Den evolutionære proces for absolut enhver levende art på vores planet gennemgik både stadierne med at blomstre og øge antallet af dens populationer og reducere antallet af eksemplarer til flere tusinde, hundreder eller mindre. I sidstnævnte tilfælde er det sædvanligt at tale om flaskehalseffekten. Lad os se nærmere på, hvad det betyder.
Hvad er flaskehalseffekten?
Lad os forestille os, at der er en slags levende væsen, som er repræsenteret af hundrede tusinde eller endda flere millioner kopier. I en så stor befolkning kan der findes en lang række træk blandt individer af denne art. For eksempel vil der være individer med hvid, sort, brun, plettet farve; store, små og mellemstore individer; nogle vil være hurtige, andre langsomme, nogle vil have lange lemmer, andre vil have store øjne. Denne liste over kvaliteter og egenskaber kan fortsættes i lang tid. Der er kun én konklusion: I en population med et stort antal individer er der en stor variation af genetisk information, det vil sige genpuljener rig.
Lad os nu forestille os, at der skete en katastrofe, som førte til en skarp udryddelse af denne art. Som et resultat var der kun nogle få tiere eller hundrede tilbage af en million individer. Naturligvis vil genetisk mangfoldighed gå tabt. Overlevende individer bærer kun nogle få forskellige alleler, hvorfra efterfølgende generationer vil dannes. Denne reduktion i genpuljen er en flaskehalseffekt. Situationen ligner bogstaveligt t alt det faktum, at ud af en bred vifte af farvede kugler, der var til stede i en flaske, blev kun nogle få af dem hældt gennem en smal hals.
Founder-effekt
Antallet af individer, der overlevede gennem "flaskehals"-stadiet, giver anledning til nye generationer. I forhold til dem er dette reducerede antal individer grundlæggeren eller forældrepopulationen.
Hvis antallet af individer af en art reduceres til 10 eller mindre, så taler man om en ekstrem grundlæggereffekt. I dette tilfælde vil der praktisk t alt ikke være nogen diversitet af alleler i genpuljen af efterfølgende generationer, og de samme morfologiske karakterer vil forekomme ret ofte.
Således er virkningerne af grundlæggeren og flaskehalsen forbundet med hinanden i én evolutionær kæde: den første følger den anden.
Hvad fører disse effekter til?
Med andre ord, er reduktion af genpulje god eller dårlig? Svaret på dette spørgsmål er ikke så enkelt, som det ser ud ved første øjekast. Her er de positive og negative tingfølge af definitionen af flaskehalseffekten, dvs. reduktionen i genetisk diversitet i en given art:
- Fordele. I efterfølgende populationer fikseres specifikke træk og mutationer, som kan være gavnlige for individer i det miljø.
- Ulemper. Et lavt niveau af genetisk diversitet fører til et fald i en arts evne til at tilpasse sig miljøændringer, det vil sige gør den sårbar. Derudover begynder enkeltpersoner ofte at have defekter, der er arvet.
Cheetah-eksempel
Et levende eksempel på flaskehalseffekten forårsaget af evolutionær selektion er den moderne gepard. Før den globale isdannelse på vores planet (kvartærperiode) var der flere arter af geparder i Afrika, Eurasien og Nordamerika, som var meget forskellige fra den moderne både i størrelse og i fartevner. Ifølge nogle skøn kan det samlede antal geparder på planeten nå op på hundredtusindvis af individer.
I den kvartære periode, hvor mad blev mindre tilgængelig, var der en massedødelighed blandt mange arter af levende væsner, inklusive geparder. Det menes, at antallet af sidstnævnte kun kunne være et par hundrede individer. Desuden overlevede kun de hurtigste og mindste eksemplarer, det vil sige, at der var en flaskehalseffekt for geparder.
I øjeblikket er geparden et pattedyr med ekstremt lav genetisk diversitet. Disse udyr er svageresistente over for alle mulige sygdomme, og alle forsøg på at implantere organer i dem ender i fiasko. Gepardens krop er praktisk t alt ude af stand til at tilpasse sig ændringer i miljøet.
Kunstig befolkningsreduktion
Baseret på navnet er denne flaskehalseffekt allerede forårsaget af menneskelig indgriben i naturen. Der er flere eksempler:
- nordlige elefantsæler. Som et resultat af aktiv jagt og udryddelse af disse dyr i slutningen af det 19. århundrede, ud af 150 tusinde, var der kun 20 individer tilbage.
- europæisk og amerikansk bison. Europæisk bison i begyndelsen af det 20. århundrede var der kun 12 individer (ud af 3600), og amerikanske - 750 (ud af 370 tusinde).
- Kæmpeskildpadder på Galapagos-øerne.
Bemærk, at denne effekt også bruges i udvælgelsen af nye underarter af planter og dyr for at konsolidere egenskaber, der er gavnlige for mennesker.
Kan genetisk mangfoldighed komme sig?
Svaret på dette spørgsmål er ja. Ja, det kan det, men for dette er det nødvendigt at skabe de passende betingelser. Selv når forældregruppen af individer var lille, og der tidligere var en stærk flaskehalseffekt, kan genetisk diversitet genoprettes i en lang efterfølgende evolutionær proces.
Til dette skal miljøet give forskellige nicher til levestederne for denne art, det vil sige, at miljøet i sig selv skal være mangfoldigt. Derefter,ved at tilpasse sig nye forhold og gradvist akkumulere nye mutationer, kan arten genoprette sin genpulje.
Hvad med menneskelig evolution?
Forskellige katastrofer i kendt historie krævede konstant titusinder og hundredtusinder af menneskeliv, hvilket skabte effekten af en flaskehals for Homo Sapiens og andre menneskearter. Her er nogle eksempler:
- 75 tusind år siden eksploderede Toba-supervulkanen i Indonesien. Dens eksplosive kraft anslås som sådan til 3.000 Saint Helena-vulkaner! Ifølge nogle antagelser kunne dette udbrud reducere antallet af forskellige typer mennesker til flere tusinde individer over hele Jorden.
- I middelalderen døde omkring 1/3 af befolkningen i Europa som følge af den sorte pest.
- Under europæernes kolonisering af den nye verden i slutningen af det 15. - første halvdel af det 16. århundrede, blev omkring 90 % af den oprindelige befolkning ødelagt.
- I 1783 eksploderede Lucky-vulkanen i Island. Efterfølgende blev sult og sygdom føjet til det, som et resultat af, at omkring 20 % af øens befolkning døde.
Med hensyn til den nuværende situation med mennesker, er deres genetiske mangfoldighed ret stor, da planetens befolkning er omkring 7,5 milliarder, og den er fordelt over hele Jorden (forskellige miljøforhold).
