Genetisk räddning

Genetisk räddning ses som en begränsningsstrategi utformad för att återställa genetisk mångfald och minska utrotningsrisker i små, isolerade och ofta inavlade populationer. Det implementeras till stor del genom translokation, en typ av demografisk räddning och teknisk migration som lägger till individer till en befolkning för att förhindra dess potentiella utrotning. Denna demografiska räddning kan likna genetisk räddning, eftersom varje ökar befolkningens storlek och/eller kondition. Denna överlappning i betydelse har fått vissa forskare att överväga en mer detaljerad definition för varje typ av räddning som beskriver "bedömning och dokumentation av genetisk härkomst före och efter translokation". Inte alla exempel på genetisk räddning är tydligt framgångsrika och den nuvarande definitionen av genetisk räddning kräver inte att processen resulterar i ett "framgångsrikt" resultat. Trots en tvetydig definition ses genetisk räddning positivt, med många upplevda framgångar.

Historia

Sewall Wrights arbete, som studerade effekten av immigration bland populationer kopplade till genflöde. På senare tid har genetisk räddning definierats av vetenskapliga recensioner som: "när befolkningens kondition, härledd från någon demografisk vitalgrad eller fenotypisk egenskap, ökar med mer än vad som kan tillskrivas invandrarnas demografiska bidrag." Genetisk blandning som leder till återhämtning av kondition kan beskrivas som "genetisk räddning", men vidmakthåller de oklara skillnaderna mellan genetisk räddning och föroreningar.

Genetiska processer

När en arts population blir för liten utsätts de för genetiska processer som inavelsdepression på grund av bristande genflöde, allelfixering från genetisk drift och förlust av mångfald. I kombination kan dessa leda till en minskning av befolkningens kondition och öka risken för utrotning. Genetisk räddning är ett bevarandeverktyg som försöker ta itu med dessa genetiska faktorer genom att flytta gener från en population till en annan för att öka den övergripande genetiska mångfalden och minimera inavel. Denna bevarandeteknik syftade till att öka konditionen hos en liten, utsatt befolkning genom införandet av fördelaktiga alleler genom migration. Det används ofta för populationer av arter som löper stor risk att utrotas. En framgångsrik genetisk räddning uppstår när tillsatsen av nya gener effektivt introducerar genetisk mångfald som leder till ökad populationsstorlek och tillväxttakt, samt en större populationskondition. En misslyckad genetisk räddning kan inträffa om tillägget av nya gener orsakar utavelsdepression , vilket minskar deras befolkningskondition. För mycket genflöde kan leda till genetisk förträning genom omfattande hybridisering. Genetisk räddning kan ske genom flera vägar, inklusive heteros och adaptiv evolution . Det är nära besläktat med, men skiljer sig tydligt från begreppen genetisk förorening , evolutionär räddning , genetisk restaurering och assisterat genflöde.

Genflöde

Genflöde (migration) är införandet av nya individer (och gener) i en målpopulation. Att förutsäga effekten av en migrant på en befolkning kommer att bero på kombinationen av komplexa genetiska och icke-genetiska faktorer. Huruvida migration ökar populationens kondition kommer att bero på om generna som tas in är anpassade till lokala förhållanden och om de minskar nivåerna av inavel i målpopulationen. En introducerad individ kan också positivt eller negativt påverka genetisk räddning genom beteenden som partnerval , dominanshierarkier och barnmord.

Genetisk drift

Genetisk drift är fixering av alleler av en slump, vilket minskar den övergripande mångfalden i befolkningen. Genetisk räddning kan återställa mångfalden genom att lägga till nya gener till en population, vilket motverkar fixering.

Urval och lokal anpassning

Naturligt urval sker när variationer i ärftliga egenskaper bestämmer reproduktionsframgången för en individ, och därigenom bestämmer hur länge den egenskapen kvarstår i den populationen. Genetisk räddning kan introducera egenskaper som är fördelaktiga för målpopulationen eller minska frekvensen av ofördelaktiga egenskaper, vilket ökar en populations nettokondition för att säkerställa den fortsatta överlevnaden som art.

Kontrovers

Genetisk räddning kan vara ett kontroversiellt verktyg eftersom det är svårt att förutsäga hur en befolkning kommer att påverkas av en migrationshändelse. Genetisk räddning har möjligheten att faktiskt sänka en populations kondition genom att översvämma befolkningen eller öka sällsynta skadliga alleler. Detta fall kan helt enkelt kallas genetisk förorening istället för att hänvisas till genetisk räddning. Räddning kan också bara vara en kortsiktig lösning, vilket framgår av fallet med Isle Royale Wolves. I så fall resulterade genetisk räddning av vargarna i en stor initial ökning av populationens kondition följt av en stor nedgång under efterföljande år. Många naturvårdare hävdar att genetisk räddning kan skapa oförutsedda problem för arter i riskzonen, och att den förbiser de underliggande problemen som driver så många arter till randen av utrotning, inklusive förlust av livsmiljöer på grund av mänsklig utveckling.

Precis som med termen genetisk förorening har "genetisk räddning" politiska konnotationer. Några av de mer kontroversiella metoder som kan betraktas som genetisk räddning inkluderar

Avsläckning .
Genteknik för att producera växter som är resistenta mot skadedjur och sjukdomar. Även om vissa miljögrupper inkluderar användningen av genteknik för att rädda arter i deras användning av genetiska föroreningar .
Hybridisering som ökar livsdugligheten för utrotningshotade populationer som lider av inavel och genetisk drift eller räddar ändar kan betraktas som en del av genetisk räddning.

Exempel

Florida panter

Ett fall av framgångsrik genetisk räddning kan observeras i Floridas panterpopulation. Habitatförlust och andra antropogena influenser ledde till en liten, inavlad population som ökade nedgången av denna population ( Puma concolor cougar ), . Inavelsdepression resulterade i krökta svansar och cowlicks, spermiedefekter och hjärtavvikelser. Befolkningen nådde en botten av cirka 22 pantrar. Av rädsla för oundviklig utrotning, flyttades åtta pantrar från Texas till Florida i mitten av 1990-talet. Denna ansträngning ansågs vara framgångsrik efter att analys visade en årlig befolkningstillväxt på 4 % efter immigrationshändelsen. Dessutom fann forskare att de resulterande hybridkattungarna var tre gånger mer benägna att överleva till vuxen ålder än "renrasiga" kattungar. Floridas panterpopulation ökade från cirka 25 till över 100 individer på ungefär ett decennium.

Isle Royale vargar

Ett fall av misslyckad genetisk räddning kan observeras i Isle Royale vargpopulation. 1997 anlände en enda varg till ön och födde upp med en vargpopulation på cirka 25 individer. Till en början resulterade tillägget av hans genetiska variation i positiva effekter på befolkningen, vilket framgår av en stor ökning av befolkningens kondition. Men tillägget av genetisk variation av denna invandrare var bara fördelaktigt på kort sikt. Populationen minskade snabbt, med endast två vargar som sågs under 2016. det är möjligt att den nya invandraren tog med sig en ny skadlig allel som ökade i frekvens när han korsades med den ursprungliga populationen eller att en enda individ var otillräcklig för att övervinna den negativa effekten av genetiska ladda.

Större prärie kyckling

Den större präriehönan är en markhäckande fågel med ekologiska och evolutionära hinder som krävde genetisk räddning för att undvika utrotning. Den var brett spridd över de nordamerikanska stora slätterna men kräver nu befolkningsförvaltning i små kvarlevande områden. I Illinois minskade den större präriekycklingen från miljontals individer i mitten av 1800-talet till 46 år 1998. Detta föranledde genetiska räddningsinsatser och förflyttning av individer från angränsande stater för att öka Illinois större antal präriekycklingar. Detta har ansetts vara ett tidigt och framgångsrikt fall av genetisk räddning. Även om de initiala genetiska räddningsaktionerna verkar ha lett till en ökad kondition, begränsar nu präriehabitat återhämtningen. Enbart genetiska insatser för att rädda arten anses otillräckliga och mer fokus på livsmiljöskydd kan krävas för att rädda arten.