FLUXUL DE GENE: MECANISM, CONSECINȚE ȘI EXEMPLE - BIOLOGIE - 2025

Fluxul de gene sau a fluxului de gene, in biologie, se referă la mișcarea de gene de la o populație la alta. În general, termenul este folosit sinonim cu procesul migrator - în sensul său evolutiv.

În utilizarea comună, migrația descrie mișcarea sezonieră a indivizilor dintr-o regiune în alta, în căutarea unor condiții mai bune sau în scopuri de reproducere. Cu toate acestea, pentru un biolog în evoluție, migrația implică transferul de alele dintr-un set de gene între populații.

Sursa: Jessica Krueger, de la Wikimedia Commons

În lumina geneticii populației, evoluția este definită ca schimbarea frecvențelor alelelor în timp.

Urmând principiile echilibrului Hardy-Weinberg, frecvențele vor varia ori de câte ori există: selecție, mutație, derivă și fluxul genic. Din acest motiv, fluxul genic este considerat o forță evolutivă de mare importanță.

Mecanisme ale fluxului genic

Mecanismele și cauzele care generează mișcarea genelor într-o populație sunt puternic legate de caracteristicile inerente ale grupului de studiu. Poate apărea din cauza imigrației sau emigrării anumitor indivizi într-o stare de reproducere sau poate rezulta din mișcarea gametelor.

De exemplu, un mecanism poate fi diseminarea ocazională a formelor juvenile unei specii animale la populații îndepărtate.

În cazul plantelor, mecanismele sunt mai ușor de fixat. Gametele vegetale sunt transportate în moduri diferite. Unele linii folosesc mecanisme abiotice, cum ar fi apa sau vântul, care pot transporta gene către populații îndepărtate.

În mod similar, există o dispersie biotică. Multe animale frugivore participă la diseminarea semințelor. De exemplu, în tropice, păsările și liliecii joacă un rol crucial în diseminarea plantelor cu o importanță deosebită pentru ecosisteme.

Cu alte cuvinte, rata de migrare și fluxul genic depind de capacitatea de dispersie a liniei studiate.

Migrația și echilibrul Hardy-Weinberg

Pentru a studia efectul migrației asupra echilibrului Hardy-Weinberg, modelul insular este folosit ca simplificare (modelul de migrație insulă-continent).

Deoarece populația insulei este relativ mică, în comparație cu populația continentului, orice transfer de gene de pe insulă spre continent nu are niciun efect asupra genotipului și a frecvențelor alelelor continentului.

Din acest motiv, fluxul genic ar avea efect doar într-o singură direcție: de la continent la insulă.

Frecvențele alele variază?

Pentru a înțelege efectul evenimentului migratoriu către insulă, luați în considerare exemplul ipotetic al unui locus cu două alele A ₁ și A ₂ . Trebuie să aflăm dacă mișcarea genelor către insulă provoacă variații în frecvențele alelelor.

Să presupunem că frecvența alelei A ₁ este egală cu 1 - ceea ce înseamnă că este fixată în populație, în timp ce în populația continentală este alela A ₂ care este fixată. Înainte de maturarea indivizilor de pe insulă, 200 de persoane migrează spre ea.

După fluxul genic, frecvențele se vor schimba, iar acum 80% vor fi „native”, în timp ce 20% sunt noi sau continentale. Cu acest exemplu simplu, putem demonstra modul în care mișcarea genelor duce la schimbarea frecvenței alelelor - un concept cheie în evoluție.

Consecințele fluxului genic

Când există un flux marcat de gene între două populații, una dintre cele mai intuitive consecințe este că acest proces este responsabil de diluarea posibilelor diferențe între ambele populații.

În acest fel, fluxul genic poate acționa în direcția opusă altor forțe evolutive care încearcă să mențină diferențele în compoziția rezervoarelor genetice. Ca mecanismul selecției naturale, de exemplu.

O a doua consecință este răspândirea alelelor benefice. Să presupunem că prin mutație apare o nouă alelă care oferă un anumit avantaj selectiv pentru purtătorii săi. Când există migrație, noua alelă este transportată la noi populații.

Fluxul de gene și conceptul de specie

Conceptul biologic de specie este larg cunoscut și este cu siguranță cel mai utilizat. Această definiție se potrivește schemei genetice a populației, deoarece implică grupul de gene - unitatea în care se schimbă frecvențele de alele.

În acest fel, prin definiție, genele nu trec de la o specie la alta - nu există un flux de gene - și din acest motiv speciile prezintă anumite caracteristici care le permit să fie diferențiate. Urmând această linie de idei, fluxul genic explică de ce speciile formează un „grup” sau o grupare fenetică.

Mai mult, întreruperea fluxului genic are consecințe cruciale în biologia evolutivă: duce - în majoritatea cazurilor - la evenimente de specializare sau la formarea de noi specii. Fluxul genelor poate fi întrerupt de diferiți factori, cum ar fi existența unei bariere geografice, preferințe la nivel de curte, printre alte mecanisme.

Inversul este, de asemenea, adevărat: existența fluxului de gene contribuie la toate organismele dintr-o regiune care rămâne ca o singură specie.

Exemplu

Migrația șarpelui Nerodia sipedon este un caz bine documentat al fluxului de gene de la o populație continentală la o insulă.

Specia este polimorfă: poate avea un model de bandă semnificativ sau deloc bandă. Într-o simplificare, colorația este determinată de un locus și două alele.

În termeni generali, șerpii continentului sunt caracterizați prin prezentarea modelului benzilor. În schimb, cei care locuiesc în insule nu le posedă. Cercetătorii au ajuns la concluzia că diferența morfologică se datorează diferitelor presiuni selective la care este supusă fiecare regiune.

Pe insule, indivizii tind să se facă soare pe suprafața rocilor de lângă țărmul plajei. S-a dovedit că absența benzilor facilitează camuflarea pe stâncile insulelor. Această ipoteză ar putea fi testată folosind experimente de marcare și recaptare.

Din acest motiv adaptativ, ne-am aștepta ca populația insulei să fie formată exclusiv din organisme fără bandă. Totuși, acest lucru nu este adevărat.

Fiecare generație vine un nou grup de organisme în bandă de pe continent. În acest caz, migrația acționează ca o forță împotriva selecției.

Referințe

1. Audesirk, T., Audesirk, G., & Byers, BE (2004). Biologie: știință și natură. Pearson Education.
2. Curtis, H., & Schnek, A. (2006). Invitatie la biologie. Editura Medicală Panamericană.
3. Freeman, S., & Herron, JC (2002). Analiza evolutivă. Sala Prentice.
4. Futuyma, DJ (2005). Evoluţie. Sinauer.
5. Hickman, CP, Roberts, LS, Larson, A., Ober, WC, & Garrison, C. (2001). Principii integrate ale zoologiei (Vol. 15). New York: McGraw-Hill.
6. Mayr, E. (1997). Evoluția și diversitatea vieții: eseuri selectate. Harvard University Press.
7. Soler, M. (2002). Evoluție: baza Biologiei. Proiectul Sud.