Hành trình Khoa học, Không gian và Thời gian!
Một nghiên cứu mới cho thấy sự biến động về quy mô dân số trong quá khứ đã có tác động đáng kể đến quần thể hải cẩu đương đại và ước tính nguy cơ nghèo di truyền ở các loài được điều tra.
Một nghiên cứu mới do Ludwig-Maximilians-Universitaet (LMU) dẫn đầu ở Munich cho thấy các biến động về quy mô dân số trong quá khứ đã có tác động đáng kể đến quần thể hải cẩu đương đại và ước tính nguy cơ nghèo di truyền ở các loài được điều tra.
Trong quá trình lịch sử của Trái đất, sự tiến hóa đã tạo ra một phạm vi đa dạng sinh học to lớn, từ đó cho phép xuất hiện các hệ sinh thái phức tạp, giàu loài. Sự sẵn có của mức độ biến đổi di truyền đầy đủ là điều kiện tiên quyết cơ bản cho sự tiến hóa. Do đó mức độ biến đổi di truyền cao hơn làm tăng khả năng bất kỳ dân số nhất định nào cũng có thể thích nghi với điều kiện môi trường mới và vẫn linh hoạt tiến hóa. Các nhà khoa học dẫn đầu bởi nhà sinh vật học tiến hóa LMU Jochen Wolf đã kiểm tra sự biến đổi di truyền của nhiều loài hải cẩu và cho thấy một phần lớn biến dị ngày nay là do sự biến động lịch sử trong quy mô dân số. Ngoài ra, các tác giả sử dụng kết quả phân tích bộ gen của họ để rút ra một tham số cho phép họ đánh giá nguy cơ nghèo đói di truyền và giao phối cận huyết để đóng dấu quần thể ngày nay. Nghiên cứu mới xuất hiện trên tạp chí Sinh thái tự nhiên & tiến hóa (Nature Ecology & Evolution) .
Biến thể di truyền là sản phẩm của các đột biến ngẫu nhiên, được truyền từ thế hệ này sang thế hệ khác. Tuy nhiên, đột biến cũng có thể bị mất, do ảnh hưởng của ‘tắc nghẽn di truyền’. Những vướng mắc như vậy có thể xảy ra khi một phần lớn dân số bị mất. “Người ta thường cho rằng các quần thể được tạo thành từ nhiều cá thể có khả năng biểu hiện mức độ biến đổi di truyền cao,” Wolf nói. “Chúng tôi hiện đã thử nghiệm giả định này cho 17 loài hải cẩu, bằng cách phân tích sự khác biệt di truyền giữa 458 động vật từ 36 quần thể.”
Vì biến thể di truyền được tìm thấy trong các quần thể ngày nay có thể cho chúng ta biết rất nhiều về cấu trúc di truyền của tổ tiên của họ, các tác giả của nghiên cứu có thể suy luận từ dữ liệu của họ về sự thay đổi của thời gian. Dữ liệu di truyền giống như một chiếc kính hiển vi cho phép chúng ta nhìn vào quá khứ. Sự khác biệt giữa các trình tự gen càng lớn, càng xa thời gian tổ tiên chung cuối cùng của chúng sống. Các phân tích của nhóm nghiên cứu cho phép chúng ta nhìn lại hàng ngàn và thậm chí hàng triệu năm, và chúng ta có thể thấy rằng nhiều quần thể phải trải qua những tắc nghẽn di truyền rất hẹp. – nói cách khác, đã giảm đáng kể kích thước – trong khi những người khác trải qua sự mở rộng đáng kể.
Các nhà nghiên cứu sử dụng “quy mô dân số hiệu quả” như là thước đo mức độ biến đổi gen trong dân số. Tham số này được định nghĩa là số lượng cá thể, trong điều kiện lý tưởng, sẽ được dự kiến sẽ thể hiện mức độ khác nhau về di truyền như dân số thực sự quan tâm. Kích thước quần thể hiệu quả có liên quan đến nhưng nhỏ hơn nhiều so với kích thước thực tế của dân số thực, bởi vì tham số này bao gồm các tác động của các yếu tố như hành vi sinh sản. Hải cẩu đực ở một số loài cạnh tranh mạnh mẽ đối với con cái. Điều đó ngụ ý rằng những con đực ít chiếm ưu thế hơn có thể không có cơ hội sinh sản, do đó làm giảm phạm vi biến đổi di truyền ở thế hệ sau. Nhóm của Wolf đã đánh giá tác động của những hiệu ứng như vậy.
Tỷ lệ hiệu quả so với quy mô dân số thực tế thường được sử dụng để suy luận liệu một dân số nhất định có đủ biến đổi di truyền để tồn tại trong dài hạn hay không. Một thương số rất thấp đóng vai trò là tín hiệu cảnh báo, vì các quần thể có mức độ biến đổi thấp đặc biệt dễ bị ảnh hưởng bởi cận huyết, trong số những thứ khác, làm tăng nguy cơ mắc bệnh. Hầu hết các nghiên cứu di truyền được thực hiện trong bối cảnh bảo tồn đánh giá mức độ biến đổi di truyền chỉ qua một vài thế hệ. Mặt khác, cuộc điều tra của các nhà khoa học đã kéo dài thời gian quay trở lại. Vì vậy, chúng ta có thể tính đến sự biến động của quy mô dân số và có thể tính toán kích thước dân số mà nhóm mong đợi sẽ tìm thấy ngày nay do sự biến đổi di truyền.
Các kích thước dân số dự kiến sau đó được so sánh với các kích thước thực tế của chúng bằng một thủ tục thống kê phức tạp, cho thấy liệu dân số còn lại lớn hơn hay nhỏ hơn giá trị dự kiến. “Điều này sau đó cho chúng ta biết nếu một quần thể có nguy cơ vì kích thước hiện tại của nó quá nhỏ để duy trì loài đó trong thời gian dài hơn”, Wolf nói. Trong bối cảnh này, số lượng cá nhân tuyệt đối có thể gây hiểu nhầm. Ví dụ, chỉ có 400 con hải cẩu vòng Saimaa sống sót trong tự nhiên và loài này được coi là có nguy cơ tuyệt chủng. “Tuy nhiên, theo quan điểm di truyền, mặc dù số lượng nhỏ, chúng tôi không hy vọng chúng sẽ gặp vấn đề trong tương lai gần, vì động vật rất đa dạng, “.
Các dấu hiệu cho thấy chúng định cư trong môi trường sống hiện tại của chúng chỉ một thời gian ngắn trước đây – theo thuật ngữ tiến hóa – và chúng giữ lại đầy đủ các biến thể đặc trưng cho tổ tiên của chúng. Tình hình ở Galapagos khá khác biệt. Cũng vậy, quần thể hải cẩu và sư tử biển nhỏ, nhưng mức độ biến đổi di truyền của chúng cũng thấp – một yếu tố không được phản ánh trong giá trị của tỷ lệ thông thường của hiệu quả so với quy mô dân số thực tế.
Nghiên cứu cho thấy các phân tích genom so sánh của quần thể động vật tạo thành một công cụ quan trọng để xác định các quần thể dễ bị tổn thương để có biện pháp bảo vệ. nhưng mức độ biến đổi di truyền của chúng cũng thấp – một yếu tố không được phản ánh trong giá trị của tỷ lệ thông thường của hiệu quả so với quy mô dân số thực tế.
Nghiên cứu cho thấy các phân tích genom so sánh của quần thể động vật tạo thành một công cụ quan trọng để xác định các quần thể dễ bị tổn thương để có biện pháp bảo vệ. nhưng mức độ biến đổi di truyền của chúng cũng thấp – một yếu tố không được phản ánh trong giá trị của tỷ lệ thông thường của hiệu quả so với quy mô dân số thực tế.
Nghiên cứu cho thấy các phân tích genom so sánh của quần thể động vật tạo thành một công cụ quan trọng để xác định các quần thể dễ bị tổn thương để có biện pháp bảo vệ.
Nguồn truyện:
Tài liệu được cung cấp bởi Ludwig-Maximilians-Đại học München . Lưu ý: Nội dung có thể được chỉnh sửa cho kiểu dáng và độ dài.
Tạp chí tham khảo :