Генетическая изменчивость

Генетическая изменчивость – это либо наличие, либо возникновение генетических различий. Его определяют как «формирование особей, различающихся по генотипу , или наличие генотипически различных особей в отличие от экологически обусловленных различий, которые, как правило, вызывают лишь временные, ненаследственные изменения фенотипа » . ^[1] Генетическая изменчивость популяции способствует сохранению биоразнообразия , поскольку гарантирует, что не существует двух совершенно одинаковых живых существ. ^[2] Хотя многие факторы могут вызывать генетическую изменчивость, некоторые факторы также могут уменьшать генетическую изменчивость.

Причины

Существует множество источников генетической изменчивости в популяции:

Гомологичная рекомбинация является важным источником изменчивости. В ходе мейоза у половых организмов ( полового размножения ) две гомологичные хромосомы пересекаются друг с другом и обмениваются генетическим материалом. Этот случайный процесс обмена генетическим материалом известен как рекомбинация и управляется собственным набором генов. ^[3] Контроль генов означает, что частота рекомбинации варьируется. Как правило, это чаще встречается в областях хромосомы, где имеется большее количество генов. Это создает больше комбинаций генов. ^[3] После того как это произойдет, хромосомы расщепляются и готовы внести свой вклад в формирование потомства.
Иммиграция , эмиграция и перемещение – каждое из них представляет собой перемещение человека в популяцию или из нее. Когда особь попадает в новую популяцию после выхода из генетически изолированной, она увеличивает генетическую изменчивость следующего поколения при условии, что она размножается. ^[4]
Полиплоидия – наличие более двух гомологичных хромосом. Это обеспечивает большую рекомбинацию во время мейоза и большую генетическую изменчивость потомства. Однако это явление также может оказаться трудным для деления клеток . ^[5]
Диффузные центромеры - у бесполых организмов, у которых потомство является точной генетической копией родителя, источники генетической изменчивости ограничены. Однако одна вещь, которая увеличивает изменчивость, — это наличие диффузных центромер вместо локализованных центромер . Диффузия позволяет хроматидам разделяться разными способами, что приводит к фрагментации хромосом и полиплоидии. ^[6]
Генетические мутации – способствуют генетической изменчивости внутри популяции и могут иметь положительное, отрицательное или нейтральное влияние на приспособленность. ^[7] Эта изменчивость может быть легко распространена среди популяции путем естественного отбора, затронутого индивидуума если мутация увеличивает приспособленность , а ее последствия будут минимизированы/скрыты, если мутация окажется вредной. Если человек сможет выжить с имеющимися у него мутациями, эти мутации, скорее всего, передадутся потомству. Однако чем меньше популяция и ее генетическая изменчивость, тем больше вероятность того, что рецессивные/скрытые вредные мутации проявятся, вызывая генетический дрейф . ^[7]

Повреждения ДНК происходят очень часто: в среднем у людей они происходят более 60 000 раз в день на клетку. Это происходит из-за метаболических или гидролитических процессов, которые суммируются с повреждением ДНК (естественным образом) . Большинство повреждений ДНК точно устраняются с помощью различных естественных механизмов репарации ДНК . Однако некоторые повреждения ДНК сохраняются и приводят к мутациям.

Кроме того, не все типы мутаций происходят так часто, как другие. Некоторые мутации могут иметь огромное влияние на организм человека, а некоторые — нет. Это зависит от того, какая комбинация пар оснований изменена. ^[8]

Большинство спонтанно возникающих мутаций возникают в результате склонной к ошибкам репликации (синтеза транслезий) после повреждения ДНК в цепи матрицы. Например, у дрожжей более 60% спонтанных замен и делеций пар однооснований, вероятно, вызваны синтезом транслейкоза . ^[9] Другим важным источником мутаций является неточный процесс репарации ДНК, негомологичное соединение концов, которое часто используется для восстановления двухцепочечных разрывов ДНК. ^[10] (См. также Мутация .) Таким образом, похоже, что повреждения ДНК являются основной причиной большинства спонтанных мутаций, либо из-за склонной к ошибкам репликации прошлых повреждений, либо из-за склонного к ошибкам восстановления повреждений.

Факторы, уменьшающие генетическую изменчивость

Есть много источников, которые уменьшают генетическую изменчивость в популяции:

Утрата среды обитания, в том числе:
- Фрагментация среды обитания приводит к нарушению непрерывности среды обитания организма, поэтому скрещивание ограничивается. Фрагментация может быть вызвана многими факторами, включая геологические процессы или антропогенные события. Фрагментация может привести к генетическому дрейфу и снижению местного генетического разнообразия .
- Изменение климата – это резкое и устойчивое изменение погодных условий. Вытесняя виды из их фундаментальной ниши , изменение климата может уменьшить размер популяции и, следовательно, снизить генетическую изменчивость.
Эффект основателя , который возникает, когда популяция основана несколькими особями.

См. также

Ссылки

^ Ригер Р., Михаэлис А., Грин ММ (1968), Глоссарий генетики и цитогенетики: классическая и молекулярная , Нью-Йорк: Springer-Verlag, ISBN. 978-0-387-07668-3
^ Соуза, П., Фруф, Э., Харрис, DJ, Алвес, ПК и Мейден, А., ван дер. 2011. Генетическое разнообразие магрибских готтентотских скорпионов (Scorpiones: Buthidae) на основе CO1: новые сведения о филогении и распространении рода. Африканские беспозвоночные 52 (1). «Архивная копия» . Архивировано из оригинала 4 октября 2011 г. Проверено 3 мая 2011 г. {{cite web}}: CS1 maint: архивная копия в заголовке ( ссылка )
^ Перейти обратно: ^а ^б Стэпли Дж., Фёлнер П.Г., Джонстон С.Э., Санчер А.В., Смаджа К.М. (19 декабря 2017 г.). «Рекомбинация: хорошее, плохое и переменное» . Философские труды Королевского общества B: Биологические науки . 372 (1736): 20170279. doi : 10.1098/rstb.2017.0279 . ISSN 0962-8436 . ПМЦ 5698631 . ПМИД 29109232 .
^ Эрих, Дороти, Пер Эрик Йорде (2005). «Высокая генетическая изменчивость, несмотря на большую амплитуду популяционных циклов леммингов» . Журнал маммологии . 86 (2): 380–385. дои : 10.1644/BER-126.1 .
^ Чжан С., Линь Ю.Х., Тарлоу Б., Чжу Х (18 июня 2019 г.). «Происхождение и функции полиплоидии печени» . Клеточный цикл . 18 (12): 1302–1315. дои : 10.1080/15384101.2019.1618123 . ISSN 1538-4101 . ПМЦ 6592246 . ПМИД 31096847 .
^ Линхарт, Ян, Джанет Геринг (2003). «Генетическая изменчивость и ее экологические последствия для клонального растения Carex scopulurum Holm. В тундре Колорадо». Арктические, антарктические и альпийские исследования . 35 (4): 429–433. doi : 10.1657/1523-0430(2003)035[0429:GVAIEI]2.0.CO;2 . ISSN 1523-0430 . S2CID 86464133 .
^ Перейти обратно: ^а ^б Уиллс, Кристофер (1980). Генетическая изменчивость . Нью-Йорк: Издательство Оксфордского университета. ISBN 978-0-19-857570-2 .
^ Эйхлер Э.Э. (04 июля 2019 г.). «Генетическая изменчивость, сравнительная геномика и диагностика заболеваний» . Медицинский журнал Новой Англии . 381 (1): 64–74. дои : 10.1056/NEJMra1809315 . ISSN 0028-4793 . ПМК 6681822 . ПМИД 31269367 .
^ Кунц Б.А., Рамачандран К., Вонаркс Э.Дж. (апрель 1998 г.). «Анализ последовательности ДНК спонтанного мутагенеза у Saccharomyces cerevisiae» . Генетика . 148 (4): 1491–505. дои : 10.1093/генетика/148.4.1491 . ПМК 1460101 . ПМИД 9560369 .
^ Уэртас П. (январь 2010 г.). «Резекция ДНК у эукариот: решаем, как исправить разрыв» . Нат. Структура. Мол. Биол . 17 (1): 11–6. дои : 10.1038/nsmb.1710 . ПМК 2850169 . ПМИД 20051983 .

[1] Ригер Р., Михаэлис А., Грин ММ (1968), Глоссарий генетики и цитогенетики: классическая и молекулярная , Нью-Йорк: Springer-Verlag, ISBN. 978-0-387-07668-3

[2] Соуза, П., Фруф, Э., Харрис, DJ, Алвес, ПК и Мейден, А., ван дер. 2011. Генетическое разнообразие магрибских готтентотских скорпионов (Scorpiones: Buthidae) на основе CO1: новые сведения о филогении и распространении рода. Африканские беспозвоночные 52 (1). «Архивная копия» . Архивировано из оригинала 4 октября 2011 г. Проверено 3 мая 2011 г. {{cite web}}: CS1 maint: архивная копия в заголовке ( ссылка )

[:0-3] Перейти обратно: ^а ^б Стэпли Дж., Фёлнер П.Г., Джонстон С.Э., Санчер А.В., Смаджа К.М. (19 декабря 2017 г.). «Рекомбинация: хорошее, плохое и переменное» . Философские труды Королевского общества B: Биологические науки . 372 (1736): 20170279. doi : 10.1098/rstb.2017.0279 . ISSN 0962-8436 . ПМЦ 5698631 . ПМИД 29109232 .

[EHR2005-4] Эрих, Дороти, Пер Эрик Йорде (2005). «Высокая генетическая изменчивость, несмотря на большую амплитуду популяционных циклов леммингов» . Журнал маммологии . 86 (2): 380–385. дои : 10.1644/BER-126.1 .

[5] Чжан С., Линь Ю.Х., Тарлоу Б., Чжу Х (18 июня 2019 г.). «Происхождение и функции полиплоидии печени» . Клеточный цикл . 18 (12): 1302–1315. дои : 10.1080/15384101.2019.1618123 . ISSN 1538-4101 . ПМЦ 6592246 . ПМИД 31096847 .

[LIN2003-6] Линхарт, Ян, Джанет Геринг (2003). «Генетическая изменчивость и ее экологические последствия для клонального растения Carex scopulurum Holm. В тундре Колорадо». Арктические, антарктические и альпийские исследования . 35 (4): 429–433. doi : 10.1657/1523-0430(2003)035[0429:GVAIEI]2.0.CO;2 . ISSN 1523-0430 . S2CID 86464133 .

[WIL1980-7] Перейти обратно: ^а ^б Уиллс, Кристофер (1980). Генетическая изменчивость . Нью-Йорк: Издательство Оксфордского университета. ISBN 978-0-19-857570-2 .

[8] Эйхлер Э.Э. (04 июля 2019 г.). «Генетическая изменчивость, сравнительная геномика и диагностика заболеваний» . Медицинский журнал Новой Англии . 381 (1): 64–74. дои : 10.1056/NEJMra1809315 . ISSN 0028-4793 . ПМК 6681822 . ПМИД 31269367 .

[9] Кунц Б.А., Рамачандран К., Вонаркс Э.Дж. (апрель 1998 г.). «Анализ последовательности ДНК спонтанного мутагенеза у Saccharomyces cerevisiae» . Генетика . 148 (4): 1491–505. дои : 10.1093/генетика/148.4.1491 . ПМК 1460101 . ПМИД 9560369 .

[10] Уэртас П. (январь 2010 г.). «Резекция ДНК у эукариот: решаем, как исправить разрыв» . Нат. Структура. Мол. Биол . 17 (1): 11–6. дои : 10.1038/nsmb.1710 . ПМК 2850169 . ПМИД 20051983 .

[1]

[2]

[3]

[4]

[5]

[6]

[7]

[8]

[9]

[10]