Efektywna wielkość populacji jest kluczowym pojęciem w genetyce populacyjnej. Ich wiedza pozwala nam dokładnie obliczyć liczbę osobników reprodukcyjnych w populacji, co jest niezwykle przydatne w niektórych sytuacjach.
Od ochrony gatunków po dynamikę epidemiologiczną żywych istot, terminy takie jak ten, który wam dzisiaj pokazujemy, mają zasadnicze znaczenie dla badaczy z wielu dziedzin biologii. Dziś powiemy Ci wszystko, co musisz wiedzieć o efektywnej wielkości populacji zwierząt.
Genetyka populacji: co to jest?
Jak już wiemy, informacja, która określa cechy istot żywych, jest zakodowana w genach. Gen to część chromosomu, która zawiera informacje o postaci, takie jak liczba palców lub kolor włosów.
Geny decydują o przetrwaniu gatunków, ponieważ zakodowane w nich cechy sprawiają, że zwierzę jest lepiej przystosowane do środowiska - lub nie-. Zgodnie z teorią ewolucji, tylko ten gatunek, który jest dobrze przystosowany do ekosystemu, będzie się rozwijał przez pokolenia.
Krótko mówiąc, genetyka populacyjna jest gałęzią biologii, która stara się wyjaśnić zjawiska ewolucyjne, zwykle poprzez badanie częstotliwości genetycznych w populacji zwierząt.
Niektóre podstawy genetyki
Genetyka to złożona nauka, która obsługuje bardzo abstrakcyjne terminy. Ta dyscyplina jest jednak stosunkowo łatwa do zrozumienia, jeśli pewne pojęcia są wcześniej jasne. Poniżej wyjaśnimy niektóre z nich.
Większość zwierząt, podobnie jak ludzie, jest diploidalna. Oznacza to, że w jądrze każdej komórki mamy dwie kopie materiału genetycznego – dwa zestawy homologicznych chromosomów. Te kopie są dziedziczone po matce, a drugie po ojcu.
Jest to ważne, ponieważ w zależności od tego, jak te kopie są dla określonego allelu – każdego z objawów, które może nabyć gen – jednostka może być:
- Homozygota, jeśli obie kopie są takie same. Na przykład, jeśli zwierzę odziedziczyło gen determinujący szary kolor oczu od obojga rodziców.
- Heterozygota, jeśli każdy allel jest inny. Na przykład, jeśli zwierzę odziedziczyło gen szarych oczu od ojca i gen zielonych oczu od matki.
Znaczenie parametrów genetycznych
Te pozornie łatwe do zrozumienia pojęcia, mają kluczowe znaczenie dla zrozumienia zachowania genów w populacjach. Należy zauważyć, że dodatkowo jednostka może być homozygotyczna dla jednej postaci, ale heterozygotyczna dla innej.
Genetyka populacyjna analizuje zmiany niektórych parametrów natury genetycznej w populacjach zwierząt, aby opisać efekty ewolucyjne. Niektóre z tych parametrów to proporcja heterozygot, kluczowa liczba do zrozumienia ewolucji allelu.
Efektywna wielkość populacji
W genetyce populacyjnej istotne jest posiadanie wyobrażenia o liczebności populacji hodowlanej. Chociaż może się to wydawać tak proste, jak zwykły spis, w rzeczywistości tak nie jest, ponieważ populacje są złożone. Czasami liczba samców i samic nie jest proporcjonalna lub reprodukcja nie jest przypadkowa.
Pojęcie efektywnej wielkości populacji odnosi się do do liczby osobników w wieku dorosłym zdolnych do reprodukcji. Jest to istotne na wielu poziomach, ponieważ tylko osobniki w wieku rozrodczym wniosą wkład genetyczny do następnego pokolenia.
Ze względu na ograniczenia kalkulacji tej koncepcji, genetycy uciekają się do idei idealnej populacji. Ta koncepcja to populacja, która spełnia następujące cechy:
- Krycie jest losowe.
- Wszystkie osobniki przyczyniają się genetycznie do następnego pokolenia.
- Pokolenia rodziców i dzieci nie nakładają się na siebie.
Jeśli populacja spełnia wszystkie te wymagania, efektywny rozmiar jest równy rozmiarowi spisu. Niestety prawie nigdy tak nie jest. Czas użyć narzędzi genetycznych do wywnioskowania drzew genealogicznych między rodzicami a dziećmi i tylko w ten sposób uzyskamy przybliżoną rzeczywistą wielkość efektywną.
Zastosowania efektywnej wielkości populacji
Następnie przedstawiamy niektóre zastosowania efektywnej wielkości populacji w pracach konserwatorskich i wiedzy biologicznej.
Filogeografia
Filogeografia stara się wyjaśnić rozkład geograficzny zmienności genetycznej w populacjach. Dyscyplina ta może pomóc w zrozumieniu procesu powstawania nowych gatunków lub ich wymierania.
Aby zrekonstruować historię, ustalane są genealogie genów i dzięki metodom statystycznym możesz oszacować efektywną wielkość populacji w przeszłości.
Jakie jest znaczenie tej wiedzy? Dzięki niemu można oszacować, jak zmieniała się liczebność tej populacji w czasie, aby dowiedzieć się, czy np. katastrofa naturalna doprowadziła gatunek zwierząt na skraj wyginięcia.
Stało się tak z niektórymi zwierzętami, takimi jak mamuty, których populacja była tak uszczuplona, że padły z powodu niedoborów genetycznych w ich populacji. Cała ta wiedza nie dotarłaby do nas, gdyby nie wykorzystanie efektywnej wielkości populacji.
epidemiologia
Efektywna wielkość populacji jest bardzo przydatną koncepcją w epidemiologii. Powodem tego jest to, że jeśli patogen można określić jako potomka tylko jednego lub kilku przodków, jego zmienność genetyczna będzie niska. Ma to kluczowe znaczenie, aby zapobiec rozwojowi oporności mikroskopijnego czynnika na antybiotyki lub szczepionki.
Jeśli, z drugiej strony, pierwotna wielkość populacji była wysoka, jej zmienność będzie większa i trudniej będzie ją kontrolować ze względu na dużą zdolność adaptacji, jak to ma miejsce w przypadku wirusów grypy. Jak widzimy, te parametry mogą również zgłaszać użyteczne zastosowania dla ludzi.
Ochrona
Nawet jeśli populacja zwierząt jest bardzo duża, oznacza to niewiele, jeśli tylko niewielki procent z nich się rozmnaża.Znajomość efektywnej liczebności populacji pozwala nam zorientować się, w jakim stopniu jest ona zagrożona lub na skraju zaniku i dzięki temu wdrażać profilaktyczne plany ochrony.
Krótko mówiąc, jak widzimy, efektywna wielkość populacji jest pojęciem nieco mylącym i trudnym do zdefiniowania. Jest jednak niezwykle przydatny w wielu aplikacjach.
