JAKA JEST PULA GENÓW? - BIOLOGIA - 2026

Pula genów jest terminem używanym w genetyki populacyjnej opisać zestaw alleli prowadzonych przez wszystkie osoby, które są częścią populacji. Jest również nazywany pulą genów lub „pulą genów”.

W ten sam sposób każdy specyficzny gen ma swoją własną pulę genów, na którą składają się wszystkie allele tego genu. W populacji każda osoba jest uważana za wyjątkową z punktu widzenia jej składu genetycznego.

Źródło: Smihael, z Wikimedia Commons

Zrozumienie pojęcia puli genów jest kluczem do biologii ewolucyjnej, ponieważ termin ten jest osadzony w definicji ewolucji. Zatem populacja jest w równowadze, gdy pula genów się nie zmienia; Natomiast mówimy, że populacja ewoluuje, jeśli następuje zmiana w puli genów z pokolenia na pokolenie.

Możemy wziąć allel i określić jego częstotliwość - częstotliwość genów - a także możemy wyrazić ją w ujęciu procentowym jako reprezentację obfitości danego allelu w porównaniu z resztą alleli, które znajdujemy w populacji.

Definicja

Pula genów jest definiowana jako cały zestaw genów w populacji. W biologii definicja populacji odnosi się do grupy osobników tego samego gatunku, które dzielą fizyczną przestrzeń i mogą się rozmnażać.

Po raz pierwszy termin ten został użyty w 1920 roku przez urodzonego w Rosji genetyka Aleksandra Siergiejewicza. Tak więc słynny i wpływowy biolog ewolucyjny Teodozjusz Dobzhansky przywiózł ten termin do Stanów Zjednoczonych i przetłumaczył go jako „pula genów”.

Każdy gen może występować w różnych formach lub wariantach i każdy jest uważany za allel.

Na przykład, weźmy jako hipotetyczny przykład gen kodujący futro pewnego ssaka. Ten ssak może mieć białe lub czarne futro. Gen kodujący kolor biały jest uważany za allel, również ze względu na inną cechę.

Konsekwencje zmienności pul genów

Każda populacja ma pulę genów, która ją charakteryzuje, niektóre są bogate w różne geny, podczas gdy inne mają słabą zmienność wszystkich genów.

Populacje, które mają duże zróżnicowanie w swoich pulach genów, mogą wykazywać korzystne zmiany, które pozwalają na zwiększenie ich częstotliwości w populacji.

Należy pamiętać, że zmienność populacji jest niezbędnym warunkiem, aby mogły działać mechanizmy, które powodują ewolucję - nazwijmy to doborem naturalnym lub dryfem genetycznym.

Z drugiej strony zmniejszone pule genów mogą mieć poważne konsekwencje dla losów populacji - w najpoważniejszych przypadkach sprzyjają wyginięciu. Na przykład w niektórych populacjach kotów zmienność genetyczna jest wyjątkowo niska i dlatego uważa się, że grozi im wyginięcie.

Pula genów w genetyce i biologii ewolucyjnej

Z punktu widzenia genetyki populacji mikroewolucję definiuje się jako „zmianę częstości alleli w populacji”.

W badaniach populacyjnych genetycy często koncentrują się na zestawie genów w populacji w danym czasie. Pula genów jest uważana za pojemnik, z którego potomstwo otrzymuje swoje geny.

Geny mają fizyczną lokalizację, zwaną loci, i może ona składać się z dwóch lub więcej alleli w puli genów. W każdym miejscu jednostka może być homozygotyczna lub heterozygotyczna. W pierwszym przypadku dwa allele są identyczne, podczas gdy heterozygota ma dwa różne allele.

Pula genów u motyli plamistych

Typowym przykładem w biologii ewolucyjnej jest ćma pstrokata. U tego motyla znajdują się dwa allele, które określają kolor ciała. Jeden z nich określa kolor jasny, a drugi kolor ciemny.

W miarę upływu czasu częstość występowania obu alleli może się zmieniać w populacji. Ludzkie działanie wywarło znaczący wpływ na ewolucję koloru u ciem.

Na obszarach niezanieczyszczonych allel, który decyduje o kolorze światła, będzie zwiększał się, ponieważ daje przewagę sprawności osobie, która go posiada. Na przykład może działać jako kamuflaż w jasnej korze drzew w okolicy.

Natomiast zanieczyszczone obszary często przyciemniają korę drzew. W tych regionach względna częstotliwość allelu dla ciemnego koloru wzrośnie.

W obu przypadkach obserwujemy zmianę względnych częstotliwości alleli. Ta zmienność puli genów jest tym, co nazywamy mikroewolucją.

Pochodzenie puli genów człowieka

Pääbo (2015) daje nam wgląd w zróżnicowaną pulę genów naszego gatunku. Pochodzenie tego, w jaki sposób wyłonili się współcześni ludzie, zawsze budziło szczególne zainteresowanie paleontologów i biologów ewolucyjnych. Następnie dokonamy podsumowania pracy autora:

Czy cała nasza pula genów pochodzi z Afryki?

Najbardziej znaną teorią jest pochodzenie człowieka w Afryce i późniejsze rozproszenie się po świecie. W ten sposób nasi przodkowie w sposób konkurencyjny wyparli resztę hominidów, które zamieszkiwały planetę, bez wymiany z nimi genów.

Z kolei inny punkt widzenia twierdzi, że między populacjami hominidów istniała wymiana genów, tworząc rodzaj „regionalnej ciągłości”.

Obie teorie formułują różne źródła pochodzenia wszystkich zmian w naszej puli genów, niezależnie od tego, czy wszystkie znalezione przez nas odmiany pochodzą z Afryki, czy też mają głębsze korzenie i pochodzenie.

Aktualne dowody

Dowody znalezione w genomie człowieka neandertalskiego (Homo neanderthalensis) pozwalają nam wnioskować, że żaden z przedstawionych poglądów nie jest całkowicie poprawny. W rzeczywistości nasza pula genów jest bardziej złożona, niż się spodziewaliśmy.

Chociaż prawdą jest, że ludzka pula genów pochodzi z Afryki, około 1 do 3% genomu pochodzi spoza Afryki Subsaharyjskiej i wykazuje pochodzenie od człowieka neardentalskiego.

Wydaje się, że około 5% naszej puli genów pochodzi z grupy znajdującej się w Oceanii: Denisovans, odległy krewny neandertalczyków, którego sekwencja pochodzi z kości znalezionej na południowej Syberii.

Obecne dowody potwierdzają co najmniej trzy „ruchy” genów: jeden od neandertalczyków do przodków Azjatów, inny od neandertalczyków do człowieka denisovana, a także ostateczny przepływ od Denisowian do nieznanej grupy hominidów, które oddzieliły się od rodowód około miliona lat temu.

Bibliografia

1. Campbell, NA (2001). Biologia: pojęcia i relacje. Edukacja Pearson.
2. Dawkins, R. (2010). Evolution: The Greatest Show on Earth. Grupo Planeta Hiszpania.
3. Freeman, S. i Herron, JC (2002). Analiza ewolucyjna. Prentice Hall.
4. Monge-Nájera, J. (2002). Biologia ogólna. EUNED.
5. Pääbo, S. (2015). Różnorodne pochodzenie puli genów człowieka. Nature Reviews Genetics, 16 (6), 313-314.