See võrdlus selgitab seost mutatsiooni, mis on peamine protsess, mis loob uusi geneetilisi muutusi, ja geneetilise varieeruvuse, populatsioonis esinevate alleelide üldise mitmekesisuse vahel. Kuigi mutatsioon on muutuste peamine allikas, on geneetiline varieeruvus nende muutuste laiem tulemus koos rekombinatsiooni ja loodusliku valikuga.
Esiletused
Mutatsioon on allikas; geneetiline varieeruvus on tulemuste kogum.
Mitte kõik geneetilised variatsioonid ei tulene otse uutest mutatsioonidest; suur osa tuleneb olemasolevate geenide ümberpaigutamisest.
Mutatsioon toimub indiviididel, samas kui varieeruvus on populatsioonide omadus.
Variatsioon on loodusliku valiku kaudu toimuva evolutsiooni toimumiseks hädavajalik.
Mis on Mutatsioon?
Organismi genoomi DNA järjestuses esinev spetsiifiline, diskreetne muutus, mis on põhjustatud vigadest või keskkonnateguritest.
Loodus: üksik sündmus või protsess
Allikas: replikatsioonivead või mutageenid
Esinemine: Spontaanne ja juhuslik
Skaala: Võib olla üks alus või suured segmendid
Roll: Uute alleelide lõplik looja
Mis on Geneetiline variatsioon?
Teatud populatsiooni või liigi isendite seas leiduvate erinevate geenide ja alleelide koguvariant.
Mutatsioon on tegelik mehhanism, mis põhjustab geneetilise koodi muutuse, näiteks punktmutatsiooni või deletsiooni. Geneetiline varieeruvus on populatsiooni tulemus, millel on nende koodide palju erinevaid versioone. Ilma esialgse mutatsioonita poleks looduses nähtud variatsiooni algset allikat.
Individuaalne vs. populatsiooni skaala
Mutatsioon on sündmus, mis toimub ühes rakus või organismis ja võib potentsiaalselt mõjutada selle tervist või tunnuseid. Geneetiline varieeruvus kirjeldab nende tunnuste jaotumist rühmas, näiteks huntide karja erinevad karvkatte värvused. Kuigi üksik mutatsioon võib olla haruldane, esindab geneetiline varieeruvus paljude edukalt püsinud mutatsioonide kumulatiivset ajalugu.
Hooldusmehhanismid
Mutatsioonid tekivad keemilistest kahjustustest, kiirgusest või bioloogilistest vigadest DNA sünteesi ajal. Geneetiline varieeruvus säilib ja muutub sugulise paljunemise kaudu, täpsemalt selliste protsesside kaudu nagu iseseisev sorteerimine ja ristumine meioosi ajal. Need paljunemisprotsessid ei loo uusi DNA järjestusi nagu mutatsioonid, kuid loovad olemasolevate järjestuste uusi kombinatsioone.
Adaptiivne olulisus
Enamik mutatsioone on kas neutraalsed või kahjulikud, põhjustades sageli geneetilisi häireid või vähenenud sobivust. Geneetiline varieeruvus on aga liigile peaaegu alati kasulik, kuna see pakub keskkonnamuutuste vastu „puhvrit“. Kui populatsioon on geneetiliselt mitmekesine, on tõenäolisem, et mõnel isendil on uue haiguse või kliimamuutuse üleelamiseks vajalikud tunnused.
Plussid ja miinused
Mutatsioon
Eelised
+Loob täiesti uusi jooni
+Ajab pikaajalist evolutsiooni
+Võimaldab bioloogilist innovatsiooni
+Mitmekesisuse jaoks oluline
Kinnitatud
−Võib põhjustada haigusi
−Tavaliselt juhuslik/ettearvamatu
−Vähendab sageli füüsilist vormi
−Harva kasulik
Geneetiline variatsioon
Eelised
+Suurendab liikide vastupanuvõimet
+Vähendab sugulusaretuse riske
+Võimaldab kohanemist
+Puhverdab keskkonnamuutusi
Kinnitatud
−Võib varjata retsessiivseid defekte
−Nõuab suuri populatsioone
−Aeglane kogunemine
−Pudelikaelte küüsis kadunud
Tavalised eksiarvamused
Müüt
Kõik mutatsioonid on kahjulikud või viivad haiguste, näiteks vähi tekkeni.
Tõelisus
Kuigi mõned mutatsioonid põhjustavad kahju, on enamik neist neutraalsed ega mõjuta organismi ellujäämist. Väga väike protsent on kasulikud, andes tunnuseid, mis geneetilise varieerumise kaudu lõpuks tavaliseks muutuvad.
Müüt
Mutatsioon ja geneetiline varieeruvus on üks ja sama asi.
Tõelisus
Nad on omavahel seotud, kuid erinevad. Mutatsioon on DNA muutmise akt, samas kui geneetiline varieeruvus on mõõt, mis näitab, kui palju erinevaid DNA versioone organismide rühmas eksisteerib.
Müüt
Evolutsioon saab toimuda ilma mutatsioonideta.
Tõelisus
Lühiajaliselt saab evolutsioon küll olemasolevale variatsioonile mõju avaldada, aga lõpuks saavad populatsioonil „valikud“ otsa. Mutatsioon on ainus viis liigi liini tõeliselt uue geneetilise teabe sissetoomiseks.
Müüt
Organismid saavad ellujäämiseks "valida" muteerumise.
Tõelisus
Mutatsioonid on täiesti juhuslikud. Need ei teki seetõttu, et organism neid "vajab"; selle asemel, kui juhuslik mutatsioon juhtub olema kasulik, jäävad need isendid paremini ellu ja annavad selle variatsiooni edasi järgmisele põlvkonnale.
Sageli küsitud küsimused
Kas iga mutatsioon viib geneetilise varieeruvuseni?
Mitte tingimata. Selleks, et mutatsioon aitaks kaasa populatsiooni geneetilisele varieeruvusele, peab see toimuma iduliinis (sperma- või munarakkudes), et seda saaks järglastele edasi anda. Somaatilised mutatsioonid, näiteks päikese poolt põhjustatud naharakkudes, võivad küll indiviidi mõjutada, kuid kaovad pärast selle indiviidi surma ega sisene kunagi laiema populatsiooni geenivaramusse.
Kuidas suguline paljunemine suurendab geneetilist varieeruvust?
Suguline paljunemine suurendab varieeruvust kolmel peamisel viisil: kromosoomide ristumine (kus segmente vahetatakse), iseseisev sorteerimine (kromosoomide juhuslik sortimine) ja juhuslik viljastumine. Need protsessid ei loo uut DNA-d, kuid segavad olemasolevad mutatsioonid triljoniteks unikaalseteks kombinatsioonideks, tagades, et kaks järglast ei oleks identsed.
Mis on „populatsiooni kitsaskoht” ja kuidas see mõjutab varieeruvust?
Kitsaskoht tekib siis, kui populatsiooni suurus väheneb drastiliselt näiteks loodusõnnetuse või üleküttimise tõttu. See sündmus tapab isendeid juhuslikult, olenemata nende geenidest, mis vähendab drastiliselt geneetilist varieeruvust. Isegi kui populatsioon taastub, jääb see geneetiliselt "hõredaks" ja haigustele vastuvõtlikumaks veel paljude põlvkondade jooksul.
Mis on mutatsioonide kõige levinumad põhjused?
Kõige sagedasem põhjus on lihtsalt DNA polümeraasi viga DNA replikatsiooni ajal. Samuti mängivad rolli keskkonnategurid, mida nimetatakse mutageenideks; nende hulka kuuluvad päikese ultraviolettkiirgus (UV-kiirgus), röntgenikiirgus ja teatud kemikaalid, näiteks sigaretisuitsus leiduvad kemikaalid, mis võivad DNA ahelaid füüsiliselt katkestada või keemiliselt muuta.
Miks on geneetiline varieeruvus ohustatud liikide jaoks oluline?
Madal geneetiline varieeruvus on ohustatud liikidele suur oht, kuna see viib sugulusaretuseni. Sugulusaretus suurendab võimalust, et järglased pärivad kahjuliku retsessiivse mutatsiooni kaks koopiat. Lisaks võib ilma varieeruvuseta terve liik ühe viiruse tõttu välja sureda, kuna ühelgi isendil pole geneetilist vastupanu selle üleelamiseks.
Kas mutatsioon võib olla nii hea kui ka halb?
Jah, seda tuntakse kompromissina. Klassikaline näide on sirprakuline mutatsioon. Kahe koopia olemasolu mutatsioonist põhjustab sirprakulist aneemiat (halb), kuid ainult ühe koopia olemasolu annab märkimisväärse resistentsuse malaaria vastu (hea). Piirkondades, kus malaaria on levinud, säilib see mutatsioon populatsiooni geneetilises variatsioonis selle kaitsva kasu tõttu.
Mis vahe on alleelil ja mutatsioonil?
Alleel on geeni spetsiifiline versioon (nagu siniste ja pruunide silmade alleel). Mutatsioon on ajalooline sündmus, mis selle alleeli üldse lõi. Kui mutatsioon on populatsioonis edukalt levinud ja geenivaramus püsivaks variandiks muutunud, nimetame seda alleeliks.
Kuidas teadlased geneetilist varieeruvust mõõdavad?
Teadlased mõõdavad variatsiooni, vaadeldes heterosügootsust – populatsiooni isendite protsenti, kellel on konkreetse geeni jaoks kaks erinevat alleeli. Samuti kasutavad nad DNA sekveneerimist paljude isendite genoomide võrdlemiseks, arvutades välja üksiknukleotiidpolümorfismide (SNP-de) arvu, mille puhul DNA järjestus erineb ühe tähe võrra.
Otsus
Valige mutatsioon, kui arutate konkreetset molekulaarset protsessi, mis muudab DNA järjestust või konkreetse geneetilise häire põhjust. Valige geneetiline varieeruvus, kui analüüsite populatsiooni tervist, liigi ajalugu või loodusliku valiku evolutsiooni mehhanismi.