Skip to main content
Global

9.3: גיוון גנטי

  1. Last updated
  2. Save as PDF
  • Page ID
    209143

    • \( \newcommand{\vecs}[1]{\overset { \scriptstyle \rightharpoonup} {\mathbf{#1}} } \) \( \newcommand{\vecd}[1]{\overset{-\!-\!\rightharpoonup}{\vphantom{a}\smash {#1}}} \)\(\newcommand{\id}{\mathrm{id}}\) \( \newcommand{\Span}{\mathrm{span}}\) \( \newcommand{\kernel}{\mathrm{null}\,}\) \( \newcommand{\range}{\mathrm{range}\,}\) \( \newcommand{\RealPart}{\mathrm{Re}}\) \( \newcommand{\ImaginaryPart}{\mathrm{Im}}\) \( \newcommand{\Argument}{\mathrm{Arg}}\) \( \newcommand{\norm}[1]{\| #1 \|}\) \( \newcommand{\inner}[2]{\langle #1, #2 \rangle}\) \( \newcommand{\Span}{\mathrm{span}}\) \(\newcommand{\id}{\mathrm{id}}\) \( \newcommand{\Span}{\mathrm{span}}\) \( \newcommand{\kernel}{\mathrm{null}\,}\) \( \newcommand{\range}{\mathrm{range}\,}\) \( \newcommand{\RealPart}{\mathrm{Re}}\) \( \newcommand{\ImaginaryPart}{\mathrm{Im}}\) \( \newcommand{\Argument}{\mathrm{Arg}}\) \( \newcommand{\norm}[1]{\| #1 \|}\) \( \newcommand{\inner}[2]{\langle #1, #2 \rangle}\) \( \newcommand{\Span}{\mathrm{span}}\)\(\newcommand{\AA}{\unicode[.8,0]{x212B}}\)

    בניגוד למגוון המערכת האקולוגית והמינים, המגוון הגנטי הוא מדד לשונות בין פרטים בתוך מין בודד. המגוון הגנטי מיוצג על ידי מגוון האללים הקיימים בתוך אוכלוסייה. גן מייצג את היחידה הפיזית הבסיסית של תורשה, ואללים הם גרסאות ספציפיות של גנים אלה. לדוגמה, יש גן לצבעי פרחים באפונה, אלל אחד לאותו גן נושא מידע על פרחים לבנים ואילו אלל אחר נושא מידע על פרחים סגולים. אללים מועברים מהורה לצאצאים. מוטציות, שינויים ברצפי ה-DNA הנובעים בדרך כלל משגיאות במהלך שכפול ה-DNA, הם המקור המקורי לאללים חדשים.

    כתוצאה מרבייה מינית, לאנשים יכולים להיות שילובי אללים שונים לכל גן. המגוון הגנטי מספק את חומר הגלם להסתגלות אבולוציונית, התהליך שבו ההרכב הגנטי של האוכלוסיות משתנה עם הזמן באופן שהופך אותו למתאים יותר לסביבה.

    אובדן המגוון הגנטי גורם למין להיות פחות מסוגל להתרבות בהצלחה ופחות מסתגל לסביבה משתנה או למחלה חדשה. אוכלוסיות קטנות של מינים רגישות במיוחד לאובדן המגוון הגנטי. כאשר מין מאבד יותר מדי פרטים, הוא הופך להיות אחיד מבחינה גנטית. חלק מהגורמים לאובדן המגוון הגנטי כוללים: הכלאה בין פרטים קרובים וסחיפה גנטית, התהליך שבו ההרכב הגנטי של אוכלוסייה משתנה באופן אקראי לאורך זמן.

    מגוון גנטי נמוך הופך את השטן הטסמני (איור\(\PageIndex{a}\)) לפגיע במיוחד למחלת גידול פנים השטן (DFTD), סרטן המאיים עליו בהכחדה. סרטן מדבק מתפשט בדרך כלל על ידי וירוסים, שיכולים להעביר גנים הגורמים לסרטן; עם זאת, במקרה של DFTD, התאים הסרטניים עצמם מופצים בקרב אנשים. בדרך כלל מערכת החיסון יכולה לזהות תאים סרטניים, תאים נגועים ותאים זרים, אך תאי DFTD מתחמקים ממערכת החיסון. אם לשדים הטסמניים היה מגוון גנטי גבוה, סביר להניח שלאנשים מסוימים יהיו אללים שהפכו אותם לעמידים בפני DFTD. אנשים אלה היו שורדים ומתרבים בתדירות גבוהה יותר מאחרים, והאללים העמידים יהפכו נפוצים יותר באוכלוסייה (הסתגלות אבולוציונית תתרחש). מכיוון שלשדים הטסמניים יש מגוון גנטי נמוך, יש פחות הזדמנויות להסתגלות אבולוציונית כזו.

    שטן טסמני שחור ופרוותי עם פס לבן על חזהו פותח את פיו ומראה את שיניו ולשונו.
    איור\(\PageIndex{a}\): השטן הטסמני בעמדת הגנה, בפארק שימור השטן הטסמני, חצי האי טסמן. תמונה מאת וויין מקלין (CC-BY-SA).

    המגוון הגנטי חשוב לחקלאות. מאז תחילת החקלאות האנושית לפני יותר מ -10,000 שנה, קבוצות אנושיות מגדלות ובוחרות זני גידולים. מגוון יבולים זה תאם את המגוון התרבותי של אוכלוסיות מחולקות מאוד של בני אדם. לדוגמה, תפוחי אדמה בויתו החל לפני כ -7,000 שנה במרכז האנדים של פרו ובוליביה. האנשים באזור זה חיו באופן מסורתי ביישובים מבודדים יחסית המופרדים על ידי הרים. תפוחי האדמה הגדלים באזור זה שייכים לשבעה מינים ומספר הזנים ככל הנראה הוא באלפים. כל זן גדל כדי לשגשג בגבהים מסוימים ובתנאי קרקע ואקלים. המגוון מונע על ידי הדרישות המגוונות של שינויי הגובה הדרמטיים, התנועה המוגבלת של אנשים והדרישות שנוצרות על ידי מחזור יבולים לזנים שונים שיצליחו בתחומים שונים.

    תפוח האדמה מדגים דוגמה ידועה לסיכונים של מגוון יבולים נמוך: במהלך רעב תפוחי האדמה האירי הטרגי (1845—1852 לספירה), זן תפוחי האדמה היחיד שגדל באירלנד הפך לרגיש לדלקת תפוחי אדמה-מחסל את היבול (איור). \(\PageIndex{b}\) אובדן היבול הוביל לרעב, מוות והגירה המונית. עמידות למחלות היא יתרון עיקרי לשמירה על המגוון הביולוגי של היבול וחוסר גיוון במיני גידולים עכשוויים טומן בחובו סיכונים דומים. חברות זרעים, שהן המקור לרוב זני היבול במדינות מפותחות, חייבות לגדל ללא הרף זנים חדשים כדי לעמוד בקצב של אורגניזמים מזיקים מתפתחים. אותן חברות זרעים, לעומת זאת, השתתפו בירידה במספר הזנים הזמינים מכיוון שהן מתמקדות במכירת פחות זנים באזורים רבים יותר בעולם ומחליפים זנים מקומיים מסורתיים.

    תפוח אדמה נגוע בדלקת תפוחי אדמה שנחתך לשניים על שולחן עץ. לתפוח האדמה יש שינוי צבע חום כהה מבפנים.
    איור\(\PageIndex{b}\): ההשפעות של דלקת תפוחי אדמה, הנגרמת על ידי עובש המים Phytophthora infestans. תמונה מאת USDA (נחלת הכלל).

    תפוחי אדמה הם רק דוגמה אחת למגוון החקלאי. כל צמח, בעל חיים ופטרייה שטופחו על ידי בני אדם גודלו ממיני אבות בר מקוריים לזנים מגוונים הנובעים מהדרישות לערך המזון, הסתגלות לתנאי הגידול ועמידות בפני מזיקים. היכולת ליצור זני יבול חדשים מסתמכת על מגוון הזנים הזמינים ועל זמינותם של צורות בר הקשורות לצמח היבול. צורות בר אלה הן לרוב המקור לגרסאות גנים חדשות שניתן לגדל עם זנים קיימים כדי ליצור זנים בעלי תכונות חדשות. אובדן מיני בר הקשורים ליבול פירושו אובדן פוטנציאל בשיפור היבול. שמירה על המגוון הגנטי של מיני בר הקשורים למינים מבויתים מבטיחה את המשך אספקת המזון שלנו.

    מאז שנות העשרים, מחלקות החקלאות הממשלתיות שמרו על גדות זרעים של זני גידולים כדרך לשמור על מגוון היבולים. למערכת זו יש פגמים מכיוון שלאורך זמן זני זרעים הולכים לאיבוד בתאונות ואין דרך להחליף אותם. בשנת 2008, כספת הזרעים העולמית של סבאלברד, הממוקמת באי שפיצברגן, נורבגיה, (איור\(\PageIndex{c}\)) החלה לאחסן זרעים מרחבי העולם כמערכת גיבוי לבנקי הזרעים האזוריים. אם בנק זרעים אזורי מאחסן זנים בסוולברד, ניתן להחליף הפסדים מסבאלברד אם יקרה משהו לזרעים האזוריים. קמרון הזרעים של סבאלברד נמצא עמוק בסלע האי הארקטי. התנאים בתוך הכספת נשמרים בטמפרטורה ולחות אידיאליים להישרדות הזרעים, אך המיקום התת-קרקעי העמוק של הכספת בקוטב הצפוני פירושו שכשל במערכות הכספת לא יפגע בתנאי האקלים בתוך הכספת.

    מבנה גבוה עם דלת דמוית בונקר שנעלמת לגדת שלג
    איור\(\PageIndex{c}\): כספת הזרעים העולמית של סבאלברד היא מתקן אחסון לזרעים של הגידולים המגוונים של כדור הארץ. (קרדיט: מארי טפר, כספת הזרעים העולמית של סבאלברד)

    קריאה משלימה

    דאנלאפ, גארט, 2018. עובדות מתמודדות: מדוע סרטן פנים הניתן להעברה מחסל את אוכלוסיות השטן הטסמני. בלוג סיטן. בית הספר לתואר שני לאמנויות ומדעים. אוניברסיטת הרווארד.

    ייחוסים

    שונה על ידי מליסה הא מהמקורות הבאים: