基因流：机理，后果和实例 - 生物学

该基因的流动或基因流动，在生物学，是指基因的从一个人口到另一个的运动。通常，该术语在迁移的意义上与迁移过程同义使用。

迁徙通常指的是个人为了寻求更好的条件或出于生殖目的从一个地区到另一个地区的季节性迁移。但是，对于进化生物学家而言，迁移涉及种群之间一组基因的等位基因转移。

来源：杰西卡·克鲁格（Jessica Krueger），来自Wikimedia Commons

根据种群遗传学，进化被定义为等位基因频率随时间的变化。

遵循Hardy-Weinberg平衡原理，频率会随以下条件而变化：选择，突变，漂移和基因流。因此，基因流动被认为是非常重要的进化力。

基因流动的机制

导致基因运动的机制和原因与研究组的固有特征密切相关。它可能是由于某些人处于生殖状态而移入或移出而发生的，也可能是由于配子运动引起的。

例如，一种机制可能是偶然将动物形式的少年形式散布到遥远的种群中。

对于植物，机制更容易确定。植物配子以不同的方式运输。一些世系利用非生物机制（例如水或风）将基因携带到遥远的种群中。

同样，存在生物扩散。许多节食动物参与种子的传播。例如，在热带地区，鸟类和蝙蝠在传播对生态系统非常重要的植物方面起着至关重要的作用。

换句话说，迁移率和基因流取决于所研究谱系的扩散能力。

为了研究迁移对Hardy-Weinberg平衡的影响，通常将岛屿模型用作简化模型（岛屿-大陆迁移模型）。

由于该岛的人口相对于大陆人口而言相对较小，因此从该岛到大陆的任何基因转移都不会影响该大陆的基因型和等位基因频率。

因此，基因流动只会在一个方向产生影响：从大陆到岛屿。

要了解迁移事件对岛屿的影响，请考虑一个具有两个等位基因A ₁和A ₂的基因座的假设示例。我们必须找出基因向岛的移动是否引起等位基因频率的变化。

假设A ₁等位基因的频率等于1-这意味着它在种群中是固定的，而在大陆种群中，它是A ₂等位基因是固定的。在该岛上的个人成熟之前，有200个人迁移到该岛。

基因流动后，频率将改变，现在80％将是“本地”，而20％是新的或大陆性的。通过这个简单的例子，我们可以证明基因运动如何导致等位基因频率变化-进化中的关键概念。

当两个种群之间存在明显的基因流动时，最直观的结果之一是，此过程负责稀释两个种群之间的可能差异。

这样，基因流可以与其他进化力以相反的方向作用，而其他进化力则试图保持遗传库的组成差异。例如自然选择机制。

第二个结果是有益等位基因的传播。我们假设通过突变产生了一个新的等位基因，该等位基因为其载体带来了一定的选择优势。当发生迁移时，新的等位基因将被迁移到新的种群中。

物种的生物学概念是众所周知的，并且肯定是使用最广泛的。该定义符合群体遗传学的概念方案，因为它涉及基因库-等位基因频率改变的单位。

按照定义，通过这种方式，基因不会从一个物种传递到另一物种-没有基因流-因此，物种表现出某些特性，可以使它们分化。遵循这一思路，基因流动解释了物种为何形成“集群”或物候群的原因。

此外，基因流的中断对进化生物学具有至关重要的影响：在大多数情况下，它导致物种形成事件或新物种的形成。基因流动可能会受到不同因素的干扰，例如地理障碍的存在，求偶层面的偏好以及其他机制。

反之亦然：基因流的存在有助于该区域中所有生物作为一个物种存在。

蛇Nerodia sipedon的迁徙是一个有据可查的从大陆种群到岛屿的基因流动案例。

该物种是多态的：它可能具有显着的带状分布图或根本没有条带。为简化起见，着色由一个基因座和两个等位基因决定。

一般而言，该大陆的蛇的特征是表现出带状图案。相反，那些居住在这些岛屿上的人没有它们。研究人员得出结论，形态上的差异是由于每个区域所承受的选择压力不同所致。

在岛屿上，人们倾向于在海滩岸边的岩石表面上享受日光浴。乐队的消失被证明有助于伪装在岛屿的岩石上。可以使用标记和重新捕获实验来检验该假设。

由于这种适应性原因，我们希望该岛的人口完全由未成群的生物组成。但是，事实并非如此。

每一代都有来自非洲大陆的一组新的带状生物。在这种情况下，迁移是反对选择的力量。