Эффект бутылочного горлышка — это ситуация, когда система, процесс или популяция не может функционировать с максимальной эффективностью из-за наличия одного ограничивающего элемента («узкого места»), который определяет общую пропускную способность всей системы.
Представьте себе бутылку: сколько бы жидкости вы ни лили в широкое горлышко, выливаться она будет только с той скоростью, которую позволяет узкое горлышко.
Эффект бутылочного горлышка. Что это?
Резкое сокращение численности популяции в результате какого-либо катастрофического события (природная катастрофа, эпидемия, деятельность человека). После этого выживает лишь небольшая группа особей, чей генетический состав становится основой для всей будущей популяции.
Последствия:
- Снижение генетического разнообразия: Новоя популяция наследует только те гены, которые были у выживших «основателей». Многие аллели (варианты генов) теряются навсегда.
- Дрейф генов: В маленькой популяции случайные события играют большую роль в изменении частот аллелей, чем естественный отбор.
- Инбридинг: Повышается вероятность скрещивания между родственными особями, что может привести к проявлению вредных рецессивных заболеваний.
- Изменение частот аллелей: Редкие аллели в исходной популяции могут стать обычными в новой, и наоборот.
Классические примеры:
- Гепарды: Все современные гепарды произошли от очень небольшой группы особей несколько тысяч лет назад. У них крайне низкое генетическое разнообразие, что создает проблемы с воспроизводством и устойчивостью к болезням.
- Северные морские слоны: В 1890-х годах на них охотились так интенсивно, что осталось всего около 20 особей. Сейчас их численность восстановилась, но генетическое разнообразие очень низкое.
- Люди: Неафриканское человечество произошло от сравнительно небольшой группы людей, мигрировавшей из Африки, что объясняет меньшее генетическое разнообразие у народов других континентов по сравнению с африканцами.
Задание
Современная популяция гепардов характеризуется крайне низким генетическим разнообразием, что делает ее уязвимой для болезней. Считается, что в прошлом вид прошел через "эффект бутылочного горлышка". Объясните суть этого эволюционного процесса. Почему, даже если численность популяции восстанавливается, ее генетическое разнообразие остается низким в течение долгого времени?
Элементы ответа
- Эффект бутылочного горлышка" — это резкое, катастрофическое сокращение численности популяции.
- В результате этого события большинство аллелей, имевшихся в исходной популяции,случайным образом теряется вместе с погибшими особями.
- Выжившая небольшая группа особей обладает лишь малой частью исходного генетического разнообразия.
- Вся последующая восстановленная популяция будет потомками этой группы, и ее генофонд останется обедненным.
- Восстановление генетического разнообразия путем возникновения новых мутаций — это чрезвычайно медленный процесс, занимающий тысячи и миллионы лет.
