[muzyka]

Cześć, z tej strony Michał z kanału

Magobiologia. Witam was bardzo

serdecznie w następnym odcinku z

ewolucji. Dzisiaj opowiemy sobie o

dryfie genetycznym, czyli drugim

mechanizmie ewolucyjnym. Poprzednio

mówiliśmy sobie o doborze naturalnym, o

rodzajach tego doboru naturalnego i to

właśnie z doborem naturalnym bardzo

często ewolucja jest kojarzona.

Natomiast istnieje jeszcze jeden

mechanizm ewolucyjny, który musimy

poznać. No i właśnie dzisiaj o tym

mechanizmie sobie troszeczkę opowiemy.

Yyy jak zwykle na początku reklama,

czyli kursy maturalne. Jeżeli nie masz

czasu już, bo matura zapasem

przynajmniej w 2026 roku. Y jeżeli masz

czasu na naukę, tak

dużej ilości materiału, no to zachęcam

do kupna kursów Last Minute, w którym

znajdują się wyłącznie

i wyłącznie, ale to również zaleta tego

kursu.

zagadnienia maturalne z podstawy

programowej. Są tam również rozwiązane

zadania z nowej podstawy programowej,

więc jeszcze raz zachęcam do kupna. A o

czym rozmawialiśmy ostatnio? Ostatnio

rozmawialiśmy właśnie o rodzajach doboru

naturalnego. Mówiliśmy sobie o doborze

kierunkowym,

o doborze stabilizującym oraz o doborze

rozrywającym.

Przedstawialiśmy takie histogramy

cech w populacji. Tutaj widzieliśmy

średnią populacyjną oznaczoną tym takim

trójkącikiem. No i widzimy, że

przeżywalność yyy jeżeli jest taka

liniowa yyy no to ten rozkład nam się

przesunie w prawo, no bo te osobniki

tutaj miały lepszą przeżywalność, więc

rozkład się przesunął troszkę w prawo. W

przypadku doboru stabilizującego ta

krzywa przeżywalności jest takim

rozkładem Gausa. I widzimy, że tutaj te

osobniki powiedzmy średnie, mają

największą przeżywalność. No i z tego

wynika właśnie późniejszy rozkład

populacji w takim taki zwężony dzwon. No

i dobór rozrywający, czyli odwrotność

doboru stabilizującego,

czyli osobniki, które są na skrajach,

mają bardzo dobrą przewrżywalność. No i

widzimy, że ten rozkład tak jakbyśmy

trochę ścieli, ten środek po prostu

wygląda na dole. No właśnie dzisiaj dryb

genetyczny, czyli mechanizm, który jest

losowy. Dryw genetyczny to jest taki

losowy proces z który po prostu nazywamy

losową zmianą częstości alleli. On

wynika z faktu, że populacje składają

się ze skończonej liczby osobników. My

mówiliśmy kiedyś o prawie Hardego

Weinberga i mówiliśmy wtedy, że

zakładamy, że populacja ma nieskończoną

liczbę osobników. No oczywiście tak w

przypadku ewolucji nie jest. Mamy

populacje, które składają się z małej

liczby osobników. No i właśnie, jeżeli

mamy małą liczbę, liczbę osobników, to

często mamy do czynienia z małą

różnorodnością genetyczną. Ta populacja

po prostu nie jest stabilna. Tak jakie

mamy przyczyny, które prowadzą do dryfu

genetycznego? Mamy losową śmiertelność i

losową segregację alleli w gametach.

Losowa śmiertelność jest tutaj bardzo

kluczowa i wydaje mi się, że to jest

dość, jeżeli zrozumiecie dlaczego to

jest przyczyna dryfu genetycznego, to

łatwo to później wam jakoś do głowy

wejdzie. No bo jeżeli my nie mamy

śmiertelności osobnika, która jest

uzależniona

od jego cech, tylko po prostu jest

losowa, na przykład w wyniku katastrofy

jakiejś, tak nagle uderza meteoryt i nie

nieważne czy osobnik jest zielony czy

czerwony, dostaje meteorytem równie

dobrze, więc umiera. Y i w tym przypadku

mamy właśnie do czynienia z dryfem

genetycznym. Dokładniej jest to tak

zwany efekt wąskiego gardu. A to co

powiedziałem, ta katastrofa. My o takiej

katastrofie sobie dzisiaj powiemy

dokładniej. yyy o katastrofę, która nam

się przydarzyła yyy w przeszłości, to

znaczy ludziom się przydarzyła w

przyszłości. Yyy i no właśnie tak się

przedstawia dryw genetyczny w postaci

takiej yyy butelki yyy ze zwężoną

szyjką. Y, widzimy tutaj osobniki yyy,

które są bardzo różne, no ale w pewnym

momencie mamy takie wąskie gardło, czyli

nagle coś się dzieje, jakaś katastrofa

na przykład yyy i y i mamy tylko

niektóre osobniki, które przechodzą, ale

zupełnie jest to losowe, tak po prostu

jakiś osobnik nagle znajdował się po

prostu tuż obok uderzenia meteorytu.

Okej. No i potomstwo oczywiście to jest

losowa kombinacja genów rodziców. Y

tutaj nic się yyy nic się nie zmienia.

Po prostu mamy mechanizm zupełnie

losowy. Yyy tutaj w przypadku doboru

naturalnego my możemy mówić, że to jest

nieprzypadkowy mechanizm. To znaczy on

nie ma konkretnego celu. Dobór naturalny

nie ma celu, ale yyy jest uzależniony.

Przeżywalność y czy czy rozrodczość jest

uzależniona

od cech, które dany osobnik ma. W tym

przypadku, w przypadku dryfu

genetycznego, nie? To jest mechanizm

zupełnie losowy. No dobra, to jakie mamy

cechy dryfu genetycznego? Jest to

mechanizm bezkierunkowy, czyli po prostu

nie prowadzi w konkretnym kierunku, bo

jest lasowy. Im mniejsza populacja, tym

jest silniejszy, co za chwilę zobaczymy

sobie na tym schemacie i prowadzi do

utraty różnorodności genetycznej

populacji. Zobaczmy, tutaj mamy takie

wykresy. Tutaj mamy na osi ox generację,

inaczej pokolenie

i częstość jakiegoś alle lu p. I tutaj

kilka razy zostały powtórzone takie

symulacje komputerowe, które pokazują

jak zmienia się częstość tego all P w

zależności od liczebności populacji. No

i tu mamy populację, która równa się 500

000 osobników i widzimy, że ta częstość

Allelu Poleń

jest dość stabilna. Widzimy, że tu się

już te powoli te linie rozchodzą, no ale

to jest jakieś małe są małe rozejścia.

Cały czas jest on równy swojej

praktycznie częstości wyjściowej, czyli

0,5.

W przypadku 50 000 już widzimy, że te

różne symulacje powodują, że ta częstość

tego allelu zaczyna

zaczyna skakać. Tak, w 5000 również już

mamy jakieś większe fluktuacje. 500.

Zobaczmy, że w przypadku tej niebieskiej

linii, tej niebieskiej symulacji, LP

został zupełnie stracony. Tutaj ta

częstość spadła do zera, więc po prostu

został wyrzucony z populacji w wyniku

jakiś losowych zmian właśnie w wyniku

dryfu genetycznego. Jeżeli mamy 50

osobników, to widzimy, że w raz dwa trzy

w trzech albo czterech tutaj przypadkach

utraciliśmy zupełnie ALLP. Natomiast w

przypadku jednej symulacji allp stał się

jedynym allelem. On się utrwalił w tej

populacji i ma częstość jeden. A w

przypadku kiedy mamy pięć osobników

populacji to mamy to analogiczną

sytuację co tutaj, tylko znacznie

znacznie szybciej. Więc widzimy, że w

przypadku mniejszych populacji ten dryw

genetyczny działa po prostu silniej.

Mamy silniejsze te zjawiska losowe,

które działają na na populację, bo kiedy

mamy populację, która jest duża i stanie

się, bo my mówimy, ja powiedziałem wam o

meteorycie, ale zjawisk losowych, które

mogą powodować wąskie gardło jest bardzo

dużo. No nie wiem, jakaś nawałnica

chociażby, jakiś grad, cokolwiek. Tak?

Jeżeli mamy dużą populację, to te

populacja nie ucierpi na tym tak bardzo,

no bo dotknie ten kataklizm tylko małą

część osobników, prawda? Więc ona będzie

dość stabilna, ale jak mamy pięć

osobników i nagle walnie po prostu jakiś

jakaś nawałnica przyjdzie, no to jeden

osobnik po prostu, który akurat ma ten

allp przeżyje i w ten sposób ten allel

utrwali się w populacji w zupełnie

nieuzasadniony sposób. Tak to znaczy ten

allel nie wcale nie musiał nieść żadnych

cech adaptacyjnych, ale o tym jeszcze

sobie dzisiaj porozmawiamy.

Tak. Prowadź do lokalnych różnic w

częstości genów.

i utrwalanie alelu to co powiedziałem

mimo jego braku adaptacyjności czyli po

prostu allel może nieść jakąkolwiek

cechę dobra no i tutaj mamy jeszcze taki

eksperyment na muszkach owocówkach gdzie

mieliśmy

homozygotę BW i BW75 też homozygotę tu

chyba różniły się czerwonymi i białymi

oczkami z tego co widzę i mieliśmy 107

populacji takich ich po 16 osobników,

więc bardzo, bardzo małe populacje i

sobie te muszki krzyżowali naukowcy. W

każdej populacji było 16 osobników.

No i co myśmy tutaj zaobserwowali, że

zauważcie, że w przypadku 30 populacji

ten allel BW75,

on został zupełnie utracony. Mamy zero

tutaj. Natomiast w przypadku 28 utrwalił

się, tak? Czyli mamy we wszystkich

osobnikach BW75.

Y, a to jest cecha, która jest zupełnie

nieadaptacyjna. To znaczy to są po

prostu cechy, które dotykają koloru oczu

i w tym przypadku wyłącznie zjawiska

losowe spowodowały, że te allele tak

bardzo się utrwaliły. Gdyby ta populacja

była większa, to powinniśmy mieć taki

bardziej rozlany rozkład, tak? to co

widzieliśmy na poprzednim slajdzie,

czyli tutaj w tym przypadku te częstość

tych alleli nie powinna tak po prostu

skakać. A w przypadku takim, kiedy po 19

generacjach mamy już utrwalenie bądź

utratę jakiegoś allelu, no to mamy yyy

dryw genetyczny i możemy mieć po prostu

taka populacja może mieć problem.

Dobra. No i teraz przechodzimy do

efektywnej wielkości populacji. I to

jest taka, to jest taki, jakby to

powiedzieć,

taki

taka definicja,

która bardzo nam się przyda, bo to jest

definicja, która może was później

zaskoczyć. Y, efektywna wielkość

populacji to jest, przeczytajmy

teoretyczna liczebność populacji, w

której wszystkie osobniki przystępują do

rozrodu i która zachowuje się pod

względem dryfu genetycznego yyy tak samo

y jak yyy analizowana rzeczywista

populacja, czyli po prostu ile osobników

musi się rozmnażać, żeby w tej

populacji, żeby dryw genetyczny działał

tak samo jak na populację, która jest

rzeczywista.

U człowieka ta wielkość wynosi 20 000

osobników,

a jest nas troszkę więcej, bo ponad 8

miliardów.

To wynika z tego, że myśmy w przeszłości

przeżyli wąskie gardło, o którym dzisiaj

troszeczkę opowiemy. U szympansów ta

rzeczywista wielkość, efektywna wielkość

populacji jest troszkę większa. Ona chba

wynosi 23 000 osobników. Tutaj

przedstawiłem mirungę północną.

To jest taki sak, który został prawie

wytępiony w XIX wieku i on właśnie to

wytępienie można traktować dla tego

gatunku jak właśnie taką katastrofę

naturalną, która spowodowała wąskie

gardło i ta efektywność efektywna

wielkość populacji u Mirungi Północnej

jest bardzo bardzo niska. Yyy, no i yyy

to jest oczywiście źle, bo na taką

populację działa bardzo mocno yyy dryw

yyy genetyczny.

Dobra, no i mamy dwa podstawowe

mechanizmy, jeśli chodzi o dryw

genetyczny. Jest efekt założyciela i

efekt wąskiego gardła. Yyy, na początku

y powiemy o efekcie założyciela. I to

jest efekt, który jak sama nazwa

wskazuje, bierze się od jakiegoś

osobnika bądź kilku osobników, które

zakładają nową populację, czyli one się

na przykład oddzielają gdzieś i

zasiedlają inny teren, ale jest ich

bardzo, bardzo mało.

Więc jeśli jest ich bardzo mało, to mamy

też dość ubogi, ubogą pulę genową takiej

nowej populacji.

Więc co to powoduje? To powoduje, że po

prostu może działać dryw, że zadziałał

dryw genetyczny. No bo my jakby losowo

wybraliśmy te kilka osobników, które

zakładają nową populację, więc nagle te

częstości alleli w nowej populacji

wyglądają bardzo tak nienaturalnie. To

znaczy nagle na przykład osobnik, który

ma czerwone oczy, zakłada nową

populację, mimo że w starej populacji on

był jedynym takim osobnikiem, który miał

czerwone oczy. E, no i w tej nowej

populacji wszystkie osobniki będą miały

czerwone oczy, przynajmniej jeśli będzie

to warunkowana cecha dominująco.

Y, recesywnie,

tak? No bo jeżeli jest dominująco, to

mógł być heterozygotą

i później mogłyby się pokazać te

homozygoty recesywne dalej w

populacjach.

Dobra. I mamy przykład zeberki

timorskiej, bardzo obrazowy. Zaraz

zobaczycie fajny bardzo wykres na temat

tej zeberki. Ona żyje w Australii na

wyspach sundajskich. To są wyspy, które

należą do Indonezji. Populacja sundajska

tej zeberki timorskiej powstała z

populacji australijskiej

i populacja sundajska wywodzi się od

dziewięciu osobników. No i zobaczmy

sobie tutaj ten wykres. Mamy 2 miliony

lat temu populację australijską, która

ma rzeczywistą

tą, przepraszam, efektywną wielkość

populacji 18760

osobników i z tych osobników oddzieliło

się dziewięć, które założyły populację

suundajską, która teraz wynosi 26750

osobników. Populacja australijska 7

milionów. 1 milion lat temu właśnie

nastąpiło to oddzielenie się tych

populacji. Więc widzimy, że wyłącznie

dziewięć osobników to jest efektywna

wielkość populacji w przypadku populacji

sundajskiej.

Tak działa dryw genetyczny na tą

populację jak na te dziewięć osobników.

Dobra, mamy dalej efekt założyciela,

który będzie widoczny w populacji

ludzkiej. I tutaj mamy przedstawione

bardzo ciekawe wykresy. To znaczy mamy

kolebkę ludzkości, czyli Afrykę,

Etiopię.

No i widzimy tutaj różne migracje. Mamy

migracje tu, tu w Afryce oczywiście, no

ale również migracje do Europy, do Azji

oraz do Ameryk.

I co na ten temat możemy powiedzieć,

jeśli chodzi o dryw genetyczny? No

powiedzieliśmy przed chwilą o zaberce

Timorskiej i o tym, że oddzielają się

jakieś osobniki, osobniki z populacji i

zakładają nowe populacje i to powoduje,

że mają tą efektywną wielkość populacji

mniejszą. No ale tak samo jest u

człowieka. No bo tutaj nie z Afryki nie

poszły wszystkie ludy, tylko jakaś część

się tylko oddzieliła i zasiedlała dalej

te tereny w na ziemi. Więc powinniśmy

obserwować taką sytuację. że czym dalej

jesteśmy od Afryki, tym z nami jest

gorzej, to znaczy tym mniejszą mamy

różnorodność genetyczną. No i naukowcy

to zbadali. Tutaj mamy odległość od

Adisabeby, czyli stolicy Etiopii i mamy

średnią heterozygotyczność,

czyli taką miarę różnorodności

genetycznej człowieka. No i co my tu

widzimy? No widzimy, że największą

różnorodność genetyczną widzimy w Afryce

właśnie. Później Europa, centralna i

południowa Azja, Bliski Wschód.

I mamy dalej oceanie i Ameryki, bo do

Ameryk dotarliśmy jako ostatni. Czyli

faktycznie widzimy, że w populacji

człowieka również widać efekt

założyciela, bo czym dalej jesteśmy od

równika, tym dalej tym gorzej, jeśli

chodzi o różnorodność genetyczną, bo tak

zadziałał dryw genetyczny.

No i efekt wąskiego gardła. To już

mówiliśmy na przykładzie tej mirungi,

ale ogólnie już mówiłem, że to w

przypadku katastrof ten dryw genetyczny

obserwujemy.

I tutaj mamy tak zwaną erupcję super

wulkanu Toba. To jest to był wulkan,

który jest w który był w Indonezji na

Sumatrze, największej wyspie

indonezyjskiej.

I teraz w miejscu tego tej kaldery,

czyli chyba to się tak się nazywa

kaldera, czyli to co pozostaje po

wybuchu, jest teraz jezioro Tuba Toba.

Yyy i ta erupcja superwulkanu była tak

gigantyczna yyy że niektórzy naukowcy,

chociaż od tego się powoli odchodzi,

sądzą, że yyy to spowodowało zimę y

wulkaniczną, czyli po prostu yyy nagle

te pozostałości po wybuchu tego wulkanu

y spowodowały, że m

że temperatura na Ziemi spadła bardzo

mocno i to mogło doprowadzić do spadku

populacji ludzkiej. do kilkudziesięciu

tysięcy osobników i z tego właśnie

wynika ta efektywna wielkość populacji

człowieka równa 20 000 osobników. Czy to

jest prawda, że to wybuch superwulkanu

Toba spowodowało ten spadek

liczby m ludzi na świecie tam

kilkadziesiąt tysięcy lat temu? Nie

wiadomo. Nie wiadomo. Przypuszcza się

też, że to właśnie mogło mieć związek z

tym super wulkanem Toba. Na pewno doszło

do takiego spadku gwałtownego. Coś się

musiało stać, jakaś katastrofa musiała

się zdarzyć. Czy to była katastrofa

związana z super wulkanem TOBA w

Indonezji? Nie wiadomo.

Więc to jeszcze będzie

pewnie w przyszłości wyjaśnione, chociaż

czytałem, że ta ta erupcja superwulkanu

Toba jest jedną z najbardziej zbadanych

erupcji w historii

w historii y

no nie wiem jak się nazywa

geologii. Tak, geologia bada chyba

wybuchy wulkanów. Dobra. No i tutaj

widzimy taki schemat przedstawiający

mechanizm efektu wąskiego gardła. Mamy

rozmiar populacji, czas, tutaj ta

katastrofa, czyli chociażby właśnie

wybuch tego wulkanu. No i co się może

stać? Może doprowadzić do odrodzenia i

może doprowadzić do wymarcia taka taki

efekt wąskiego gardła, ale to odrodzenie

powoduje, że efektywna wielkość

populacji już się będzie cały czas

utrzymywała na tym poziomie.

Jeszcze właśnie dryw genetyczny, czyli

co wpływa na utrwalanie się mutacji, bo

my mówiliśmy ostatnio o tym, że mamy

mutacje pozytywne, mutacje negatywne,

mutacje neutralne,

ale mówiliśmy o tym, że one zależą od

współczynnika selekcji, czyli s. Jeżeli

on był dodatni, no to pozytywna cecha,

tak? Zero neutralna, negatywny, czyli

niekorzystna cecha. I widzimy tutaj, że

tak naprawdę to prawdopodobieństwo

utrwalenia się mutacji zależy nie tylko

od współczynnika selekcji, czyli S, ale

również od efektywnej wielkości

populacji. Jeżeli mamy tutaj, znaczy

tutaj mamy iloczyn, tak tych dwóch

czynników. Yyy, więc pamiętajmy o tym,

jak będziemy yyy myśleć właśnie o yyy o

tych yyy kwestiach, że nie tylko

współczynnik selekcji, ale właśnie

efektywna wielkość populacji. Dla tych

małych yyy populacji cechy, które

normalnie są neutralne, yyy, czyli mają

y małą wartość bezwzględną współczynnika

selekcji, one nagle stają się, znaczy

bardzo łatwo się utrwalają albo znikają,

więc o tym należy pamiętać.

Dobra. No i ostatni slajd. To jest dość

ciekawy slajd na temat przeskakiwania do

liny adaptacyjnej.

Tutaj mamy pokazane dostosowanie

osobników i widzimy, że ono jest tutaj

jeden, tutaj jeden, a tu jest taka

dolinka. Czyli osobni osobniki, żeby

przejść z jednego fenotypu, który ma

dostosowanie jeden do drugiego fenotypu,

który ma dostosowanie jeden, muszą

przejść przez fenotypy, które mają

niższe dostosowanie. Tak, to jest taka

taka dolina właśnie adaptacyjna, czyli

mamy tutaj jakieś minimum lokalne, które

te osobniki muszą przejść i okazuje się,

że dla dużych populacji ten przeskok

jest trudniejszy niż dla małych. Znowu

mamy symulacje komputerowe częstości

częstość Lup. I zauważmy, że w przypadku

kiedy mamy wielkość

wielkość efektywną populacji 1000

osobników to ta ten przeskok następuje

raz. Tutaj był względny jeszcze

stabilizacja w tym minimum lokalnym,

jeśli chodzi o dostosowanie i później

ten ALLP

miał już częstość taką bliską tej, która

odpowiada dostosowaniu jeden. Natomiast

w przypadku kiedy mamy przepraszam, tu

jest 100 000 osobników, tutaj mamy 1000

osobników, to widzimy, że to

przeskakiwanie między tymi fenotypami,

czyli to przeskakiwanie doliny

adaptacyjnej następuje bardzo często

w przypadku tych mniejszych populacji.

Więc jeżeli mamy wskazać jakąś pozytywną

cechę dryfu genetycznego, to właśnie to

przeskakiwanie dolin adaptacyjnych w

przypadku mniejszych populacji jest to

znacznie łatwiejsze.

I to wszystko już w tym materiale.

Zachęcam do odwiedzenia Facebooka oraz

Instagrama, a także do odwiedzenia

kanału partnerskiego Lus Chemia, na

którym znajdują się analogiczne filmy z

chemii dla matzystów. Yyy to wszystko w

tym odcinku. Jeżeli macie jakiekolwiek

yyy pytania, piszcie w komentarzach, a

my widzimy się w następnych materiałach.

Trzymajcie się.