Генетическое спасение
Генетическое спасение рассматривается как стратегия смягчения последствий, направленная на восстановление генетического разнообразия и снижение риска исчезновения небольших, изолированных и часто инбредных популяций. [1] В основном это реализуется посредством перемещения, типа демографического спасения и технической миграции, которая добавляет особей к популяции, чтобы предотвратить ее потенциальное исчезновение. Это демографическое спасение может быть похоже на генетическое спасение, поскольку каждое из них увеличивает размер и/или приспособленность популяции. Такое совпадение значений побудило некоторых исследователей рассмотреть более подробное определение каждого типа спасения, в котором подробно описывается «оценка и документирование генетического происхождения до и посттранслокации». [1] Не каждый пример генетического спасения является явно успешным, и нынешнее определение генетического спасения не требует, чтобы этот процесс приводил к «успешному» результату. Несмотря на неоднозначное определение, генетическое спасение рассматривается положительно, и многие считают его успешным. [2]
История [ править ]
Концептуальную основу генетического спасения можно найти в работах генетика Сьюэлла Райта , который изучал влияние иммиграции среди популяций, связанных потоком генов. [3] Совсем недавно в научных обзорах генетическое спасение было определено как: «когда приспособленность населения, выведенная на основании некоторого демографического уровня жизни или фенотипического признака, увеличивается в большей степени, чем можно объяснить демографическим вкладом иммигрантов». [4] [5] Генетическое смешение, ведущее к восстановлению физической формы, можно охарактеризовать как «генетическое спасение», но оно увековечивает неясные различия между генетическим спасением и загрязнением.
Генетические процессы [ править ]
Когда популяция вида становится слишком маленькой, он подвергается генетическим процессам, таким как инбридинговая депрессия из-за отсутствия потока генов, фиксация аллелей из-за генетического дрейфа и потеря разнообразия. В совокупности это может привести к снижению приспособленности популяции и увеличить риск вымирания. [3] Генетическое спасение — это инструмент сохранения, который пытается устранить эти генетические факторы путем перемещения генов из одной популяции в другую, чтобы увеличить общее генетическое разнообразие и свести к минимуму инбридинг. [6] Этот метод сохранения был предназначен для повышения приспособленности небольшой популяции, находящейся под угрозой. [2] [3] путем внедрения полезных аллелей путем миграции. [2] Его часто используют для популяций видов, находящихся под высоким риском исчезновения. Успешное генетическое спасение происходит, когда добавление новых генов эффективно приводит к генетическому разнообразию, которое приводит к увеличению размера и скорости роста популяции, а также к большей приспособленности популяции. [2] Неудачное генетическое спасение может произойти, если добавление новых генов вызовет депрессию аутбридинга , что снижает приспособленность популяции. [3] Слишком большой поток генов может привести к генетическому затоплению из-за обширной гибридизации. [2] Генетическое спасение может происходить несколькими путями, включая гетерозис и адаптивную эволюцию . [2] Она тесно связана с концепциями генетического загрязнения , эволюционного спасения , генетического восстановления и вспомогательного потока генов, но явно отличается от них. [2]
Поток генов [ править ]
Поток генов (миграция) — это внедрение новых особей (и генов) в целевую популяцию. [7] Прогнозирование воздействия мигранта на популяцию будет зависеть от сочетания сложных генетических и негенетических факторов. Повысит ли миграция приспособленность популяции, будет зависеть от того, будут ли привнесенные гены адаптированы к местным условиям и снизят ли они уровень инбридинга в целевой популяции. Интродуцированные особи также могут положительно или отрицательно влиять на генетическое спасение посредством такого поведения, как выбор партнера , иерархия доминирования и детоубийство. [3]
Генетический дрейф [ править ]
Генетический дрейф — это случайная фиксация аллелей , приводящая, следовательно, к уменьшению общего разнообразия популяции. Генетическое спасение может восстановить разнообразие, добавляя в популяцию новые гены, противодействуя фиксации. [8]
и адаптация местная Отбор
Естественный отбор происходит, когда вариации наследуемых признаков определяют репродуктивный успех особи и тем самым определяют сохранение этого признака в этой популяции. [9] Генетическое спасение может привнести признаки, выгодные для целевой популяции, или уменьшить частоту невыгодных признаков, повышая чистую приспособленность популяции для обеспечения дальнейшего выживания как вида.
Споры [ править ]
Генетическое спасение может быть спорным инструментом, поскольку трудно предсказать, как миграция повлияет на популяцию. Генетическое спасение может фактически снизить приспособленность популяции за счет ее затопления или увеличения количества редких вредных аллелей. [10] Этот случай можно просто назвать «генетическим загрязнением», а не «генетическим спасением». Спасение также может быть лишь краткосрочным решением, как показывает случай с «Айл-Рояль Вулвз». В этом случае генетическое спасение волков привело к значительному первоначальному увеличению приспособленности популяции, за которым последовало значительное снижение в последующие годы. [10] Многие защитники природы утверждают, что генетическое спасение может создать непредвиденные проблемы для видов, находящихся под угрозой, и что оно упускает из виду основные проблемы, которые ставят так много видов на грань исчезновения, включая утрату среды обитания из-за развития человека. [11]
Как и термин «генетическое загрязнение», «генетическое спасение» имеет политический подтекст. Некоторые из наиболее спорных практик, которые можно считать генетическим спасением, включают:
- Возрождение исчезновения . [12]
- Генная инженерия для получения растений, устойчивых к вредителям и болезням. [13] [14] Хотя некоторые экологические группы включают использование генной инженерии для спасения видов, они используют генетическое загрязнение .
- Гибридизация , которая повышает жизнеспособность находящихся под угрозой исчезновения популяций, страдающих от инбридинга и генетического дрейфа, или спасает эндлингов, может рассматриваться как часть генетического спасения. [15]
Примеры [ править ]
Флоридская пантера [ править ]
Случай успешного генетического спасения можно наблюдать в популяции пантер Флориды . Утрата среды обитания и другие антропогенные воздействия привели к образованию небольшой инбредной популяции, что увеличило сокращение этой популяции ( Puma concolor пума ). [16] Инбредная депрессия привела к изогнутым хвостам и вихрам, дефектам спермы и аномалиям сердца. [16] Популяция достигла минимума примерно в 22 пантеры. [3] Опасаясь неизбежного исчезновения, восемь пантер из Техаса были перевезены во Флориду в середине 1990-х годов. [16] Эта попытка была признана успешной после того, как анализ показал, что после иммиграционного события ежегодный прирост населения составил 4%. [3] Кроме того, исследователи обнаружили, что полученные гибридные котята имели в три раза больше шансов дожить до взрослой жизни, чем «чистокровные» котята. [16] Популяция пантер во Флориде увеличилась примерно с 25 до более чем 100 особей примерно за десять лет. [4]
Волки острова Рояль [ править ]
Случай безуспешного генетического спасения можно наблюдать в популяции волков острова Рояль . В 1997 году на остров прибыл одинокий волк и размножился с волчьей популяцией, насчитывающей около 25 особей. [10] Первоначально добавление его генетической вариации привело к положительному влиянию на популяцию, о чем свидетельствует значительное увеличение ее приспособленности. [10] Однако добавление этим иммигрантом генетических вариаций принесло пользу только в краткосрочной перспективе. Популяция быстро сократилась: в 2016 году было замечено только два волка. [10] возможно, что новый иммигрант принес новый вредный аллель, частота которого увеличивалась по мере его скрещивания с исходной популяцией, или что одной особи было недостаточно, чтобы преодолеть негативное воздействие генетической нагрузки. [10]
курица прерийная Большая
Большая прерийная курица — это птица, гнездящаяся на земле, с экологическими и эволюционными препятствиями, которые потребовали генетического спасения, чтобы избежать вымирания. [1] Он был широко распространен на великих равнинах Северной Америки, но теперь требует управления популяцией на небольших сохранившихся территориях. В Иллинойсе численность прерийных кур сократилась с миллионов особей в середине 19 века до 46 к 1998 году. Это побудило к усилиям по генетическому спасению и переселению особей из соседних штатов с целью увеличения численности прерийных кур в Иллинойсе. Это считается ранним и успешным случаем генетического спасения. Хотя первоначальные действия по генетическому спасению, похоже, привели к улучшению приспособленности, среда обитания в прериях в настоящее время ограничивает восстановление. Исключительно генетические усилия по спасению вида считаются недостаточными, и для спасения вида может потребоваться больше внимания защите среды обитания. [1]
Ссылки [ править ]
- ↑ Перейти обратно: Перейти обратно: а б с д Муссманн, С.М.; Дуглас, MR; Энтонсами, WJB; Дэвис, Массачусетс; Симпсон, ЮАР; Луи, В.; Дуглас, Мэн (22 февраля 2017 г.). «Генетическое спасение, большая прерийная курица и проблема сохранения природы в антропоцене» . Королевское общество открытой науки . 4 (2): 160736. дои : 10.1098/rsos.160736 . ISSN 2054-5703 . ПМЦ 5367285 . ПМИД 28386428 .
- ↑ Перейти обратно: Перейти обратно: а б с д и ж г Уайтли, Эндрю Р.; Фитцпатрик, Сара В.; Фанк, В. Крис; Талмон, Дэвид А. (1 января 2015 г.). «Генетическая помощь спешит на помощь» . Тенденции в экологии и эволюции . 30 (1): 42–49. дои : 10.1016/j.tree.2014.10.009 . ISSN 0169-5347 . ПМИД 25435267 .
- ↑ Перейти обратно: Перейти обратно: а б с д и ж г Таллмон, Дэвид А.; Луикарт, Гордон; Уэплс, Робин С. (сентябрь 2004 г.). «Очаровательная простота и сложная реальность генетического спасения» . Тенденции в экологии и эволюции . 19 (9): 489–496. дои : 10.1016/j.tree.2004.07.003 . ISSN 0169-5347 . ПМИД 16701312 .
- ↑ Перейти обратно: Перейти обратно: а б Хедрик, Филип В.; Адамс, Дженнифер Р.; Вучетич, Джон А. (9 ноября 2011 г.). «Переоценка и расширение определения генетического спасения». Биология сохранения . 25 (6): 1069–1070. дои : 10.1111/j.1523-1739.2011.01751.x . ISSN 0888-8892 . ПМИД 22070251 . S2CID 37780553 .
- ^ ТАЛЛМОН, Д; ЛУИКАРТ, Г; УЭПЛЕС, Р. (1 сентября 2004 г.). «Очаровательная простота и сложная реальность генетического спасения» . Тенденции в экологии и эволюции . 19 (9): 489–496. дои : 10.1016/j.tree.2004.07.003 . ISSN 0169-5347 . ПМИД 16701312 .
- ^ «Уклонение от генетического спасения не оправдано генетическими причинами» . ConservationBytes.com . 11 марта 2015 г. Проверено 15 мая 2018 г.
- ^ «Поток генов» . Evolution.berkeley.edu . Проверено 15 мая 2018 г.
- ^ «Генетический дрейф» . Evolution.berkeley.edu . Проверено 15 мая 2018 г.
- ^ «Естественный отбор» . Evolution.berkeley.edu . Проверено 15 мая 2018 г.
- ↑ Перейти обратно: Перейти обратно: а б с д и ж Хедрик, Филип В.; Гарсиа-Дорадо, Аврора (декабрь 2016 г.). «Понимание инбридинговой депрессии, очищения и генетического спасения». Тенденции в экологии и эволюции . 31 (12): 940–952. дои : 10.1016/j.tree.2016.09.005 . ISSN 1872-8383 . ПМИД 27743611 .
- ^ Поппик, Лора. «Виды, находящиеся под угрозой исчезновения? Наука спешит на помощь (генетическая)!» . Смитсоновский институт . Проверено 6 июня 2018 г.
- ^ «Что такое генетическое спасение? | Возродить и восстановить» . www.reviverstore.org . 08.10.2013 . Проверено 6 июня 2018 г.
- ^ Адамс, Джонатан М.; Пиовесан, Джанлука; Штраус, Стив; Браун, Сандра (август 2002 г.). «Дело в пользу генной инженерии местных и ландшафтных деревьев против интродуцированных вредителей и болезней». Биология сохранения . 16 (4): 874–879. дои : 10.1046/j.1523-1739.2002.00523.x . ISSN 0888-8892 . S2CID 86697592 .
- ^ «Использование генов для спасения животных и растений от вымирания | Cornell Chronicle» . news.cornell.edu . Проверено 6 июня 2018 г.
- ^ Баскетт, Марисса Л.; Гомулкевич, Ричард (22 февраля 2011 г.). «Интрогрессивная гибридизация как механизм спасения вида» . Теоретическая экология . 4 (2): 223–239. дои : 10.1007/s12080-011-0118-0 . ISSN 1874-1738 .
- ↑ Перейти обратно: Перейти обратно: а б с д Пимм, СЛ; Доллар, Л.; Бас, OL (01 мая 2006 г.). «Генетическое спасение пантеры Флориды». Охрана животных . 9 (2): 115–122. дои : 10.1111/j.1469-1795.2005.00010.x . ISSN 1469-1795 .