Skip to main content
Library homepage
 
Global

3.15: צווארי בקבוק באוכלוסייה

צוואר בקבוק של אוכלוסייה דומה בדרכים חשובות לאפקט המייסד. צווארי בקבוק באוכלוסייה מתרחשים כאשר שינוי סביבתי כלשהו מוביל להפחתה דרמטית של גודל האוכלוסייה. שינויים סביבתיים קטסטרופליים, כגון השפעות אסטרואידים, התפרצויות געשיות מסיביות וממושכות (הקשורות להיסחפות יבשתית), או הכנסת פתוגן קטלני במיוחד, ההורג אחוז גבוה מהאורגניזמים שהוא מדביק, יכולים כולם ליצור השפעות צוואר בקבוק באוכלוסייה. מי ששורד את צוואר הבקבוק יכול להיות אקראי, רק בגלל מזל, או מבוסס על גורמים גנטיים (למשל, מה שמוביל לעמידות למחלות).

ישנן עדויות משכנעות לכך שאירועים סביבתיים כה דרסטיים אחראים לצווארי בקבוק באוכלוסייה כה חמורים עד שהובילו להכחדות המוניות. הקטסטרופלי ביותר מבין אירועי ההכחדה הללו היה ההכחדה הפרמית שהתרחשה לפני כ -251 מיליון שנה, במהלכה נראה כי ~ 95% מכלל המינים הימיים ו -75% ממיני היבשה נכחדו. 88 אם רוב המינים היו מושפעים, לא נופתע אם האוכלוסיות ששרדו חוו גם צווארי בקבוק רציניים. הגיוון שלאחר מכן של האורגניזמים ששרדו, כמו הדינוזאוריה (הכוללת את הדינוזאורים שנכחדו והציפורים המודרניות) והצינודונטיה, הכוללת את אבותיהם של היונקים המודרניים, כולל אותנו, יכולה לנבוע בין השאר מההשפעות הקשורות לצוואר הבקבוק, למשל, באמצעות הסרת מינים או טורפים מתחרים. האירוע הקרטיקון-שלישוני, שהתרחש לפני כ -65 מיליון שנה, תרם להכחדת הדינוזאורים והוביל לגיוון היונקים (שהופיעו לראשונה בתיעוד המאובנים לפני כ -160 מיליון שנה), במיוחד יונקי השליה.

בעוד ששרד פגיעת אסטרואיד (או שינויים דרמטיים אחרים באקלים) עשוי להיות אקראי, במקרים אחרים מי ששורד צוואר בקבוק אינו. שקול את ההשפעות של בצורת קשה או זיהום חיידקי או ויראלי מאוד ארסי; לאורגניזמים ששורדים עשויים להיות פנוטיפים ספציפיים (וגנוטיפים נלווים) המשפיעים באופן משמעותי על סיכויי ההישרדות שלהם. במקרה כזה, ההשפעה של אירוע צוואר הבקבוק תייצר שינויים לא אקראיים בהתפלגות הגנוטיפים (והאללים) באוכלוסיית צוואר הבקבוק - השפעות סלקטיביות אלו יכולות להמשיך להשפיע על האוכלוסייה בדרכים שונות. לדוגמה, לתכונה הקשורה לעמידות לפתוגנים עשויה להיות גם השפעות פנוטיפיות שליליות. לאחר צוואר הבקבוק הקשור לפתוגן, ייבחרו מוטציות המפחיתות את ההשפעות השליליות של תכונת ההתנגדות (ועשויות להיות להן השפעות משלהן). התוצאה הסופית היא שנבחרות תכונות שלא ייבחרו בהיעדר הפתוגן. בנוסף, עצם ההתרחשות של ירידה מהירה וקיצונית בגודל האוכלוסייה יש השפעות משלה. לדוגמה, זה צפוי להגביר את ההשפעות של סחף גנטי (ראה להלן) ועלול להקשות על מציאת בן זוג.

אנו יכולים לזהות אירועי צמצום אוכלוסין קיצוניים, כגון השפעות מייסדים וצווארי בקבוק, על ידי התבוננות בשונות בגנוטיפים, במיוחד בשינויים גנוטיפיים שאינם צפויים להשפיע על פנוטיפים, העדפת הזדווגות או הצלחת רבייה. מה שנקרא פולימורפיזמים ניטרליים אלה צפויים להצטבר בחלקים הלא-חושיים (תוך-גניים) של הגנום בקצב קבוע לאורך זמן (האם תוכל להסביר מדוע?) קצב הצטברות הפולימורפיזם הנייטרלי משמש כסוג של שעון ביולוגי מבוסס אוכלוסייה. ניתן להעריך את שיעורו, לפחות באופן גס, על ידי השוואת הגנוטיפים של פרטים מאוכלוסיות שונות שניתן לאמוד במדויק את זמן ההפרדה שלהם (בהנחה כמובן שלא היו נדידות בין האוכלוסיות). מחקרים כאלה מצביעים על כך שגודל האוכלוסייה האנושית ירד לכמה אלפי פרטים לפני ~ 20,000 עד 40,000 שנה. זהו מספר קטן של אנשים, ככל הנראה התפשטו על שטח גדול. 89 צוואר בקבוק זה התרחש בערך בזמן ההגירה הגדולה של אנשים מאפריקה לאירופה ואסיה. השוואת גנוטיפים, כלומר פולימורפיזם ניטרלי, בין אוכלוסיות מבודדות מאפשרת לנו להעריך כי האוסטרלים האבוריג'ינים הגיעו לאוסטרליה לפני ~ 50,000 שנה, הרבה לפני נדידות אנושיות אחרות 90 וכי בני אדם הגיעו לאמריקה במספר גלים החל לפני 15,000 עד 16,000 שנה. 91 הגעתם של בני אדם לסביבה חדשה נקשרה להכחדה של קבוצת יונקים המכונה המגאפאונה בסביבות אלה. 92 נוכחותם של בני אדם שינתה את הלחצים הסביבתיים על אורגניזמים אלה ברחבי העולם.

תורמים וייחוסים