Mutationell härdsmälta

Inom evolutionär genetik är mutationssmälta en underklass av utrotningsvirvel där miljön och genetisk predisposition ömsesidigt förstärker varandra. Mutationssmälta (inte att förväxla med begreppet felkatastrof ) är ackumulering av skadliga mutationer i en liten population , vilket leder till förlust av kondition och minskning av populationsstorleken, vilket kan leda till ytterligare ackumulering av skadliga mutationer p.g.a. fixering genom genetisk drift .

En befolkning som upplever mutationell härdsmälta är fångad i en nedåtgående spiral och kommer att dö ut om fenomenet varar en tid. Vanligtvis skulle de skadliga mutationerna helt enkelt väljas bort, men under en mutationshärdsmälta är antalet individer som således lider av en tidig död för stort i förhållande till den totala populationsstorleken så att dödligheten överstiger födelsetalen .

Förklaring

Mekanismen bakom mutationell härdsmälta är att en spontan skadlig mutation introduceras och efter en tid så småningom fixeras i populationen. Detta leder i sin tur till en ackumulering i små populationer där såväl tillväxttakten som befolkningsstorleken minskar. Detta, som en konsekvens, tillåter mutationen att ackumulera nya skadliga alleler i populationen tills den slutligen är utdöd. Mer detaljerat kan ackumuleringen av mutationer i små populationer delas in i tre faser. I den andra fasen börjar en population i mutations-/selektionsjämvikt, mutationer fixeras med en konstant hastighet över tiden, och populationsstorleken är konstant eftersom fruktsamheten överstiger dödligheten. Men efter att ett tillräckligt antal mutationer har fixerats i befolkningen är födelsetalen något lägre än dödligheten, och populationsstorleken börjar minska. Detta beror på fixeringen av skadliga mutationer, vilket ökar dödligheten. Dödsfrekvensen blir så småningom för stor i befolkningen, teoretiskt oändlig, för att tiden som det tar för de skadliga mutanta allelerna att fixeras kan likställas med den genomsnittliga fixeringstiden för en neutral mutation. Detta beror bara på den lilla population som mutationen påverkar, där tiden för fixering är jämförelsevis kort. Den mindre populationsstorleken möjliggör snabbare fixering av skadliga mutationer och en snabbare minskning av populationsstorleken, som blir irreversibel efter ett visst antal generationer

Effekter jämfört med asexuella och sexuella populationer

Hos asexuella arter är effekterna av mutationsackumulering mer betydande jämfört med sexuella arter. I en asexuell population påverkas alla individuella arter lika av det selektiva trycket från miljön, vilket inkluderar skadliga och/eller fördelaktiga mutationer. Detta beror på bristen på rekombination av alleler och mångfald i genomet som gör att ackumuleringen av mutationer effektivt kan ta över den asexuella populationen. Ansamlingen av mutationer kan ske under en kort tidsperiod, och detta beror på att avkomman till arten som introducerades till den skadliga mutationen inte har en rekombination av alleler som överförs av föräldrarna. Istället förs den exakta kopian och antalet gener som ursprungligen fanns i föräldraarten vidare till avkomman utan genetiska förändringar. Detta sätter asexuella reproduktiva arter under det höga selektiva trycket av mutationssmälta.

Hos sexuella reproducerande arter tar tiden det tar för mutationssmältan att inträffa längre, om alls. I sexuellt reproducerande populationer tillåter segregeringen och rekombinationen av alleler genetisk mångfald att blomstra inom populationen. Den genetiska mångfalden ökar exponentiellt i takt med att befolkningen blir större med tiden. Detta dock; eliminerar inte risken för att skadliga mutationer ska inträffa. En ansamling av skadliga alleler kan göra irreversibel skada på populationen innan arten hinner föröka sig. I simulerade modeller av sexuellt reproduktiva arter som introducerades till en ansamling av skadliga alleler, visades det att populationen inte kommer att dö ut, eller att det tar exponentiellt lång tid att göra det. Detta beror på att om den sexuellt reproducerande populationen sattes under ett starkt urval för skadlig mutation, att det gör att större delen av populationen elimineras. De individer i befolkningen som överlever kommer att ha en lägre konditionsnivå, samt övervinna ansamlingen av olika skadliga mutationer, även om deras genom kan ha resistens mot de tidigare skadliga mutationerna.

Utrotningen baserat på mutationsackumulering på sexuella arter, till skillnad från asexuella arter, är under antagandet att populationen är liten eller är mycket begränsad i genetisk rekombination. Dock; även under vissa förhållanden i en stor population kan en mutationell härdsmälta fortfarande inträffa hos sexuellt reproducerande arter. Faktorer som inkluderar låg födelse- och rekombinationsfrekvens, samt att ha ett starkt mutationsurval, kan en stor sexuellt reproducerande population dö ut. Däremot kan samma förhållanden som kan orsaka utrotning i en sexuellt reproducerande population hjälpa till att undvika mutationssmälta. I en testad miljö, där variabler teoretiskt kan manipuleras, kan det starka mutationsurvalet i en stor sexuellt reproducerande population förhindras från mutationssmälta om födelsetalen skulle öka.

Effekten på både asexuella och sexuellt reproducerande populationer är fortfarande förvirrande med externa variabler. I de fall där en stor sexuellt reproducerande population genomgick en flaskhals kan orsaka en omedelbar minskning av befolkningen, vilket gör att populationen är mer mottaglig för mutationer som ackumuleras i populationen i snabb takt. Mutationssmälta förlitar sig på externa variabler förutom liten populationsstorlek för att eliminera den alleliska frekvensen av en population. I sådana fall förlitar sig mutationell härdsmälta på genetisk drift , i form av en liten population, för att hinna med att mutationen fixeras i populationen.

Se även

Vidare läsning

Hämtad från " https://en.wikipedia.org/w/index.php?title=Mutational_meltdown&oldid=1097492628 "