ความหลากหลายทางพันธุกรรมเป็นภาวะที่ยีนมีความหลากหลายในระยะยาว แต่ความถี่ของยีนที่หายากที่สุดในประชากรมีมากกว่า 1 เปอร์เซ็นต์ การบำรุงรักษาเกิดขึ้นเนื่องจากการกลายพันธุ์ของยีนอย่างต่อเนื่องรวมถึงการรวมตัวกันใหม่อย่างต่อเนื่อง จากการศึกษาที่ดำเนินการโดยนักวิทยาศาสตร์ ความหลากหลายทางพันธุกรรมเป็นที่แพร่หลาย เนื่องจากมียีนรวมกันได้หลายล้านชุด
หุ้นใหญ่
การปรับตัวที่ดีขึ้นของประชากรให้เข้ากับสภาพแวดล้อมใหม่ขึ้นอยู่กับความหลากหลายของความหลากหลาย และในกรณีนี้ วิวัฒนาการเกิดขึ้นเร็วกว่ามาก ไม่มีความเป็นไปได้ในทางปฏิบัติในการประเมินจำนวนอัลลีลพหุสัณฐานทั้งหมดโดยใช้วิธีการทางพันธุกรรมแบบดั้งเดิม นี่เป็นเพราะความจริงที่ว่าการปรากฏตัวของยีนบางอย่างในจีโนไทป์นั้นดำเนินการโดยการข้ามบุคคลที่มีคุณสมบัติฟีโนไทป์ที่แตกต่างกันซึ่งกำหนดโดยยีน ถ้าคุณรู้ว่าส่วนใดในประชากรส่วนหนึ่งประกอบด้วยบุคคลที่มีฟีโนไทป์ที่แตกต่างกัน มันเป็นไปได้ที่จะกำหนดจำนวนอัลลีลที่การก่อตัวของลักษณะเฉพาะขึ้นอยู่กับ
มันเริ่มต้นยังไง
พันธุศาสตร์เริ่มพัฒนาอย่างรวดเร็วในยุค 60 ของศตวรรษที่ผ่านมา จากนั้นจึงเริ่มใช้โปรตีนหรือเอนไซม์เจลอิเล็กโทรโฟรีซิส ซึ่งทำให้สามารถระบุความหลากหลายทางพันธุกรรมได้ วิธีนี้คืออะไร? ด้วยความช่วยเหลือของมันที่ทำให้การเคลื่อนที่ของโปรตีนเกิดขึ้นในสนามไฟฟ้า ซึ่งขึ้นอยู่กับขนาดของโปรตีนที่เคลื่อนที่ การกำหนดค่าของโปรตีน ตลอดจนประจุทั้งหมดในส่วนต่างๆ ของเจล หลังจากนั้นขึ้นอยู่กับตำแหน่งและจำนวนจุดที่ปรากฏสารที่ระบุจะถูกระบุ ในการประเมินความหลากหลายทางโปรตีนในกลุ่มประชากร ควรพิจารณาโลซิประมาณ 20 ตำแหน่งหรือมากกว่า จากนั้นโดยใช้วิธีการทางคณิตศาสตร์ จำนวนของยีนอัลลีลิกจะถูกกำหนด เช่นเดียวกับอัตราส่วนของโฮโม- และเฮเทอโรไซโกต จากการวิจัยพบว่า ยีนบางตัวสามารถเป็นแบบ monomorphic ในขณะที่บางตัวสามารถมี polymorphic ได้ผิดปกติ
ประเภทของความหลากหลาย
แนวคิดของความหลากหลายนั้นกว้างมาก ประกอบด้วยเวอร์ชันเฉพาะกาลและสมดุล ขึ้นอยู่กับค่าการคัดเลือกของยีนและการคัดเลือกโดยธรรมชาติซึ่งสร้างแรงกดดันต่อประชากร นอกจากนี้ยังสามารถเป็นพันธุกรรมและโครโมโซม
ยีนและโครโมโซมพหุสัณฐาน
ยีนพหุสัณฐานมีมากกว่าหนึ่งอัลลีลแสดงอยู่ในร่างกาย ตัวอย่างที่โดดเด่นของเรื่องนี้อาจเป็นเลือด โครโมโซมแสดงถึงความแตกต่างภายในโครโมโซมที่เกิดขึ้นเนื่องจากความคลาดเคลื่อน ในขณะเดียวกันก็มีความแตกต่างในภูมิภาคเฮเทอโรโครมาติก ในกรณีที่ไม่มีพยาธิสภาพที่จะนำไปสู่การละเมิดหรือการเสียชีวิต การกลายพันธุ์ดังกล่าวจะเป็นกลาง
ความหลากหลายชั่วคราว
การเปลี่ยนแปลงในช่วงเปลี่ยนผ่านเกิดขึ้นเมื่ออัลลีลที่ครั้งหนึ่งเคยพบร่วมกันถูกแทนที่ด้วยประชากรด้วยอัลลีลอื่นที่ทำให้พาหะมีการปรับตัวมากขึ้น (เรียกอีกอย่างว่าอัลลีลพหุคูณ) ด้วยความหลากหลายนี้ มีการเปลี่ยนแปลงโดยตรงในเปอร์เซ็นต์ของจีโนไทป์ อันเนื่องมาจากการวิวัฒนาการเกิดขึ้น และพลวัตของมันดำเนินไป ปรากฏการณ์ของกลไกทางอุตสาหกรรมสามารถเป็นตัวอย่างที่ดีที่แสดงลักษณะเฉพาะของความหลากหลายในช่วงเปลี่ยนผ่าน ผีเสื้อธรรมดาแสดงให้เห็นสิ่งที่แสดงให้เห็น ซึ่งด้วยการพัฒนาของอุตสาหกรรม ทำให้ปีกสีขาวเปลี่ยนเป็นสีเข้ม ปรากฏการณ์นี้เริ่มมีขึ้นในอังกฤษ โดยมีผีเสื้อกลางคืนเบิร์ชมากกว่า 80 สายพันธุ์เปลี่ยนเป็นสีเข้มจากดอกสีครีมซีด ซึ่งพบเห็นครั้งแรกหลังปี 1848 ในเมืองแมนเชสเตอร์ อันเนื่องมาจากการพัฒนาอย่างรวดเร็วของอุตสาหกรรม แล้วในปี พ.ศ. 2438 แมลงเม่ามากกว่า 95% ได้รับปีกสีเข้ม การเปลี่ยนแปลงดังกล่าวเชื่อมโยงกับข้อเท็จจริงที่ว่าลำต้นของต้นไม้มีควันมากขึ้น และผีเสื้อสีอ่อนก็กลายเป็นเหยื่อของดงดงและนกโรบินได้ง่าย การเปลี่ยนแปลงเกิดขึ้นเนื่องจากอัลลีลเมลานิสติกกลายพันธุ์
ความหลากหลายที่สมดุล
คำจำกัดความ"ความหลากหลายที่สมดุล" แสดงถึงลักษณะที่ไม่มีการเปลี่ยนแปลงในอัตราส่วนตัวเลขของรูปแบบต่างๆ ของจีโนไทป์ในประชากรที่อยู่ในสภาพแวดล้อมที่มั่นคง ซึ่งหมายความว่าจากรุ่นสู่รุ่นอัตราส่วนยังคงเท่าเดิม แต่อาจผันผวนเล็กน้อยภายในค่าหนึ่งหรือค่าอื่นซึ่งเป็นค่าคงที่ เมื่อเทียบกับความแตกต่างชั่วคราวที่สมดุล - มันคืออะไร? โดยพื้นฐานแล้วเป็นกระบวนการวิวัฒนาการแบบคงที่ I. I. Schmalhausen ในปี 1940 ยังได้ตั้งชื่อให้มันว่า heteromorphism สมดุล
ตัวอย่างความหลากหลายที่สมดุล
ตัวอย่างที่ดีของความหลากหลายที่สมดุลคือการมีอยู่ของสองเพศในสัตว์ที่มีคู่สมรสคนเดียวจำนวนมาก นี่เป็นเพราะความจริงที่ว่าพวกเขามีข้อได้เปรียบในการคัดเลือกที่เท่าเทียมกัน อัตราส่วนของพวกเขาภายในประชากรหนึ่งคนจะเท่ากันเสมอ หากประชากรมีภรรยาหลายคน อัตราส่วนการคัดเลือกของผู้แทนของทั้งสองเพศอาจถูกละเมิดได้ ซึ่งในกรณีนี้ ตัวแทนของเพศเดียวสามารถถูกทำลายหรือขจัดออกจากการสืบพันธุ์ได้อย่างสมบูรณ์ในขอบเขตที่มากกว่าตัวแทนของเพศตรงข้าม
อีกตัวอย่างหนึ่งคือกรุ๊ปเลือดตามระบบ AB0 ในกรณีนี้ ความถี่ของจีโนไทป์ที่แตกต่างกันในประชากรที่ต่างกันอาจแตกต่างกัน แต่ด้วยสิ่งนี้ จากรุ่นสู่รุ่น จะไม่เปลี่ยนความคงตัวของมัน พูดง่าย ๆ ไม่มีจีโนไทป์ใดมีข้อได้เปรียบในการคัดเลือกมากกว่าอีกจีโนไทป์ ตามสถิติ ผู้ชายกรุ๊ปเลือดแรกมีอายุขัยยืนยาวกว่าเพศอื่นๆ ที่แข็งแรงกว่าเพศอื่นๆ ในทำนองเดียวกัน ความเสี่ยงของการเกิดแผลในลำไส้เล็กส่วนต้นในกลุ่มแรกนั้นสูงกว่า แต่สามารถทะลุทะลวงได้ และอาจทำให้เสียชีวิตได้หากได้รับการช่วยเหลือล่าช้า
สมดุลทางพันธุกรรม
สภาพที่เปราะบางนี้อาจถูกละเมิดในประชากรเนื่องจากการกลายพันธุ์ที่เกิดขึ้นเอง ในขณะที่พวกมันต้องมีความถี่ที่แน่นอนและในแต่ละรุ่น จากการศึกษาพบว่าความหลากหลายของยีนของระบบห้ามเลือด ซึ่งการถอดรหัสทำให้ชัดเจนว่ากระบวนการวิวัฒนาการมีส่วนทำให้เกิดการเปลี่ยนแปลงเหล่านี้หรือในทางกลับกัน การต่อต้านมีความสำคัญอย่างยิ่ง หากเราติดตามกระบวนการกลายพันธุ์ในประชากรกลุ่มใดกลุ่มหนึ่ง เราก็สามารถตัดสินคุณค่าของมันสำหรับการปรับตัวได้เช่นกัน อาจมีค่าเท่ากับ 1 หากไม่แยกการกลายพันธุ์ระหว่างขั้นตอนการคัดเลือก และไม่มีอุปสรรคในการแพร่กระจาย
กรณีส่วนใหญ่แสดงให้เห็นว่าค่าของยีนดังกล่าวมีค่าน้อยกว่าหนึ่ง และในกรณีที่การกลายพันธุ์ดังกล่าวไม่สามารถแพร่พันธุ์ได้ทุกอย่างจะลดลงเหลือ 0 การกลายพันธุ์ของชนิดนี้จะถูกละทิ้งในกระบวนการของธรรมชาติ การคัดเลือก แต่ไม่ได้ยกเว้นการเปลี่ยนแปลงซ้ำๆ ของยีนเดียวกันที่ชดเชยการกำจัดที่ดำเนินการโดยการคัดเลือก เมื่อถึงจุดสมดุลยีนที่กลายพันธุ์สามารถปรากฏขึ้นหรือหายไปได้ ส่งผลให้เกิดกระบวนการที่สมดุล
ตัวอย่างที่แสดงให้เห็นอย่างชัดเจนถึงสิ่งที่เกิดขึ้นคือโรคโลหิตจางชนิดเคียว ในกรณีนี้ยีนกลายพันธุ์ที่โดดเด่นในสถานะ homozygous มีส่วนช่วยในการตายในช่วงต้นของสิ่งมีชีวิต สิ่งมีชีวิตต่างชนิดกันอยู่รอดแต่มีความอ่อนไหวต่อโรคมาลาเรียมากขึ้น ความหลากหลายที่สมดุลของยีนโรคโลหิตจางเซลล์เคียวสามารถตรวจสอบได้ในพื้นที่ของการกระจายของโรคเขตร้อนนี้ ในประชากรดังกล่าว โฮโมไซโกต (บุคคลที่มียีนเดียวกัน) จะถูกกำจัดไปพร้อมกับสิ่งนี้ การคัดเลือกเพื่อประโยชน์ของเฮเทอโรไซโกต (บุคคลที่มียีนต่างกัน) ทำงาน เนื่องจากการเลือกเวกเตอร์แบบหลายเวกเตอร์อย่างต่อเนื่องในกลุ่มยีนของประชากร จีโนไทป์จะคงอยู่ในแต่ละรุ่น ซึ่งช่วยให้สิ่งมีชีวิตปรับตัวเข้ากับสภาวะแวดล้อมได้ดีขึ้น นอกจากการมียีนโรคโลหิตจางชนิดเคียวในประชากรมนุษย์แล้ว ยังมียีนประเภทอื่นๆ ที่แสดงลักษณะเฉพาะของความหลากหลาย มันให้อะไร? คำตอบสำหรับคำถามนี้จะเป็นปรากฏการณ์เช่น heterosis
การกลายพันธุ์แบบเฮเทอโรไซกัสและความหลากหลาย
ความแตกต่างแบบเฮเทอโรไซกัสช่วยให้ไม่มีการเปลี่ยนแปลงทางฟีโนไทป์ในการปรากฏตัวของการกลายพันธุ์แบบถอย แม้ว่าจะเป็นอันตรายก็ตาม แต่ด้วยสิ่งนี้ พวกมันสามารถสะสมในประชากรได้ในระดับสูง ซึ่งสามารถเกินการกลายพันธุ์ที่เป็นอันตรายได้
ไซน์ควาที่ไม่ใช่กระบวนการวิวัฒนาการ
กระบวนการวิวัฒนาการนั้นต่อเนื่องและเงื่อนไขบังคับคือความหลากหลาย มันคืออะไร - แสดงให้เห็นถึงความสามารถในการปรับตัวอย่างต่อเนื่องของประชากรกลุ่มใดกลุ่มหนึ่งกับสิ่งแวดล้อม สิ่งมีชีวิตต่างๆ ที่อาศัยอยู่ภายในกลุ่มเดียวกันสามารถอยู่ในสถานะ heterozygous และถ่ายทอดจากรุ่นสู่รุ่นได้เป็นเวลาหลายปี. นอกจากนี้ พวกมันอาจไม่มีการแสดงลักษณะฟีโนไทป์ เนื่องจากมีความแปรปรวนทางพันธุกรรมสำรองจำนวนมาก
ยีนไฟบริโนเจน
ในกรณีส่วนใหญ่ นักวิจัยพิจารณาว่าความหลากหลายของยีนไฟบริโนเจนเป็นสารตั้งต้นในการพัฒนาโรคหลอดเลือดสมองตีบ แต่ในขณะนี้ปัญหากำลังมาถึงซึ่งปัจจัยทางพันธุกรรมและปัจจัยที่ได้มาสามารถใช้อิทธิพลต่อการพัฒนาของโรคนี้ได้ โรคหลอดเลือดสมองชนิดนี้พัฒนาขึ้นเนื่องจากการอุดตันของหลอดเลือดแดงในสมอง และจากการศึกษาความหลากหลายทางสัณฐานวิทยาของยีนไฟบริโนเจน เราสามารถเข้าใจกระบวนการต่างๆ ได้ ซึ่งส่งผลต่อโรคนี้สามารถป้องกันโรคได้ นักวิทยาศาสตร์ได้ศึกษาความสัมพันธ์ระหว่างการเปลี่ยนแปลงทางพันธุกรรมและพารามิเตอร์ทางชีวเคมีของเลือดไม่เพียงพอ การวิจัยเพิ่มเติมจะช่วยให้มีอิทธิพลต่อการเกิดโรค เปลี่ยนเส้นทางหรือป้องกันได้ตั้งแต่ระยะเริ่มต้นของการพัฒนา
