فرایند تکامل مطلقاً هر گونه زنده روی سیاره ما، هم مراحل شکوفایی و افزایش تعداد جمعیت خود را طی کرد و هم تعداد نمونه ها را به چند هزار، صدها یا کمتر کاهش داد. در مورد دوم، مرسوم است که از اثر گلوگاه صحبت شود. بیایید نگاهی دقیق‌تر به معنای این بیاندازیم.
اثر تنگنا چیست؟
بیایید تصور کنیم که نوعی موجود زنده وجود دارد که با صد هزار یا حتی چندین میلیون نسخه نشان داده شده است. در چنین جمعیت عظیمی، طیف گسترده ای از صفات را می توان در بین افراد این گونه یافت. به عنوان مثال، افرادی با رنگ سفید، سیاه، قهوه ای، خالدار وجود خواهند داشت. افراد بزرگ، کوچک و متوسط؛ برخی سریع، برخی دیگر آهسته، برخی اندام بلند و برخی دیگر چشمان درشت خواهند داشت. این فهرست کیفیات و صفات را می توان برای مدت طولانی ادامه داد. تنها یک نتیجه وجود دارد: در جمعیتی با تعداد افراد زیاد، تنوع زیادی از اطلاعات ژنتیکی، یعنی مخزن ژنی وجود دارد.ثروتمند است.
حالا بیایید تصور کنیم که یک فاجعه رخ داده است که منجر به انقراض شدید این گونه شده است. در نتیجه، از یک میلیون نفر، تنها چند ده یا صد نفر باقی ماندند. طبیعتا تنوع ژنتیکی از بین خواهد رفت. افراد بازمانده فقط چند آلل مختلف را حمل می کنند که نسل های بعدی از آنها تشکیل می شود. این کاهش در مخزن ژن یک اثر تنگنا است. وضعیت به معنای واقعی کلمه شبیه به این واقعیت است که از بین طیف گسترده ای از توپ های رنگی موجود در یک بطری، تنها تعداد کمی از آنها از طریق یک گردن باریک ریخته شده است.
اثر بنیانگذار
تعداد افرادی که در مرحله "گلوگاه" زنده مانده اند، نسل های جدیدی را به وجود می آورد. در رابطه با آنها، این تعداد کاهش یافته از افراد، جمعیت مؤسس یا والدین است.
اگر تعداد افراد یک گونه به 10 یا کمتر کاهش یابد، آنگاه از یک اثر بنیانگذار شدید صحبت می شود. در این حالت، عملاً هیچ تنوعی از آلل‌ها در مخزن ژنی نسل‌های بعدی وجود نخواهد داشت، و همان خصوصیات مورفولوژیکی اغلب رخ می‌دهد.
بنابراین، تأثیرات بنیانگذار و گلوگاه در یک زنجیره تکاملی با یکدیگر مرتبط هستند: اولی به دنبال دومی است.
این اثرات منجر به چه چیزی می شود؟
به عبارت دیگر، کاهش استخر ژن خوب است یا بد؟ پاسخ به این سوال آنقدرها هم که در نگاه اول به نظر می رسد ساده نیست. در اینجا نکات مثبت و منفی وجود دارداز تعریف اثر گلوگاه، یعنی کاهش تنوع ژنتیکی در یک گونه معین پیروی کنید:
- طرفدار. در جمعیت‌های بعدی، صفات و جهش‌های خاصی ثابت می‌شوند که ممکن است برای افراد در آن محیط مفید باشد.
- معایب. سطح پایین تنوع ژنتیکی منجر به کاهش توانایی یک گونه برای سازگاری با تغییرات محیطی می شود، یعنی آن را آسیب پذیر می کند. علاوه بر این، افراد معمولاً دچار نقص‌هایی می‌شوند که ارثی است.
نمونه یوزپلنگ
یک مثال واضح از اثر گلوگاه ناشی از انتخاب تکاملی، یوزپلنگ مدرن است. قبل از یخبندان جهانی سیاره ما (دوره کواترنر)، گونه های مختلفی از یوزپلنگ ها در آفریقا، اوراسیا و آمریکای شمالی وجود داشتند که هم از نظر اندازه و هم از نظر سرعت با نوع مدرن بسیار متفاوت بودند. بر اساس برخی تخمین ها، تعداد کل یوزپلنگ ها در این سیاره می تواند به صدها هزار نفر برسد.
در دوره کواترنر، زمانی که غذا کمتر در دسترس بود، مرگ و میر دسته جمعی بسیاری از گونه های موجودات زنده، از جمله یوزپلنگ وجود داشت. اعتقاد بر این است که تعداد این افراد می تواند تنها چند صد نفر باشد. علاوه بر این، تنها سریع‌ترین و کوچک‌ترین نمونه‌ها زنده ماندند، یعنی اثر گلوگاهی برای یوزپلنگ‌ها وجود داشت.
در حال حاضر، یوزپلنگ پستانداری با تنوع ژنتیکی بسیار کم است. این جانوران ضعیف هستنددر برابر انواع بیماری ها مقاوم است و تمام تلاش ها برای کاشت اندام در آنها با شکست انجام می شود. بدن یوزپلنگ عملاً قادر به سازگاری با تغییرات محیطی نیست.
کاهش مصنوعی جمعیت
بر اساس نام، این اثر گلوگاه قبلاً ناشی از مداخله انسان در طبیعت است. چندین مثال وجود دارد:
- فیل های شمالی. در نتیجه شکار فعال و نابودی این حیوانات در پایان قرن نوزدهم، از 150 هزار نفر، تنها 20 نفر باقی ماندند.
- گاومیش کوهان دار اروپایی و آمریکایی. گاومیش کوهان دار اروپایی در آغاز قرن بیستم، تنها 12 نفر (از 3600 نفر) و آمریکایی - 750 (از 370 هزار) وجود داشت.
- لاک پشت های غول پیکر جزایر گالاپاگوس.
توجه داشته باشید که این اثر در انتخاب زیرگونه های جدید گیاهان و جانوران نیز به منظور تجمیع صفات مفید برای انسان استفاده می شود.
آیا تنوع ژنتیکی می تواند بهبود یابد؟
پاسخ این سوال مثبت است. بله، می تواند، اما برای این کار لازم است شرایط مناسب ایجاد شود. حتی زمانی که گروه والدین افراد کوچک بودند و در گذشته یک اثر تنگنای قوی وجود داشت، تنوع ژنتیکی را می توان در یک فرآیند تکاملی طولانی بعدی احیا کرد.
برای این کار محیط باید طاقچه های مختلفی را برای زیستگاه این گونه فراهم کند، یعنی خود محیط باید متنوع باشد. سپس،با سازگاری با شرایط جدید و انباشت تدریجی جهش های جدید، این گونه می تواند استخر ژنی خود را بازیابی کند.
در مورد تکامل انسان چطور؟
فاجعه های مختلف تاریخ شناخته شده دائماً جان ده ها و صدها هزار انسان را گرفت که تأثیر گلوگاهی برای انسان خردمند و سایر گونه های انسانی ایجاد کرد. در اینجا چند نمونه آورده شده است:
- 75 هزار سال پیش، ابر آتشفشان توبا در اندونزی منفجر شد. نیروی انفجاری آن به 3000 آتشفشان سنت هلنا تخمین زده می شود! بر اساس برخی فرضیات، این فوران می تواند تعداد انواع مختلف مردم را به چندین هزار نفر در سراسر زمین کاهش دهد.
- در طول قرون وسطی، حدود 1/3 از جمعیت اروپا در نتیجه طاعون سیاه مردند.
- در طول استعمار دنیای جدید توسط اروپایی ها در پایان قرن پانزدهم - نیمه اول قرن شانزدهم، حدود 90٪ از جمعیت بومی نابود شد.
- در سال 1783، آتشفشان لاکی در ایسلند منفجر شد. متعاقبا گرسنگی و بیماری به آن اضافه شد که در نتیجه آن حدود 20 درصد از جمعیت جزیره جان باختند.
در مورد وضعیت فعلی انسانها، تنوع ژنتیکی آنها بسیار زیاد است، زیرا جمعیت سیاره حدود 7.5 میلیارد نفر است و در سراسر زمین پراکنده شده است (شرایط محیطی مختلف).
