Back to chapter

32.5:

זרימת גנים

JoVE Core
Biology
A subscription to JoVE is required to view this content.  Sign in or start your free trial.
JoVE Core Biology
Gene Flow

Languages

Share

אבולוציה יכולה להתרחש רק אם קיימת שונות גנטית בתוך אוכלוסייה לאורך זמן. מנגנון אחד התורם לשונות זו הוא זרימת הגנים, העברת גרסאות גנטיות בקרב אוכלוסיות. זרימת הגנים מתרחשת כאשר אורגניזמים עוברים מאוכלוסיה אחת לאחרת.במינים מסוימים, רק הגמטות נעים בין אוכלוסיות כמו אבקה צמחית המופצת על ידי רוח או בעלי חיים. זרימת גנים יכולה להכניס גרסאות גנטיות חדשות או לשנות את התדירות של גרסאות גנים קיימות באוכלוסייה. שלא כמו ברירה טבעית, המקדמת בעקביות תכונות המשפרות את ההישרדות וההתרבות, זרימת הגנים יכולה להגדיל או להפחית את שכיחותן של תכונות הסתגלות.לדוגמה, יתושים נודדים עשויים להפיץ גרסת גנים, או אלל, המעניקה התנגדות לקוטלי חרקים. מכאן, יתושים עם האלל החדש שורדים ומתרבים בהצלחה רבה יותר. מצד שני הגירת הירגזי המצוי לאי Vlieland ממחישה כיצד זרימת הגנים יכולה להיות מזיקה.לציפורים המהגרים מהיבשת יש קבוצת גנים גדילה גדולים יותר, בעוד שציפורים באי עוברים ברירה לקבוצת גנים קטנים יותר. במרכז האי, בה תההגירה גבוהה פי שלוש אוכלוסיית הירגזי המצוי היא בעלת שיעור הישרדות נמוך יותר מזה של מזרח האי, שחווה פחות הגירה. עם הזמן, זרימת הגנים נוטה להפחית את ההבדלים הגנטיים בקרב אוכלוסיות, מה שמוביל לפעמים למאגר גנים משותף.עם זאת, כאשר זרימת הגנים מוגבלת, ההבדלים הגנטיים מוגברים לאורך זמן. לפני מיליוני שנים, ירידות ברמות האוקיינוס, ייצרו את האיסטמוס של פנמה, המחבר בין צפון אמריקה לדרום אמריקה. התוצאה הייתה הפרדת אוכלוסיות ימיות בין גזעים.אוכלוסיות משני צדי האיסטמוס המשיכו להתרבות בינן לבין עצמן, אך לא זו עם זו. מוטציות מובחנות, אקראיות, עלו באוכלוסיות המופרדות, ותנאי הסביבה ועקב ברירה טבעית גרמו תכונות שונות. בסופו של דבר הבדלים גנטיים באו לידי ביטוי בתכונות הרבייה, וייצרו מינים מובחנים שכבר לא יכלו להתרבות ללא קשר לקרבה.לפיכך, זרימת הגנים היא מנגנון אבולוציוני רב עוצמה שיכול גם לשפר את המגוון הגנטי של אוכלוסיות בודדות ולהגביל את ההבדלים הגנטיים ביניהם.

32.5:

זרימת גנים

Gene flow is the transfer of genes among populations, resulting from either the dispersal of gametes or from the migration of individuals.

This phenomenon plays a significant evolutionary role in all organisms, and depending on the rates of gene flow, the mechanism either induces genetic diversity or generates genetic homogeneity among populations. When the rate of gene flow is low, the introduction of new alleles into a population generates genetic diversity. On the other hand, a high rate of gene flow reduces the genetic variation between the populations, increasing homogeneity.

Mobility is a critical factor that affects the rate of gene flow between populations. More mobile organisms have higher chances of contributing to gene flow through migration. Sedentary organisms like plants can also facilitate gene flow through their pollen and seeds that get carried to distances by animals or wind. However, migration itself does not always guarantee gene flow – it needs to be accompanied by the exchange of genes or genetic material between the resident and the migrant individuals.

Physical and reproductive barriers can impede gene flow. For example, allopatric speciation occurs when geographic barriers isolate populations of the same species, restricting gene flow. When these barriers are removed, if the populations have diverged enough while separated that they can no longer produce viable offspring with a member of the other population, they may be classed as separate species.

Human-assisted gene flow can help in genetic rescue. A high rate of inbreeding in small populations lowers diversity, reduces fitness, and increases extinction risk. The introduction of unrelated individuals or organisms through human interference can reduce the extent of inbreeding, improve diversity, and thus increase overall fitness.

Suggested Reading

McDonald, Bruce A. "Population Genetics of Plant Pathogens." Population Genetics of Plant Pathogens. The American Phytopathological Society (APS), n.d. Accessed February 4, 2020. [Source]

Morjan, Carrie L., and Loren H. Rieseberg. "How Species Evolve Collectively: Implications of Gene Flow and Selection for the Spread of Advantageous Alleles." Molecular Ecology. 13, no. 6 (2004): 1341-356. [Source]