Hvordan Gene Pools Arbejde

{h1}

Den fysiske du er et resultat af dit dna, og dit dna er en del af den humane genpool. Find ud af, hvad "genpoolen" virkelig er, og hvad sker der, når det krymper.

Folk kaster rundt om begrebet "genpool" både seriøst og komisk.

På den sjove ende af spektret har du ting som Darwin Awards, som "hilser forbedringen af ​​det menneskelige genom ved at ære dem, der ved et uheld fjerner sig fra det" (vi kigger på dig, lawn chair weather balloon guy.)

På den seriøse side opstår begrebet, når man taler om dyr, der nærmer sig udryddelse, som kan udvikle sundhedsmæssige problemer med artenes krympende genpool.

I denne artikel snakker vi om, hvad en genpool er, og hvordan den kan vokse og krympe (og vi vil ikke kræve nogen fjernelse fra poolen).

For at forstå en genpool skal du vide lidt om gener, ikke? Hvis du har læst How Cells Work, så er du yderst bekendt med de indre virkninger af E coli bakterier og kan springe over denne sektion. Hvis ikke, her er et hurtigt resumé:

  • En bakterie er en lille, enkeltcellet organisme. I tilfælde af E coli, bakterierne er omkring en hundrede størrelsen af ​​en typisk human celle.
  • DNA-strengen i E coli indeholder omkring 4 millioner basepar, og disse par er organiseret i et par tusinde gener. EN gen er simpelthen en skabelon for et protein, og ofte er disse proteiner enzymer.
  • en enzym er et protein der fremskynder en bestemt kemisk reaktion. For eksempel er et af enzymerne i en E coliDNA kan måske vide, hvordan man bryder et maltosemolekyle (et simpelt sukker) i sine to glucosemolekyler. Det er alt, hvad det pågældende enzym kan gøre, men den handling er temmelig darned vigtig, når en E coli bakterier spiser maltose.
  • At lave et enzym, som den har brug for, de kemiske mekanismer inde i en E coli bakterier gør en kopi af et gen fra DNA-strengen og brug dette skabelon for at danne enzymet. Det E coli kan have tusindvis af kopier af nogle enzymer, der flyder rundt i det, og kun et par eksemplarer af andre. Alle de forskellige enzymer, der flyder i cellen, gør cellenes kemi mulig. Denne kemi til gengæld gør cellen "levende" - det tillader det E coli at mærke mad, flytte rundt, spise og reproducere. Så i en levende celle hjælper DNA med at skabe enyzmes, og enzymer skaber de kemiske reaktioner, der er "livet".

Bakterier reproducerer ukønnet. Dette betyder, at når en bakteriecelle splitter, er begge halvdele af splitten identiske - de indeholder nøjagtigt det samme DNA. Afkommet er en forælders klon. På næste side lærer du om seksuel reproduktion og tilfældigt genvalg.

Seksuel reproduktion

De menneskelige kromosomer indeholder DNA fra det humane genom. Hver forælder bidrager med 23 kromosomer.

De menneskelige kromosomer indeholder DNA fra det humane genom. Hver forælder bidrager med 23 kromosomer.

Som vi forklarede i hvordan menneskelig reproduktion virker, reproducerer højere organismer som planter, insekter og andre dyr seksuelt, og denne proces gør evolutionens handlinger mere interessante. Seksuel gengivelse kan skabe en enorm variation i en art. For eksempel, hvis to forældre har flere børn, kan alle deres børn være bemærkelsesværdigt anderledes. To brødre kan have forskellig hårfarve, højder, blodtyper og så videre. Her er hvorfor det sker:

  • I stedet for en lang sløjfe af DNA som vores troværdige E coli bakterier, celler af planter og dyr har kromosomer der holder DNA-strengene. Mennesker har 23 par kromosomer, for i alt 46 kromosomer. Frugtfluer har fem par. Hunde har 39 par, og nogle planter har så mange som 100.
  • Kromosomer kommer i par. Hvert kromosom er en tæt pakket DNA-streng. Der er to tråde af DNA sammenføjet ved centromeren for at danne en X-formet struktur. En streng kommer fra moderen og en fra faderen.
  • Fordi der er to tråde af DNA, betyder det at dyr har to kopier af hvert gen, snarere end en kopi som med E coli. Når en kvinde opretter et æg eller en mand skaber en sæd, skal de to tråde af DNA kombinere i en enkelt streng. Sperma og æg fra moder og far bidrager hver især med en kopi af hvert kromosom. De mødes for at give det nye barn to kopier af hvert gen.
  • For at danne enkeltstrengen i sæd eller æg er den ene eller den anden kopi af hvert gen tilfældigt valgt. Et eller andet gen fra parret i hvert kromosom bliver videregivet til barnet.

Hvordan Gene Pools Arbejde: gene

På grund af den tilfældige karakter af genvalg, får hvert barn en anden blanding af gener fra DNA fra moder og far. Derfor kan børn fra samme forældre have så mange forskelle.

Et gen er intet andet end en skabelon til oprettelse af et enzym. Det betyder, at der i en plante eller et dyr faktisk er to skabeloner til hvert enzym. I nogle tilfælde er de to skabeloner de samme (homozygot), men i mange tilfælde er de to skabeloner forskellige (heterozygot).

Her er et velkendt eksempel fra ærter. Ærter kan være høje eller korte. Forskellen kommer ifølge Carol Deppe i bogen "Breed Your Own Vegetable Varieties":

... i syntesen af ​​et plantehormon kaldet gibberellin. Den "høje" version af genet er normalt den form, der findes i naturen. Den "korte" version har i mange tilfælde en mindre aktiv form for et af de enzymer, der er involveret i syntese af hormonet, så planterne er kortere. Vi henviser til to gener som alleler af hinanden, når de arves som alternativer til hinanden. I molekylære termer er alleler forskellige former for det samme gen.Der kan være mere end to alleler af et gen i en population af organismer. Men en given organisme har kun højst to alleler... Specifikke mutationer eller alleler er ikke gode eller dårlige i sig selv, men kun inden for en bestemt sammenhæng. En allel, som fremmer bedre vækst i varmt vejr, kan f.eks. Fremme ringere vækst i koldt vejr.

En ting at bemærke i Deppes citat er, at en mutation i et enkelt gen ikke kan have nogen virkning på en organisme eller dens afkom eller dens afkoms afkom. Forestil dig for eksempel et dyr, der har to identiske kopier af et gen i en allel. En mutation ændrer et af de to gener på en skadelig måde. Antag at et barn modtager dette mutantgen fra faderen. Moderen bidrager til et normalt gen, så det kan ikke have nogen virkning på barnet (som i tilfældet med det "korte" ærgener). Mutantgenet kan fortsætte igennem mange generationer og bliver aldrig bemærket, førend et barns forældre på et tidspunkt bidrager med en kopi af mutantgenet. På det tidspunkt tager du eksemplet fra Deppes citat, måske du får en kort ærter, fordi planten ikke danner den normale mængde gibberellin.

En anden ting at bemærke er, at mange forskellige former for et gen kan flyde rundt i en art.

Forstå genpoolen

Hvordan Gene Pools Arbejde: hvordan

Kombinationen af ​​alle versioner af alle gener i en art kaldes genpulje af arten.

Fordi DNA fra en frugtflugt forstås meget godt, lad os bruge frugtflugten som et eksempel, især det af Drosophilia melanogaster. Her er nogle fakta om frugtfly DNA:

  • DNA fra en frugtfly er arrangeret på fem kromosomer.
  • Der er omkring 250 millioner basepar i dette DNA.
  • Der er 13601 individuelle gener (reference).

Hvert gen vises på et bestemt sted på et bestemt kromosom, og der er to kopier af genet. Placeringen af ​​et bestemt gen hedder locus af genet. Hver af de to kopier af genet kaldes an allel.

Lad os sige, at vi kigger på locus 1 på kromosom 1 på en bestemt frugtfly DNA. Der er to alleler på det sted, og der er to muligheder for disse alleler:

  • De to alleler er de samme, eller homozygot.
  • De to alleler er forskellige, eller heterozygot.

Hvis vi ser på tværs af en befolkning på 1.000 frugtfluer, der bor i en krukke, kan vi identificere i alt 20 forskellige alleler, der besætter locus 1 på kromosom 1. De 20 alleler er de genpulje for det pågældende sted. Sættet af alle alleler på alle loci er den fulde genpool for arten.

Over tid ændres størrelsen af ​​en genpool. Genpoolen stiger når en mutation ændrer et gen, og mutationen overlever (se hvordan evolution virker for detaljer). Genpoolen aftager når en allel dør ud. Lad os f.eks. Sige, at vi tog de 1.000 frugtfly, der er beskrevet i det foregående afsnit, og valgte fem af dem. Disse fem frugtfly kan kun indeholde i alt kun tre alleler på locus 1. Hvis vi så lader dem flyve op og reproducere til det punkt, hvor befolkningen er engang 1000, er genpuljen af ​​de 1.000 fluer meget mindre. På lokus 1 er der kun tre alleler blandt de 1000 fluer i stedet for de oprindelige 20 alleler.

Dette er præcis hvad der sker, når en art står overfor udslettelse. Den samlede befolkning falder ned til det punkt, hvor der kun er 100 eller 1.000 overlevende medlemmer af arten. I processen krymper antallet af alleler på hvert sted, og genens pulje kontrakterer betydeligt. Hvis bevaringsindsatsen er vellykket, og arten vender tilbage, så gør den det med en meget mindre pool af gener at arbejde med, end det oprindeligt havde.

En lille genpool er generelt dårlig for en art, fordi den reducerer variationen. Lad os gå tilbage til vores frugtfly eksempel. Lad os sige, at der er 20 alleler på locus 1, og en af ​​disse alleler forårsager en bestemt sygdom, når en flyve har to kopier af den allel (homozygot). Fordi der er 20 samlede alleler, er sandsynligheden for en flyve, der får to kopier af den skadelige allel, forholdsvis lille. Hvis den skadelige allel overlever, når genpuljen krymper ned til i alt kun tre alleler, bliver sandsynligheden for at flyve sygdommen fra denne allel meget større. En stor genpool giver en god buffer mod genetiske sygdomme. Nogle af de fælles genetiske problemer, der opstår, når genpuljen krymper, omfatter:

  • Lav fertilitet
  • misdannelser
  • Genetiske sygdomme

De to mest almindelige steder at se disse effekter er i dyr nærmer udryddelse og i dyre racer.

Der skal tages meget omhu ved opdræt af dyr for at undgå genetiske sygdomme. Ved avl er det nogle gange nyttigt at udkrydsning. Ved udkrydsning får et dyr uden for racen lov til at parre sig med et dyr inden for racen. Afkomene fra denne parring øger størrelsen af ​​genpoolen, hvilket reducerer sandsynligheden for, at genetiske sygdomme videreføres.

For flere oplysninger, se linkene på den følgende side.


Video Supplement: Gene Pool Decline: Are we Becoming Bad Survivors?.




DA.WordsSideKick.com
All Rights Reserved!
Reproduktion Af Materialer Tilladt Kun Prostanovkoy Aktivt Link Til Webstedet DA.WordsSideKick.com

© 2005–2019 DA.WordsSideKick.com