Denne sammenligningen tydeliggjør forholdet mellom mutasjon, den primære prosessen som skaper nye genetiske endringer, og genetisk variasjon, det generelle mangfoldet av alleler som finnes i en populasjon. Mens mutasjon er den grunnleggende kilden til endring, er genetisk variasjon det bredere resultatet av disse endringene kombinert med rekombinasjon og naturlig seleksjon.
Høydepunkter
Mutasjon er kilden; genetisk variasjon er resultatet.
Ikke all genetisk variasjon kommer direkte fra nye mutasjoner; mye kommer fra omstokking av eksisterende gener.
Mutasjon forekommer hos individer, mens variasjon er en egenskap ved populasjoner.
Variasjon er avgjørende for at evolusjon skal skje via naturlig seleksjon.
Hva er Mutasjon?
En spesifikk, diskret endring i DNA-sekvensen til en organismes genom forårsaket av feil eller miljøfaktorer.
Natur: En enkeltstående hendelse eller prosess
Kilde: Replikasjonsfeil eller mutagener
Forekomst: Spontan og tilfeldig
Skala: Kan være en enkelt base eller store segmenter
Rolle: Den ultimate skaperen av nye alleler
Hva er Genetisk variasjon?
Det totale utvalget av forskjellige gener og alleler som finnes blant individer innenfor en bestemt populasjon eller art.
Natur: En tilstand eller et kjennetegn ved en gruppe
Kilde: Mutasjon pluss seksuell rekombinasjon
Forekomst: Opprettholdt gjennom reproduksjon
Skala: Befolkningsomfattende distribusjon
Rolle: Råmaterialet for naturlig utvalg
Sammenligningstabell
Funksjon
Mutasjon
Genetisk variasjon
Definisjon
En endring i DNA-strukturen
Mangfold av alleler i et basseng
Forårsake
DNA-skade eller kopieringsfeil
Mutasjon, krysning og paring
Studieenhet
Et individuelt gen eller kromosom
En hel populasjon eller art
Gunstig vs. skadelig
Ofte nøytrale eller skadelige
Generelt positivt for overlevelse
Tidsramme
Øyeblikkelig hendelse
Akkumuleres over generasjoner
Evolusjonær rolle
Opprinnelsen til nyheten
Substrat for tilpasning
Detaljert sammenligning
Opprinnelse vs. Utfall
Mutasjon er den faktiske mekanismen som forårsaker en endring i den genetiske koden, for eksempel en punktmutasjon eller en delesjon. Genetisk variasjon er den resulterende tilstanden til en populasjon som har mange forskjellige versjoner av disse kodene. Uten den første mutasjonshendelsen ville det ikke finnes noen original kilde til variasjonen man ser i naturen.
Individuell vs. populasjonsskala
En mutasjon er en hendelse som skjer i en enkelt celle eller organisme, og som potensielt påvirker dens helse eller egenskaper. Genetisk variasjon beskriver fordelingen av disse egenskapene på tvers av en gruppe, for eksempel forskjellige pelsfarger i en ulveflokk. Selv om en enkelt mutasjon kan være sjelden, representerer genetisk variasjon den kumulative historien til mange mutasjoner som har vedvart.
Mekanismer for vedlikehold
Mutasjoner forårsakes av kjemisk skade, stråling eller biologiske feil under DNA-syntese. Genetisk variasjon opprettholdes og omstokkes gjennom seksuell reproduksjon, nærmere bestemt gjennom prosesser som uavhengig sortering og krysning under meiose. Disse reproduksjonsprosessene skaper ikke nye DNA-sekvenser slik mutasjoner gjør, men de skaper nye kombinasjoner av eksisterende.
Adaptiv betydning
De fleste mutasjoner er enten nøytrale eller skadelige, og fører ofte til genetiske lidelser eller redusert kondisjon. Genetisk variasjon er imidlertid nesten alltid gunstig for en art fordi den gir en «buffer» mot miljøendringer. Hvis en populasjon er genetisk mangfoldig, er det mer sannsynlig at noen individer vil ha de egenskapene som er nødvendige for å overleve en ny sykdom eller et klimaskifte.
Fordeler og ulemper
Mutasjon
Fordeler
+Skaper helt nye egenskaper
+Driver langsiktig utvikling
+Muliggjør biologisk innovasjon
+Viktig for mangfold
Lagret
−Kan forårsake sykdom
−Vanligvis tilfeldig/uforutsigbar
−Reduserer ofte kondisjonen
−Sjelden gunstig
Genetisk variasjon
Fordeler
+Øker artens motstandskraft
+Reduserer risikoen for innavl
+Tillater tilpasning
+Bufrer miljøendringer
Lagret
−Kan skjule recessive defekter
−Krever store populasjoner
−Sakte å akkumulere
−Tapt i flaskehalser
Vanlige misforståelser
Myt
Alle mutasjoner er skadelige eller fører til sykdommer som kreft.
Virkelighet
Selv om noen mutasjoner forårsaker skade, er flertallet nøytrale og har ingen effekt på en organismes overlevelse. En svært liten andel er gunstige og gir egenskapene som til slutt blir vanlige gjennom genetisk variasjon.
Myt
Mutasjon og genetisk variasjon er det samme.
Virkelighet
De er beslektet, men forskjellige. Mutasjon er handlingen med å endre DNA, mens genetisk variasjon er målet på hvor mange forskjellige DNA-versjoner som finnes i en gruppe organismer.
Myt
Evolusjon kan skje uten mutasjoner.
Virkelighet
På kort sikt kan evolusjonen påvirke eksisterende variasjon, men til slutt vil populasjonen gå tom for «alternativer». Mutasjon er den eneste måten å introdusere virkelig ny genetisk informasjon i en arts avstamning.
Myt
Organismer kan «velge» å mutere for å overleve.
Virkelighet
Mutasjoner er helt tilfeldige. De oppstår ikke fordi en organisme «trenger» dem; i stedet, hvis en tilfeldig mutasjon tilfeldigvis er nyttig, overlever disse individene bedre og gir variasjonen videre til neste generasjon.
Ofte stilte spørsmål
Fører hver mutasjon til genetisk variasjon?
Ikke nødvendigvis. For at en mutasjon skal bidra til den genetiske variasjonen i en populasjon, må den forekomme i kimlinjen (sædceller eller eggceller) slik at den kan overføres til avkom. Somatiske mutasjoner, som de i hudceller forårsaket av solen, kan påvirke individet, men forsvinner når individet dør, og kommer aldri inn i den bredere populasjonens genbasseng.
Hvordan øker seksuell reproduksjon genetisk variasjon?
Seksuell reproduksjon øker variasjonen gjennom tre hovedmåter: overkryssing (der kromosomer bytter segmenter), uavhengig sortering (tilfeldig sortering av kromosomer) og tilfeldig befruktning. Disse prosessene skaper ikke nytt DNA, men de blander eksisterende mutasjoner til billioner av unike kombinasjoner, noe som sikrer at ingen avkom er identiske.
Hva er en «populasjonsflaskehals», og hvordan påvirker den variasjon?
En flaskehals oppstår når størrelsen på en populasjon reduseres drastisk av en hendelse som en naturkatastrofe eller overjakt. Denne hendelsen dreper individer tilfeldig, uavhengig av genene deres, noe som reduserer genetisk variasjon drastisk. Selv om populasjonen vokser tilbake, forblir den genetisk «tynn» og mer sårbar for sykdom i mange generasjoner.
Hva er de vanligste årsakene til mutasjoner?
Den vanligste årsaken er rett og slett en feil gjort av DNA-polymerase under DNA-replikasjon. Miljøfaktorer, kalt mutagener, spiller også en rolle; disse inkluderer ultrafiolett (UV) stråling fra solen, røntgenstråler og visse kjemikalier som de som finnes i sigarettrøyk, som fysisk kan ødelegge eller kjemisk endre DNA-tråder.
Hvorfor er genetisk variasjon viktig for truede arter?
Lav genetisk variasjon er en stor trussel mot truede arter fordi det fører til innavl. Innavl øker sjansen for at avkom arver to kopier av en skadelig recessiv mutasjon. Dessuten, uten variasjon, kan en hel art bli utryddet av et enkelt virus fordi ingen av individene har den genetiske resistensen til å overleve det.
Kan en mutasjon være både god og dårlig?
Ja, dette er kjent som en avveining. Et klassisk eksempel er sigdcellemutasjonen. Å ha to kopier av mutasjonen forårsaker sigdcelleanemi (dårlig), men å ha bare én kopi gir betydelig resistens mot malaria (bra). I regioner der malaria er vanlig, opprettholdes denne mutasjonen i populasjonens genetiske variasjon på grunn av dens beskyttende fordel.
Hva er forskjellen mellom et allel og en mutasjon?
Et allel er en spesifikk versjon av et gen (som allelet for blå øyne kontra brune øyne). En mutasjon er den historiske hendelsen som skapte det allelet i utgangspunktet. Når en mutasjon har spredt seg gjennom en populasjon og blitt et permanent alternativ i genbassenget, refererer vi til den som et allel.
Hvordan måler forskere genetisk variasjon?
Forskere måler variasjon ved å se på «heterozygositet» – prosentandelen individer i en populasjon som har to forskjellige alleler for et spesifikt gen. De bruker også DNA-sekvensering for å sammenligne genomene til mange individer, og beregne antallet «enkeltnukleotidpolymorfismer» (SNP-er) der DNA-sekvensen avviker med én enkelt bokstav.
Vurdering
Velg mutasjon når du diskuterer den spesifikke molekylære prosessen som endrer en DNA-sekvens eller årsaken til en spesifikk genetisk lidelse. Velg genetisk variasjon når du analyserer helsen til en populasjon, historien til en arts eller mekanikken i hvordan naturlig seleksjon driver evolusjon.