遗传多样性

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January 20, 2022

遗传子多样性是指单个物种基因的生物多样性的概念。主要研究对象是占物种所有基因总数的遗传性状的个体差异。与仅处理遗传性状之间差异的遗传变异概念不同,遗传多样性也考虑了遗传性状的变化。基因多样性随着每一代的增加而增加,这受到关联、交叉和突变的影响。一般来说,生物学中使用的遗传信息一词是指种群中的遗传多样性。基因多样性是许多种群遗传学理论和假设背后的重要概念。根据中性进化理论,遗传多样性是中性基因替代积累的结果。许多自然选择也会导致遗传多样性。二分选择理论是,当一个物种的亚群在不同的环境下,它们会经历不同的自然选择,从而产生不同的遗传性状。当一个物种由于广泛的迁徙而在其栖息地中扩张时,就会发生二分选择。频率相关选择是假设种群大小影响适应度。例如,在宿主与寄生虫的关系中,如果宿主进化来抑制寄生虫,则寄生虫的数量越多,就越有可能适应宿主的变化。

重要性

有许多方法可以测量遗传多样性。在现代生物学中,动物遗传多样性的丧失也被视为一个重要概念。国家自然科学基金会 2007 年的一项研究发现,遗传多样性与生物多样性相互依存。该研究的首席研究员 Richard Lancoe 解释说:“如果一种特征从生物系统中消失,这个循环就会被打乱,这种影响会蔓延到整个物种。”

生存和适应

遗传多样性对物种的生存和适应自然环境变化的能力起着非常重要的作用。微小的遗传差异会导致物种发生重大变化,由此产生的解剖差异会影响物种的生存和适应。在具有高度遗传多样性的种群中,可以选择更多样化的基因作为根深蒂固的性状。进化是一个物种形成的过程,因此会朝着增加遗传多样性的方向进行。遗传多样性低的物种面临环境变化的巨大风险。此外,在具有同质遗传特征的种群中进行繁殖会增加近亲繁殖中遗传缺陷的可能性。

农业

人类从农业开始就一直在繁殖。由于品种改良,耕地只能种植单一作物,导致栽培植物的遗传多样性受到极大抑制。单一作物导致具有几乎相同遗传特征的作物的广泛分布,使作物容易受到某些疾病的影响。这是因为细菌一直在不断变异,而农作物的基因却是通过单一栽培来固定的,由此造成的最悲惨的事件就是爱尔兰大饥荒。由于马铃薯叶枯病失控,在爱尔兰只种植单一品种的马铃薯加剧了饥荒。

改变路径

自然界中遗传多样性的变化有几种途径。在海洋浮游生物中,病毒是增加遗传多样性的一个因素。海洋病毒在几种浮游生物中传播,从不同物种转移基因。由于这种横向基因转移,海洋浮游生物具有可以在环境变化中生存的遗传多样性。就濒临灭绝的猎豹而言,遗传多样性差正在成为生物体生存的障碍。出生的猎豹中只有 5% 能存活到完全成长。大约 10,000 年前,许多属于猎豹属的物种灭绝了。结果,遭受基因瓶颈的猎豹继续跨越基因相近的群体。与此同时,在最近的一项研究中,发现雌性猎豹与几只雄性猎豹交配并怀上后代。预计这将对增加遗传多样性产生积极影响。

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脚注