الثنائيات ثنائية التكافؤ.

(ب) تشكيل Tetrad كما يتكون كل ثنائي التكافؤ من أربعة الكروماتيد خلال مرحلة pachytene من الانقسام الاختزالي.

(ج) تشكيل chiasma بسبب لف من الكروماتيدات غير الشقيقة من الكروموسومات المتجانسة لتشكيل نقاط على شكل X ، ودعا chiasma.

(د) يشمل العبور تبادل المواد الجينية.

(2) عن طريق تشكيلة مستقلة من الكروموسومات:

خلال الطور التحليلي الأول ، يرتب الثعابين عند خط استواء المغزل في لوحين استوائيين أو طوليين. أثناء الطور الأول ، تتحرك الكروموسومات المتجانسة نحو القطبين المعاكسين. وهذا ما يسمى الاختلال وينتج عنه تقليل عدد الكروموسومات. تحدث التباينات أثناء ترتيب الفرصة بين الثنائيات خلال الطور الأول من الانقسام الاختزالي.

يعتمد عدد إعادة التركيب الناتج على عدد الثنائيات ثنائية التكافؤ الموجودة في الكائن الحي ويتم إعطائها بواسطة الصيغة 2 ⁿ (حيث تمثل n عدد الثنائيات) ، على سبيل المثال في الإنسان ، سيكون عدد المجموعات المحتملة من الأمشاج 8.6 x 10 ⁶ (2) ²³ ).

(3) عن طريق التسميد العشوائي:

إنه ينطوي على فرصة لامتصاص الأمشاج ، على سبيل المثال ، في الإنسان ، عدد الأنواع الممكنة من البيضة الملقحة تكون 70 × 10 ¹² . كما هو الحال مع أي حيوان منوي مع أي مجموعة من الجينات يمكن أن تندمج مع أي بويضة مع أي مجموعة من الجينات.

الدلالة:

بسبب إعادة التركيب ، على الرغم من إجراء إعادة تشكيل فقط من الأحرف الموجودة بالفعل ولا يتم إنتاج جينات جديدة ولكنها تؤدي إلى إعادة توزيع سمات مختلفة لأفراد مختلفين من السكان. توليفات مختلفة تجلب التنوع في النمط الجيني والظهور من الكائنات الحية المختلفة. لذا فإن إعادة التركيب هي عامل التطور.

(ج) الانجراف الوراثي:

إنه التغيير العشوائي في تردد الأليلات التي تحدث بتقلبات الصدفة. يتميز ب:

(ط) هو خطأ في أخذ العينة ذي الحدين من البركة الجينية ، أي أن الأليلات التي تشكل البركة الجينية للجيل القادم هي عينة من أليلات السكان الحاليين.

(2) يؤثر الانجراف الوراثي دائمًا على ترددات الأليلات ويتناسب عكسًا مع حجم السكان. لذا فإن الانجراف الوراثي هو الأكثر أهمية في التجمعات السكانية الصغيرة جداً التي تزداد فيها فرص زواج الأقارب مما يزيد من تواتر الأفراد متماثلي الزيجوت في الألائل المتنحية ، والتي قد يكون كثير منها ضارًا.

(3) يحدث الانجراف الوراثي عندما تفصل مجموعة صغيرة عن مجموعة أكبر من السكان وقد لا تمتلك جميع الأليلات أو قد تختلف عن السلالة الأبوية في ترددات بعض الجينات. وهذا ما يفسر الفرق بين سكان الجزر وسكان البر الرئيسي.

(4) في عدد قليل من السكان ، قد يؤدي حدث الصدفة (مثل العاصفة الثلجية) إلى زيادة وتيرة شخصية ذات قيمة تكيفية قليلة.

(5) الانجراف الوراثي يمكن أن يعمل أيضًا من خلال تأثير المؤسس. في هذا ، يمكن أن يسبب الانجراف الوراثي تغيرات جذرية في ترددات الأليل في مجموعة سكانية مشتقة من مجموعات صغيرة من المستعمرين ، تسمى مؤسسي ، إلى موطن جديد.

لا يملك هؤلاء المؤسسون جميع الأليلات الموجودة في مصدرهم. ويصبح هؤلاء المؤسسون مختلفين بسرعة عن السكان الأبويين وقد يشكلون نوعًا جديدًا ، مثل تطور عصافير داروين على جزر غالاباغوس التي ربما كانت مشتقة من عدد قليل من المؤسسين الأوليين.

(6) عنق الزجاجة السكاني (الشكل 7.47):

إنه انخفاض في ترددات الأليل الناجم عن انخفاض حاد في حجم السكان يسمى تحطم السكان على سبيل المثال انخفاض في عدد الفهود في أفريقيا بسبب الإفراط في الصيد. وحيث أن مجموعة الجينات المحددة محدودة ، فإن عنق الزجاجة السكاني غالباً ما يمنع الأنواع من استعادة ثرائها السابق ، لذا فإن السكان الجدد لديهم مجموعة موروثة محدودة للغاية مقارنة بالعدد الأكبر من الأهل.

(د) الهجرة الجينية (الجينات):

لا يتم عزل معظم السكان إلا بشكل جزئي عن مجموعات أخرى من نفس النوع. عادة ما تحدث بعض الهجرة-الهجرة (الخروج من بعض الأفراد من السكان) أو الهجرة (دخول بعض أفراد المجتمع إلى مجموعة أخرى من نفس النوع) بين السكان.

وينتج عن الهجرة إضافة أليلات جديدة إلى مجموعة الجينات الموجودة وتغيير ترددات الأليل. تعتمد درجة التغيرات في ترددات الأليل على الاختلافات بين التراكيب الوراثية للمهاجرين والسكان الأصليين.

إذا لم يكن هناك اختلافات وراثية كثيرة ، فإن دخول عدد صغير من المهاجرين لن يغير كثيرا من ترددات الأليل. ومع ذلك ، إذا كان السكان مختلفين وراثياً تمامًا ، يمكن أن تؤدي كمية صغيرة من الهجرة إلى تغييرات كبيرة في ترددات الأليل.

إذا كان الأفراد المهاجرون يتزاوجون مع أفراد من السكان المحليين ، يُدعى التهجين ، فإن ذلك قد يجلب العديد من الأليلات الجديدة إلى الجينات المحلية للمجموعة المضيفة. هذا ما يسمى الهجرة الجينية. إذا كانت الأنواع الهجينة بين الأنواع خصبة ، فإن هذه قد تبدأ اتجاه جديد في التطور الذي يؤدي إلى تكوين أنواع جديدة.

هذا الإضافة أو إزالة الأليلات عندما يدخل الأفراد أو يغادروا سكانًا من منطقة محلية أخرى يسمى تدفّق الجينات. يقلل تدفق الجينات غير المقيدة من الاختلافات بين تجمعات الجينات ويقلل من التفرقة بين المجموعات السكانية المختلفة.

جدول 7.17. الاختلافات بين التطور الجزئي وتطور الماكرو.

(هـ) الانتقاء الطبيعي:

(ط) التعريف:

إن العملية التي يفضل بها الأفراد المتكيفين بشكل أفضل نسبياً من السكان غير المتجانسين من قبل الطبيعة على الأفراد الأقل تكييفاً تسمى الانتقاء الطبيعي.

(2) الآلية:

عملية الانتقاء الطبيعي تعمل من خلال التكاثر التفاضلي.

ويعني ذلك أن هؤلاء الأفراد ، الذين يتكيفون بشكل أفضل مع البيئة ، يعيشون لفترة أطول ويتكاثرون بمعدل أعلى وينتجون ذرية أكثر من أولئك الأقل تكيفًا.

وبالتالي ، يساهم المصممون بنسبة أكبر نسبياً من الجينات في المجموعة الجينية للجيل القادم بينما ينتج الأفراد الأقل تكيفًا ذرية أقل. إذا استمر التناسل التفاضلي لعدد من الأجيال ، فإن جينات هؤلاء الأفراد الذين ينتجون مزيدًا من النسل سوف تصبح هي السائدة في مجموعة الجينات من السكان (الشكل 7.48):

بسبب الاتصال الجنسي ، هناك تدفق حر للجينات بحيث تنعكس التقلبية الوراثية التي تظهر في بعض الأفراد ، تدريجيا من ديمي إلى ديمي آخر ، من ديمي إلى السكان ثم على السكان الشقيقين المجاورين وأخيرا على معظم أعضاء محيط. لذا فإن الانتقاء الطبيعي يسبب تغيرات تدريجية في ترددات الجينات ، أي أن تواتر الجينات التكيفية يزداد بينما يقل تواتر الجينات الأقل تكيفًا.

لذا ، فإن الانتقاء الطبيعي للداروينية الجديدة يعمل كقوة إبداعية ويعمل من خلال النجاح الإنجابي المقارن. تراكم هذه الاختلافات يؤدي إلى أصل نوع جديد.

(3) أنواع الانتقاء الطبيعي:

الأنواع الثلاثة المختلفة للاختيارات الطبيعية هي:

1. استقرار أو توازن الاختيار:

إنه يؤدي إلى القضاء على الكائنات الحية التي لديها أحرف أكثر من اللازم ويحافظ على السكان المتجانسة والتي هي ثابتة وراثيا. انها تفضل النمط الظاهري أو العادي ، في حين يزيل الأفراد مع تعبيرات شديدة. في هذا ، المزيد من الأفراد يكتسبون قيمة شخصية متوسطة.

يقلل من التباين ولكن لا يغير قيمة المتوسط. انها نتائج بطيئة جدا معدل التطور. إذا رسمنا منحنى رسوميًا للسكان ، فسيكون على شكل جرس. يضيق المنحنى على شكل جرس بسبب القضاء على المتغيرات المتطرفة (الشكل 7.49).

مثال:

فقر الدم المنجلي في البشر (أوضح في الداروينية الجديدة).

2. اختيار الاتجاه أو التقدم:

في هذا الاختيار ، يتغير السكان باتجاه واحد معين جنبا إلى جنب مع التغيير في البيئة. بما أن البيئة تمر بتغير مستمر ، فإن الكائنات الحية التي اكتسبت شخصيات جديدة تبقى على قيد الحياة ويتم التخلص منها بشكل تدريجي (الشكل 7.50).

في هذا ، يتم التخلص من الأفراد في أحد المتطرفين (أقل تكييفاً) في حين يفضل الأفراد في أقصى الحالات المتطرفة (أكثر تكييفاً). هذا ينتج عددًا متزايدًا من الأفراد المتكيفين مع السكان عندما يعمل هذا الاختيار لعدة أجيال. في هذا النوع من الاختيار ، يكتسب عدد أكبر من الأفراد قيمة أخرى غير قيمة الأحرف المتوسطة.

أمثلة:

الصناعة الصباغية (أوضح في الداروينية الجديدة):

في هذا ، انخفض عدد فراشات العث (Biston betularia) ذات الألوان الفاتحة تدريجيًا ، بينما ازداد عدد فراشات العث الميلاني (B. carbonaria) التي تظهر الانتقاء الاتجاهي.

البعوض المقاوم للـ "دي دي تي" (أوضح في الداروينية الجديدة):

في هذا ، تم القضاء على البعوض الحساسة وزاد مقاوم في عدد منها. لذا ازداد عدد البعوض المقاوم إظهارًا للاختيار الاتجاهي.

3. اختيار التشويش:

هو نوع من الانتقاء الطبيعي الذي يفضل التعبيرات المتطرفة لصفات معينة لزيادة التباين في عدد السكان. يكسر السكان متجانسة في العديد من الأشكال التكيفية. ينتج عنه تعدد أشكال متوازن.

في هذا النوع من الاختيار ، يكتسب عدد أكبر من الأفراد قيمة الأحرف الطرفية في طرفي منحنى التوزيع. هذا النوع من الانتقاء نادر ويقضي على معظم الأعضاء بالتعبير المتوسط ​​لذلك ينتج ذروتين في توزيع سمة (الشكل 7.51).

مثال:

في البحر ، ثلاثة أنواع من القواقع أي أبيض اللون ؛ اللون البني واللون الأسود موجودة. القواقع البيضاء الملونة غير مرئية عندما تغطيه البرنقيل. القواقع السوداء غير مرئية عندما تكون الصخور عارية. لكن الحلزونات ذات اللون البني تؤكل من قبل الحيوانات المفترسة في كلتا الحالتين. لذلك يتم القضاء على هذه تدريجيا.