19.1A: הגדרת התפתחות האוכלוסייה

Last updated
Save as PDF

Page ID: 210362

Boundless
Boundless

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

השונות הגנטית באוכלוסייה נקבעת על ידי מוטציות, ברירה טבעית, סחף גנטי, טרמפים גנטיים וזרימת גנים.

מטרות למידה

תאר כיצד כוחות הסחף הגנטי, הטרמפים הגנטיים, זרימת הגנים והמוטציה יכולים להוביל להבדלים בשונות האוכלוסייה

נקודות מפתח

תורת האבולוציה נותנת לנו תיאוריה מאחדת להסביר את הדמיון וההבדלים בתוך האורגניזמים והתהליכים של החיים.
אוכלוסיות (או מאגרי גנים) מתפתחות ככל שתדרי הגנים משתנים; אורגניזמים בודדים אינם יכולים להתפתח.
השונות באוכלוסיות נקבעת על ידי הגנים הקיימים במאגר הגנים של האוכלוסייה, אשר עשויים להשתנות ישירות על ידי מוטציה.
הברירה הטבעית היא התהליך ההדרגתי המגביר את התדירות של תכונות תורשתיות מועילות (המאפשר לה לשרוד ולהתרבות) ומקטין את התדירות של תכונות תורשתיות מזיקות בתוך אוכלוסייה.
המבנה הגנטי של האוכלוסייה יכול להיות מושפע גם מאירועים מקריים אקראיים כמו סחף גנטי, או כאשר גנים עוברים בתורשה יחד בטרמפים גנטיים.

מונחי מפתח

זרימת גנים: העברת אללים או גנים מאוכלוסייה אחת לאחרת
טרמפים גנטיים: תופעה שבה גן גדל באוכלוסייה מכיוון שהוא שוכן ליד גנים באותו כרומוזום המועילים לאורגניזם
סחף גנטי: שינוי כולל של התפלגות האללים באוכלוסייה מבודדת, עקב תנודות אקראיות בתדרים של אללים בודדים של הגנים
כושר: יכולתו של הפרט להפיץ את הגנים שלו
ברירה טבעית: תהליך שבו אורגניזמים בודדים או פנוטיפים בעלי תכונות חיוביות נוטים יותר לשרוד ולהתרבות
מוּטָצִיָה: כל שינוי תורשתי ברצף זוג הבסיסים של החומר הגנטי

התפתחות האוכלוסיות

על פי התיאוריה האבולוציונית, כל אורגניזם מבני אדם ועד חיפושיות לצמחים לחיידקים חולק אב קדמון משותף. מיליוני שנים של לחץ אבולוציוני גרם לכמה אורגניזמים למות בעוד שאחרים שרדו, והשאירו את כדור הארץ עם צורות החיים המגוונות שיש לנו כיום. בתוך המגוון הזה נמצאת אחדות; לדוגמה, כל האורגניזמים מורכבים מתאים ומשתמשים ב- DNA. תורת האבולוציה נותנת לנו תיאוריה מאחדת להסביר את הדמיון וההבדלים בתוך האורגניזמים והתהליכים של החיים.

דמות — איור\(\PageIndex{1}\): אבולוציה על פני כדור הארץ: האבולוציה הביאה ליצורים חיים שעשויים להיות אורגניזמים חד-תאיים או מורכבים, רב-תאיים. הם עשויים להיות צמחים, בעלי חיים, פטריות, חיידקים או ארכאים. גיוון זה נובע מאבולוציה.

שונות גנטית באוכלוסיות

אוכלוסייה היא קבוצה של פרטים שכולם יכולים להתרבות, המובחנים לעתים קרובות כמין. מכיוון שאנשים אלה יכולים לחלוק גנים ולהעביר שילובים של גנים לדור הבא, אוסף הגנים הללו נקרא מאגר גנים. תהליך האבולוציה מתרחש רק באוכלוסיות ולא ביחידים. אדם בודד אינו יכול להתפתח לבד; אבולוציה היא תהליך של שינוי תדרי הגנים בתוך מאגר גנים. חמישה כוחות יכולים לגרום לשונות גנטית ולאבולוציה באוכלוסייה: מוטציות, ברירה טבעית, סחף גנטי, טרמפים גנטיים וזרימת גנים.

מוטציות

מדוע אורגניזמים מסוימים שורדים בעוד שאחרים מתים? לאורגניזמים השורדים הללו יש בדרך כלל תכונות או מאפיינים המעניקים יתרונות המסייעים להם לשרוד (למשל הסוואה טובה יותר, שחייה מהירה יותר או עיכול יעיל יותר). כל אחד מהמאפיינים הללו הוא תוצאה של מוטציה, או שינוי בקוד הגנטי. מוטציות מתרחשות באופן ספונטני, אך לא כל המוטציות הן תורשתיות; הן מועברות לצאצאים רק אם המוטציות מתרחשות בגמטות. מוטציות תורשתיות אלה אחראיות לעליית תכונות חדשות באוכלוסייה.

הברירה הטבעית

כשם שמוטציות גורמות לתכונות חדשות באוכלוסייה, הברירה הטבעית פועלת על תדירות התכונות הללו. מכיוון שיש יותר אורגניזמים ממשאבים, כל האורגניזמים נמצאים במאבק קיום מתמיד. בברירה הטבעית, אותם אנשים בעלי תכונות מעולות יוכלו לייצר יותר צאצאים. ככל שאורגניזם יכול לייצר יותר צאצאים, כך כושרו גבוה יותר. כאשר תכונות והתנהגויות חדשות נובעות ממוטציה, הברירה הטבעית מנציחה את התכונות המעניקות תועלת.

סחף גנטי

כאשר כוחות סלקטיביים נעדרים או חלשים יחסית, תדרי הגנים נוטים "להיסחף" עקב אירועים אקראיים. סחיפה זו נעצרת כאשר הווריאציה של הגן הופכת ל"קבועה "על ידי היעלמות מהאוכלוסייה או החלפת הווריאציות האחרות לחלוטין. גם בהיעדר כוחות סלקטיביים, סחף גנטי יכול לגרום לשתי אוכלוסיות נפרדות שהחלו באותו מבנה גנטי להיסחף לשתי אוכלוסיות שונות.

טרמפים גנטיים

כאשר רקומבינציה מתרחשת במהלך רבייה מינית, בדרך כלל מערבבים גנים כך שכל הורה נותן לצאצאיו מבחר אקראי של השונות הגנטית שלו. עם זאת, גנים הקרובים זה לזה על אותו כרומוזום מגוונים לעתים קרובות יחד. לכן, תדירות הגן עשויה לעלות באוכלוסייה באמצעות טרמפים גנטיים אם הגנים הפרוקסימליים שלו מעניקים יתרון.

זרימת גנים

זרימת גנים היא חילופי גנים בין אוכלוסיות או בין מינים. אם מאגרי הגנים בין שתי אוכלוסיות שונים, חילופי הגנים יכולים להכניס וריאציה שהיא יתרון או חסרון לאחת האוכלוסיות. אם יתרון, וריאציה גנטית זו עשויה להחליף את כל הווריאציות האחרות עד שכל האוכלוסייה תציג תכונה זו.