Šis salīdzinājums precizē saistību starp mutāciju, galveno procesu, kas rada jaunas ģenētiskas izmaiņas, un ģenētisko variāciju, kas ir populācijā esošo alēļu kopējā daudzveidība. Lai gan mutācija ir galvenais izmaiņu avots, ģenētiskā variācija ir plašāks šo izmaiņu rezultāts apvienojumā ar rekombināciju un dabisko atlasi.
Iezīmes
Mutācija ir avots; ģenētiskā variācija ir rezultātu kopums.
Ne visas ģenētiskās variācijas rodas tieši no jaunām mutācijām; liela daļa rodas no esošo gēnu pārveidošanas.
Mutācija notiek indivīdiem, savukārt variācija ir populāciju īpašība.
Variācija ir būtiska, lai evolūcija notiktu dabiskās atlases ceļā.
Kas ir Mutācija?
Specifiskas, atsevišķas izmaiņas organisma genoma DNS secībā, ko izraisa kļūdas vai vides faktori.
Daba: atsevišķs notikums vai process
Avots: Replikācijas kļūdas vai mutagēni
Notikums: Spontāns un nejaušs
Mērogs: Var būt viena bāze vai lieli segmenti
Loma: Jaunu alēļu galvenais radītājs
Kas ir Ģenētiskā variācija?
Kopējais dažādu gēnu un alēļu daudzums, kas atrodams indivīdiem noteiktā populācijā vai sugā.
Daba: grupas stāvoklis vai īpašība
Avots: Mutācija plus seksuāla rekombinācija
Sastopamība: Saglabājas reprodukcijas ceļā
Mērogs: izplatība visā populācijā
Loma: Izejviela dabiskajai atlasei
Salīdzinājuma tabula
Funkcija
Mutācija
Ģenētiskā variācija
Definīcija
Izmaiņas DNS struktūrā
Alēļu daudzveidība baseinā
Iemesls
DNS bojājumi vai kopēšanas kļūdas
Mutācija, krustošanās un pārošanās
Studiju vienība
Atsevišķs gēns vai hromosoma
Visa populācija vai suga
Labvēlīgs pret kaitīgu
Bieži vien neitrāls vai kaitīgs
Kopumā pozitīvs izdzīvošanas ziņā
Laika posms
Momentāns notikums
Uzkrājas paaudžu gaitā
Evolūcijas loma
Jaunuma izcelsme
Substrāts adaptācijai
Detalizēts salīdzinājums
Izcelsme pret rezultātu
Mutācija ir faktiskais mehānisms, kas rada izmaiņas ģenētiskajā kodā, piemēram, punktmutāciju vai delēciju. Ģenētiskā variācija ir populācijas stāvoklis, kurā ir daudz dažādu šo kodu versiju. Bez sākotnējā mutācijas notikuma nebūtu sākotnējā avota dabā novērotajām variācijām.
Individuālā un populācijas skala
Mutācija ir notikums, kas notiek vienā šūnā vai organismā un potenciāli ietekmē tā veselību vai īpašības. Ģenētiskā variācija apraksta šo īpašību izplatību grupā, piemēram, dažādas kažoka krāsas vilku barā. Lai gan viena mutācija var būt reta, ģenētiskā variācija atspoguļo daudzu veiksmīgi saglabājušos mutāciju kumulatīvo vēsturi.
Uzturēšanas mehānismi
Mutācijas rodas ķīmisku bojājumu, starojuma vai bioloģisku kļūdu rezultātā DNS sintēzes laikā. Ģenētiskā variācija tiek saglabāta un mainīta dzimumvairošanās ceļā, īpaši ar tādu procesu palīdzību kā neatkarīga assortācija un krosingovera veidošanās mejozes laikā. Šie reproduktīvie procesi nerada jaunas DNS sekvences, kā to dara mutācijas, bet gan rada jaunas esošo DNS sekvenču kombinācijas.
Adaptīvā nozīme
Lielākā daļa mutāciju ir neitrālas vai kaitīgas, bieži vien izraisot ģenētiskus traucējumus vai samazinātu piemērotību. Tomēr ģenētiskā variācija gandrīz vienmēr ir labvēlīga sugai, jo tā nodrošina "buferi" pret vides izmaiņām. Ja populācija ir ģenētiski daudzveidīga, ir lielāka iespēja, ka dažiem indivīdiem piemitīs īpašības, kas nepieciešamas, lai pārdzīvotu jaunu slimību vai klimata pārmaiņas.
Priekšrocības un trūkumi
Mutācija
Iepriekšējumi
+Rada pavisam jaunas īpašības
+Veicina ilgtermiņa evolūciju
+Veicina bioloģisko inovāciju
+Būtiski daudzveidībai
Ievietots
−Var izraisīt slimību
−Parasti nejauši/neparedzami
−Bieži vien pazemina fizisko sagatavotību
−Reti izdevīgi
Ģenētiskā variācija
Iepriekšējumi
+Palielina sugu noturību
+Samazina tuvradnieciskās krustošanas riskus
+Ļauj pielāgoties
+Buferē vides izmaiņas
Ievietots
−Var slēpt recesīvus defektus
−Nepieciešamas lielas populācijas
−Lēni uzkrājas
−Apmaldījušies sastrēgumos
Biežas maldības
Mīts
Visas mutācijas ir kaitīgas vai izraisa tādas slimības kā vēzis.
Realitāte
Lai gan dažas mutācijas rada kaitējumu, lielākā daļa ir neitrālas un neietekmē organisma izdzīvošanu. Ļoti neliela daļa ir labvēlīgas, nodrošinot pazīmes, kas ģenētisko variāciju rezultātā galu galā kļūst izplatītas.
Mīts
Mutācija un ģenētiskā variācija ir viens un tas pats.
Realitāte
Tie ir radniecīgi, bet atšķirīgi. Mutācija ir DNS mainīšanas akts, savukārt ģenētiskā variācija ir mērs tam, cik dažādu DNS versiju pastāv organismu grupā.
Mīts
Evolūcija var notikt bez mutācijām.
Realitāte
Īstermiņā evolūcija var ietekmēt esošās variācijas, taču galu galā populācijai beigtos “iespējas”. Mutācija ir vienīgais veids, kā sugas līnijā ieviest patiesi jaunu ģenētisko informāciju.
Mīts
Organismi var "izvēlēties" mutāciju, lai izdzīvotu.
Realitāte
Mutācijas ir pilnīgi nejaušas. Tās nerodas tāpēc, ka organismam tās ir "vajadzīgas"; tā vietā, ja nejauša mutācija izrādās noderīga, šie īpatņi labāk izdzīvo un nodod šo variāciju nākamajai paaudzei.
Bieži uzdotie jautājumi
Vai katra mutācija noved pie ģenētiskas variācijas?
Ne obligāti. Lai mutācija veicinātu populācijas ģenētisko variāciju, tai jānotiek dzimumšūnā (spermas vai olšūnās), lai to varētu nodot pēcnācējiem. Somatiskās mutācijas, piemēram, saules izraisītas ādas šūnās, var ietekmēt indivīdu, bet izzūd pēc indivīda nāves, nekad nenonākot plašākā populācijas gēnu fondā.
Kā seksuālā reprodukcija palielina ģenētisko variāciju?
Seksuālā vairošanās palielina variācijas trīs galvenajos veidos: krosingovers (hromosomu segmentu apmaiņa), neatkarīga assortimentācija (hromosomu nejauša šķirošana) un nejauša apaugļošanās. Šie procesi nerada jaunu DNS, bet gan sajauc esošās mutācijas triljonos unikālu kombināciju, nodrošinot, ka nav divu identisku pēcnācēju.
Kas ir "populācijas sašaurinājums" un kā tas ietekmē variācijas?
Sašaurinājums rodas, ja populācijas lielumu krasi samazina tāds notikums kā dabas katastrofa vai pārmērīga medīšana. Šis notikums nejauši nogalina īpatņus neatkarīgi no viņu gēniem, kas krasi samazina ģenētisko variāciju. Pat ja populācija ataug, tā ģenētiski paliek “reta” un daudzu paaudžu garumā ir neaizsargātāka pret slimībām.
Kādi ir visbiežāk sastopamie mutāciju cēloņi?
Visbiežākais iemesls ir vienkārši DNS polimerāzes kļūda DNS replikācijas laikā. Savu lomu spēlē arī vides faktori, ko sauc par mutagēniem; tie ietver saules ultravioleto (UV) starojumu, rentgena starus un noteiktas ķīmiskas vielas, piemēram, tās, kas atrodamas cigarešu dūmos, kas var fiziski pārraut vai ķīmiski mainīt DNS pavedienus.
Kāpēc ģenētiskā variācija ir svarīga apdraudētajām sugām?
Zema ģenētiskā variācija ir nopietns drauds apdraudētajām sugām, jo tā noved pie tuvradnieciskas krustošanas. Tuvradnieciska krustošana palielina iespēju, ka pēcnācēji mantos divas kaitīgas recesīvas mutācijas kopijas. Turklāt bez variācijām visu sugu varētu iznīcināt viens vīruss, jo nevienam no indivīdiem nav ģenētiskas rezistences, lai to izdzīvotu.
Vai mutācija var būt gan laba, gan slikta?
Jā, to sauc par kompromisu. Klasisks piemērs ir sirpjveida šūnu anēmijas mutācija. Divas mutācijas kopijas izraisa sirpjveida šūnu anēmiju (slikti), bet tikai viena kopija nodrošina ievērojamu rezistenci pret malāriju (labi). Reģionos, kur malārija ir izplatīta, šī mutācija saglabājas populācijas ģenētiskajā variācijā tās aizsargājošā labuma dēļ.
Kāda ir atšķirība starp alēli un mutāciju?
Alēle ir specifiska gēna versija (tāpat kā zilacu un brūnacu alēle). Mutācija ir vēsturisks notikums, kas vispār radīja šo alēli. Kad mutācija ir veiksmīgi izplatījusies populācijā un kļuvusi par pastāvīgu variantu gēnu fondā, mēs to saucam par alēli.
Kā zinātnieki mēra ģenētisko variāciju?
Zinātnieki mēra variācijas, aplūkojot "heterozigotiskumu" — to indivīdu procentuālo daļu populācijā, kuriem ir divas dažādas alēles konkrētam gēnam. Viņi arī izmanto DNS sekvencēšanu, lai salīdzinātu daudzu indivīdu genomus, aprēķinot "viena nukleotīda polimorfismu" (SNP) skaitu, kur DNS secība atšķiras par vienu burtu.
Spriedums
Izvēlieties mutāciju, apspriežot konkrētu molekulāru procesu, kas maina DNS secību vai konkrētas ģenētiskas slimības cēloni. Izvēlieties ģenētisko variāciju, analizējot populācijas veselību, sugas vēsturi vai dabiskās atlases evolūcijas virzības mehānismu.