Evolutionsprocessen för absolut alla levande arter på vår planet gick igenom både stadierna av att blomstra och öka antalet av dess populationer, och minska antalet exemplar till flera tusen, hundratals eller färre. I det senare fallet är det vanligt att tala om flaskhalseffekten. Låt oss titta närmare på vad detta betyder.
Vad är flaskhalseffekten?
Låt oss föreställa oss att det finns någon slags levande varelse, som representeras av hundra tusen eller till och med flera miljoner exemplar. I en sådan enorm population kan en mängd olika egenskaper hittas bland individer av denna art. Till exempel kommer det att finnas individer med vit, svart, brun, prickig färg; stora, små och medelstora individer; vissa kommer att vara snabba, andra långsamma, vissa kommer att ha långa lemmar, andra kommer att ha stora ögon. Denna lista över kvaliteter och attribut kan fortsätta under lång tid. Det finns bara en slutsats: i en population med ett stort antal individer finns det en stor variation av genetisk information, det vill säga genpoolenär rik.
Låt oss nu föreställa oss att en katastrof inträffade, vilket ledde till en kraftig utrotning av denna art. Som ett resultat, av en miljon individer, återstod bara några tiotals eller hundratals. Naturligtvis kommer genetisk mångfald att gå förlorad. Överlevande individer bär bara några få olika alleler, från vilka efterföljande generationer kommer att bildas. Denna minskning av genpoolen är en flaskhalseffekt. Situationen liknar bokstavligen det faktum att av en mängd olika färgade bollar som fanns i en flaska, bara ett fåtal av dem hälldes genom en smal hals.
Founder effect
Antalet individer som överlevde genom "flaskhalsstadiet" ger upphov till nya generationer. I förhållande till dem är detta minskade antal individer grundaren eller förälderpopulationen.
Om antalet individer av en art reduceras till 10 eller färre, så talar man om en extrem grundareffekt. I det här fallet kommer det praktiskt taget inte att finnas någon mångfald av alleler i genpoolen för efterföljande generationer, och samma morfologiska karaktärer kommer att förekomma ganska ofta.
Sålunda är effekterna av grundaren och flaskhalsen kopplade till varandra i en evolutionär kedja: den första följer den andra.
Vad leder dessa effekter till?
Med andra ord, är minskning av genpoolen bra eller dålig? Svaret på denna fråga är inte så enkelt som det verkar vid första anblicken. Här är de positiva och negativa somföljer av definitionen av flaskhalseffekten, dvs minskningen av genetisk mångfald hos en given art:
- Proffs. I efterföljande populationer fixeras specifika egenskaper och mutationer som kan vara fördelaktiga för individer i den miljön.
- Nackdelar. En låg nivå av genetisk mångfald leder till en minskning av en arts förmåga att anpassa sig till miljöförändringar, det vill säga gör den sårbar. Dessutom börjar individer ofta ha defekter som ärvs.
Cheetah-exempel
Ett levande exempel på flaskhalseffekten som orsakas av evolutionärt urval är den moderna geparden. Innan vår planets globala nedisning (kvartärperioden) fanns det flera arter av geparder i Afrika, Eurasien och Nordamerika, som skilde sig mycket från den moderna både i storlek och hastighetsförmåga. Enligt vissa uppskattningar kan det totala antalet geparder på planeten nå hundratusentals individer.
Under kvartärperioden, när mat blev mindre tillgänglig, fanns det en massdödlighet för många arter av levande varelser, inklusive geparder. Man tror att antalet av de senare bara kan vara några hundra individer. Dessutom överlevde bara de snabbaste och minsta exemplaren, det vill säga det fanns en flaskhalseffekt för geparder.
För närvarande är geparden ett däggdjur med extremt låg genetisk mångfald. Dessa bestar är svagaresistenta mot alla möjliga sjukdomar, och alla försök att implantera organ i dem slutar i misslyckande. Gepardens kropp är praktiskt taget oförmögen att anpassa sig till förändringar i miljön.
Konstgjord befolkningsminskning
Baserat på namnet är denna flaskhalseffekt redan orsakad av mänsklig inblandning i naturen. Det finns flera exempel:
- Nordliga elefantsälar. Som ett resultat av aktiv jakt och utrotning av dessa djur i slutet av 1800-talet, av 150 tusen, återstod endast 20 individer.
- europeisk och amerikansk bison. Europeiska bison i början av 1900-talet fanns det bara 12 individer (av 3600), och amerikanska - 750 (av 370 tusen).
- Jättesköldpaddor på Galapagosöarna.
Observera att denna effekt också används vid val av nya underarter av växter och djur, för att konsolidera egenskaper som är fördelaktiga för människor.
Kan genetisk mångfald återhämta sig?
Svaret på den här frågan är ja. Ja, det kan det, men för detta är det nödvändigt att skapa lämpliga förutsättningar. Även när föräldragruppen av individer var liten och det fanns en stark flaskhalseffekt tidigare, kan genetisk mångfald återställas i en lång efterföljande evolutionär process.
För detta måste miljön tillhandahålla olika nischer för denna arts livsmiljö, det vill säga miljön i sig måste vara mångsidig. Sedan,genom att anpassa sig till nya förhållanden och gradvis ackumulera nya mutationer, kan arten återställa sin genpool.
Hur är det med människans evolution?
Olika katastrofer i känd historia krävde ständigt tiotals och hundratusentals människoliv, vilket skapade effekten av en flaskhals för Homo Sapiens och andra mänskliga arter. Här är några exempel:
- 75 tusen år sedan exploderade supervulkanen Toba i Indonesien. Dess explosiva kraft uppskattas som sådan till 3 000 Saint Helena-vulkaner! Enligt vissa antaganden kan detta utbrott minska antalet olika typer av människor till flera tusen individer över hela jorden.
- Under medeltiden dog ungefär 1/3 av Europas befolkning till följd av den svarta pesten.
- Under européernas kolonisering av den nya världen i slutet av 1400-talet - första hälften av 1500-talet förstördes cirka 90 % av ursprungsbefolkningen.
- År 1783 exploderade Lucky-vulkanen på Island. Därefter tillsattes hunger och sjukdomar, som ett resultat av vilka cirka 20 % av öns befolkning dog.
När det gäller den nuvarande situationen med människor är deras genetiska mångfald ganska stor, eftersom planetens befolkning är cirka 7,5 miljarder och den är fördelad över hela jorden (olika miljöförhållanden).
