تکامل ژنتیکی و نقش آن در تحول گونه ها

تکامل ژنتیکی چیست؟

تکامل ژنتیکی، فرآیندی است که در طول زمان به تغییر و تطور گونه‌ها و تنوع زیستی منجر می‌شود. این پدیده اساساً بر انتقال و انتخاب ژنتیکی بین نسل‌ها بنا شده است. در این مقاله، به بررسی مبانی تکامل ژنتیکی، عوامل موثر بر آن و نتایج آن خواهیم پرداخت.

.

آغاز نظریه تکامل ژنتیکی

تکامل ژنتیکی مبتنی بر نظریه داروین درباره گونه‌ها و انتخاب طبیعی است. این نظریه می‌گوید که در محیط طبیعی، فرزندانی که دارای ویژگی‌های مناسب و قوی تری برای بقا و تکثیر هستند، بیشتر از دیگران زنده خواهند ماند و ژنتیک آنها به نسل بعدی انتقال پیدا خواهد کرد. این فرایند انتخاب طبیعی، تغییر در ترکیبات ژنتیکی جمعیت را تحت تأثیر قرار داده و منجر به توسعه گونه‌های پایدار و مقاوم در برابر تنش ها می‌شود.

.

.

عوامل موثر در تکامل ژنتیکی

تکامل ژنتیکی تحت تأثیر عوامل متعددی قرار می‌گیرد. در ادامه به برخی از این عوامل می‌پردازیم:

.

تغییرات در ژنوم

 تغییرات در ژنوم، شامل جابجایی‌های ژنتیکی، جهش‌ها و بازترکیبی‌های کروموزومی، منبع اصلی تغییر و تنوع در ژنوم افراد است.

در واقع می توان این گونه توضیح داد که تغییرات در ژنوم به مجموعه‌ای از تغییرات یا تنوع‌هایی در دنباله‌های DNA یا ژنوم یک ارگانیسم زنده اطلاق می‌شود. این تغییرات ممکن است در طول زمان به وجود آیند و می‌توانند به دست طبیعت یا انسان ایجاد شوند. ژنوم هر ارگانیسم زنده متشکل از یک سری ژن است که دستورالعمل‌های مورد نیاز برای ساختن و عملکرد آن را تعیین می‌کند.

تغییرات در ژنوم می‌توانند به چند صورت رخ دهند:

جهش: جهش‌های ژنتیکی تغییرات ناگهانی و ناخواسته در دنباله‌های DNA هستند. آنها ممکن است به دلیل خطاهای در تکثیر DNA، تأثیر مواد شیمیایی مضر، تابش اشعه های مضر ماند فرابنفش، عوامل محیطی و غیره رخ دهند. جهش‌ها ممکن است تغییراتی در عملکرد یک ژن یا نحوه عملکرد کلی ارگانیسم را ایجاد یا تغییر دهند.

.

.

برگشت پذیری: بازگشت به حالت قبلی تغییراتی در ژنوم است که ممکن است در نتیجه پاکسازی یا ترمیم خطاهایی در DNA رخ دهد. این ترمیم‌ها به وسیله مکانیسم های تعمیر و ترمیم DNA در سلول‌ها انجام می‌شود. اما معمولاً در علم ژنتیک، امکان بازگشت به حالت قبلی در سطح ژنتیکی و مولکولی به راحتی وجود ندارد.

.

تنوع ژنتیکی چگونه بوجود می آید

 تنوع ژنتیکی می‌تواند از طریق جابجایی ژنوم، تغییرات تعدادی از کروموزوم‌ها یا تغییرات کوچکتر در سطح ژنوم ایجاد شود. این تغییرات می‌توانند تأثیر بزرگی بر تنوع و تکامل زندگی داشته باشند.

تغییرات و جهش ها در ژنوم ممکن است تأثیرات متنوعی بر روی موجودات زنده داشته باشند. آنها می‌توانند به تغییر در صفات فیزیکی، ویژگی‌های رفتاری، آسیب‌پذیری به بیماری‌ها، مقاومت به شرایط محیطی و سایر ویژگی‌ها منجر شوند. همچنین، تغییرات در ژنوم می‌توانند علل بیماری‌ها را تشدید یا کاهش دهند و در عملکرد سلول‌ها و بافت ها تأثیر بگذارند.

.

انتخاب طبیعی

انتخاب طبیعی نقش مهمی در تکامل ژنتیکی ایفا می‌کند. فرزندانی که دارای ویژگی‌های مناسبی برای بقا و تکثیر در محیط زیست خود هستند، ژن های خود را بیشتر از سایران به نسل بعدی انتقال می‌دهند. انتخاب طبیعی در تکامل انسان امروزی بسیار تاثیر گذار بوده است. برای مثال بیماری های مختلفی در طول تاریخ، بشر را درگیر خود کرده و برخی از آن ها مانند بیماری طاعون سیاه که طی سال های  ۱۳۴۷ تا ۱۳۵۳ میلادی اوراسیا را درگیر خود کرده بود، بطوری که طبق برآورد مورخان حدود ۳۰ الی ۶۰ درصد جمعیت اروپا بر اثر این بیماری از بین رفتند. بازماندگان طاعون سیاه در قرون وسطی حاصل انتخاب طبیعی بودند، یعنی انسان ها که جان سالم به در بردند و ژن خود را به نسل های بعد منتقل کردند، ژن هایی که در برابر بیماری هایی مثل طاعون سیاه مقاوم تر هستند.

.

.

میزان توزیع جمعیت

توزیع جمعیت و انتقال ژن بین جمعیت‌ها نیز بر تکامل ژنتیکی تأثیرگذار است. مهاجرت، ازدواج و زادآوری افرادی که در کشورهای هم جوار زندگی می کنند و موارد مشابه، منجر به تبادل ژنتیکی بین جمعیت‌ها می‌شود و تنوع ژنتیکی را افزایش می‌دهد.

.

نتایج تکامل ژنتیکی

تکامل ژنتیکی به نتایج متعددی در جهان زیستی منجر می‌شود:

.

ایجاد تنوع زیستی

 تکامل ژنتیکی باعث ایجاد تنوع زیستی در جهان می‌شود. ویژگی‌ها و صفاتی که به بقا و تکثیر گونه های موجودات زنده کمک کرده در طول زمان حفظ می‌شوند و به نسل ‌های آینده منتقل می‌شوند. نسل های بعدی نیز که دارای ژن های مقاوم به تنش ها هستند، علاوه بر ژن های اجدادی، می توانند ژن های تغییر یافته و مقاوم جدیدی را نیز به نسل بعد از خود منتقل کنند.

.

.

تطابق و سازگاری با محیط

 تکامل ژنتیکی، موجب تطابق گونه‌ها با محیط زیست خود می‌شود. فرزندانی که دارای ویژگی‌هایی برای سازگاری با محیط هستند، بیشترین شانس برای بقا و تکثیر دارند. هر محیطی دارای شرایط خاصی از جمله شرایط جغرافیایی، غذایی و حتی فرهنگی است و صرفا افرادی می توانند در آن به بقا ادامه داده و زاد و ولد کنند که بیشترین سازگاری را با محیط زیست خود داشته باشند.

.

تکامل گونه‌ها

تکامل ژنتیکی به تکامل گونه ‌ها و ایجاد گونه‌ های جدید منجر می‌شود. تغییرات ژنتیکی که به طور تدریجی در جمعیت‌ها تجمع می‌یابند، می‌توانند منجر به تشکیل گونه‌های جدید با ویژگی‌های متفاوت شوند. برای مثال می توان دو گونه نئاندرتال و هومو ساپینس (Homo sapiens) را عنوان کرد که هر دو از نیای مشترک بودن اما گونه Homo sapiens به دلیل برتری های ژنتیکی و تکامل سریع تر مغز، گونه غالب شد و انسان های امروزی (انسان های مدرن) را بوجود آورد.

.

نتیجه‌گیری

تکامل ژنتیکی یک فرایند مهم است که در طول زمان به تغییر و توسعه گونه‌ها و تنوع زیستی منجر می‌شود. تغییرات در ژنوم، انتخاب طبیعی و توزیع جمعیت عواملی هستند که تکامل ژنتیکی و تکامل گونه ها را رقم می زنند. این پدیده یعنی تکامل ژنتیکی، مبنای اصلی برای درک تاریخچه زندگی بر روی زمین و تنوع جانداران بوده و از اهمیت فراوانی در زیست‌شناسی و علوم مرتبط برخوردار است.

.

منابع:

•  Bonnard (2012) Mutations In IRX5 Impair Craniofacial Development And Germ Cell Migration Via SDF1.
•  Creighton C (1891). A History of Epidemics in Britain. Cambridge: At the University Press. p. ۱۵۳.

• Kauffman, Stuart A. (۱۹۹۳). The Origins of Order: Self-organization and Selection in Evolution. New York; Oxford: Oxford University Press. ISBN ۹۷۸-۰-۱۹-۵۰۷۹۵۱-۷. LCCN ۹۱۰۱۱۱۴۸. OCLC ۸۹۵۰۴۸۱۲۲.
• Copley, Shelley D. (June 2000). “Evolution of a metabolic pathway for degradation of a toxic xenobiotic: the patchwork approach”. Trends in Biochemical Sciences. ۲۵ (۶): ۲۶۱–۲۶۵. doi:۱۰.۱۰۱۶/S0968-0004(00)01562-0. ISSN ۰۹۶۸-۰۰۰۴.
• Lancaster, Alex K.; Bardill, J. Patrick; True, Heather L.; Masel, Joanna (February 2010). “The Spontaneous Appearance Rate of the Yeast Prion [PSI+] and Its Implications for the Evolution of the Evolvability Properties of the [PSI+] System”. Genetics. ۱۸۴ (۲): ۳۹۳–۴۰۰. doi:۱۰.۱۵۳۴/genetics.109.110213. ISSN ۰۰۱۶-۶۷۳۱. PMC ۲۸۲۸۷۲۰. PMID ۱۹۹۱۷۷۶۶.