Ефект пляшкового горла

Матеріал з Вікіпедії — вільної енциклопедії.
Перейти до навігації Перейти до пошуку
Ефект пляшкового горла — скорочення чисельності популяції.

Ефект пляшкового горла (або «ефект шийки пляшки» англ. Population bottleneck) — скорочення чисельності популяції або виду, що супроводжується посиленням генетичного дрейфу, оскільки інтенсивність генетичного дрейфу перебуває у зворотно пропорційному відношенні до чисельності популяції. В результаті таких подій відбувається також зростання частоти інбридингу через зменшення множини потенційних партнерів для розмноження.

Особливим випадком генетичного ефекту горловини популяції є «ефект засновника», коли невелика група в репродуктивному плані відокремлюється від ядра популяції.

При сильному зниженні чисельності популяції, яке відбувається періодично (у зв'язку з щорічним настанням сезону, несприятливого для підтримки чисельності популяції) або аперіодично (напр. в результаті катастроф), створюються умови для випадкового варіювання частот алелей в популяції — дрейфу генів.

Назва[ред. | ред. код]

Назва «ефект горловини популяції» пов'язана з одним зі способів відображення чисельності популяцій. Якщо схематично зобразити чисельність популяції в один момент часу у вигляді горизонтальної смужки або еліпсу, а чисельність в наступні моменти — таким же чином, але на пропорційну величину вище над першим зображенням, то випадки різкого зниження чисельності будуть виглядати як звуження малюнка у верхній частині — подібно до горловини (шийки) пляшки.

Ефект горловини популяції у реальних популяціях[ред. | ред. код]

Проходження через «шийку пляшки» характерне для популяцій багатьох видів комах, які різко скорочують чисельність в осінньо-весняний період. Зокрема, популяції Drosophila melanogaster різко скорочують чисельність взимку і щорічно відновлюють розмір у літній період. Такі скорочення чисельності призводять до суттєвих зрушень в частотах досліджуваних генетичних маркерів. У разі відновлення чисельності видів, що перебували на межі вимирання, так само відбувається зниження генетичного різноманіття, зумовлене горловини популяції.

Ефект горловини популяції в еволюції людини[ред. | ред. код]

Еволюційний біолог Ричард Докінс стверджує, що людська мітохондріальна ДНК (що успадковується лише від матері) та Y-хромосомна ДНК (отримувана тільки від батька) вказують на наявність одного предка близько 140 тис. і 60 тис. років тому відповідно. Інакше кажучи, предки всіх нині сущих людей суто за жіночою лінією походять від однієї жінки (яку називають «мітохондріальною Євою», котра жила близько 140 тис. років тому. А суто за чоловічою лінією всі люди походять від одного-єдиного чоловіка (т. зв. «Y-хромосомного Адама», котрий жив десь 60 —90 тис. років тому[1]

Утім, таке сходження до одного предка є генетично очікуваною подією і само собою ще не свідчить про проходження популяції через ефект горловини популяції, оскільки мітохондріальна ДНК та Y-хромосомна ДНК є лише невеликою і нетиповою частиною всього геному. Їхня нетиповість полягає в тому, що вони передаються винятково через матір або через батька відповідно. Разом із тим більшість генів геному успадковується або від матері або від батька, тож їх можна відстежувати назад у минуле за будь-якою з цих ліній[2]. Дослідження багатьох (але не більшості) генів також демонстрували аналогічні сходження між 2 млн і 60 тис. років тому, тим самим спростувавши гіпотезу про ближчу до нас у часі гостру генетичну шийку пляшки (тобто гіпотезу про єдину репродуктивну пару).[3][1]

Ці дані узгоджуються із теорією катастрофи Тоба, згідно з якою в популяційній історії людства близько 70 тис. років тому мав місце ефект горловини популяції, через який чисельність популяції скоротилася десь до 15 тис. осіб. Сталося це в результаті виверження надвулкану Тоба на Суматрі (Індонезія), котрий завдав великої шкоди довкіллю. Ця теорія спирається на геологічні сліди різкої зміни клімату, а також на факти сходження деяких генів (серед них мітохондріальна ДНК, Y-хромосомна ДНК та деякі гени ядра).[4] та на відносно низький показник генетичної розмаїтості всередині людської популяції[1]

На противагу теорії катастрофічної екологічної зміни в 2000 році в журналі «Molecular Biology and Evolution» з'явилася стаття, в якій обмежена генетична розмаїтість пояснюється «затяжним ефектом горловини популяції»[5]. Ці погляди узгоджуються із припущенням про те, що в Субсахарській Африці чисельність людей протягом десь 100 тис. років час від часу знижувалася до 2000 особин, а потім почала наново зростати протягом пізнього палеоліту[6].

Література[ред. | ред. код]

  1. а б в Dawkins, Richard (2004). The Ancestor's Tale, A Pilgrimage to the Dawn of Life. Boston: Houghton Mifflin Company
  2. Dawkins, Richard (1995). River Out of Eden. New York: Basic Books
  3. 'Templeton tree' showing coalescence points of different genes. Архів оригіналу за 18 грудень 2005. Процитовано 12 серпень 2009. 
  4. Late Pleistocene human population bottlenecks, volcanic winter, and differentiation of modern humans by Stanley H. Ambrose. Архів оригіналу за 26 вересень 2007. Процитовано 12 серпень 2009. 
  5. Population Bottlenecks and Pleistocene Human Evolution. Архів оригіналу за 5 липень 2008. Процитовано 12 серпень 2009. 
  6. BBC news : Human line 'nearly split in two'
  1. Голубовский М. Д., Иванов Ю. Н., Захаров И. К., Берг Р. Л. Исследование синхронных и параллельных изменений генофондов в природных популяциях плодовых мух Drosophila melanogaster // Генетика. 1974. Т. 10. № 4. С. 72-83.
  2. Кайданов Л. З. Генетика популяций — М.: Высшая школа 1996. 320 с