Генетическая жизнеспособность - Genetic viability

Основная статья: Естественный отбор

Генетическая жизнеспособность это способность присутствующих генов позволять клетке, организму или популяции выживать и воспроизводиться.[1][2] Этот термин обычно используется для обозначения возможности или способности численность населения чтобы избежать проблем инбридинг.[1] Реже генетическая жизнеспособность также может использоваться в отношении отдельной клетки или на индивидуальном уровне.[1]

Инбридинг истощает гетерозиготность генома, то есть вероятность наличия идентичных аллелей в локусе выше.[1] Когда эти аллели бесполезны, гомозиготность может вызвать проблемы для генетической жизнеспособности.[1] Эти проблемы могут включать воздействие на человека. фитнес (более высокая смертность, более медленный рост, более частые дефекты развития, снижение способности к спариванию, более низкая плодовитость, большая восприимчивость к болезням, снижение способности противостоять стрессу, снижение внутри- и межвидовой конкурентоспособности) или влияние на приспособленность всего населения (депрессивное население скорость роста, снижение способности к отрастанию, снижение способности адаптироваться к изменениям окружающей среды).[3] Видеть Инбридинговая депрессия. Когда популяция растений или животных теряет свою генетическую жизнеспособность, их шанс исчезнуть увеличивается.[4]

Необходимые условия

Чтобы быть генетически жизнеспособной, популяция растений или животных требует определенного количества генетическое разнообразие и определенный численность населения.[5] Для долгосрочной генетической жизнеспособности размер популяции должен состоять из достаточного количества гнездящихся пар для поддержания генетического разнообразия.[6] Точный эффективная численность населения можно рассчитать с помощью минимальная жизнеспособная популяция анализ.[7] Более высокое генетическое разнообразие и больший размер популяции уменьшат негативные последствия генетический дрейф и инбридинг в популяции.[3] Когда будут приняты адекватные меры, генетическая жизнеспособность популяции повысится.[8]

Причины снижения

Узкое место в популяции может снизить генетическую жизнеспособность, что приведет к возможному исчезновению [3]

Основная причина снижения генетической жизнеспособности - потеря среда обитания.[4][9][10] Эта потеря может произойти, например, из-за урбанизация или вырубка лесов, вызывающая фрагментация среды обитания.[4] Природные явления, такие как землетрясения, наводнения или пожары, также могут вызвать потерю среды обитания.[4] В конечном итоге потеря среды обитания может привести к узкое место населения.[3] В небольшой популяции риск инбридинга резко возрастет, что может привести к снижению генетической жизнеспособности.[3][4][11] Если они специфичны в своем рационе, это также может привести к изоляции среды обитания и репродуктивным ограничениям, что приведет к усилению узкого места среди популяции и снижению генетической жизнеспособности.[12] Традиционный искусственное размножение также может привести к снижению генетической жизнеспособности некоторых видов.[13][14]

Сохранение населения

Защита среды обитания связана с большим аллельным богатством и гетерозиготностью, чем в незащищенных местах обитания.[15] Уменьшение фрагментации среды обитания и повышение проницаемости ландшафта может способствовать богатству аллелей, облегчая поток генов между изолированными или меньшими популяциями.[15]

Минимальная жизнеспособная популяция, необходимая для поддержания генетической жизнеспособности, - это потеря генетической изменчивости из-за небольшого размера популяции (генетический дрейф ) равно генетической изменчивости, полученной благодаря мутация.[16] Когда количество представителей одного пола слишком мало, может возникнуть необходимость в скрещивании для поддержания жизнеспособности.[17]

Анализируя

Когда кажется, что генетическая жизнеспособность популяции снижается, анализ жизнеспособности популяции (PVA) можно сделать для оценки риска исчезновения этого вида.[18][19][20] Результат PVA может определить, необходимы ли дальнейшие действия в отношении сохранения вида.[18]

Приложения

Генетическая жизнеспособность применяется персоналом по охране дикой природы в зоопарках, аквариумах или других подобных местах обитания ex-situ.[21] Они используют знания генетики животных, обычно через их родословные, для расчета PVA и управления жизнеспособностью популяции.[21]

Рекомендации

  1. ^ а б c d е Хартл, Дэниел Л. (25.06.2020). Учебник по популяционной генетике и геномике (4-е изд.). Издательство Оксфордского университета. Дои:10.1093 / oso / 9780198862291.001.0001. ISBN  978-0-19-886229-1.
  2. ^ Луо, L; Чжан, И-М; Сюй, С. (10 ноября 2004 г.). «Количественная генетическая модель для отбора жизнеспособности». Наследственность. 94 (3): 347–355. Дои:10.1038 / sj.hdy.6800615. ISSN  0018-067X.
  3. ^ а б c d е Лейси Р.С. (1997-05-21). «Важность генетической изменчивости для жизнеспособности популяций млекопитающих». Журнал маммологии. 78 (2): 320–335. Дои:10.2307/1382885. JSTOR  1382885.
  4. ^ а б c d е Роберт, Александр (19.09.2011). «Найдите самое слабое звено. Сравнение времен вымирания демографических, генетических и демо-генетических метапопуляций». BMC Эволюционная биология. 11 (1): 260. Дои:10.1186/1471-2148-11-260. ISSN  1471-2148. ЧВК  3185286. PMID  21929788.
  5. ^ Тенсен Л., ван Вуурен Б.Дж., Дю Плесси К., Марневек Д.Г. (01.06.2019). «Африканские дикие собаки: генетическая жизнеспособность перемещенных популяций в Южной Африке». Биологическое сохранение. 234: 131–139. Дои:10.1016 / j.biocon.2019.03.033.
  6. ^ Чегельски CC, Уэйтс LP, Андерсон NJ, Flagstad O, Strobeck C, Кайл CJ (2006-04-01). «Генетическое разнообразие и популяционная структура популяций росомахи (гуло гуло) на южном краю их нынешнего распространения в Северной Америке с последствиями для генетической жизнеспособности». Сохранение генетики. 7 (2): 197–211. Дои:10.1007 / s10592-006-9126-9. S2CID  44217068.
  7. ^ Нанни Л., Кэмпбелл К.А. (июль 1993 г.). «Оценка минимального жизнеспособного размера популяции: демография встречает популяционную генетику». Тенденции в экологии и эволюции. 8 (7): 234–9. Дои:10.1016 / 0169-5347 (93) 90197-В. PMID  21236157.
  8. ^ Чжан Б., Ли М., Чжан З., Гуссенс Б., Чжу Л., Чжан С. и др. (Август 2007 г.). «Генетическая жизнеспособность и история популяции гигантской панды, положившая конец« эволюционному тупику »?». Молекулярная биология и эволюция. 24 (8): 1801–10. Дои:10.1093 / молбев / msm099. PMID  17513881.
  9. ^ Vonholdt BM, Stahler DR, Smith DW, Earl DA, Pollinger JP, Wayne RK (январь 2008 г.). «Генеалогия и генетическая жизнеспособность повторно интродуцированных серых волков Йеллоустона». Молекулярная экология. 17 (1): 252–74. Дои:10.1111 / j.1365-294X.2007.03468.x. PMID  17877715.
  10. ^ Бошир Д. (2004). Агролесоводство и сохранение биоразнообразия в тропических ландшафтах. Island Press, США. С. 290–314.
  11. ^ Янг А.Г., Кларк Г.М., Кларк Г.М., Коулишоу Г. (2000-10-12). Генетика, демография и жизнеспособность фрагментированных популяций. Издательство Кембриджского университета. ISBN  978-0-521-79421-3.
  12. ^ Чжан Б., Ли М., Чжан З., Гуссенс Б., Чжу Л., Чжан С. и др. (Август 2007 г.). «Генетическая жизнеспособность и история популяции гигантской панды, положившая конец« эволюционному тупику »?». Молекулярная биология и эволюция. 24 (8): 1801–10. Дои:10.1093 / молбев / msm099. PMID  17513881.
  13. ^ Reisenbichler, Reginald R .; Рубин, Стивен П. (1 августа 1999 г.). «Генетические изменения в результате искусственного разведения тихоокеанских лососей влияют на продуктивность и жизнеспособность пополняемых популяций». Журнал морских наук ICES. 56 (4): 459–466.
  14. ^ МакКлюр, Мишель М .; Utter, Fred M .; Болдуин, Кейси; Кармайкл, Ричард В .; Хассемер, Питер Ф .; Хауэлл, Филип Дж .; Спруэлл, Пол; Куни, Томас Д .; Schaller, Howard A .; Петроски, Чарльз Э. (28 апреля 2008 г.). «Эволюционные эффекты альтернативных программ искусственного разведения: последствия для жизнеспособности проходных лососевых, находящихся под угрозой исчезновения». Эволюционные приложения. 1 (2).
  15. ^ а б Деллинджер, Джастин А .; Gustafson, Kyle D .; Gammons, Daniel J .; Эрнест, Холли Б.; Торрес, Стивен Г. (1 сентября 2020 г.). «Минимальные пороги среды обитания, необходимые для сохранения генетического разнообразия горных львов». Экология и эволюция. 10 (19). Дои:10.1002 / ece3.6723.
  16. ^ Trail, Lochran W .; Брук, Барри В .; Франкхэм, Ричард Р .; Кори Дж. А., Брэдшоу (январь 2010 г.). «Прагматические цели жизнеспособности населения в быстро меняющемся мире». Биологическое сохранение. 143 (1): 28-34. Дои:10.1016 / j.biocon.2009.09.001.
  17. ^ Piyasatian, N .; Кингхорн, Б. П. (2003). «Уравновешивание генетического разнообразия, генетических достоинств и жизнеспособности популяции в программах сохранения». Журнал животноводства и генетики. 120 (3): 137–149. Дои:10.1046 / j.1439-0388.2003.00383.x. ISSN  1439-0388.
  18. ^ а б Менгес, Эрик С. (1990). «Анализ жизнеспособности популяции исчезающего растения». Биология сохранения. 4 (1): 52–62. Дои:10.1111 / j.1523-1739.1990.tb00267.x. ISSN  0888-8892.
  19. ^ Анализ жизнеспособности популяции. Бейсинджер, Стивен Р., Маккаллоу, Дейл Р., 1933-. Чикаго: Издательство Чикагского университета. 2002 г. ISBN  0-226-04177-8. OCLC  48100035.CS1 maint: другие (связь)
  20. ^ Бойс, M S (1992-11-01). «Анализ жизнеспособности населения». Ежегодный обзор экологии и систематики. 23 (1): 481–497. Дои:10.1146 / annurev.es.23.110192.002405. ISSN  0066-4162.
  21. ^ а б Роберт С., Лейси (26 декабря 2018 г.). «Уроки 30-летнего анализа жизнеспособности популяций диких животных». Зоопарк биологии. 38 (1). Дои:10.1002 / зоопарк 21468.