Skip to main content
Global

9.3: التنوع الجيني

  1. Last updated
  2. Save as PDF
  • Page ID
    169153

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

    على عكس تنوع النظام البيئي والأنواع، فإن التنوع الجيني هو مقياس للتنوع بين الأفراد داخل نوع واحد. يتم تمثيل التنوع الجيني من خلال مجموعة متنوعة من الأليلات الموجودة داخل السكان. يمثل الجين الوحدة الفيزيائية الأساسية للوراثة، والأليلات هي نسخ محددة من هذه الجينات. على سبيل المثال، يوجد جين لألوان الزهور في البازلاء، ويحمل أليل واحد لهذا الجين معلومات عن الزهور البيضاء بينما يحمل الأليل الآخر معلومات عن الزهور الأرجوانية. تنتقل الأليلات من الأم إلى النسل. الطفرات، والتغيرات في تسلسل الحمض النووي التي تنتج عادةً عن الأخطاء أثناء تكرار الحمض النووي، هي المصدر الأصلي للأليلات الجديدة.

    نتيجة للتكاثر الجنسي، يمكن للأفراد الحصول على مجموعات أليل مختلفة لكل جين. يوفر التنوع الجيني المادة الخام للتكيف التطوري، وهي العملية التي يتغير من خلالها التركيب الجيني للسكان بمرور الوقت بطريقة تجعله أكثر ملاءمة للبيئة.

    إن فقدان التنوع الجيني يجعل الأنواع أقل قدرة على التكاثر بنجاح وأقل قدرة على التكيف مع بيئة متغيرة أو لمرض جديد. المجموعات الصغيرة من الأنواع معرضة بشكل خاص لفقدان التنوع الجيني. عندما تفقد الأنواع عددًا كبيرًا جدًا من الأفراد، فإنها تصبح موحدة وراثيًا. بعض أسباب فقدان التنوع الجيني تشمل: زواج الأقارب بين الأفراد المرتبطين ارتباطًا وثيقًا والانحراف الجيني، وهي العملية التي يتقلب بها التركيب الجيني للسكان بشكل عشوائي بمرور الوقت.

    إن التنوع الجيني المنخفض يجعل الشيطان التسماني (الشكل\(\PageIndex{a}\)) عرضة بشكل خاص لمرض ورم الوجه الشيطاني (DFTD)، وهو سرطان يهدده بالانقراض. عادة ما تنتشر السرطانات المعدية عن طريق الفيروسات، والتي يمكن أن تنقل الجينات المسببة للسرطان؛ ومع ذلك، في حالة DFTD، تنتشر الخلايا السرطانية نفسها بين الأفراد. عادة، يمكن للجهاز المناعي التعرف على الخلايا السرطانية والخلايا المصابة والخلايا الأجنبية، لكن خلايا DFTD تتجنب الجهاز المناعي. إذا كانت شياطين تسمانيا تتمتع بتنوع وراثي مرتفع، فمن المحتمل أن يكون لدى بعض الأفراد أليلات تجعلهم يقاومون DFTD. سيبقى هؤلاء الأفراد على قيد الحياة ويتكاثرون بشكل متكرر أكثر من غيرهم، وستصبح الأليلات المقاومة أكثر شيوعًا بين السكان (سيحدث التكيف التطوري). نظرًا لأن الشياطين التسمانية تتمتع بتنوع وراثي منخفض، فهناك فرصة أقل لمثل هذا التكيف التطوري.

    يفتح شيطان تسمانيا ذو الفرو الأسود مع شريط أبيض على صدره فمه ويظهر أسنانه ولسانه.
    الشكل\(\PageIndex{a}\): الشيطان التسماني في موقف دفاعي، في حديقة تسمانيا لحماية الشيطان، شبه جزيرة تاسمان. الصورة بواسطة واين ماكلين (CC-BY-SA).

    التنوع الجيني مهم للزراعة. منذ بداية الزراعة البشرية قبل أكثر من 10,000 عام، تقوم المجموعات البشرية بتربية واختيار أصناف المحاصيل. تطابق تنوع المحاصيل هذا مع التنوع الثقافي للسكان المنقسمين بشدة من البشر. على سبيل المثال، تم تدجين البطاطس منذ حوالي 7000 عام في جبال الأنديز الوسطى في بيرو وبوليفيا. عاش الناس في هذه المنطقة تقليديًا في مستوطنات معزولة نسبيًا تفصلها الجبال. تنتمي البطاطس المزروعة في تلك المنطقة إلى سبعة أنواع وعدد الأصناف المحتمل أن يكون بالآلاف. تم تربية كل صنف ليزدهر في ارتفاعات معينة وظروف التربة والمناخ. إن التنوع مدفوع بالمتطلبات المتنوعة للتغيرات الدراماتيكية في الارتفاع، والحركة المحدودة للأشخاص، والمطالب الناتجة عن تناوب المحاصيل لأنواع مختلفة من شأنها أن تحقق أداءً جيدًا في مختلف المجالات.

    تمثل البطاطس مثالًا معروفًا على مخاطر انخفاض تنوع المحاصيل: خلال مجاعة البطاطس الأيرلندية المأساوية (1845-1852 م)، أصبح صنف البطاطس الوحيد الذي يزرع في أيرلندا عرضة لآفة البطاطس - مما أدى إلى القضاء على المحصول (الشكل\(\PageIndex{b}\)). أدى فقدان المحصول إلى المجاعة والموت والهجرة الجماعية. تعد مقاومة الأمراض فائدة رئيسية للحفاظ على التنوع البيولوجي للمحاصيل، كما أن نقص التنوع في أنواع المحاصيل المعاصرة ينطوي على مخاطر مماثلة. يجب على شركات البذور، التي تعد مصدر معظم أصناف المحاصيل في البلدان المتقدمة، تربية أصناف جديدة باستمرار لمواكبة الكائنات الحية المتطورة للآفات. ومع ذلك، شاركت شركات البذور نفسها في انخفاض عدد الأصناف المتاحة لأنها تركز على بيع أصناف أقل في مناطق أكثر من العالم لتحل محل الأصناف المحلية التقليدية.

    بطاطس مصابة بآفة البطاطس مقطعة إلى نصفين على طاولة خشبية. تحتوي البطاطس على تغير في اللون البني الداكن من الداخل.
    الشكل\(\PageIndex{b}\): آثار آفة البطاطس التي يسببها العفن المائي Phytophthora infestans. الصورة من وزارة الزراعة الأمريكية (المجال العام).

    البطاطس ليست سوى مثال واحد على التنوع الزراعي. تم تربية كل نبات وحيوان وفطر يزرعه البشر من أنواع أسلاف برية أصلية إلى أصناف متنوعة ناشئة عن الطلب على القيمة الغذائية والتكيف مع ظروف النمو ومقاومة الآفات. تعتمد القدرة على إنشاء أصناف محاصيل جديدة على تنوع الأصناف المتاحة وتوافر الأشكال البرية المتعلقة بنبات المحاصيل. غالبًا ما تكون هذه الأشكال البرية مصدرًا لمتغيرات الجينات الجديدة التي يمكن تربيتها مع الأصناف الموجودة لإنشاء أصناف ذات سمات جديدة. فقدان الأنواع البرية المتعلقة بالمحصول يعني فقدان الإمكانات في تحسين المحاصيل. إن الحفاظ على التنوع الجيني للأنواع البرية المتعلقة بالأنواع المستأنسة يضمن استمرار إمدادنا بالغذاء.

    منذ عشرينيات القرن الماضي، حافظت إدارات الزراعة الحكومية على بنوك بذور أصناف المحاصيل كوسيلة للحفاظ على تنوع المحاصيل. يحتوي هذا النظام على عيوب لأنه بمرور الوقت تضيع أصناف البذور بسبب الحوادث ولا توجد طريقة لاستبدالها. في عام 2008، بدأ قبو سفالبارد العالمي للبذور، الواقع في جزيرة سبيتسبيرجين في النرويج (الشكل\(\PageIndex{c}\))، بتخزين البذور من جميع أنحاء العالم كنظام احتياطي لبنوك البذور الإقليمية. إذا قام بنك بذور إقليمي بتخزين أصناف في سفالبارد، فيمكن استبدال الخسائر من سفالبارد في حالة حدوث شيء للبذور الإقليمية. يقع قبو بذور سفالبارد في عمق صخرة جزيرة القطب الشمالي. يتم الحفاظ على الظروف داخل القبو عند درجة حرارة ورطوبة مثالية لبقاء البذور، ولكن الموقع العميق تحت الأرض للقبو في القطب الشمالي يعني أن فشل أنظمة القبو لن يضر بالظروف المناخية داخل القبو.

    هيكل طويل بباب يشبه القبو يختفي في ضفة الثلج
    الشكل\(\PageIndex{c}\): قبو سفالبارد العالمي للبذور هو مرفق تخزين لبذور محاصيل الأرض المتنوعة. (تصوير: ماري تيفري، قبو سفالبارد العالمي للبذور)

    قراءة تكميلية

    دنلاب، غاريت. 2018. مواجهة الحقائق: لماذا يقضي سرطان الوجه القابل للانتقال على أعداد الشياطين في تسمانيا. مدونة SITN. كلية الدراسات العليا للفنون والعلوم. جامعة هارفارد.

    الإسناد

    تم تعديله بواسطة Melissa Ha من المصادر التالية:

    • مادة بيولوجية من AP للعلوم البيئية من قبل جامعة كاليفورنيا كوليدج الإعدادية بجامعة كاليفورنيا، جامعة كاليفورنيا (مرخصة بموجب CC-BY). قم بالتنزيل مجانًا في CNX.
    • أهمية التنوع البيولوجي من علم الأحياء البيئي بواسطة ماثيو آر فيشر (مرخص بموجب CC-BY)