Tämä vertailu selventää mutaation, ensisijaisen uusia geneettisiä muutoksia luovan prosessin, ja geneettisen vaihtelun, populaatiossa esiintyvien alleelien yleisen monimuotoisuuden, välistä suhdetta. Vaikka mutaatio on muutoksen perimmäinen lähde, geneettinen vaihtelu on näiden muutosten laajempi tulos yhdistettynä rekombinaatioon ja luonnonvalintaan.
Korostukset
Mutaatio on lähde; geneettinen vaihtelu on tulosten joukko.
Kaikki geneettinen variaatio ei johdu suoraan uusista mutaatioista; suuri osa tulee olemassa olevien geenien uudelleenjärjestelyistä.
Mutaatioita esiintyy yksilöillä, kun taas vaihtelu on populaatioiden ominaisuus.
Vaihtelu on välttämätöntä, jotta evoluutio voi tapahtua luonnonvalinnan kautta.
Mikä on Mutaatio?
Organismin genomin DNA-sekvenssin spesifinen, erillinen muutos, joka johtuu virheistä tai ympäristötekijöistä.
Luonto: Yksittäinen tapahtuma tai prosessi
Lähde: Replikaatiovirheet tai mutageenit
Esiintyminen: Spontaani ja satunnainen
Skaala: Voi olla yksittäinen pohja tai suuret segmentit
Rooli: Uusien alleelien perimmäinen luoja
Mikä on Geneettinen vaihtelu?
Tietyn populaation tai lajin yksilöillä esiintyvien erilaisten geenien ja alleelien kokonaismäärä.
Luonne: Ryhmän tila tai ominaisuus
Lähde: Mutaatio ja sukupuolirekombinaatio
Esiintyminen: Ylläpidetään lisääntymisen kautta
Skaala: Koko populaatioon levinnyt
Rooli: Luonnonvalinnan raaka-aine
Vertailutaulukko
Ominaisuus
Mutaatio
Geneettinen vaihtelu
Määritelmä
DNA-rakenteen muutos
Alleelien monimuotoisuus poolissa
Aiheuttaa
DNA-vauriot tai kopiointivirheet
Mutaatio, risteytys ja parittelu
Opintoyksikkö
Yksittäinen geeni tai kromosomi
Kokonainen populaatio tai laji
Hyödyllinen vs. haitallinen
Usein neutraali tai haitallinen
Yleisesti ottaen positiivinen selviytymisen kannalta
Aikataulu
Hetkellinen tapahtuma
Kertyy sukupolvien aikana
Evoluution rooli
Uutuuden alkuperä
Sopeutumisen alusta
Yksityiskohtainen vertailu
Alkuperä vs. lopputulos
Mutaatio on varsinainen mekanismi, joka aiheuttaa muutoksen geneettisessä koodissa, kuten pistemutaation tai deleetion. Geneettinen variaatio on populaation tila, jossa on useita eri versioita näistä koodeista. Ilman alkuperäistä mutaatiota ei olisi alkuperäistä lähdettä luonnossa havaitulle variaatiolle.
Yksilö vs. populaatioasteikko
Mutaatio on yksittäisessä solussa tai organismissa tapahtuva tapahtuma, joka voi vaikuttaa sen terveyteen tai ominaisuuksiin. Geneettinen vaihtelu kuvaa näiden ominaisuuksien jakautumista ryhmässä, kuten susilauman eri turkin värit. Vaikka yksittäinen mutaatio saattaa olla harvinainen, geneettinen vaihtelu edustaa monien onnistuneesti säilyneiden mutaatioiden kumulatiivista historiaa.
Ylläpitomekanismit
Mutaatiot johtuvat kemiallisista vaurioista, säteilystä tai biologisista virheistä DNA-synteesin aikana. Geneettinen vaihtelu säilyy ja siirtyy suvullisen lisääntymisen kautta, erityisesti sellaisten prosessien kautta kuin itsenäinen lajittelu ja risteytyminen meioosin aikana. Nämä lisääntymisprosessit eivät luo uusia DNA-sekvenssejä kuten mutaatiot, mutta ne luovat uusia yhdistelmiä olemassa olevista.
Adaptiivinen merkitys
Useimmat mutaatiot ovat joko neutraaleja tai haitallisia, ja ne johtavat usein geneettisiin häiriöihin tai heikentyneeseen soveltuvuuteen. Geneettinen vaihtelu on kuitenkin lähes aina hyödyllistä lajille, koska se tarjoaa "puskurin" ympäristömuutoksia vastaan. Jos populaatio on geneettisesti monimuotoinen, on todennäköisempää, että joillakin yksilöillä on ominaisuudet, jotka ovat välttämättömiä selviytyäkseen uudesta sairaudesta tai ilmastonmuutoksesta.
Hyödyt ja haitat
Mutaatio
Plussat
+Luo aivan uusia ominaisuuksia
+Edistää pitkän aikavälin kehitystä
+Mahdollistaa biologisen innovaation
+Olennaista monimuotoisuuden kannalta
Sisältö
−Voi aiheuttaa sairauksia
−Yleensä satunnainen/arvaamaton
−Usein heikentää kuntoa
−Harvoin hyödyllinen
Geneettinen vaihtelu
Plussat
+Lisää lajien vastustuskykyä
+Vähentää sisäsiittoisuuden riskejä
+Mahdollistaa sopeutumisen
+Puskuroi ympäristön muutoksia
Sisältö
−Voi piilottaa resessiivisiä vikoja
−Vaatii suuria populaatioita
−Hidas kertyä
−Pullonkaulojen uumenissa
Yleisiä harhaluuloja
Myytti
Kaikki mutaatiot ovat haitallisia tai johtavat sairauksiin, kuten syöpään.
Todellisuus
Vaikka jotkin mutaatiot aiheuttavat haittaa, suurin osa on neutraaleja eikä niillä ole vaikutusta organismin selviytymiseen. Hyvin pieni prosenttiosuus on hyödyllisiä ja tarjoaa ominaisuuksia, jotka lopulta yleistyvät geneettisen vaihtelun kautta.
Myytti
Mutaatio ja geneettinen muuntelu ovat sama asia.
Todellisuus
Ne ovat sukua toisilleen, mutta erillisiä. Mutaatio on DNA:n muuttaminen, kun taas geneettinen vaihtelu mittaa sitä, kuinka monta erilaista DNA-versiota organismiryhmässä on.
Myytti
Evoluutio voi tapahtua ilman mutaatioita.
Todellisuus
Lyhyellä aikavälillä evoluutio voi vaikuttaa olemassa olevaan variaatioon, mutta lopulta populaatiolta loppuisivat "vaihtoehdot". Mutaatio on ainoa tapa tuoda todella uutta geneettistä tietoa lajin sukuun.
Myytti
Organismit voivat "valita" mutatoitumisen selviytyäkseen.
Todellisuus
Mutaatiot ovat täysin satunnaisia. Ne eivät tapahdu siksi, että organismi "tarvitsee" niitä; sen sijaan, jos satunnainen mutaatio sattuu olemaan hyödyllinen, kyseiset yksilöt selviytyvät paremmin ja siirtävät kyseisen variaation seuraavalle sukupolvelle.
Usein kysytyt kysymykset
Johtaako jokainen mutaatio geneettiseen vaihteluun?
Ei välttämättä. Jotta mutaatio vaikuttaisi populaation geneettiseen vaihteluun, sen on tapahduttava sukusoluissa (siittiöissä tai munasoluissa), jotta se voi periytyä jälkeläisille. Somaattiset mutaatiot, kuten auringon aiheuttamat ihosoluissa, voivat vaikuttaa yksilöön, mutta häviävät yksilön kuollessa eivätkä koskaan siirry laajemman populaation geenivarastoon.
Miten suvullinen lisääntyminen lisää geneettistä variaatiota?
Suvullinen lisääntyminen lisää variaatiota kolmella päätavalla: crossing over (jossa kromosomit vaihtavat segmenttejä), independent sortlement (kromosomien satunnainen lajittelu) ja satunnainen hedelmöitys. Nämä prosessit eivät luo uutta DNA:ta, mutta ne sekoittavat olemassa olevia mutaatioita biljooniksi ainutlaatuisiksi yhdistelmiksi varmistaen, ettei kahta jälkeläistä ole identtisiä.
Mikä on "populaatiopullonkaula" ja miten se vaikuttaa vaihteluun?
Pullonkaula syntyy, kun populaation koko pienenee rajusti esimerkiksi luonnonkatastrofin tai liikametsästyksen vuoksi. Tämä tapahtuma tappaa yksilöitä satunnaisesti geeneistä riippumatta, mikä vähentää rajusti geneettistä vaihtelua. Vaikka populaatio kasvaisi takaisin, se pysyy geneettisesti ohuena ja alttiimpana taudeille useiden sukupolvien ajan.
Mitkä ovat yleisimmät mutaatioiden syyt?
Yleisin syy on yksinkertaisesti DNA-polymeraasin tekemä virhe DNA:n replikaation aikana. Myös ympäristötekijöillä, joita kutsutaan mutageeneiksi, on merkitystä; näitä ovat auringon ultraviolettisäteily (UV), röntgensäteet ja tietyt kemikaalit, kuten tupakansavussa olevat, jotka voivat fyysisesti rikkoa tai kemiallisesti muuttaa DNA-säikeitä.
Miksi geneettinen vaihtelu on tärkeää uhanalaisille lajeille?
Alhainen geneettinen variaatio on merkittävä uhka uhanalaisille lajeille, koska se johtaa sisäsiittoisuuteen. Sisäsiittoisuus lisää mahdollisuutta, että jälkeläiset perivät kaksi kopiota haitallisesta resessiivisestä mutaatiosta. Lisäksi ilman variaatiota kokonainen laji saattaa pyyhkäistä pois yhden viruksen vuoksi, koska kenelläkään yksilöllä ei ole geneettistä vastustuskykyä selviytyäkseen siitä.
Voiko mutaatio olla sekä hyvä että paha?
Kyllä, tätä kutsutaan kompromissiksi. Klassinen esimerkki on sirppisoluanemia. Kahden mutaatiokopion esiintyminen aiheuttaa sirppisoluanemian (huono), mutta yhden mutaatiokopion esiintyminen antaa merkittävän vastustuskyvyn malariaa vastaan (hyvä). Alueilla, joilla malaria on yleinen, tämä mutaatio säilyy populaation geneettisessä muunnelmassa sen suojaavan hyödyn vuoksi.
Mitä eroa on alleelilla ja mutaatiolla?
Alleeli on tietty versio geenistä (kuten sinisten ja ruskeiden silmien alleeli). Mutaatio on historiallinen tapahtuma, joka on alun perin luonut kyseisen alleelin. Kun mutaatio on levinnyt populaatioon ja siitä on tullut pysyvä vaihtoehto geenipoolissa, sitä kutsutaan alleeliksi.
Miten tutkijat mittaavat geneettistä vaihtelua?
Tutkijat mittaavat vaihtelua tarkastelemalla heterotsygoottisuutta – niiden yksilöiden prosenttiosuutta populaatiossa, joilla on kaksi eri alleelia tietylle geenille. He käyttävät myös DNA-sekvensointia vertaillakseen monien yksilöiden genomeja laskemalla niiden yksittäisten nukleotidipolymorfismien (SNP) määrän, joissa DNA-sekvenssi eroaa yhdellä kirjaimella.
Tuomio
Valitse mutaatio, kun keskustelet tietystä molekyyliprosessista, joka muuttaa DNA-sekvenssiä tai tietyn geneettisen häiriön syystä. Valitse geneettinen vaihtelu, kun analysoit populaation terveyttä, lajin historiaa tai sitä, miten luonnonvalinta ohjaa evoluutiota.