Language
Country/Area
No result found
Двухострый меч генетической мутации: как хорошие и плохие мутации влияют на эволюцию?
Генные мутации играют важную роль в истории жизни, и эти мутации обычно можно разделить на «хорошие мутации» и «плохие мутации». Первое может позволить организмам адаптироваться к окружающей среде, тогда как второе может привести к снижению способности организма к выживанию или даже к вымиранию. Согласно исследованию, влияние генных мутаций тесно связано с «генетической нагрузкой», которая является мерой, отражающей адаптивность популяции и играющей ключевую роль в процессе отбора и эволюции.
Генная нагрузка относится к разнице между приспособленностью среднего генотипа в популяции и приспособленностью референтного генотипа. Высокая генная нагрузка может поставить популяцию под угрозу вымирания.
Чтобы понять эффекты генетической нагрузки, нам сначала нужно понять ее основные концепции. Генетическую нагрузку можно определить как меру, отражающую выживаемость средней особи в популяции и разрыв между потенциально оптимальными генотипами. Конечно, такие сравнения непросты, поскольку на выбор «лучшего генотипа» влияют многочисленные факторы, включая среду, в которой обитает вид, и экологические проблемы, с которыми он сталкивается.
Генетическая нагрузка складывается из нескольких факторов, наиболее важными из которых являются вредные мутации. Эти мутации часто приводят к снижению приспособленности организма, а общая мутационная нагрузка представляет собой сумму этих вредных изменений. Согласно теореме Холдейна-Мюллера, мутационная нагрузка связана со скоростью возникновения вредных мутаций, на которую не влияет коэффициент отбора. Другими словами, независимо от того, является ли мутация крайне вредной или умеренно вредной, ее влияние на общую приспособленность будет рассматриваться одинаково.
У бесполых видов случайное накопление вредных мутаций известно как храповик Мюллера; это означает, что как только наиболее приспособленный генотип утрачен, его невозможно восстановить посредством генетической рекомбинации.
Считается, что половое размножение снижает генетическую нагрузку, устраняя вредные мутации в популяции. Это также может объяснить, почему многие виды предпочитают размножаться половым, а не бесполым путем. В процессе полового размножения вредные комбинации генов могут быть отфильтрованы посредством рекомбинации генов, тем самым улучшая общую приспособленность.
Однако не все мутации вредны; могут появляться и новые полезные мутации. Мутация становится полезной вариацией, когда она дает организму преимущество перед конкурентами. Эта изменчивость способствует адаптации популяции, особенно при высоких генетических нагрузках. В этом контексте возникновение полезных мутаций становится все более важным для выживания популяции.
В популяциях с высокой генной нагрузкой полезные мутации могут создавать генотипы, которые лучше подходят к окружающей среде, чем предыдущие, что является важным фактором, движущим эволюцию.
Помимо мутаций, на генную нагрузку могут также влиять инбридинг и генетическая рекомбинация. Инбридинг может привести к проявлению рецессивных вредных аллелей, что может снизить приспособленность в краткосрочной перспективе. Хотя некоторые виды привыкли к инбридингу и могут в ходе этого процесса устранять некоторые вредные гены, в долгосрочной перспективе этот процесс может подвергнуть всю популяцию более высокому риску вымирания.
В процессе рекомбинации генов сочетание различных генов может приводить к неблагоприятным комбинациям генов, создавая тем самым так называемую «внешнюю генетическую нагрузку». Этот тип явления указывает на то, что когда эволюционировавшая комбинация аллелей рекомбинирует с другими генами, она может не сохранить свое преимущество, а вместо этого может снизить свою приспособленность.
Миграция также может стать причиной генетической нагрузки. В окружающей среде организмы из других регионов могут привносить некоторые адаптивные гены, но в то же время они могут привносить и вредные гены, которые не адаптированы к местной среде, влияя на приспособленность местных видов.
Влияние мутаций генов, несомненно, является важным вопросом, который нельзя игнорировать в эволюционном процессе. Будь то вредные мутации или полезные изменения, они постоянно формируют эволюционный путь организмов. Что касается будущего, нам следует глубоко задуматься: как в постоянно меняющемся биологическом мире генетические мутации будут определять судьбу видов?
