Войти
Узкое место популяции, за которым следует восстановление или исчезновение A узкое место популяции или генетическое узкое место - это резкое сокращение размера популяции из-за экологических явлений, таких как голод, землетрясения, наводнения, пожары, болезни и засухи или деятельность человека, такая как геноцид и планирование народонаселения. Такие события могут уменьшить изменчивость генофонда популяции; после этого остается меньшая популяция с меньшим генетическим разнообразием, чтобы передать гены будущим поколениям потомства посредством полового размножения. Генетическое разнообразие остается более низким, увеличиваясь только тогда, когда происходит поток генов из другой популяции, или очень медленно увеличивается со временем, когда возникают случайные мутации. Это приводит к снижению устойчивости популяции и ее способности адаптироваться и выживать выбирая изменения окружающей среды, такие как изменение климата или изменение доступных ресурсов. В качестве альтернативы, если выжившие в узком месте являются индивидами с наибольшей генетической приспособленностью, частота более подходящих генов в генофонде увеличивается, в то время как сам пул уменьшается.
генетический дрейф, вызванный узким местом популяции, может изменить пропорциональное случайное распределение аллелей и даже привести к потере аллелей. Шансы на инбридинг и генетическую однородность могут возрасти, что может привести к депрессии инбридинга. Меньший размер популяции также может вызвать накопление вредных мутаций.
Узкие места в популяции играют важную роль в биологии сохранения (см. минимальный размер жизнеспособной популяции ) и в контексте сельское хозяйство (биологические и борьба с вредителями ).
Ученые наблюдали узкие места в популяции американских бизонов, куриц прерий, северных морских слонов, золотых хомяков и гепардов. Новозеландские черные малиновки испытали узкое место у пяти особей, все потомки одна самка. Генетики нашли доказательства прошлых узких мест у панд, золотистых курносых обезьян и людей.
В биологии сохранения, минимальная жизнеспособная популяция (MVP) размер помогает определить эффективный размер популяции, когда популяция находится под угрозой исчезновения. Последствия узкого места популяции часто зависят от количества особей, оставшихся после узкого места, и от того, как это соотносится с минимальным жизнеспособным размером популяции.
Несколько иная форма узкого места может возникнуть, если небольшая группа становится репродуктивно (например, географически) отделенной от основной популяции, например, посредством события основателя, например если несколько представителей вида успешно колонизируют новый изолированный остров, или в рамках небольших программ разведения в неволе, например, животных в зоопарке. В качестве альтернативы, инвазивные виды могут испытывать узкие места в популяции из-за событий-основателей, когда попадают в их зараженный ареал.
Согласно модели 1999 года, серьезное ограничение популяции, или, точнее, полноценное видообразование, произошло среди группы Australopithecina, когда они перешли в вид, известный как Homo erectus два миллиона много лет назад. Считается, что с тех пор, как Homo erectus начал ходить по Земле, должны были возникнуть дополнительные узкие места, но текущих археологических, палеонтологических и генетических данных недостаточно, чтобы дать много надежной информации о таких предполагаемых узких местах. Тем не менее, нельзя исключать возможность возникновения серьезного узкого места в масштабах всего вида.
В исследовании 2005 года, проведенном в Университете Рутгерса, было высказано предположение, что до 1492 коренное население из Америки являются потомками всего 70 человек, которые пересекли сухопутный мост между Азией и Северной Америкой.
Спорный Теория катастроф Тоба, представленная в конце 1990-х - начале 2000-х годов, предполагала, что узкое место человеческой популяции произошло примерно 75 000 лет назад, предполагая, что человеческая популяция сократилась, возможно, до 10 000– 30 000 человек в результате извержения супервулкана Тоба в Индонезии, вызвавшего серьезное изменение окружающей среды. Было предложено существование параллельных узких мест среди шимпанзе, горилл, макак-резус, орангутанов и тигров. Гипотеза была основана на геологических свидетельствах внезапного изменения климата и слияниях некоторых генов (включая митохондриальную ДНК, ДНК Y-хромосомы и некоторые ядерные гены ) и относительно низкий уровень генетической изменчивости у людей.
Однако последующие исследования, особенно в 2010-х годах, по-видимому, опровергли как аргумент климата, так и аргумент генетики.. Недавние исследования показывают, что масштабы изменения климата были намного меньше, чем полагают сторонники теории. Генетический материал, унаследованный исключительно от отца или матери, можно проследить во времени по матрилинейному или отцовскому происхождению.
В 2000 году в статье по молекулярной биологии и эволюции была предложена модель трансплантации или «длинное узкое место» для объяснения причин. ограниченное генетическое разнообразие, а не катастрофическое изменение окружающей среды. Это согласуется с предположениями о том, что в Африке к югу от Сахары численность могла упасть в разы до 2 000, возможно, на 100 000 лет, прежде чем цифры снова начали увеличиваться в Позднем Камне. Возраст.
| Год | Американский. бизон (оценка) |
|---|---|
| До 1492 года | 60,000,000 |
| 1890 | 750 |
| 2000 | 360 000 |
зубров, также называемых зубрами (Bison bonasus), вымерли в начале 20 века. Все животные, живущие сегодня, произошли от 12 особей, и у них чрезвычайно низкая генетическая изменчивость, которая, возможно, начинает влиять на репродуктивную способность быков.
Популяция американских бизонов (Bison bison) упала из-за чрезмерной охоты, что почти привело к исчезновению примерно в 1890 году, хотя с тех пор оно начало восстанавливаться (см. таблицу).
Чрезмерная охота поставила северного морского слона на грань исчезновения к концу 19 века. Хотя они вернулись, генетическая изменчивость в популяции остается очень низкой. Классическим примером узкого места в популяции является северный морской слон, популяция которого упала примерно до 30 в 1890-х годах.. Хотя сейчас их количество исчисляется сотнями тысяч, возможность возникновения узких мест внутри колоний сохраняется. Доминантные быки способны спариваться с наибольшим количеством самок - иногда до 100. Поскольку большая часть потомства колонии происходит от одного доминирующего самца, генетическое разнообразие ограничено, что делает этот вид более уязвимым для болезней и генетических мутаций. золотой хомяк - вид с таким же узким местом, подавляющее большинство одомашненных хомяков произошли от одного помета, найденного в сирийской пустыне около 1930 года, и осталось очень мало диких золотых хомяков.
Крайним примером узкого места популяции является новозеландский черный малиновый, каждый экземпляр которого сегодня является потомком одной самки, называемой старой синей. Популяция черных малиновок все еще восстанавливается с минимальной отметки в пять особей в 1980 году.
геном гигантской панды свидетельствует о серьезном узком месте - около 43000 человек. много лет назад. Есть также свидетельства существования по крайней мере одного вида приматов, золотистой курносой обезьяны, который примерно в это время также пострадал от узкого места. Предполагается, что причиной узких мест, наблюдаемых у обоих этих видов, стало неизвестное экологическое событие. Узкие места, вероятно, стали причиной низкого генетического разнообразия, наблюдаемого у обоих видов.
Другие факты иногда могут быть выведены из наблюдаемого узкого места среди населения. Среди Галапагосских островов гигантских черепах - которые сами по себе являются ярким примером узкого места - сравнительно большая популяция на склонах вулкана Альседо значительно менее разнообразна, чем четыре другие популяции черепах на том же острове. Анализ ДНК датирует это узкое место примерно за 88 000 лет до настоящего времени (YBP ). Приблизительно 100 000 лет назад вулкан извергся сильнейшим образом, глубоко погрузив большую часть среды обитания черепах в пемзу и пепел.
До того, как европейцы пришли в Северную Америку, прерии служили средой обитания более крупных прерийных кур. Только в Иллинойсе количество крупных прерийных кур упало с более чем 100 миллионов в 1900 году до примерно 50 в 1990 году. Это сокращение популяции было результатом охоты и разрушения среды обитания, но случайные последствия также привели к большой утрате видового разнообразия. Анализ ДНК, сравнивающий птиц 1990 года и середины века, показывает резкий генетический спад в последние десятилетия. Курица степной породы в настоящее время демонстрирует низкий репродуктивный успех.
Ограничение численности популяции также представляет серьезную угрозу стабильности популяций видов. Papilio homerus - самая крупная бабочка в Северной и Южной Америке, находящаяся под угрозой исчезновения согласно МСОП. Исчезновение центральной популяции представляет собой серьезную угрозу ограничения численности населения. Оставшиеся две популяции сейчас географически изолированы, и их ждет нестабильное будущее с ограниченными оставшимися возможностями для потока генов.
Генетические узкие места существуют у гепардов.
Узкие места также существуют среди чистопородных животных (например, собак и кошек : мопсов, персидских ), потому что заводчики ограничивают свои генофонды несколькими (победившими на шоу) людьми за их внешний вид и поведение. Широкое использование желательных отдельных животных в ущерб другим может привести к эффекту популярного производителя.
Селективное разведение для пород собак, вызвав сужение узких мест, связанных с конкретной породой. Эти узкие места привели к тому, что собаки имеют в среднем на 2–3% больше генетической нагрузки, чем серые волки. Строгие селекционные программы и узкие места в популяции привели к распространению таких заболеваний, как болезни сердца, слепота, рак, дисплазия тазобедренного сустава, катаракта и др.
Селективное разведение для получения высокоурожайных культур вызвало генетические узкие места в эти культуры и привели к генетической однородности. Такое сокращение генетического разнообразия многих сельскохозяйственных культур может привести к более широкой восприимчивости к новым болезням или вредителям, что угрожает глобальной продовольственной безопасности.
Исследования показали, что существует невероятно низкое, почти не обнаруживаемое количество генетических разнообразие генома сосны Wollemi (Wollemia nobilis). МСОП обнаружил, что в 2011 году численность популяции составляла 80 взрослых особей и около 300 саженцев и молодых особей, а ранее у сосны Воллеми в дикой природе было менее 50 особей. Низкий размер популяции и низкое генетическое разнообразие указывает на то, что сосна Воллеми пережила серьезное ограничение популяции.
Узкое место среди населения возникло в 1970-х годах благодаря усилиям по сохранению исчезающего серебряного меча Мауна-Кеа (Argyroxiphium sandwicense ssp. Sandwicense). Небольшая естественная популяция серебряного меча была увеличена в 1970-х годах за счет пересаженных особей. Было обнаружено, что все пересаженные растения серебристого меча являются потомками первого или последующих поколений только от двух основательниц по материнской линии. Низкое количество полиморфных локусов у пересаженных особей привело к «узкому горлу» популяции, что привело к потере маркерного аллеля в восьми локусах.
 | Викискладе есть медиафайлы Узкое место среди населения. |
