PAGBABAGO NG GENETIC: SANHI, PINAGMULAN AT HALIMBAWA - BIOLOGY - 2025

Ang pagkakaiba-iba ng genetic ay binubuo ng lahat ng mga pagkakaiba-iba, sa mga tuntunin ng genetic na materyal, na umiiral sa mga populasyon. Ang pagkakaiba-iba na ito ay nagmula mula sa mga bagong mutasyon na nagpapabago ng mga gene, mula sa mga pagbabagong-anyo na nagreresulta mula sa muling pagsasama, at mula sa daloy ng gene sa pagitan ng mga populasyon ng mga species.

Sa ebolusyonaryong biology, ang pagkakaiba-iba sa mga populasyon ay isang sine qua non para sa mga mekanismo na nagbibigay ng pagbabago sa pagbabago ng ebolusyon upang kumilos. Sa genetika ng populasyon, ang salitang "evolution" ay tinukoy bilang pagbabago sa mga allele frequency sa paglipas ng panahon, at kung walang maraming mga alleles, ang populasyon ay hindi maaaring magbago.

Pinagmulan: pixnio.com

Ang pagkakaiba-iba ay umiiral sa lahat ng antas ng samahan at habang kami ay bumababa, ang pagtaas ng pagkakaiba-iba. Natagpuan namin ang mga pagkakaiba-iba sa pag-uugali, sa morpolohiya, sa pisyolohiya, sa mga cell, sa pagkakasunud-sunod ng mga protina at sa pagkakasunud-sunod ng mga base ng DNA.

Sa mga populasyon ng tao, halimbawa, maaari nating obserbahan ang pagkakaiba-iba sa pamamagitan ng mga phenotypes. Hindi lahat ng tao ay pareho sa pisikal, lahat ay may mga katangian na nagpapakilala sa kanila (halimbawa, kulay ng mata, taas, kulay ng balat), at ang pagkakaiba-iba na ito ay matatagpuan din sa antas ng mga gene.

Sa ngayon, may mga napakalaking pamamaraan ng pagkakasunud-sunod ng DNA na nagbibigay-daan sa katibayan ng gayong pagkakaiba-iba sa isang napakaikling panahon. Sa katunayan, sa loob ng ilang taon na ngayon, ang buong genome ng tao ay kilala. Bilang karagdagan, may mga makapangyarihang mga tool sa istatistika na maaaring isama sa pagsusuri.

Materyal na genetic

Bago ang pag-iwas sa mga konsepto ng pagkakaiba-iba ng genetic, kinakailangan na maging malinaw tungkol sa iba't ibang mga aspeto ng genetic material. Maliban sa ilang mga virus na gumagamit ng RNA, lahat ng mga organikong nilalang na naninirahan sa lupa ay gumagamit ng molekula ng DNA bilang kanilang materyal.

Ito ay isang mahabang chain na binubuo ng mga nucleotides na pinagsama-pares at mayroong lahat ng impormasyon upang lumikha at mapanatili ang isang organismo. Mayroong humigit-kumulang na 3.2 x 10 ⁹ base na pares sa genome ng tao .

Gayunpaman, hindi lahat ng genetic material ng lahat ng mga organismo ay pareho, kahit na kabilang sila sa parehong species o kahit na malapit silang nauugnay.

Ang mga Chromosome ay mga istruktura na binubuo ng isang mahabang strand ng DNA, na compact sa iba't ibang antas. Matatagpuan ang mga gen kasama ang chromosome, sa mga tukoy na lugar (tinatawag na lokus, plural loci), at isinalin sa isang phenotype na maaaring isang protina o isang katangian ng regulasyon.

Sa eukaryotes, isang maliit na porsyento lamang ng DNA na nilalaman sa mga code ng cell para sa mga protina at isa pang bahagi ng di-coding na DNA ang may mahalagang biological function, higit sa lahat regulasyon.

Mga sanhi at mapagkukunan ng pagkakaiba-iba

Sa mga populasyon ng mga organikong nilalang, maraming mga puwersa na nagreresulta sa pagkakaiba-iba sa antas ng genetic. Ito ay: mutation, recombination, at daloy ng gene. Ilalarawan namin nang detalyado ang bawat mapagkukunan sa ibaba:

Pag-iisahan

Ang mga termino mula sa 1901, kung saan tinukoy ni Hugo de Vries ang mutation bilang "namamana na mga pagbabago sa materyal na hindi maipaliwanag sa pamamagitan ng mga pag-segregasyon o mga proseso ng pag-recombination."

Ang mga mutasyon ay permanenteng at pagmamana ng mga pagbabago sa genetic material. Mayroong isang malawak na pag-uuri para sa kanila na haharapin namin sa susunod na seksyon.

Mga uri ng mutasyon

- Mga mutation ng point: mga error sa synthesis ng DNA o sa panahon ng pag-aayos ng pinsala sa materyal, ay maaaring maging sanhi ng mga mutation ng point. Ito ang mga base na kapalit sa pagkakasunud-sunod ng DNA at nag-ambag sa henerasyon ng mga bagong alelasyon.

- Mga paglilipat at paglilipat: depende sa uri ng base na nagbabago, maaari tayong magsalita tungkol sa isang paglipat o isang paglipat. Ang paglipat ay tumutukoy sa pagbabago ng base ng parehong uri - purines para sa purines at pyrimidines para sa mga pyrimidines. Ang mga pagbabagong kasangkot sa mga pagbabago ng iba't ibang uri.

- Ang magkasingkahulugan at di-kasingkahulugan na mga mutasyon: ang mga ito ay dalawang uri ng mga mutation ng point. Sa unang kaso, ang pagbabago sa DNA ay hindi humantong sa isang pagbabago sa uri ng amino acid (salamat sa pagkasunud-sunod ng genetic code), habang ang mga di-magkasingkahulugan ay isinasalin sa isang pagbabago sa nalalabi ng amino acid sa protina.

- Pagbabalik ng Chromosome: ang mga mutation ay maaari ring magsangkot ng mahabang mga segment ng DNA. Sa ganitong uri, ang pangunahing kahihinatnan ay ang pagbabago ng pagkakasunud-sunod ng mga gene, na sanhi ng mga break sa strand.

- Ang pagdoble ng Gene: Ang mga gene ay maaaring dobleng at lumikha ng isang karagdagang kopya kapag ang isang hindi pantay na crossover ay nangyayari sa proseso ng paghahati ng cell. Ang prosesong ito ay mahalaga sa ebolusyon ng mga genom, dahil ang labis na gene na ito ay malayang mutate at maaaring makakuha ng isang bagong pag-andar.

- Polyploidy: sa mga halaman, karaniwan sa mga pagkakamali na maganap sa mga proseso ng mitotic o meiotic cell division at kumpletong hanay ng mga kromosoma ay idinagdag. Ang kaganapang ito ay nauugnay sa mga proseso ng pagtutukoy sa mga halaman, dahil mabilis itong humantong sa pagbuo ng mga bagong species dahil sa hindi pagkakatugma.

- Mga Mutasyon na nagpapatakbo ng bukas na frame ng pagbasa. Nabasa ang DNA nang tatlo nang sabay-sabay, kung ang pagdami ng mutation ay nagdadagdag o nagbabawas ng isang bilang na hindi maramihang tatlo, ang pagbabasa ng frame ay apektado.

May mga negatibong epekto ba ang lahat ng mga mutasyon?

Ayon sa neutral na teorya ng ebolusyon ng molekular, karamihan sa mga mutasyon na naayos sa genome ay neutral.

Bagaman ang salita ay kadalasang kaagad na nauugnay sa negatibong mga kahihinatnan - at sa katunayan, maraming mga mutasyon ang may malaking mga kahanga-hangang epekto sa kanilang mga carrier - isang makabuluhang bilang ng mga mutasyon ay neutral, at ang isang maliit na bilang ay kapaki-pakinabang.

Paano naganap ang mutations?

Ang mga mutasyon ay maaaring magkaroon ng isang kusang pinagmulan o maiudyok ng kapaligiran. Ang mga sangkap ng DNA, purines at pyrimides, ay may isang tiyak na kawalan ng kemikal, na nagreresulta sa kusang mga mutasyon.

Ang isang karaniwang sanhi ng kusang mga mutasyon ng point ay ang pag-aalis ng mga cytosine, na pumasa sa uracil, sa dobleng helix ng DNA. Kaya, pagkatapos ng maraming mga pagtitiklop sa isang cell, na ang DNA ay mayroong pares ng AT sa isang posisyon, pinalitan ito ng isang pares CG.

Gayundin, ang mga pagkakamali ay nangyayari kapag ang DNA ay tumutulad. Habang totoo na ang proseso ay nagpapatuloy na may malaking katapatan, hindi ito walang mga pagkakamali.

Sa kabilang banda, may mga sangkap na nagpapataas ng mga rate ng mutations sa mga organismo, at samakatuwid ay tinatawag na mutagens. Kasama dito ang isang bilang ng mga kemikal, tulad ng EMS, at radiation din.

Kadalasan, ang mga kemikal ay nagbibigay ng pagtaas sa mga mutasyon, habang ang radiation ay nagreresulta sa makabuluhang mga depekto sa antas ng chromosome.

Random ang mutation

Ang mga mutasyon ay nangyayari nang sapalaran o sapalaran. Ang pahayag na ito ay nangangahulugan na ang mga pagbabago sa DNA ay hindi nangyayari bilang tugon sa isang pangangailangan.

Halimbawa, kung ang isang tiyak na populasyon ng mga rabbits ay sumasailalim sa mas mababang temperatura, ang mga pumipili na panggigipit ay hindi magiging sanhi ng mga mutasyon. Kung ang pagdating ng isang mutation na may kaugnayan sa kapal ng balahibo ay nangyayari sa mga rabbits, mangyayari ito sa parehong paraan sa mas maiinit na klima.

Sa madaling salita, ang mga pangangailangan ay hindi ang sanhi ng mutation. Ang mga pagkakaiba-iba na lumitaw nang random at nagbibigay sa indibidwal na nagdadala nito ng isang mas mahusay na kapasidad ng reproduktibo, madaragdagan ang dalas nito sa populasyon. Ito ay kung paano gumagana ang likas na pagpili.

Mga halimbawa ng mutasyon

Ang sakit na anemia ng cell ay isang namamana na kondisyon na nagpapalayo sa hugis ng pulang selula ng dugo o erythrocyte, na mayroong pagkamatay ng mga kahihinatnan sa transportasyon ng oxygen ng indibidwal na nagdadala ng mutation. Sa mga populasyon ng Africa Africa, ang kondisyon ay nakakaapekto sa 1 sa 500 na indibidwal.

Kapag tinitingnan ang may sakit na pulang selula ng dugo, hindi mo kailangang maging isang dalubhasa upang tapusin na, kung ihahambing sa isang malusog, ang pagbabago ay lubos na makabuluhan. Ang mga erythrocytes ay nagiging mahigpit na mga istruktura, hinaharangan ang kanilang pagpasa sa mga capillary ng dugo at pagsira sa mga daluyan at iba pang mga tisyu habang pumasa sila.

Gayunpaman, ang mutation na nagdudulot ng sakit na ito ay isang point mutation sa DNA na nagbabago ng amino acid glutamic acid para sa isang valine sa posisyon anim ng beta-globin chain.

Recombination

Ang Recombination ay tinukoy bilang pagpapalitan ng DNA mula sa mga magulang at kromosom sa ina sa panahon ng meiotic division. Ang prosesong ito ay naroroon sa halos lahat ng mga buhay na organismo, na isang pangunahing kababalaghan ng pag-aayos ng DNA at pagkahati sa cell.

Ang Recombination ay isang mahalagang kaganapan sa evolutionary biology, dahil pinadali nito ang proseso ng agpang, salamat sa paglikha ng mga nobelang genetic na kumbinasyon. Gayunpaman, mayroon itong isang downside: pinutol nito ang kanais-nais na mga kumbinasyon ng allele.

Bilang karagdagan, hindi ito isang regulated na proseso at variable sa buong genome, sa taxa, sa pagitan ng mga kasarian, indibidwal na populasyon, atbp.

Ang Recombination ay isang katangi-tanging katangian, maraming populasyon ang may additive na pagkakaiba-iba para dito, at maaari itong tumugon sa pagpili sa mga eksperimento na isinagawa sa laboratoryo.

Ang kababalaghan ay binago ng isang malawak na hanay ng mga variable ng kapaligiran, kabilang ang temperatura.

Bukod dito, ang recombination ay isang proseso na lubos na nakakaapekto sa fitness ng mga indibidwal. Sa mga tao, halimbawa, kapag binago ang mga rate ng recombinasyon, nangyayari ang mga abnormalidad ng chromosome, binabawasan ang pagkamayabong ng carrier.

Daloy ng Gene

Sa mga populasyon, ang mga indibidwal mula sa iba pang mga populasyon ay maaaring dumating, binabago ang allelic frequency ng populasyon ng pagdating. Para sa kadahilanang ito, ang mga paglilipat ay itinuturing na mga puwersa ng ebolusyon.

Ipagpalagay na ang isang populasyon ay naayos na allele A, na nagpapahiwatig na ang lahat ng mga organismo na bahagi ng populasyon ay nagdadala ng allele sa homozygous na kondisyon. Kung ang ilang mga migranteng indibidwal na nagdadala ng isang allele ay dumating at magparami ng mga katutubo, ang sagot ay isang pagtaas sa pagkakaiba-iba ng genetic.

Sa anong bahagi ng cell cycle ang nagaganap na pagkakaiba-iba ng genetic?

Ang pagkakaiba-iba ng genetic ay nangyayari sa metaphase at kalaunan sa anaphase.

Ang lahat ba ng pagkakaiba-iba na nakikita natin sa genetic?

Hindi, hindi lahat ng pagkakaiba-iba na nakikita natin sa mga populasyon ng mga nabubuhay na organismo ay batay sa genetically. Mayroong isang term, malawakang ginagamit sa evolutionary biology, na tinatawag na heritability. Sinusukat ng parameter na ito ang proporsyon ng variant ng phenotypic dahil sa pagkakaiba-iba ng genetic.

Matematika, ipinahayag ang mga sumusunod: h ² = V _G / (V _G + V _E ). Sinusuri ang equation na ito, nakita natin na magkakaroon ito ng halaga ng 1 kung ang lahat ng pagkakaiba-iba na nakikita natin ay malinaw dahil sa mga kadahilanan ng genetic.

Gayunpaman, ang kapaligiran ay mayroon ding epekto sa phenotype. Inilarawan ng "pamantayan ng reaksyon" kung paano nag-iiba ang magkaparehong mga genotypes kasama ang isang gradient sa kapaligiran (temperatura, pH, kahalumigmigan, atbp).

Sa parehong paraan, ang iba't ibang mga genotypes ay maaaring lumitaw sa ilalim ng parehong phenotype, sa pamamagitan ng mga proseso ng panghihimasok. Ang kababalaghan na ito ay gumagana bilang isang pag-unlad buffer na pumipigil sa pagpapahayag ng mga pagkakaiba-iba ng genetic.

Mga halimbawa ng pagkakaiba-iba ng genetic

Pagkakaiba-iba sa Ebolusyon: The Moth

Ang karaniwang halimbawa ng ebolusyon sa pamamagitan ng likas na pagpili ay ang kaso ng Biston betularia moth at ang rebolusyong pang-industriya. Ang lepidopteran na ito ay may dalawang natatanging mga kulay, isang ilaw at isang madilim.

Salamat sa pagkakaroon ng sari-sari na pagkakaiba-iba - dahil nauugnay ito sa fitness ng indibidwal, ang katangian ay maaaring magbago sa pamamagitan ng likas na pagpili. Bago ang rebolusyon, ang moth ay madaling nakatago sa magaan na bark ng mga puno ng Birch.

Sa pagtaas ng polusyon, ang bark ng mga puno ay naging itim. Sa ganitong paraan, ngayon ang mga madilim na anunsyo ay may kalamangan kumpara sa mga ilaw: ang mga ito ay maaaring maitago nang mas mahusay at natupok sa isang mas maliit na proporsyon kaysa sa mga ilaw. Kaya, sa panahon ng rebolusyon, ang mga itim na moth ay nadagdagan sa dalas.

Mga likas na populasyon na may kaunting pagkakaiba-iba ng genetic

Ang cheetah (Acinonyx jubatus) ay isang linya na kilala para sa naka-istilong morpolohiya at para sa hindi kapani-paniwalang bilis na maabot nito. Ang lahi na ito ay nagdusa ng isang kababalaghan na kilala sa ebolusyon bilang "bottleneck", sa Pleistocene. Ang marahas na pagbaba ng populasyon na nagresulta sa pagkawala ng pagkakaiba-iba sa populasyon.

Ngayon, ang mga pagkakaiba-iba ng genetic sa pagitan ng mga miyembro ng species ay umaabot sa nakababahala na mababang halaga. Ang katotohanang ito ay kumakatawan sa isang problema para sa hinaharap ng mga species, dahil kung ito ay inaatake ng isang virus, halimbawa, na nag-aalis ng ilang mga miyembro, malamang na maalis ang lahat.

Sa madaling salita, wala silang kakayahang umangkop. Para sa mga kadahilanang ito, napakahalaga na mayroong sapat na pagkakaiba-iba ng genetic sa loob ng isang populasyon.

Mga Sanggunian

1. Alberts, B., Johnson, A., Lewis, J., et al. (2002). Molekular na Biology ng Cell. Ika-4 na edisyon. New York: Garland Science.
2. Freeman, S., & Herron, JC (2002). Ebolusyonaryong pagsusuri. Prentice Hall.
3. Graur, D., Zheng, Y., & Azevedo, RB (2015). Isang pag-uuri ng ebolusyon ng pag-andar ng genomic function. Biome at ebolusyon ng Genome, 7 (3), 642-5.
4. Hickman, CP, Roberts, LS, Larson, A., Ober, WC, & Garrison, C. (2001). Ang mga pinagsamang prinsipyo ng zoology (Tomo 15). New York: McGraw-Hill.
5. Lodish, H., Berk, A., Zipursky, SL, et al. (2000). Molekular na Biology ng Cell. Ika-4 na edisyon. New York: WH Freeman.
6. Palazzo, AF, & Gregory, TR (2014). Ang kaso para sa junk DNA. Mga genetiko ng PLoS, 10 (5), e1004351.
7. Soler, M. (2002). Ebolusyon: ang batayan ng Biology. South Project.
8. Stapley, J., Feulner, P., Johnston, SE, Santure, AW, & Smadja, CM (2017). Recombination: ang mabuti, masama at variable. Mga transaksyon sa pilosopiko ng Royal Society of London. Series B, Mga agham sa biyolohikal, 372 (1736), 20170279.
9. Voet, D., Voet, JG, & Pratt, CW (1999). Batayan ng biochemistry. New York: John Willey at Anak.