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基因漂移

鎖定
羣體遺傳學中,所謂基因漂移是指一個羣體的遺傳變異轉移到另外一個羣體的現象。基因漂移是生物種羣間遺傳多樣性轉移的重要機制。高水平基因漂移可降低兩個羣體間的遺傳分化,增加同質性。在某些情況下,基因漂移可能導致一個物種或種羣的基因庫中增加新的遺傳變異。許多因素可以影響不同羣體之間的基因漂移速率,這些因素包括物種本身的特性(比如擴散移動性)、羣體間的物理距離和羣體大小等。因高度分離缺乏基因漂移的羣體,易發生近親繁殖。
中文名
基因漂移
外文名
gene flow/gene drift
學    科
生物科學
別    名
基因漂流,基因逃逸

基因漂移簡介

基因漂移,又稱基因漂流,基因逃逸
英文名:gene flow/gene drift
是指一個羣體的遺傳變異轉移到另外一個羣體的現象 [1] 
基因漂移 基因漂移
研究表明,油菜、甘蔗、萵苣、草莓、向日葵、馬鈴薯以及禾本科作物均有向其近緣野生種的自發基因轉移,甚至不同屬間的基因漂移也有可能發生

基因漂移基因漂移的屏障

當基因漂移被物理屏障阻斷時,就會導致異域物種形成或物理隔離,不允許同一物種的種羣交換遺傳物質。基因漂移的物理屏障通常是但並非總是自然發生的 。物理隔離包括無法逾越的山脈、海洋或廣闊的沙漠。在某些情況下,它們也可能是人為的屏障,比如中國的長城有效阻礙了本土植物種羣間的基因漂移。生長在長城兩側的同一物種的植物已出現遺傳差異,因為幾乎沒有基因漂移發生,不能提供基因庫的重組 [2] 
同域物種形成/生殖隔離
當來自同一祖先的新物種在同一地區出現時會發生同域物種形成 [3]  。這通常是生殖隔離的結果。新舊物種可以生活在相同的環境中,但由於生殖障礙、斷裂生殖、特異性的傳粉者,或由於有限的雜交或雜交產生不育雜交後代等,新舊物種間的基因漂移非常有限。

基因漂移種間的基因漂移

水平漂移
水平基因漂移(HGT)指的是生物體之間發生的通過非傳統繁殖方式發生的基因漂移。這些方法包括轉化(直接從周圍環境吸收遺傳物質)、融合(兩個細菌細胞間通過細胞-細胞直接接觸進行遺傳物質轉移)、轉導(噬菌體病毒將遺傳物質直接注射進入宿主細胞)或GTA-介導的轉導(由細菌產生的病毒樣物質介導的基因轉移 [4]  。利用單基因作為系統發育標記,在HGT存在的情況下,很難追蹤生物的系統發育。每個現有基因都可以追溯到一個祖先基因。但祖先基因可能在不同的時間出現在不同的生物體中。
雜交
在某些情況下,當一個物種具有姐妹種,或者由於先前生殖隔離消失或由於人類干預使得育種繁殖可能時,物種可以進行雜交和基因及對應性狀的交換 [5]  。這種雜交併不總是明確的,因為有時雜交後代可能看起來與原始物種表型相同,但mtDNA測試顯示已經發生了雜交。差異雜交也會發生,因為一些性狀和DNA比其他性狀更容易交換,這是選擇性壓力的結果,或者沒有選擇性壓力使得交換更容易。在引進物種開始取代原生物種的情況下,原生物種受到威脅,生物多樣性減少,從而產生基因漂移增加遺傳多樣性基因流動的消極情況而不是積極情況 。基因滲透是指外來入侵物種基因取代本地物種基因的現象。雜交後代通常被認為不如親代“適合”,因此,雜交適應性一直是一個受到密切監測的遺傳問題。

基因漂移人類介導的基因漂移

遺傳救援
基因漂移可以被用來拯救瀕臨滅絕物種。當一個物種的羣體很小,近親繁殖風險就會增加,並且由於基因漂移而更容易失去多樣性 [6]  。通過從引入無親緣關係的個體中可以改善這個小羣體,可以增加多樣性,減少近親繁殖,從而提高整體適應性 。
人類活動,如物種遷移和土地改造,可導致遺傳污染、雜交、基因滲透和遺傳湮沒。由於引進物種在數量和/或適應度方面的優勢,這些過程能導致局部基因型的均質化或替換 [7] 外來物種可以通過人類有意引進或生活習性改變,通過雜交和滲透威脅到本土頻危物種。這些現象對稀有物種在與發生在島嶼和大陸物種間更豐富物種的接觸時特別有害。物種間的近親繁殖產生的種子會取代原生物種的種子,從而導致稀有物種基因庫的“湮沒”。這是自然選擇和基因漂移等進化力量的直接結果,導致優勢性狀的日益普遍和均質化。這種現象的程度只從外表並不總是就能看出來。
參考資料
  • 1.    Frankham, R., Briscoe, D.A., Ballou, J.D.Introduction to Conservation Genetics. :Cambridge University Press,2002:ISBN 9780521639859
  • 2.    Su, H., Qu, L,J., He, K., Zhang, Z., Wang, J., Chen, Z., Gu, H.The Great Wall of China: a physical barrier to gene flow? :Heredity,2003:90 (3): 212–219
  • 3.    Foote, A.D.Sympatric speciation in the genomic era:Trends in Ecology and Evolution,2018:33(2), 85-95
  • 4.    Soucy, S.M., Huang, J., Gogarten, J.P.Horizontal gene transfer: building the web of life:Nature Reviews Genetics,2015:16(8), 472
  • 5.    Todesco, M., Pascual, M.A., Owens, G.L., Ostevik, K.L., Moyers, B.T., Hübner, S., ... Rieseberg, L.H.Hybridization and extinction:Evolutionary Applications,2016:9(7), 892-908
  • 6.    Heber, S., Briskie, J.V., Apiolaza, L.A.A test of the ‘genetic rescue’technique using bottlenecked donor populations of Drosophila melanogaster :2012,PLoS One:7(8), e43113
  • 7.    Mancini, M.C.Addressing genetic pollution from pollen drift on a heterogeneous landscape.Fayetteville:University of Arkansas,2015