Что такое эффект основателя в биологии
Эффект основателя
Эффект основателя имеет большое значение для филогенетики популяций — изучения степени родства между популяциями и путей расселения видов. В частности, при расселении Drosophila melanogaster (вида, имеющего афротропическое происхождение) в Евразию, произошла потеря многих вариантов хромосомных инверсий, микросателлитных и изоферментных маркеров.
Эффект основателя имеет значение также для оценки путей расселения древних людей, а также степени родства между современными популяциями или народами.
Связанные понятия
Упоминания в литературе
Связанные понятия (продолжение)
Аллопатрия (от др. греч. allos, «другой» и patris, «родина») или аллопатрическое, географическое видообразование — один из способов видообразования, при котором репродуктивный барьер между видами формируется на основе пространственной изоляции.
Одним из первых специалистов по генетической истории Европы стал Кавалли-Сфорца. На основании генетических данных его команда исследовала расхождение между популяциями. В соответствии с подходом Кавалли-Сфорца все неафриканцы имеют больше генетического сходства между собой, чем с африканцами. Заселение Европы после таяния ледника происходило преимущественно из центральной Азии. Предки европейцев и китайцев, видимо, имели общий генофонд до 20—10 тыс. л. н. Кроме того, новейшие данные демонстрируют.
Гаплогруппа — группа схожих гаплотипов, имеющих общего предка, у которого произошла мутация, унаследованная всеми потомками (обычно — однонуклеотидный полиморфизм). Термин «гаплогруппа» широко применяется в популяционной генетике и генетической генеалогии — науке, изучающей генетическую историю человечества, с помощью исследования гаплогрупп Y-хромосомы (Y-ДНК), митохондриальной ДНК (мтДНК) и ГКГ-гаплогруппы. Генетические маркеры Y-ДНК передаются с Y-хромосомой исключительно по отцовской линии (то.
Эволюция рода Homo в основном происходила в Африке. Первым покинул Африку и заселил Евразию Homo erectus, миграции которого начались около 2 млн лет назад. За экспансией Homo erectus последовала экспансия Homo sapiens. Человек современного типа вышел на Ближний Восток около 70 тыс. лет назад. Отсюда люди направились сначала на восток и около 50 тыс. лет назад заселили Южную Азию, достигнув Австралии около 40 тыс. лет назад. Это было их первое проникновение в земли, где ранее человек ещё не бывал.
Эффект основателя – определение и примеры
Определение основателя эффекта
Эффект основателя – это явление, которое возникает, когда небольшая группа людей становится изолированной от более крупного Население, Независимо от того, на что было похоже первоначальное население, новое население будет напоминать только людей, которые основали меньшую, отличную популяцию. Эффект основателя обусловлен случайностью, которая сопровождает выбор небольшой группы из большей популяции. Чем меньше население, тем выше вероятность того, что небольшое население не будет представлять большее население. Смотрите рисунок ниже. Если те немногие организмы, которые мигрируют или отделяются от родительской популяции, не несут той же частоты аллелей, что и основная популяция, результирующий эффект основателя заставит популяцию, которая отделена, стать генетически отличной от исходной популяции. Это может привести к появлению нового подвида организмов или даже совершенно нового вид достаточно времени
Эффект основателя может иметь место из-за множества различных обстоятельств. Эффект основателя может быть связан с географической изоляцией, когда небольшое количество людей мигрирует в новую область. В этом случае расстояние или препятствия между двумя популяциями делают невозможным скрещивание, и новые популяции становятся генетически различимыми со временем. В другом сценарии мутация может привести к размножению популяции организмов от родительского основания. Без способности скрещиваться с большей популяцией, небольшая популяция становится отдельной. В случае успеха это перерастет в новый вид. Мутации и случайные аллель изменения в небольших группах населения известны как генетический дрейф и основатель эффекта является частью генетического дрейфа.
Примеры эффекта основателя
Генетические заболевания у людей
Многие генетические заболевания распространены в популяции людей частично благодаря эффекту основателя. Небольшие популяции людей либо насильно разделяются, либо по собственному желанию покидают более крупный генетический фонд. Примером эффекта основателя в этом контексте является более высокая частота дефицита фумаразы в популяции членов фундаменталистской церкви. Практики церкви включали в себя эндогамию, или брак в рамках религии, и многоженство, или практику брака нескольких жен. То, что основатели религии не знали, было то, что они несли сильно вредный аллель. Аллель создал форму фумаразы, которая не функционировала. Этот фермент необходим для производства энергии в митохондрии, Без функциональных митохондрий поражаются почти все клетки организма. Дети, которые получают нефункциональный аллель от обоих родителей, имеют серьезные нарушения, как с отклонениями в развитии, так и с умственной отсталостью. Эффект основателя привел к тому, что население, исповедующее эту религию, столкнулось с гораздо большей частотой этого специфического генетического состояния.
Малые острова
Экологи давно изучают маленькие острова, поскольку население между маленькими островами часто демонстрирует удивительное разнообразие. Галапагосские вьюрки, например, представляют несколько видов вьюрков, которые все напоминают вьюрка материка, с различными модификациями. Теория остается, что население на островах находится под влиянием эффекта основателя. Предполагается, что небольшие колонии зябликов были созданы на каждом острове, когда штормы уносили их далеко от береговой линии. Из-за небольшого числа зябликов, которые прибыли на каждый остров, у каждой популяции были только определенные аллели от родительской популяции. Со временем население сильно различалось, как по размеру, так и по ролям, которые они выполняли в экосистема, Подобные примеры были отмечены у амфибий, рептилий и млекопитающих. Эффект основателя является хорошо известной причиной дифференциации между популяциями, которые охватывают большое расстояние. Это известно как эффект последовательного основателя, если отдельные популяции, распределенные по географическому расстоянию, не скрещиваются.
викторина
1. Популяция красных и синих цветов растет в теплице. Садовник покупает новые цветы для сада и собирает два красных цветка. Красные цветы пересажены в ее сад. Через несколько сезонов цветы распустили свои семена и занимают большую часть сада. Они все красные. Что это пример?A. Генетический дрейфB. Узкое место населенияC. Эффект ОснователяD. А и СE. Все вышеперечисленное
Ответ на вопрос № 1
D верно. Это пример эффекта основателя и генетического дрейфа. Генетический дрейф включает любое эволюционное событие, в котором частоты аллелей изменяются случайным образом, то есть не в ответ на естественный отбор. В узком месте популяции размер популяции настолько строго ограничен избирательной силой, что затрагиваются частоты аллелей. Если бы волки съели всех, кроме двух кроликов в этом районе, и эти кролики оказались фиолетовыми, все будущие кролики были бы фиолетовыми. Напротив, эффект основателя существует, когда основная популяция остается нетронутой, но каким-то образом изолирована от новой популяции. Оба являются формами генетического дрейфа.
2. Эффект основателя виден в популяции одуванчиков (также называемых цветочками в форме шарика или пуффбола), которые существуют рядом с рекой. Ветер переносит семена всех одуванчиков, но лишь очень небольшой процент попадает на другую сторону. Цветы в установленном населении желтые и белые. Какие цвета будут существовать в популяции основателей?A. желтыйB. белыйC. ОбеD. Либо случайно, либо оба
Ответ на вопрос № 2
D верно. Цвет одуванчика не влияет на то, будет ли он перенесен через реку. Семена, которые пересекают реку, делают это случайно. В результирующей популяции цвет цветов может быть белым, желтым или обоими в зависимости от того, через какие семена они попали. Частью эффекта основателя является присущая ему случайность, возникающая при создании новой популяции. Многие новые популяции не имеют успеха в новых условиях из-за отсутствия генетического разнообразия. Например, если коровы живут на другом берегу реки и предпочитают желтые цветы, маловероятно, что желтые цветы смогут начать новую популяцию. Белые цветы, однако, могли легко начать новую популяцию, и эффект основателя был бы замечен.
3. Большая популяция кроликов существует на острове. На соседнем острове нет кроликов. В качестве эксперимента ученые делят кроликов пополам, каждый с одинаковой частотой аллелей. Одна группа находится на необитаемом острове, и обе группы находятся под наблюдением. Это пример эффекта основателя?A. Да, но только если группы развиваются по-разномуB. Нет, учредители такие же, как родительское населениеC. Да, потому что кролики основывают популяцию на новом острове.
Ответ на вопрос № 3
В верно. Это не было бы примером эффекта основателя, потому что популяция была поровну разделена, а частота аллелей намеренно оставалась неизменной. В эффекте основателя частота аллеля изменяется из-за случайной природы небольшой группы трансплантированных организмов. Группы будут развиваться по-разному, независимо от отсутствия эффекта основателя, поскольку популяции подвергаются различному избирательному давлению на разных островах, и население не сможет скрещиваться.
Познание мира
Эффект основателя: что это такое и как влияет на биологическую эволюцию
После публикации знаменитого Чарльза Дарвина «Происхождения видов» в 1859 году люди больше не воспринимают живые существа как неподвижные и статичные сущности в своей эволюционной истории. Согласно постулату теории естественного отбора, живые существа подвергаются случайным мутациям на протяжении поколений, и некоторые признаки фиксируются из-за их полезности, в то время как другие различаются и со временем исчезают.
Например, особь определенного вида бабочек, может подвергнуться мутации в гене, продуцирующем меланин, во время своего развития и, следовательно, иметь полностью черный цвет. Если этот признак передается по наследству и помогает экземпляру оставаться скрытым в коре деревьев в течение более длительного времени, он будет воспроизводиться больше раз, так как его биологическая способность возрастет. Таким образом, эта черта будет распространяться по популяции, поскольку черная бабочка будет воспроизводить больше, чем белая.
С другой стороны, черный цвет бабочки может легче привлечь внимание хищников, и мутировавшая особь становится жертвой, как только она появляется на свет. В этом случае она сразу погибнет, а вредный ген исчезнет из генофонда популяции.
Основы генетического дрейфа
Как мы уже сказали, Дарвин постулировал в «Происхождении видов» естественный отбор как двигатель эволюции популяций, но интересно знать, что это не единственный в природе механизм, который изменяет аллельные частоты живых существ. У нас также есть генетический дрейф, полностью случайный процесс, который является следствием случайной выборки при воспроизводстве и, в целом, имеет тенденцию уменьшать генетическое разнообразие организмов (гомозиготность).
Допустим, у нас есть мини-популяция из 5 мотыльков, 4 белых и один черный. Оказывается, черный цвет действительно полезен для этого вида, потому что он позволяет превосходно имитировать кору деревьев, но, к сожалению, мутировавший черный экземпляр погибает при столкновении с автомобильным стеклом. Его цвет не имеет ничего общего с его смертью, и, несмотря на то, что он имеет положительный характер, он полностью исчезает с лица земли.
Из-за этой «ошибки выборки» полностью жизнеспособные аллели для определенной популяции могут иногда исчезать, не обращая внимания на логические причины или механизмы естественного отбора. В любом случае следует отметить, что генетический дрейф гораздо сильнее проявляется в небольших популяциях: если бы у нас было 5000 бабочек в указанной популяции и 1000 из них были черными, шансы, что все черные исчезнут случайным образом, намного ниже.
В объяснении генетического дрейфа существенную роль играет гораздо больше концепций. Некоторые из них — частоты аллелей, эффективный размер популяции, потенциальные узкие места и т. д. В любом случае, в оставшихся строках мы сосредоточимся на одной из самых известных причин генетического дрейфа в мире зоологии: эффекте основателя.
Что такое эффект основателя?
Эффект основателя — одна из наиболее очевидных причин механизмов генетического дрейфа, наряду с ограничениями ресурсов в данной среде и эволюционным узким местом. В этом конкретном случае мы говорим о потере генетической информации, когда небольшая часть большой популяции становится независимой от нее в другой местности.
Давайте поищем новый пример, потому что цвет бабочек большего не дает. Теперь предположим, что у нас есть популяция из 200 птиц, которые ежегодно совершают трансатлантические миграции с континента на континент для размножения. По какой-то причине во время одного из таких сложных путешествий 10 из этих птиц отделяются от первоначальной стаи в поисках новой территории и, измученные, ищут убежище на маленьком острове.
Если у этого острова есть необходимые ресурсы и явно не хватает хищников, эти 10 птиц могут поселиться на суше острова и решить не мигрировать. Таким образом, новая популяция из 10 особей была создана из другой, состоявшей из 200. Выборка была полностью случайной, и, следовательно, частота аллелей новых особей может сильно отличаться от ожидаемой в общей популяции.
Например, у 1 из 100 птиц клюв может быть больше, чем у остальных, а у 1 из 50 — зеленый, а не желтый. Если окажется, что в результате случайности 3 из этих птиц-основателей демонстрируют эти черты в общей популяции из 10, более чем возможно, что эти аллели будут зафиксированы в будущих поколениях, несмотря на то, что они не являются «нормой». Таким образом, эффект основателя может привести к закреплению признаков у вида, который, будь это большая популяция, никогда бы этого не сделал.
Эффекты
Как вы понимаете, в зависимости от характеристик «основателей» со временем может возникнуть глубокий разрыв между членами первоначальной популяции и новой. Это становится намного интереснее, если мы примем во внимание, что, кроме того, вполне вероятно, что естественный отбор также действует на аллели основателей иначе, чем те, которые присутствуют в большой популяции.
Если мы продолжим предыдущий пример, станет ясно, что пребывание 10 особей в экзотической среде совсем не похоже на жизнь в группе из 200 особей в континентальной местности. Следовательно, выбранные нетипичные признаки (крупный клюв и зеленый цвет) могут быть полезны в долгосрочной перспективе для тех, кто их носит. Например, нам приходит в голову, что зеленый оттенок может имитировать птицу на верхушках пальм, а большой клюв был бы очень полезен, чтобы сломать кокосы и получить доступ к пище.
Таким образом, в дополнение к «ошибке выборки» самого отбора, возможно, что отбор благоприятствует атипичным генотипам (и фенотипам) с течением времени из-за нового навязывания окружающей среды. Таким образом, потомки основателей будут более экологичными и будут иметь самый высокий статистический уровень, пока не достигнут точки максимальной пригодности для использования своей новой ниши.
В этом конкретном и идеальном сценарии можно было ожидать, что островные колонизаторы в конечном итоге станут подвидом, а позже и своим собственным видом на протяжении веков. Когда представитель островной популяции не может воспроизводиться с другим представителем оригинала. Можно сказать, что оба экземпляра принадлежат, в конечном счете, к разным видам. Это наглядный пример того, как эффект основателя может вызвать видообразование в островной среде.
Мы представили идиллическую обстановку, чтобы вы поняли, что такое эффект основателя, но, к сожалению, природа обычно так не работает. Одна из самых больших слабостей небольших популяций состоит в том, что они склонны к гомозиготности и инбридингу, то есть генетическая изменчивость теряется на протяжении поколений из-за отсутствия незнакомых репродуктивных особей. Таким образом, наиболее вероятно, что популяция из 10 особей никогда не начнется, и если это произойдет, потомство через 3-4 поколения окажется нежизнеспособным.
Также возможно, что по какой-либо причине особь, которая ранее увеличивала эволюционную жизнеспособность, со временем перестает делать это.
Если нет генетического разнообразия (если одни и те же аллели всегда фиксированы), все особи в небольшой популяции будут более или менее одинаково подготовлены к изменениям окружающей среды, поэтому риск исчезновения значительно возрастет. Эффект основателя может способствовать видообразованию, но также и полному исчезновению популяции из-за отсутствия генетического разнообразия.
Если вы нашли ошибку, пожалуйста, выделите фрагмент текста и нажмите Ctrl+Enter.
Основополагающий эффект в чем он состоит и примеры
эффект основателя, в биологии это явление, которое включает в себя изоляцию небольшой группы людей от большей популяции. Когда количество особей увеличивается, генофонд может не быть точным отражением популяции, которая его породила.
Изменения в генофонде по сравнению с исходной популяцией и уменьшение вариабельности в популяции приводят, в некоторых случаях, к увеличению частоты рецессивных аллелей правописания..
По этой причине медицинская литература содержит лучшие примеры основополагающего эффекта, когда небольшие человеческие популяции колонизировали новую среду обитания..
Гены или дрейф генов
Внутри механизмов, которые вызывают эволюционные изменения, мы имеем естественный отбор и генетический дрейф. Последнее вызывает изменения в частотах аллелей населения в результате случайных событий.
Дрейф генов происходит во всех популяциях, но имеет более выраженный эффект и действует быстрее в небольших популяциях. В больших популяциях случайные события не оказывают существенного влияния на генофонд.
Таким образом, есть две причины или примеры дрейфа генов: эффект узкого места в популяции и эффект основателя. Некоторые авторы рассматривают основополагающий эффект как частный случай узкого места.
Примеры дрейфа генов
Это событие происходит из-за «ошибки выборки». Предположим, у нас есть сумка с 200 бобами: 100 белых и 100 черных. Если я сделаю экстракцию 10 бобов, я могу по чистой случайности получить 6 белых и 4 черных, а не ожидаемую пропорцию: 5 и 5. Таким образом, дрейф действует.
Теперь мы можем экстраполировать этот пример на царство животных. Предположим, у нас есть популяция млекопитающих с особями белого меха и другими с черными волосами..
Когда возникает основополагающий эффект??
Популяции различных животных, которые в настоящее время живут на островах, являются потомками нескольких колонизаторов, которые прибыли на эти территории случайным рассеянием..
Если новая популяция быстро растет и достигает значительных размеров, частота аллелей, вероятно, не будет сильно изменена по сравнению с той популяцией, которая их породила, хотя некоторые редкие аллели (например, вызывающие заболевание или вредное состояние) были перенесены учредители.
Если колония остается маленькой, дрейф генов действует, изменяя частоты аллелей. Небольшой размер колонизирующей популяции может быть переведен, в некоторых случаях, к потере генетической изменчивости и гетерозиготности.
Кроме того, необходимо учитывать, что в небольших популяциях вероятность спаривания двух родственников выше, что повышает уровень кровного родства..
Основополагающий эффект в лаборатории
В середине 1950-х годов два исследователя, Добжанский и Павловский, экспериментально продемонстрировали основополагающий эффект. Конструкция состояла из инициирования контролируемых популяций двукрылых Drosophila pseudoobscura.
Пол дрозофила является протагонистом широкого спектра экспериментов в биологических лабораториях, благодаря его простому выращиванию и короткому времени между поколениями.
Эта популяция была инициирована, начиная с другой, которая несла некоторую хромосомную перестройку третьей хромосомы с частотой 50%. Таким образом, было два типа населения: большое население с 5 000 человек и другие только с 20.
Примерно через 18 поколений (примерно полтора года) средняя частота хромосомной перестройки составила 0,3 в обеих популяциях. Тем не менее, диапазон вариаций был гораздо больше в небольших популяциях.
Другими словами, в начале популяции с небольшим количеством основателей создавали значительные различия среди популяций с точки зрения частоты изучаемого переупорядочения..
Пример в человеческих популяциях
Миграция на маленькие острова
В начале 19-го века немногим более десятка человек из Англии переехали на остров, расположенный в Атлантическом океане. Эта группа людей начала свою жизнь на острове, где они воспроизвели и породили новое население.
Предполагается, что один из первоначальных «основателей» нес рецессивный аллель для состояния, которое влияет на зрение, называемого пигментным ринитом..
Амишей
По оценкам, 13% населения являются носителями рецессивного аллеля, вызывающего указанное вредное состояние. Чрезвычайно высокие частоты, если сравнивать их с человеческой популяцией, которая дала им начало.
Эффект основателя
Эффект основателя — явление снижения и смещения генетического разнообразия при заселении малым количеством представителей рассматриваемого вида новой географической территории. Термин ввёл Э. Майр; является вариантом генетического дрейфа. При таком заселении малое количество исходных особей, имеющих частоты аллелей генов (или других генетических маркеров) случайно отклоняющиеся от характерных для вида в среднем, дают начало новым популяциям. В образовавшихся популяциях частоты рассматриваемых аллелей будут так же смещены, как и в исходной группе особей. Эффект основателя имеет большое значение для филогенетики популяций — изучения степени родства между популяциями и путей расселения видов. В частности, при расселении Drosophila melanogaster (вида, имеющего афротропическое происхождение) в Евразию, произошла потеря многих вариантов хромосомных инверсий, микросателлитных и изоферментных маркеров. Эффект основателя имеет значение также для оценки путей расселения древних людей, а также степени родства между современными популяциями или народами.
Литература
 Эволюция • Доказательства эволюции | |
| Эволюционные процессы | Адаптация • Преадаптация • Экзаптация • Абаптация • Видообразование • Микроэволюция • Макроэволюция |
|---|---|
| Генетика популяций | Дрейф генов • Естественный отбор • Изоляция • Поток генов |
| Происхождение жизни | Возникновение жизни • Химическая эволюция • Гипотеза мира РНК |
| Исторические концепции | Дарвинизм • Ламаркизм • Пангенезис • Ортогенез • Номогенез • Сальтационизм • Катастрофизм |
| Современные теории | Синтетическая теория эволюции • Теория прерывистого равновесия • Нейтральная теория молекулярной эволюции • Эволюционная биология развития • Эпигенетическая теория эволюции |
| Эволюция таксонов | Растения • Земноводные • Рептилии • Птицы • Млекопитающие • Китообразные • Человек |
| История эволюционного учения • Хронология эволюции • История жизни на Земле | |
Полезное
Смотреть что такое «Эффект основателя» в других словарях:
эффект основателя — Необычайно высокая частота гена в отдельной популяции, происходящей от нетипичной небольшой группы прародителей [http://www.dunwoodypress.com/148/PDF/Biotech Eng Rus.pdf] Тематики биотехнологии EN founder effect … Справочник технического переводчика
Эффект основателя — * эфект заснавальніка * founder effect 1. Потеря части генетической изменчивости, когда новая колония формируется из малого количества представителей большой популяции. Э. о. генетический дрейф, обусловленный тем, что исходная популяция состоит… … Генетика. Энциклопедический словарь
эффект основателя — founder effect эффект основателя. Перенос группой особей (особей основателей ) большой популяции лишь части генетического разнообразия этой популяции при заселении новой территории, ввиду возможного в связи с Э.о. смещения акцентов естественного… … Молекулярная биология и генетика. Толковый словарь.
Эффект основателя — закрепление и распространение в популяции какой то характерной особенности, имевшейся у одного из основателей популяции. В результате действия эффекта основателя и дрейфа генов популяция может оказаться сильно отличной от той, от которой она… … Физическая Антропология. Иллюстрированный толковый словарь.
эффект основателя — см. Эффект родоначальника … Большой медицинский словарь
эффект родоначальника — (син. эффект основателя) отклонение генных частот изолированной популяции от средних частот вида или расы, обусловленное происхождением рассматриваемой популяции от небольшого числа предков (родоначальников) … Большой медицинский словарь
ОСНОВАТЕЛЯ ЭФФЕКТ — В генетике – различия между двумя (или более) популяциями, возникающие, когда одна популяция основывается на новом месте малой группой индивидов, которые несут в себе определенный набор генов, отобранных из общей популяции. Предполагают, что… … Толковый словарь по психологии
Основателя эффект — – в генетике – различия между двумя (или более) популяциями, возникающие, если отселившаяся на новое место малая группа индивидов несёт в себе определённый набор генов из общей популяции. Предполагают, что это одна из моделей распространения… … Энциклопедический словарь по психологии и педагогике
Принцип основателя — Иллюстрация эффекта. Слева исходная популяция, справа три возможные дочерние колонии, имеющие одного или немногих основателей. Эффект основателя явление снижения и смещения генетического разнообразия при заселении малым количеством… … Википедия
Финские наследственные заболевания — История заселения Финляндии. Красным цветом обозначена зона формирования финского этноса (южная часть провинции Саво), красной штриховкой зона ранней финской колонизации ( … Википедия