Эволюционное давление

редактировать
Любая причина, снижающая репродуктивный успех в определенной части популяции

Любая причина, снижающая репродуктивный успех в определенной части популяции потенциально оказывает эволюционное давление, давление отбора или давление отбора, управляя естественным отбором. При достаточном давлении унаследованные черты, которые смягчают его последствия - даже если они были бы пагубными при других обстоятельствах - могут широко распространяться среди населения. Это количественное описание количества изменений, происходящих в процессах, исследуемых эволюционной биологией, но формальная концепция часто распространяется на другие области исследований.

В популяционной генетике давление отбора обычно выражается как коэффициент отбора.

Содержание

  • 1 Давление отбора аминокислот
  • 2 Устойчивость к антибиотикам
    • 2.1 Нозокомиальные инфекции
  • 3 Естественный отбор у людей
  • 4 Устойчивость к гербицидам и пестицидам
  • 5 Человек, оказывающий эволюционное давление
    • 5.1 Гремучие змеи
    • 5.2 Утесные ласточки
    • 5.3 Лось
    • 5.4 Приручение собак
  • 6 См. Также
  • 7 Примечания

Селективное давление аминокислот

Было показано, что воздействие на биосинтезирующий ген аминокислоты, такой как ген HIS4, селективное давление по аминокислотам в дрожжах вызывает усиление экспрессии, которое связано с транскрипционной ко-регуляцией двух соседних генов у эукариот.

устойчивости к антибиотикам

устойчивости к лекарствам у бактерий является примером результат естественного отбора. Когда лекарство применяется к определенному виду бактерий, те, которые не могут сопротивляться, умирают и не производят потомства, а те, которые выживают, потенциально передают ген устойчивости следующему поколению (вертикальная передача генов). Ген устойчивости также может передаваться одной бактерии другой бактерией другого вида (горизонтальная передача гена). Из-за этого лекарственная устойчивость возрастает из поколения в поколение. Например, в больницах создается среда, в которой такие патогены, как C. difficile, развивают устойчивость к антибиотикам. Устойчивость к антибиотикам ухудшается из-за неправильного использования антибиотиков. Устойчивость к антибиотикам поощряется, когда антибиотики используются для лечения небактериальных заболеваний, и когда антибиотики не используются в течение предписанного времени или в предписанной дозе. Устойчивость к антибиотикам может возникнуть из-за постоянной генетической изменчивости в популяции или мутаций de novo в популяции. Любой из этих путей может привести к устойчивости к антибиотикам, что может быть формой эволюционного спасения.

нозокомиальных инфекций

Clostridium difficile, грамположительных бактерий видов, обитающих в кишечнике млекопитающих., иллюстрирует один тип бактерий, который является основной причиной смерти от внутрибольничных инфекций.

Когда популяции симбиотической кишечной флоры нарушены (например, антибиотиками ), один становится более уязвимым для патогенов. Быстрая эволюция устойчивости к антибиотикам оказывает огромное избирательное давление на преимущественные аллели устойчивости, передаваемые будущим поколениям. Гипотеза Красной Королевы показывает, что эволюционная гонка вооружений между патогенными бактериями и людьми - это постоянная битва за эволюционные преимущества в борьбе друг с другом. Эволюционная гонка вооружений между быстро развивающимися факторами вирулентности бактерий и методами лечения современной медицины требует от эволюционных биологов понимания механизмов устойчивости этих патогенных бактерий, особенно с учетом растущего числа инфицированных госпитализированных пациентов. Развитые факторы вирулентности представляют угрозу для пациентов в больницах, у которых ослаблен иммунитет в результате болезни или лечения антибиотиками. Факторы вирулентности - это характеристики, которые развившиеся бактерии развили для повышения патогенности. Одним из факторов вирулентности C. difficile, который в значительной степени определяет его устойчивость к антибиотикам, являются его токсины: энтеротоксин TcdA и цитотоксин TcdB. Токсины образуют споры, которые трудно деактивировать и удалить из окружающей среды. Это особенно актуально для больниц, где в палате инфицированного пациента споры могут храниться до 20 недель. Таким образом, борьба с угрозой быстрого распространения ИКД зависит от санитарных норм в больницах, удаляющих споры из окружающей среды. Исследование, опубликованное в Американском журнале гастроэнтерологии, показало, что для контроля распространения ИКД использование перчаток, гигиена рук, одноразовые термометры и дезинфекция окружающей среды являются необходимыми практиками в медицинских учреждениях. Вирулентность этого патогена значительна и может потребовать радикальных изменений в санитарных подходах, используемых в больницах для борьбы со вспышками ИКД.

Естественный отбор у людей

Паразит Малярия может оказывать избирательное давление на популяции. Это давление привело к естественному отбору для эритроцитов, несущих серповидноклеточную мутацию гена гемоглобина (Hb S) - вызывающий серповидно-клеточную анемию - в районах, где малярия является серьезной проблемой для здоровья, потому что это состояние дает некоторую устойчивость к этому инфекционному заболеванию.

Устойчивость к гербицидам и пестицидам

Так же, как с развитием устойчивости бактерий к антибиотикам, устойчивость к пестицидам и гербицидам стала проявляться и у широко используемых сельскохозяйственных химикатов. Например:

  • Исследования показали, что в США плодовые мухи, поражающие апельсиновые рощи, приобретают устойчивость к малатиону, пестициду, который используется для их уничтожения.
  • На Гавайях и в Японии, моли ромбовидной развилась устойчивость к Bacillus thuringiensis, который используется в нескольких товарных культурах, включая кукурузу Bt, примерно через три года после того, как ее начали интенсивно использовать.
  • В Англии крысы в ​​определенных районах развили такую ​​сильную устойчивость к крысиному яду, что они могут потреблять его в пять раз больше, чем обычные крысы, не умирая.
  • ДДТ больше не существует. эффективен для борьбы с комарами, которые в некоторых местах передают малярию, что способствовало возобновлению этой болезни.
  • На юге США сорняк Amaranthus palmeri, который мешает выращиванию хлопка, приобрел широкую устойчивость к гербициду глифосату.
  • В Балтийском море понижается соленость способствовал появлению нового вида бурых водорослей, Fucus radicans.

Человек, оказывающий эволюционное давление

Деятельность человека может привести к непреднамеренным изменениям в окружающей среде. Человеческая деятельность окажет возможное негативное влияние на определенную популяцию, в результате чего многие люди из указанной популяции умрут из-за того, что они не адаптировались к этому новому давлению. Люди, которые лучше приспособлены к этому новому давлению, будут выживать и воспроизводить быстрее, чем те, кто находится в невыгодном положении. Это происходит на протяжении многих поколений, пока население в целом не будет лучше адаптировано к давлению. Это естественный отбор в действии, но давление исходит от антропогенной деятельности, такой как строительство дорог или охота. Это видно на нижеприведенных примерах скальных ласточек и лосей. Однако не вся деятельность человека, вызывающая эволюционное давление, происходит непреднамеренно. Это продемонстрировано при одомашнивании собак и последующем селективном разведении, в результате которого были выведены различные породы, известные сегодня.

Гремучие змеи

В более густонаселенных (людских) районах и подверженных торговле людьми районах растет количество сообщений о гремучих змеях, которые не гремят. Это явление обычно связывают с избирательным давлением со стороны людей, которые часто убивают змей, когда их обнаруживают. Не гремящие змеи с большей вероятностью останутся незамеченными, поэтому выживают и воспроизводят потомство, которое, как и они сами, реже гремит.

Утесные ласточки

Популяции скальных ласточек в Небраске показали морфологические изменения в крыльях после многих лет жизни рядом с дорогами. Собирая данные за более чем 30 лет, исследователи заметили снижение размаха крыльев у живых популяций ласточек, а также отметили уменьшение количества скальных ласточек, погибших от проезжающих мимо машин. У этих скальных ласточек, погибших от проезжающих мимо машин, размах крыльев был больше, чем у населения в целом. Было показано, что смешанные эффекты, такие как использование дорог, размер автомобилей и численность населения, не повлияли на исследование.

Лось

Эволюционное давление, оказываемое людьми, также наблюдается в популяциях лосей. В этих исследованиях рассматриваются не морфологические различия, а различия в поведении. Было показано, что более быстрые и подвижные самцы лося с большей вероятностью станут добычей охотников. Охотники создают среду, в которой более активные животные с большей вероятностью уступят хищничеству, чем менее активные животные. Самки лося, выжившие в последние два года, с каждым годом снижали свою активность, оставляя более застенчивых самок, у которых было больше шансов выжить. Самки лося в отдельном исследовании также показали различия в поведении, причем самки старшего возраста демонстрировали робкое поведение, которое можно было бы ожидать от этого отбора.

Одомашнивание собак

Со времени одомашнивания собак они эволюционировали вместе с люди из-за давления со стороны людей и окружающей среды. Это началось с того, что люди и волки жили в одной и той же местности, с давлением сосуществования, которое в конечном итоге привело к их приручению. Эволюционное давление со стороны людей привело к появлению множества различных пород, которые соответствовали потребностям того времени, будь то потребность в защите домашнего скота или помощь в охоте. Охота и оленеводство были первыми причинами, по которым люди искусственно выбирали те качества, которые они считали полезными. Это селекционное разведение не останавливается на достигнутом, но распространяется на людей, отбирающих определенные черты, которые считаются желательными у их домашних собак, такие как размер и цвет, даже если они не обязательно приносят ощутимую пользу человеку. Непреднамеренным последствием этого отбора является то, что домашние собаки также склонны иметь наследственные заболевания в зависимости от того, к какой конкретной породе они относятся.

См. Также

Примечания

  1. ^ " Естественный отбор ». evolution.berkeley.edu. Проверено 29 ноября 2017.
  2. ^Али Разаги; Роджер Хуэрлиманн; Ли Оуэнс; Кирстен Хейманн (2015). «Повышенная экспрессия и секреция рекомбинантного hIFNγ в результате селективного давления, вызванного аминокислотным голоданием, на соседний ген HIS4 у Pichia pastoris». Европейский фармацевтический журнал. 62 (2): 43–50. doi : 10.1515 / afpuc-2015-0031.
  3. ^ Доусон Л.Ф., Валиенте Э., Рен Б.В. (2009). «Clostridium difficile - постоянно развивающийся и проблемный патоген. Инфекции». Генетика и эволюция. 9 (6): 1410–1417. DOI : 10.1016 / j.meegid.2009.06.005. PMID 19539054. CS1 maint: несколько имен: список авторов (ссылка )
  4. ^ Браун, Джоэл С.; Лаундре, Джон У.; Гурунг, Махеш ( 1999). «Экология страха: оптимальная добыча, теория игр и трофические взаимодействия». Journal of Mammalogy. 80 (2): 385–399. doi : 10.2307 / 1383287. JSTOR 1383287.
  5. ^Terrier MCZ, Simonet ML, Bichard P., Frossard JL (2014). «Рецидивирующий Clostridium difficile инфекции: важность кишечной микробиоты ». World Journal of Gastroenterology. 20 (23): 7416–7423. doi : 10.3748 / wjg.v20. i23.7416. PMC 4064086. PMID 24966611. CS1 maint: несколько имен: список авторов (ссылка )
  6. ^ Ван, Го-дон; Чжай, Вэйвэй; Ян, Хэ-цюань; Фань, Жо-си; Цао, Сюэ; Чжун, Ли; Ван, Лу; Лю, Фэй; Ву, Хун (2013- 05-14). «Геномика отбора у собак и параллельная эволюция между собаками и людьми». Nature Communications. 4 : 1860. Bibcode : 2013NatCo... 4.1860W. doi : 10.1038 / ncomms2814. PMID 23673645.
  7. ^ Острандер, Элейн А; Галиберт, Фрэнсис; Паттерсон, Дональд Ф (2000-03-01). «Генетика собак достигает совершеннолетия». Тенденции в генетике. 16 (3): 117–124. DOI : 10.1016 / S0168-9525 (99) 01958-7. PMID 10689352.
  8. ^ Parker, Heidi G.; Dreger, Dayna L.; Рембо, Мод; Дэвис, Брайан У.; Mullen, Alexandra B.; Карпинтеро-Рамирес, Гретхен; Острандер, Элейн А. (25 апреля 2017 г.). «Геномный анализ выявляет влияние географического происхождения, миграции и гибридизации на развитие современных пород собак». Сотовые отчеты. 19 (4): 697–708. doi : 10.1016 / j.celrep.2017.03.079. ISSN 2211-1247. PMC 5492993. PMID 28445722.
  9. ^ Линдблад-То, Керстин; члены, Платформа широкого секвенирования; Уэйд, Клэр М; Mikkelsen, Tarjei S.; Карлссон, Элинор К.; Джефф, Дэвид Б.; Камаль, Майкл; Зажим, Микеле; Чанг, Жан Л. (декабрь 2005 г.). «Последовательность генома, сравнительный анализ и структура гаплотипа домашней собаки». Природа. 438 (7069): 803–819. Bibcode : 2005Natur.438..803L. doi : 10.1038 / nature04338. ISSN 1476-4687. PMID 16341006.
  10. ^ Brown, Charles R.; Бомбергер Браун, Мэри (18.03.2013). «Куда делись все убийства на дорогах?». Текущая биология. 23 (6): R233 – R234. doi : 10.1016 / j.cub.2013.02.023. PMID 23518051.
  11. ^Джим Херрон Замора (24 июня 2011 г.). «Опасность гремучих змей возрастает по мере того, как все больше змей атакуют без предупреждения». "Хроники Сан-Франциско".
  12. ^ Сиути, Симона; Мухли, Тайлер Б.; Paton, Dale G.; McDevitt, Allan D.; Мусиани, Марко; Бойс, Марк С. (07.11.2012). «Отбор человеком поведенческих черт лося в условиях страха». Труды Лондонского королевского общества B: биологические науки. 279 (1746): 4407–4416. DOI : 10.1098 / rspb.2012.1483. ISSN 0962-8452. PMC 3479801. PMID 22951744.
  13. ^Турфьелл, Хенрик; Ciuti, Simone; Бойс, Марк С. (14.06.2017). «Учиться на чужих ошибках: как самка лося (Cervus elaphus) с возрастом корректирует поведение, чтобы избежать охоты». PLOS ONE. 12 (6): e0178082. Bibcode : 2017PLoSO..1278082T. doi : 10.1371 / journal.pone.0178082. ISSN 1932-6203. PMC 5470680. PMID 28614406.
  14. ^Сарган, Дэвид Р. (2004-06-01). «IDID: унаследованные заболевания собак: веб-информация о генетике наследственных болезней собак». Геном млекопитающих. 15 (6): 503–506. doi : 10.1007 / s00335-004-3047-z. ISSN 0938-8990. PMID 15181542. S2CID 19306779.
Последняя правка сделана 2021-05-19 09:17:25
Содержание доступно по лицензии CC BY-SA 3.0 (если не указано иное).
Обратная связь: support@alphapedia.ru
Соглашение
О проекте