ТОК ГЕНА: МЕХАНИЗАМ, ПОСЛЕДИЦЕ И ПРИМЕРИ - БИОЛОГИЈА - 2025

Проток гена или протока гена, у биологији, односи на кретање гена из једне популације у другу. Опћенито, тај се термин користи синонимно са миграцијским процесом - у његовом еволуцијском смислу.

У уобичајеној употреби, миграција описује сезонско кретање појединаца из једног региона у други, у потрази за бољим условима, или за репродуктивне сврхе. Међутим, за еволуцијског биолога миграција укључује преношење алела из скупа гена између популација.

Извор: Јессица Круегер, из Викимедиа Цоммонс

У светлу популацијске генетике, еволуција се дефинише као промена фреквенција алела током времена.

Слиједећи принципе Харди-Веинбергове равнотеже, фреквенције ће се мијењати кад год постоје: избор, мутација, помицање и проток гена. Из тог разлога, проток гена сматра се еволуцијском снагом од великог значаја.

Механизми протока гена

Механизми и узроци који потичу кретање гена у популацији снажно су повезани са својственим карактеристикама истраживачке групе. Може се догодити усљед имиграције или исељавања одређених појединаца у репродуктивном стању, или може настати услед померања гамета.

На пример, један механизам може бити повремено ширење малолетних облика животињске врсте на удаљене популације.

У случају биљака, механизме је лакше приковати. Биљне гамете се превозе на различите начине. Неки родови користе абиотске механизме, као што су вода или ветар, који могу носити гене удаљеним популацијама.

Слично томе, постоји и биотско ширење. Много плодних животиња учествује у расипању семенки. На пример, у тропима птице и слепи мишеви играју пресудну улогу у ширењу биљака од великог значаја за екосистеме.

Другим речима, брзина миграције и проток гена зависе од могућности распршивања проучаване лозе.

Миграције и равнотежа Харди-Веинберга

Да би се проучио утицај миграције на равнотежу Харди-Веинберг, острвски модел се често користи као поједностављење (модел миграције острво-континент).

Како је популација острва релативно мала, у поређењу са популацијом копна, сваки пренос гена са острва на копно нема утицаја на генотип и алелне фреквенције копна.

Из тог разлога би проток гена имао ефекта само у једном правцу: од копна до острва.

Да ли се фреквенције алела разликују?

Да би се разумео утицај на миграторних догађаја на острво, размотрити хипотетички пример локус са два алела А ₁ и А ₂ . Морамо сазнати да ли кретање гена на острво изазива варијације у фреквенцијама алела.

Претпоставимо да је учесталост у А ₁ алела је једнак 1 - што значи да је фиксирана у популацији, док је у континенталном популацији да је А ₂ алела који је фиксна. Пре сазревања јединки на острву, 200 појединаца сели на њега.

Након протока гена фреквенције ће се мењати и сада ће 80% бити "нативно", док је 20% нових или континенталних. Овим једноставним примером можемо показати како кретање гена доводи до промене фреквенције алела - кључни концепт у еволуцији.

Последице протока гена

Када постоји изражен проток гена између две популације, једна од најинтимитивнијих последица је та што је тај процес одговоран за разблаживање могућих разлика између обе популације.

На овај начин проток гена може деловати у супротном смеру од других еволуционих сила које теже одржавању разлика у саставу генетских резервоара. Као механизам природне селекције, на пример.

Друга последица је ширење корисних алела. Претпоставимо да мутацијом настаје нови алел који даје одређену селективну предност његовим носачима. Када дође до миграције, нови алел преноси се у нову популацију.

Концепт гена и протока врста

Биолошки концепт врста је широко познат и сигурно се највише користи. Ова дефиниција се уклапа у концептуалну шему популацијске генетике, јер укључује генски фонд - јединицу у којој се промене фреквенције алела.

На тај начин, по дефиницији, гени не прелазе с једне врсте на другу - не постоји проток гена - и из тог разлога врсте показују одређене карактеристике које им омогућавају да се разликују. Слиједећи ову идеју, проток гена објашњава зашто врсте формирају „грозд“ или фенетичко групирање.

Даље, прекид протока гена има пресудне последице у еволуцијској биологији: води - у већини случајева - до догађаја у спецификацији или стварања нових врста. Ток гена може се прекинути различитим факторима, попут постојања географске баријере, склоности на нивоу удварања, између осталих механизама.

Тачно је и обрнуто: постојање протока гена доприноси свим организмима у региону који остају једна врста.

Пример

Миграција змије Неродиа сипедон је добро документовани случај протока гена из континенталне популације на острво.

Врста је полиморфна: може имати значајан облик појаса или уопште нема траке. У поједностављењу, обојење је одређено једним локусом и два алела.

Уопштено говорећи, змије на континенту карактеришу се тако што показују шаре траке. Супротно томе, они који насељавају острва их не поседују. Истраживачи су закључили да је морфолошка разлика последица различитих селективних притисака којима је изложена свака регија.

На острвима, појединци имају тенденцију да се сунчају на површини стена у близини обале плаже. Показало се да изостанак појаса олакшава камуфлажу на стијенама острва. Ова хипотеза може се тестирати коришћењем експеримената таговања и поновног заузимања.

Из овог адаптивног разлога, очекивали бисмо да ће острвско становништво бити састављено искључиво од не-везаних организама. Међутим, то није тачно.

Свака генерација долази са новом групом повезаних група са континента. У овом случају миграција делује као сила против одабира.

Референце

1. Аудесирк, Т., Аудесирк, Г., & Биерс, БЕ (2004). Биологија: наука и природа. Пеарсон Едуцатион.
2. Цуртис, Х., Сцхнек, А. (2006). Позив на биологију. Панамерицан Медицал Ед.
3. Фрееман, С., Херрон, ЈЦ (2002). Еволуциона анализа Прентице Халл.
4. Футуима, ДЈ (2005). Еволуција Синауер.
5. Хицкман, ЦП, Робертс, ЛС, Ларсон, А., Обер, ВЦ, & Гаррисон, Ц. (2001). Интегрисани принципи зоологије (Вол. 15). Нев Иорк: МцГрав-Хилл.
6. Маир, Е. (1997). Еволуција и разноликост живота: Изабрани есеји. Харвард Университи Пресс.
7. Солер, М. (2002). Еволуција: основа биологије Соутх Пројецт.