التدفق الجيني: الآلية والعواقب والأمثلة - مادة الاحياء - 2026

يشير تدفق الجينات أو تدفق الجينات ، في علم الأحياء ، إلى حركة الجينات من مجموعة إلى أخرى. بشكل عام ، يستخدم المصطلح بشكل مترادف مع عملية الهجرة - بمعناها التطوري.

تصف الهجرة ، في استخدامها الشائع ، الحركة الموسمية للأفراد من منطقة إلى أخرى ، بحثًا عن ظروف أفضل ، أو لأغراض الإنجاب. ومع ذلك ، بالنسبة لعالم الأحياء التطوري ، فإن الهجرة تنطوي على نقل الأليلات من مجموعة من الجينات بين السكان.

المصدر: جيسيكا كروجر ، من ويكيميديا ​​كومنز

في ضوء علم الوراثة السكانية ، يُعرَّف التطور بأنه التغيير في ترددات الأليل بمرور الوقت.

وفقًا لمبادئ توازن هاردي-واينبرغ ، ستختلف الترددات كلما كان هناك: الاختيار والطفرة والانجراف وتدفق الجينات. لهذا السبب ، يعتبر تدفق الجينات قوة تطورية ذات أهمية كبيرة.

آليات تدفق الجينات

ترتبط الآليات والأسباب التي تنشأ عنها حركة الجينات في مجتمع ما ارتباطًا وثيقًا بالخصائص المتأصلة في مجموعة الدراسة. يمكن أن يحدث بسبب هجرة أو هجرة بعض الأفراد في حالة الإنجاب ، أو قد ينتج عن الحركة في الأمشاج.

على سبيل المثال ، قد تكون إحدى الآليات الانتشار العرضي لأشكال الأحداث من نوع حيواني إلى مجموعات سكانية بعيدة.

في حالة النباتات ، من السهل تحديد الآليات. يتم نقل الأمشاج النباتية بطرق مختلفة. تستخدم بعض السلالات الآليات اللاأحيائية ، مثل الماء أو الرياح ، التي يمكنها نقل الجينات إلى مجموعات سكانية بعيدة.

وبالمثل ، هناك تشتت حيوي. تشارك العديد من الحيوانات الآكلة للحيوانات في نثر البذور. على سبيل المثال ، في المناطق الاستوائية ، تلعب الطيور والخفافيش دورًا مهمًا في تشتت النباتات ذات الأهمية الكبيرة للنظم البيئية.

بمعنى آخر ، يعتمد معدل الترحيل وتدفق الجينات على قدرة تشتت السلالة المدروسة.

الهجرة وتوازن هاردي واينبرغ

لدراسة تأثير الهجرة على توازن هاردي-واينبرغ ، غالبًا ما يستخدم نموذج الجزيرة كوسيلة تبسيط (نموذج الهجرة بين الجزيرة والقارة).

نظرًا لأن عدد سكان الجزيرة صغير نسبيًا ، مقارنةً بعدد سكان البر الرئيسي ، فإن أي نقل جيني من الجزيرة إلى البر الرئيسي ليس له تأثير على النمط الجيني وترددات الأليل في البر الرئيسي.

لهذا السبب ، سيكون لتدفق الجينات تأثير في اتجاه واحد فقط: من البر الرئيسي إلى الجزيرة.

هل تختلف ترددات الأليل؟

لفهم تأثير حدث الهجرة إلى الجزيرة ، ضع في اعتبارك المثال الافتراضي لموضع به أليلين A ₁ و A ₂. يجب أن نكتشف ما إذا كانت حركة الجينات إلى الجزيرة تسبب تباينًا في ترددات الأليل.

لنفترض أن تردد الأليل A ₁ يساوي 1 - مما يعني أنه ثابت في التعداد السكاني ، بينما يكون الأليل A ₂ ثابتًا في المجموعة القارية. قبل نضج الأفراد في الجزيرة ، هاجر إليها 200 فرد.

بعد التدفق الجيني ، ستتغير الترددات ، والآن 80٪ ستكون "أصلية" ، بينما 20٪ جديدة أو قارية. من خلال هذا المثال البسيط ، يمكننا توضيح كيف تؤدي حركة الجينات إلى تغيير تردد الأليل - وهو مفهوم رئيسي في التطور.

عواقب تدفق الجينات

عندما يكون هناك تدفق ملحوظ للجينات بين مجموعتين من السكان ، فإن إحدى النتائج الأكثر بديهية هي أن هذه العملية مسؤولة عن إضعاف الاختلافات المحتملة بين المجموعتين.

بهذه الطريقة ، يمكن أن يعمل تدفق الجينات في الاتجاه المعاكس للقوى التطورية الأخرى التي تسعى إلى الحفاظ على الاختلافات في تكوين المستودعات الجينية. مثل آلية الانتقاء الطبيعي على سبيل المثال.

النتيجة الثانية هي انتشار الأليلات المفيدة. لنفترض أنه من خلال الطفرة ينشأ أليل جديد يعطي ميزة انتقائية معينة لحاملاته. عندما يكون هناك هجرة ، يتم نقل الأليل الجديد إلى مجموعات سكانية جديدة.

مفهوم التدفق الجيني والأنواع

المفهوم البيولوجي للأنواع معروف على نطاق واسع وهو بالتأكيد الأكثر استخدامًا على نطاق واسع. يناسب هذا التعريف المخطط المفاهيمي لعلم الوراثة السكانية ، لأنه يتضمن مجموعة الجينات - الوحدة التي تتغير فيها ترددات الأليل.

بهذه الطريقة ، بحكم التعريف ، لا تنتقل الجينات من نوع إلى آخر - لا يوجد تدفق جيني - ولهذا السبب تظهر الأنواع خصائص معينة تسمح لها بالتمييز. باتباع هذا الخط من الأفكار ، يشرح التدفق الجيني سبب تكوين الأنواع "عنقود" أو تجمع ظاهري.

علاوة على ذلك ، فإن انقطاع تدفق الجينات له عواقب حاسمة في علم الأحياء التطوري: فهو يؤدي - في معظم الحالات - إلى أحداث انتواع أو تكوين أنواع جديدة. يمكن أن يتوقف تدفق الجينات بسبب عوامل مختلفة ، مثل وجود حاجز جغرافي ، والتفضيلات على مستوى المغازلة ، من بين آليات أخرى.

والعكس صحيح أيضًا: فوجود تدفق الجينات يساهم في بقاء جميع الكائنات الحية في المنطقة كنوع واحد.

مثال

إن هجرة ثعبان نيروديا سيبيدون Nerodia sipedon هي حالة موثقة جيدًا لتدفق الجينات من سكان قاريين إلى جزيرة.

الأنواع متعددة الأشكال: قد يكون لها نمط نطاقات كبير أو لا يوجد نطاق على الإطلاق. في التبسيط ، يتم تحديد اللون من خلال موضع واحد وأليلان.

بشكل عام ، تتميز ثعابين القارة بإظهار نمط العصابات. في المقابل ، أولئك الذين يسكنون الجزر لا يمتلكونها. خلص الباحثون إلى أن الاختلاف المورفولوجي يرجع إلى الضغوط الانتقائية المختلفة التي تتعرض لها كل منطقة.

يميل الأفراد في الجزر إلى أخذ حمام شمسي على سطح الصخور بالقرب من الشاطئ. تم إثبات عدم وجود عصابات لتسهيل التمويه على صخور الجزر. يمكن اختبار هذه الفرضية باستخدام تجارب وضع العلامات والاستعادة.

لهذا السبب التكيفي ، نتوقع أن يتكون سكان الجزيرة حصريًا من كائنات حية غير مرتبطة. ومع ذلك، هذا ليس صحيحا.

يأتي كل جيل مجموعة جديدة من الكائنات الحية ذات النطاقات من القارة. في هذه الحالة ، تعمل الهجرة كقوة ضد الاختيار.

المراجع

1. Audesirk، T.، Audesirk، G.، & Byers، BE (2004). علم الأحياء: العلم والطبيعة. تعليم بيرسون.
2. كورتيس ، هـ ، وشنيك ، أ. (2006). دعوة إلى علم الأحياء. عموم أمريكا الطبية Ed.
3. فريمان ، س. ، وهيرون ، جي سي (2002). التحليل التطوري. برنتيس هول.
4. فوتويما ، دي جي (2005). تطور. سيناور.
5. هيكمان ، سي بي ، روبرتس ، إل إس ، لارسون ، إيه ، أوبر ، دبليو سي ، وجاريسون سي (2001). المبادئ المتكاملة لعلم الحيوان (المجلد 15). نيويورك: ماكجرو هيل.
6. ماير ، إي (1997). التطور وتنوع الحياة: مقالات مختارة. مطبعة جامعة هارفارد.
7. سولير ، م. (2002). التطور: أساس علم الأحياء. مشروع الجنوب.