การไหลของยีน: กลไกผลที่ตามมาและตัวอย่าง - ชีววิทยา - 2025

การไหลของยีนหรือการไหลของยีนในทางชีววิทยาหมายถึงการเคลื่อนที่ของยีนจากประชากรหนึ่งไปยังอีกประชากรหนึ่ง โดยทั่วไปคำนี้ใช้พ้องกับกระบวนการอพยพ - ในแง่วิวัฒนาการ

ในการใช้งานทั่วไปการย้ายถิ่นอธิบายการเคลื่อนไหวตามฤดูกาลของบุคคลจากภูมิภาคหนึ่งไปยังอีกภูมิภาคหนึ่งเพื่อค้นหาเงื่อนไขที่ดีกว่าหรือเพื่อวัตถุประสงค์ในการสืบพันธุ์ อย่างไรก็ตามสำหรับนักชีววิทยาเชิงวิวัฒนาการการย้ายถิ่นเกี่ยวข้องกับการถ่ายโอนอัลลีลจากชุดยีนระหว่างประชากร

ที่มา: Jessica Krueger จาก Wikimedia Commons

ในแง่ของพันธุศาสตร์ประชากรวิวัฒนาการหมายถึงการเปลี่ยนแปลงความถี่อัลลีลเมื่อเวลาผ่านไป

ตามหลักการของดุลยภาพของ Hardy-Weinberg ความถี่จะแตกต่างกันไปเมื่อใดก็ตามที่มี: การเลือกการกลายพันธุ์การล่องลอยและการไหลของยีน ด้วยเหตุนี้การไหลของยีนจึงถือเป็นพลังวิวัฒนาการที่มีความสำคัญอย่างยิ่ง

กลไกการไหลของยีน

กลไกและสาเหตุที่ทำให้เกิดการเคลื่อนไหวของยีนในประชากรมีความเชื่อมโยงอย่างมากกับลักษณะโดยธรรมชาติของกลุ่มการศึกษา อาจเกิดขึ้นได้เนื่องจากการอพยพหรือการย้ายถิ่นฐานของบุคคลบางคนที่อยู่ในสถานะสืบพันธุ์หรืออาจเป็นผลมาจากการเคลื่อนไหวของ gametes

ตัวอย่างเช่นกลไกหนึ่งอาจเป็นการแพร่กระจายพันธุ์สัตว์ในรูปแบบเด็กและเยาวชนไปยังประชากรที่อยู่ห่างไกลเป็นครั้งคราว

ในกรณีของพืชกลไกจะง่ายกว่าในการปักหมุด gametes พืชถูกขนส่งในรูปแบบต่างๆ เชื้อสายบางกลุ่มใช้กลไกที่ไม่เหมาะสมเช่นน้ำหรือลมซึ่งสามารถนำพายีนไปยังประชากรที่อยู่ห่างไกลได้

ในทำนองเดียวกันมีการแพร่กระจายทางชีวภาพ สัตว์ที่อดอยากหลายชนิดมีส่วนร่วมในการกระจายเมล็ด ตัวอย่างเช่นในเขตร้อนนกและค้างคาวมีบทบาทสำคัญในการแพร่กระจายของพืชที่มีความสำคัญอย่างยิ่งต่อระบบนิเวศ

กล่าวอีกนัยหนึ่งอัตราการย้ายถิ่นและการไหลของยีนขึ้นอยู่กับความสามารถในการแพร่กระจายของเชื้อสายที่ศึกษา

การย้ายถิ่นและดุลยภาพของ Hardy-Weinberg

เพื่อศึกษาผลของการย้ายถิ่นที่มีต่อดุลยภาพของ Hardy-Weinberg จึงมักใช้แบบจำลองเกาะเป็นแบบจำลองการย้ายถิ่น (แบบจำลองการย้ายถิ่นของเกาะ - ทวีป)

เนื่องจากประชากรของเกาะมีจำนวนค่อนข้างน้อยเมื่อเทียบกับจำนวนประชากรของแผ่นดินใหญ่การถ่ายโอนยีนจากเกาะไปยังแผ่นดินใหญ่จึงไม่มีผลต่อความถี่ของจีโนไทป์และอัลลีลของแผ่นดินใหญ่

ด้วยเหตุนี้การไหลของยีนจึงมีผลในทิศทางเดียวเท่านั้นคือจากแผ่นดินใหญ่ไปยังเกาะ

ความถี่อัลลีลแตกต่างกันหรือไม่?

เพื่อให้เข้าใจถึงผลกระทบของเหตุการณ์ที่อพยพไปยังเกาะให้พิจารณาตัวอย่างเช่นสมมุติของสถานทีที่มีสองอัลลีล₁และ A 2 เราต้องหาว่าการเคลื่อนที่ของยีนไปเกาะทำให้ความถี่อัลลีลแปรปรวนหรือไม่

สมมติว่าความถี่ของอัลลีล A ₁เท่ากับ 1 - ซึ่งหมายความว่าได้รับการแก้ไขในประชากรในขณะที่ในประชากรทวีปเป็นอัลลีล A ₂ที่ได้รับการแก้ไข ก่อนที่จะครบกำหนดของแต่ละคนบนเกาะ 200 คนอพยพไปที่เกาะนี้

หลังจากการไหลของยีนความถี่จะเปลี่ยนไปและตอนนี้ 80% จะเป็น "เนทีฟ" ในขณะที่ 20% เป็นแบบใหม่หรือแบบคอนติเนนตัล ด้วยตัวอย่างง่ายๆนี้เราสามารถแสดงให้เห็นว่าการเคลื่อนไหวของยีนนำไปสู่การเปลี่ยนแปลงความถี่ของอัลลีลได้อย่างไรซึ่งเป็นแนวคิดหลักในวิวัฒนาการ

ผลของการไหลของยีน

เมื่อมีการไหลของยีนที่ทำเครื่องหมายไว้ระหว่างสองประชากรหนึ่งในผลที่ตามมาได้ง่ายที่สุดคือกระบวนการนี้มีหน้าที่ในการเจือจางความแตกต่างที่เป็นไปได้ระหว่างประชากรทั้งสอง

ด้วยวิธีนี้การไหลของยีนสามารถกระทำในทิศทางตรงกันข้ามกับพลังวิวัฒนาการอื่น ๆ ที่พยายามรักษาความแตกต่างในองค์ประกอบของแหล่งกักเก็บพันธุกรรม เช่นเดียวกับกลไกของการคัดเลือกโดยธรรมชาติเป็นต้น

ผลที่สองคือการแพร่กระจายของอัลลีลที่เป็นประโยชน์ ขอให้เราสมมติว่าโดยการกลายพันธุ์อัลลีลใหม่เกิดขึ้นซึ่งทำให้เกิดข้อได้เปรียบในการเลือกบางอย่างแก่ผู้ให้บริการ เมื่อมีการย้ายถิ่นอัลลีลใหม่จะถูกส่งไปยังประชากรใหม่

แนวคิดการไหลของยีนและสายพันธุ์

แนวคิดทางชีววิทยาของสิ่งมีชีวิตเป็นที่รู้จักกันอย่างแพร่หลายและใช้กันอย่างแพร่หลายมากที่สุด คำจำกัดความนี้เหมาะกับโครงร่างแนวคิดของพันธุศาสตร์ประชากรเนื่องจากเกี่ยวข้องกับกลุ่มยีนซึ่งเป็นหน่วยที่ความถี่อัลลีลเปลี่ยนแปลง

ด้วยวิธีนี้ตามคำจำกัดความแล้วยีนจะไม่ส่งต่อจากสิ่งมีชีวิตชนิดหนึ่งไปยังอีกสายพันธุ์หนึ่ง - ไม่มีการไหลของยีน - และด้วยเหตุนี้สปีชีส์จึงมีลักษณะบางอย่างที่ทำให้พวกมันแตกต่างกัน ตามแนวความคิดนี้การไหลของยีนจะอธิบายว่าเหตุใดสิ่งมีชีวิตจึงรวมตัวกันเป็น "คลัสเตอร์" หรือการจัดกลุ่มฟีเนติก

นอกจากนี้การหยุดชะงักของการไหลของยีนยังมีผลกระทบที่สำคัญในชีววิทยาวิวัฒนาการโดยส่วนใหญ่จะนำไปสู่เหตุการณ์การเก็งกำไรหรือการก่อตัวของสิ่งมีชีวิตชนิดใหม่ การไหลเวียนของยีนอาจถูกขัดจังหวะด้วยปัจจัยต่าง ๆ เช่นการมีอยู่ของสิ่งกีดขวางทางภูมิศาสตร์ความชอบในระดับการเกี้ยวพาราสีและกลไกอื่น ๆ

สิ่งที่ตรงกันข้ามก็เป็นจริงเช่นกัน: การมีอยู่ของการไหลของยีนก่อให้เกิดสิ่งมีชีวิตทั้งหมดในภูมิภาคที่เหลือเป็นสปีชีส์เดียว

ตัวอย่าง

การอพยพของงู Nerodia sipedon เป็นกรณีที่มีการบันทึกไว้อย่างดีเกี่ยวกับการไหลของยีนจากประชากรในทวีปไปยังเกาะ

สายพันธุ์นี้มีลักษณะหลายรูปแบบ: อาจมีรูปแบบแถบที่มีนัยสำคัญหรือไม่มีแถบเลย ในการทำให้เข้าใจง่ายสีจะถูกกำหนดโดยหนึ่งโลคัสและสองอัลลีล

โดยทั่วไปงูของทวีปมีลักษณะการจัดแสดงรูปแบบของวงดนตรี ในทางตรงกันข้ามผู้ที่อาศัยอยู่ในหมู่เกาะนั้นไม่ได้ครอบครองเกาะเหล่านั้น นักวิจัยได้ข้อสรุปว่าความแตกต่างทางสัณฐานวิทยาเกิดจากแรงกดดันในการคัดเลือกที่แตกต่างกันซึ่งแต่ละภูมิภาคต้องเผชิญ

บนเกาะผู้คนมักจะนอนอาบแดดบนพื้นหินใกล้ชายฝั่งของชายหาด การขาดแถบแสดงเพื่ออำนวยความสะดวกในการพรางตัวบนโขดหินของเกาะ สมมติฐานนี้สามารถทดสอบได้โดยใช้การติดแท็กและบันทึกการทดสอบอีกครั้ง

ด้วยเหตุผลในการปรับตัวนี้เราคาดว่าประชากรของเกาะจะประกอบด้วยสิ่งมีชีวิตที่ไม่ถูก จำกัด อย่างไรก็ตามนี่ไม่เป็นความจริง

แต่ละรุ่นมีกลุ่มสิ่งมีชีวิตที่มีแถบใหม่จากทวีป ในกรณีนี้การโยกย้ายจะทำหน้าที่เป็นพลังต่อต้านการเลือก

อ้างอิง

1. Audesirk, T. , Audesirk, G. , & Byers, BE (2004). ชีววิทยา: วิทยาศาสตร์และธรรมชาติ. การศึกษาของเพียร์สัน.
2. Curtis, H. , & Schnek, A. (2006). ขอเชิญเข้าร่วมชีววิทยา Panamerican Medical Ed.
3. Freeman, S. , & Herron, JC (2002). การวิเคราะห์วิวัฒนาการ ศิษย์ฮอลล์.
4. Futuyma, DJ (2005). วิวัฒนาการ. Sinauer
5. Hickman, CP, Roberts, LS, Larson, A. , Ober, WC, & Garrison, C. (2001). หลักการบูรณาการสัตววิทยา (ฉบับที่ 15) นิวยอร์ก: McGraw-Hill
6. Mayr, E. (1997). วิวัฒนาการและความหลากหลายของชีวิต: บทความคัดสรร สำนักพิมพ์มหาวิทยาลัยฮาร์วาร์ด
7. โซลเลอร์, M. (2002). วิวัฒนาการ: พื้นฐานของชีววิทยา โครงการทิศใต้.