Denna jämförelse klargör sambandet mellan mutation, den primära processen som skapar nya genetiska förändringar, och genetisk variation, den totala mångfalden av alleler som finns inom en population. Medan mutation är den grundläggande källan till förändring, är genetisk variation det bredare resultatet av dessa förändringar i kombination med rekombination och naturligt urval.
Höjdpunkter
Mutation är källan; genetisk variation är resultatet.
Inte all genetisk variation kommer direkt från nya mutationer; mycket kommer från omstrukturering av befintliga gener.
Mutation sker hos individer, medan variation är en egenskap hos populationer.
Variation är avgörande för att evolution ska ske via naturligt urval.
Vad är Mutation?
En specifik, diskret förändring i DNA-sekvensen i en organisms genom orsakad av fel eller miljöfaktorer.
Natur: En enskild händelse eller process
Källa: Replikationsfel eller mutagener
Förekomst: Spontan och slumpmässig
Skala: Kan vara en enda bas eller stora segment
Roll: Den ultimata skaparen av nya alleler
Vad är Genetisk variation?
Den totala variationen av olika gener och alleler som finns bland individer inom en specifik population eller art.
Natur: Ett tillstånd eller en egenskap hos en grupp
Källa: Mutation plus sexuell rekombination
Förekomst: Bibehålls genom reproduktion
Skala: Befolkningsomfattande spridning
Roll: Råmaterialet för naturligt urval
Jämförelsetabell
Funktion
Mutation
Genetisk variation
Definition
En förändring i DNA-strukturen
Mångfald av alleler i en pool
Orsaka
DNA-skador eller kopieringsfel
Mutation, överkorsning och parning
Studieenhet
En individuell gen eller kromosom
En hel population eller art
Fördelaktig kontra skadlig
Ofta neutrala eller skadliga
Generellt positivt för överlevnad
Tidsram
Omedelbar händelse
Ackumuleras över generationer
Evolutionär roll
Ursprunget till nyheten
Substrat för anpassning
Detaljerad jämförelse
Ursprung kontra resultat
Mutation är den faktiska mekanismen som producerar en förändring i den genetiska koden, såsom en punktmutation eller en deletion. Genetisk variation är det resulterande tillståndet hos en population som har många olika versioner av dessa koder. Utan den initiala händelsen mutation skulle det inte finnas någon ursprunglig källa till den variation som ses i naturen.
Individuell kontra populationsskala
En mutation är en händelse som inträffar inom en enskild cell eller organism, vilket potentiellt påverkar dess hälsa eller egenskaper. Genetisk variation beskriver fördelningen av dessa egenskaper över en grupp, såsom olika pälsfärger i en vargflock. Även om en enskild mutation kan vara sällsynt, representerar genetisk variation den kumulativa historien av många mutationer som framgångsrikt har bestått.
Mekanismer för underhåll
Mutationer orsakas av kemisk skada, strålning eller biologiska misstag under DNA-syntes. Genetisk variation bibehålls och omflyttas genom sexuell reproduktion, specifikt genom processer som oberoende sortering och korsning under meios. Dessa reproduktionsprocesser skapar inte nya DNA-sekvenser som mutationer gör, men de skapar nya kombinationer av befintliga.
Adaptiv betydelse
De flesta mutationer är antingen neutrala eller skadliga, vilket ofta leder till genetiska störningar eller minskad kondition. Genetisk variation är dock nästan alltid fördelaktig för en art eftersom den ger en "buffert" mot miljöförändringar. Om en population är genetiskt mångfaldig är det mer troligt att vissa individer kommer att ha de egenskaper som krävs för att överleva en ny sjukdom eller klimatförändring.
För- och nackdelar
Mutation
Fördelar
+Skapar helt nya egenskaper
+Driver långsiktig utveckling
+Möjliggör biologisk innovation
+Viktigt för mångfald
Håller med
−Kan orsaka sjukdom
−Vanligtvis slumpmässig/oförutsägbar
−Minskar ofta konditionen
−Sällan fördelaktigt
Genetisk variation
Fördelar
+Ökar artens motståndskraft
+Minskar inavelsrisker
+Möjliggör anpassning
+Buffrar miljöförändringar
Håller med
−Kan dölja recessiva defekter
−Kräver stora populationer
−Långsamt att ackumulera
−Förlorad i flaskhalsar
Vanliga missuppfattningar
Myt
Alla mutationer är skadliga eller leder till sjukdomar som cancer.
Verklighet
Medan vissa mutationer orsakar skada, är majoriteten neutrala och har ingen effekt på en organisms överlevnad. En mycket liten andel är gynnsamma och ger de egenskaper som så småningom blir vanliga genom genetisk variation.
Myt
Mutation och genetisk variation är samma sak.
Verklighet
De är besläktade men distinkta. Mutation är handlingen att förändra DNA, medan genetisk variation är måttet på hur många olika DNA-versioner som finns i en grupp av organismer.
Myt
Evolution kan ske utan mutationer.
Verklighet
På kort sikt kan evolutionen påverka befintlig variation, men så småningom kommer populationen att få slut på "alternativ". Mutation är det enda sättet att introducera verkligt ny genetisk information i en arts härstamning.
Myt
Organismer kan "välja" att mutera för att överleva.
Verklighet
Mutationer är helt slumpmässiga. De uppstår inte för att en organism "behöver" dem; istället, om en slumpmässig mutation råkar vara till hjälp, överlever dessa individer bättre och för vidare den variationen till nästa generation.
Vanliga frågor och svar
Leder varje mutation till genetisk variation?
Inte nödvändigtvis. För att en mutation ska bidra till den genetiska variationen i en population måste den inträffa i groddlinjen (spermier eller äggceller) så att den kan föras vidare till avkomman. Somatiska mutationer, som de i hudceller orsakade av solen, kan påverka individen men försvinna när individen dör och kommer aldrig att hamna i den bredare populationens genpool.
Hur ökar sexuell reproduktion genetisk variation?
Sexuell reproduktion ökar variationen genom tre huvudsakliga sätt: överkorsning (där kromosomer byter segment), oberoende sortering (slumpmässig sortering av kromosomer) och slumpmässig befruktning. Dessa processer skapar inte nytt DNA, men de blandar befintliga mutationer till biljoner unika kombinationer, vilket säkerställer att inga två avkommor är identiska.
Vad är en "populationsflaskhals" och hur påverkar den variationen?
En flaskhals uppstår när en populations storlek minskar drastiskt av en händelse som en naturkatastrof eller överjakt. Denna händelse dödar individer slumpmässigt, oavsett deras gener, vilket drastiskt minskar den genetiska variationen. Även om populationen växer tillbaka förblir den genetiskt "tunn" och mer sårbar för sjukdomar i många generationer.
Vilka är de vanligaste orsakerna till mutationer?
Den vanligaste orsaken är helt enkelt ett misstag som DNA-polymeraset gör under DNA-replikeringen. Miljöfaktorer, så kallade mutagener, spelar också en roll; dessa inkluderar ultraviolett (UV) strålning från solen, röntgenstrålar och vissa kemikalier som de som finns i cigarettrök, vilka fysiskt kan bryta eller kemiskt förändra DNA-strängar.
Varför är genetisk variation viktig för utrotningshotade arter?
Låg genetisk variation är ett stort hot mot utrotningshotade arter eftersom det leder till inavel. Inavel ökar risken att avkomman ärver två kopior av en skadlig recessiv mutation. Dessutom, utan variation, kan en hel art utplånas av ett enda virus eftersom ingen av individerna har den genetiska resistensen för att överleva det.
Kan en mutation vara både bra och dålig?
Ja, detta är känt som en avvägning. Ett klassiskt exempel är sicklecellanemi. Att ha två kopior av mutationen orsakar sicklecellanemi (dåligt), men att ha bara en kopia ger betydande resistens mot malaria (bra). I regioner där malaria är vanligt förekommande bibehålls denna mutation i populationens genetiska variation på grund av dess skyddande fördel.
Vad är skillnaden mellan en allel och en mutation?
En allel är en specifik version av en gen (som allelen för blå ögon kontra bruna ögon). En mutation är den historiska händelse som skapade den allelen från första början. När en mutation har spridit sig genom en population och blivit ett permanent alternativ i genpoolen, refererar vi till den som en allel.
Hur mäter forskare genetisk variation?
Forskare mäter variation genom att titta på "heterozygositet" – andelen individer i en population som har två olika alleler för en specifik gen. De använder också DNA-sekvensering för att jämföra genomet hos många individer och beräkna antalet "enkelnukleotidpolymorfismer" (SNP) där DNA-sekvensen skiljer sig med en enda bokstav.
Utlåtande
Välj mutation när du diskuterar den specifika molekylära process som förändrar en DNA-sekvens eller orsaken till en specifik genetisk sjukdom. Välj genetisk variation när du analyserar en populations hälsa, en arts historia eller mekanismerna bakom hur naturligt urval driver evolution.