Evolučný proces absolútne akéhokoľvek živého druhu na našej planéte prešiel fázami rozkvetu a zvyšovania počtu jeho populácií a znížením počtu jedincov na niekoľko tisíc, stoviek alebo menej. V druhom prípade je zvykom hovoriť o efekte úzkeho miesta. Pozrime sa bližšie na to, čo to znamená.
Aký je efekt úzkeho miesta?
Predstavme si, že existuje nejaký druh živého tvora, ktorého predstavuje stotisíc alebo dokonca niekoľko miliónov kópií. V tak obrovskej populácii možno medzi jednotlivcami tohto druhu nájsť širokú škálu vlastností. Napríklad budú existovať jedinci s bielou, čiernou, hnedou, bodkovanou farbou; veľké, malé a stredne veľké jedince; niektorí budú rýchli, iní pomalí, niektorí budú mať dlhé končatiny, iní budú mať veľké oči. V tomto zozname vlastností a vlastností by sa dalo pokračovať ešte dlho. Existuje len jeden záver: v populácii s veľkým počtom jedincov existuje veľká rozmanitosť genetických informácií, teda genofondu.je bohatý.
Teraz si predstavme, že nastala nejaká kataklizma, ktorá viedla k prudkému vyhynutiu tohto druhu. Výsledkom bolo, že z milióna jedincov zostalo len niekoľko desiatok alebo stoviek. Prirodzene sa stratí genetická diverzita. Preživší jedinci nesú len niekoľko rôznych alel, z ktorých sa vytvoria ďalšie generácie. Toto zníženie genofondu je efektom úzkeho miesta. Situácia je doslova podobná skutočnosti, že zo širokej škály farebných guľôčok prítomných vo fľaši sa len niekoľko z nich vylialo cez úzke hrdlo.
Founder effect
Počet jedincov, ktorí prežili fázu „úzkeho hrdla“, vedie k vzniku nových generácií. Vo vzťahu k nim je tento znížený počet jednotlivcov zakladateľom alebo rodičovskou populáciou.
Ak sa počet jedincov druhu zníži na 10 alebo menej, hovorí sa o extrémnom efekte zakladateľa. V tomto prípade nebude v genofonde nasledujúcich generácií prakticky žiadna diverzita alel a pomerne často sa budú vyskytovať rovnaké morfologické znaky.
Účinky zakladateľa a úzkeho miesta sú teda navzájom spojené v jednom evolučnom reťazci: prvý nasleduje po druhom.
K čomu vedú tieto účinky?
Inými slovami, je redukcia genofondu dobrá alebo zlá? Odpoveď na túto otázku nie je taká jednoduchá, ako sa na prvý pohľad zdá. Tu sú pozitíva a negatívavyplývajú z definície efektu úzkeho miesta, t. j. zníženia genetickej diverzity u daného druhu:
- Pro. V nasledujúcich populáciách sa zafixujú špecifické črty a mutácie, ktoré môžu byť prospešné pre jednotlivcov v danom prostredí.
- Nevýhody. Nízka úroveň genetickej diverzity vedie k zníženiu schopnosti druhu prispôsobiť sa zmenám prostredia, to znamená, že ho robí zraniteľným. Okrem toho jednotlivci často začínajú mať chyby, ktoré sú zdedené.
Príklad geparda
Živým príkladom efektu úzkeho miesta spôsobeného evolučným výberom je moderný gepard. Pred globálnou námrazou našej planéty (obdobie štvrtohôr) žilo v Afrike, Eurázii a Severnej Amerike niekoľko druhov gepardov, ktoré sa od tých moderných veľmi líšili veľkosťou aj rýchlostnými schopnosťami. Podľa niektorých odhadov by celkový počet gepardov na planéte mohol dosiahnuť stovky tisíc jedincov.
V období štvrtohôr, keď bola potrava menej dostupná, došlo k masovej úmrtnosti mnohých druhov živých tvorov vrátane gepardov. Predpokladá sa, že počet tých druhých môže byť len niekoľko stoviek jedincov. Navyše prežili iba najrýchlejšie a najmenšie exempláre, to znamená, že pre gepardy došlo k prekážke.
Gepard je v súčasnosti cicavec s extrémne nízkou genetickou diverzitou. Tieto zvieratá sú slabéodolné voči všetkým druhom chorôb a všetky pokusy o implantáciu orgánov do nich končia neúspechom. Telo geparda sa prakticky nedokáže prispôsobiť zmenám prostredia.
Umelé zníženie populácie
Na základe názvu je tento efekt úzkeho miesta spôsobený už ľudským zásahom do prírody. Existuje niekoľko príkladov:
- Tulene slony severné. V dôsledku aktívneho lovu a vyhladzovania týchto zvierat na konci 19. storočia zostalo zo 150 tisíc jedincov len 20.
- Európsky a americký bizón. Zubry európske na začiatku 20. storočia bolo len 12 jedincov (z 3600) a americké - 750 (z 370 tisíc).
- Veľké korytnačky z Galapágskych ostrovov.
Upozorňujeme, že tento efekt sa využíva aj pri výbere nových poddruhov rastlín a živočíchov, aby sa upevnili vlastnosti prospešné pre ľudí.
Môže sa genetická diverzita obnoviť?
Odpoveď na túto otázku je áno. Áno, môže, ale na to je potrebné vytvoriť vhodné podmienky. Dokonca aj vtedy, keď bola rodičovská skupina jedincov malá a v minulosti sa vyskytli silné prekážky, genetická diverzita môže byť obnovená v dlhom nasledujúcom evolučnom procese.
Na to musí prostredie poskytovať rôzne výklenky pre biotop tohto druhu, to znamená, že samotné prostredie musí byť rôznorodé. potomadaptáciou na nové podmienky a postupným hromadením nových mutácií môže tento druh obnoviť svoj genofond.
A čo ľudská evolúcia?
Rôzne kataklizmy známej histórie si neustále vyžiadali desiatky a stovky tisíc ľudských životov, čo vytvorilo pre Homo sapiens a ďalšie ľudské druhy efekt úzkeho hrdla. Tu je niekoľko príkladov:
- Pred 75-tisíc rokmi vybuchol v Indonézii supervulkán Toba. Jeho výbušná sila sa ako taká odhaduje na 3 000 sopiek Svätej Heleny! Podľa niektorých predpokladov by táto erupcia mohla znížiť počet rôznych typov ľudí na niekoľko tisíc jedincov na celej Zemi.
- Počas stredoveku zomrela v dôsledku čierneho moru asi 1/3 populácie Európy.
- Počas kolonizácie Nového sveta Európanmi na konci 15. – prvej polovice 16. storočia bolo zničených asi 90 % pôvodného obyvateľstva.
- V roku 1783 vybuchla na Islande sopka Lucky. Následne sa k tomu pridal hlad a choroby, v dôsledku ktorých zomrelo asi 20% obyvateľov ostrova.
Pokiaľ ide o súčasnú situáciu s ľuďmi, ich genetická diverzita je pomerne veľká, keďže populácia planéty je asi 7,5 miliardy a je rozložená po celej Zemi (rôzne podmienky prostredia).
