Genetische Divergenz - Genetic divergence

Genetische Divergenz ist der Prozess, bei dem zwei oder mehr Populationen einer Vorfahrenart im Laufe der Zeit unabhängige genetische Veränderungen ( Mutationen ) akkumulieren , was oft zu reproduktiver Isolation und fortgesetzter Mutation führt, selbst nachdem die Populationen für einige Zeit reproduktiv isoliert wurden, da es keine kein genetischer Austausch mehr. In einigen Fällen können Subpopulationen, die in ökologisch unterschiedlichen peripheren Umgebungen leben, eine genetische Divergenz vom Rest einer Population aufweisen, insbesondere wenn das Verbreitungsgebiet einer Population sehr groß ist (siehe parapatrische Artbildung ). Die genetischen Unterschiede zwischen divergenten Populationen können stille Mutationen beinhalten (die keinen Einfluss auf den Phänotyp haben ) oder zu signifikanten morphologischen und/oder physiologischen Veränderungen führen. Genetische Divergenz wird immer die reproduktive Isolation begleiten, entweder aufgrund neuer Anpassungen durch Selektion und/oder aufgrund genetischer Drift, und ist der Hauptmechanismus, der der Artbildung zugrunde liegt .

Auf molekulargenetischer Ebene ist genetische Divergenz auf Veränderungen in einer kleinen Anzahl von Genen einer Art zurückzuführen, die zur Artbildung führen . Forscher argumentieren jedoch, dass es unwahrscheinlich ist, dass die Divergenz das Ergebnis einer signifikanten, einzelnen, dominanten Mutation in einem genetischen Locus ist, denn wenn dies der Fall wäre, hätte das Individuum mit dieser Mutation null Fitness . Folglich konnten sie sich nicht vermehren und die Mutation an weitere Generationen weitergeben. Daher ist es wahrscheinlicher, dass Divergenz und anschließende reproduktive Isolation das Ergebnis mehrerer kleiner Mutationen im Laufe der Evolution sind, die sich in einer vom Genfluss isolierten Population anhäufen .

Ursachen genetischer Divergenz

Gründereffekt

Eine mögliche Ursache für genetische Divergenz ist der Gründereffekt , bei dem einige Individuen von ihrer ursprünglichen Population isoliert werden. Diese Personen können ein bestimmtes genetisches Muster überrepräsentieren, was bedeutet, dass bestimmte biologische Merkmale überrepräsentiert sind. Diese Individuen können eine neue Population mit anderen Genpools aus der ursprünglichen Population bilden. Zum Beispiel haben 10 % der ursprünglichen Bevölkerung blaue Augen und 90 % braune Augen. Zufällig werden 10 Individuen von der ursprünglichen Population getrennt. Wenn diese kleine Gruppe 80% blaue Augen und 20% braune Augen hat, dann haben ihre Nachkommen eher das Allel für die blauen Augen. Dadurch wäre der Anteil der Bevölkerung mit blauen Augen höher als der der Bevölkerung mit braunen Augen, was sich von der ursprünglichen Bevölkerung unterscheidet.

Engpasseffekt

Eine weitere mögliche Ursache der genetischen Divergenz ist der Flaschenhalseffekt . Der Engpasseffekt tritt auf, wenn ein Ereignis, wie beispielsweise eine Naturkatastrophe, zum Tod eines großen Teils der Bevölkerung führt. Durch Zufall werden bestimmte genetische Muster in der verbleibenden Population überrepräsentiert sein, ähnlich wie beim Gründereffekt .

Störende Auswahl

Ein Diagramm, das die Auswahl für die Extreme und gegen den Mittelwert zeigt.

Genetische Divergenz kann ohne geografische Trennung durch Disruptive Selektion auftreten . Dies tritt auf, wenn Individuen in einer Population mit sowohl hohen als auch niedrigen phänotypischen Extremen fitter sind als der mittlere Phänotyp. Diese Individuen besetzen zwei verschiedene Nischen, innerhalb jeder Nische gibt es eine Gaußsche Merkmalsverteilung . Wenn die genetische Variation zwischen den Nischen hoch ist, kommt es zu einer starken reproduktiven Isolation. Wenn die genetische Variation unter einem bestimmten Schwellenwert liegt, tritt Introgression auf, aber wenn die Variation über einem bestimmten Schwellenwert liegt, kann sich die Population aufspalten, was zur Artbildung führt.

Eine disruptive Selektion wird in der bimodalen Population von Darwinfinken , Geospiza fortis, beobachtet . Die beiden Modi sind darauf spezialisiert, verschiedene Arten von Samen klein und weich versus groß und hart zu essen, was zu unterschiedlich großen Schnäbeln mit unterschiedlicher Kraftkapazität führt. Personen mit mittleren Schnabelgrößen werden gegen ausgewählt. Die Songstruktur und die Reaktion auf das Lied unterscheiden sich auch zwischen den beiden Modi. Es gibt einen minimalen Genfluss zwischen den beiden Modi von G. fortis.

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