GENENSTROOM: MECHANISME, GEVOLGEN EN VOORBEELDEN - BIOLOGIE - 2026

De stroom van genen of genstroom, in de biologie, verwijst naar de beweging van genen van de ene populatie naar de andere. Over het algemeen wordt de term synoniem gebruikt met het migratieproces - in zijn evolutionaire zin.

Migratie, algemeen gebruikt, beschrijft de seizoensgebonden verplaatsing van individuen van de ene regio naar de andere, op zoek naar betere omstandigheden of voor reproductieve doeleinden. Voor een evolutiebioloog omvat migratie echter de overdracht van allelen van een reeks genen tussen populaties.

Bron: Jessica Krueger, van Wikimedia Commons

In het licht van populatiegenetica wordt evolutie gedefinieerd als de verandering in allelfrequenties in de tijd.

Volgens de principes van het Hardy-Weinberg-evenwicht zullen de frequenties variëren wanneer er sprake is: selectie, mutatie, drift en genstroom. Om deze reden wordt de genstroom als een evolutionaire kracht van groot belang beschouwd.

Mechanismen van genstroom

De mechanismen en oorzaken die de beweging van genen in een populatie veroorzaken, zijn sterk verbonden met de inherente kenmerken van de studiegroep. Het kan optreden als gevolg van de immigratie of emigratie van bepaalde individuen in een reproductieve staat, of het kan het gevolg zijn van de beweging van de gameten.

Een mechanisme kan bijvoorbeeld zijn de incidentele verspreiding van juveniele vormen van een diersoort naar verre populaties.

Bij planten zijn de mechanismen gemakkelijker vast te pinnen. Plantaardige gameten worden op verschillende manieren vervoerd. Sommige geslachten gebruiken abiotische mechanismen, zoals water of wind, die genen naar verre populaties kunnen dragen.

Evenzo is er biotische verspreiding. Veel plantenetende dieren nemen deel aan de verspreiding van de zaden. Zo spelen in de tropen vogels en vleermuizen een cruciale rol bij de verspreiding van planten die van groot belang zijn voor ecosystemen.

Met andere woorden, de migratiesnelheid en de genstroom zijn afhankelijk van de verspreidingscapaciteit van de bestudeerde afstamming.

Migratie en het evenwicht tussen Hardy en Weinberg

Om het effect van migratie op het Hardy-Weinberg-evenwicht te bestuderen, wordt het eilandmodel vaak gebruikt als vereenvoudiging (migratiemodel eiland-continent).

Aangezien de populatie van het eiland relatief klein is in vergelijking met de populatie van het vasteland, heeft genoverdracht van het eiland naar het vasteland geen effect op het genotype en de allelfrequenties van het vasteland.

Om deze reden zou de genstroom slechts in één richting effect hebben: van het vasteland naar het eiland.

Variëren de allelfrequenties?

Beschouw het hypothetische voorbeeld van een locus met twee allelen A ₁ en A ₂ om het effect van de migratie naar het eiland te begrijpen . We moeten uitzoeken of de verplaatsing van genen naar het eiland variatie in allelfrequenties veroorzaakt.

Laten we aannemen dat de frequentie van het A _1- allel gelijk is aan 1 - wat betekent dat het vast is in de populatie, terwijl het in de continentale populatie het A _2- allel is dat vast is. Voorafgaand aan de rijping van de individuen op het eiland, migreren 200 individuen er naartoe.

Na de genstroom zullen de frequenties veranderen, en nu zal 80% "native" zijn, terwijl 20% nieuw of continentaal is. Met dit eenvoudige voorbeeld kunnen we aantonen hoe genbeweging leidt tot allelfrequentieverandering - een sleutelbegrip in evolutie.

Gevolgen van genstroom

Wanneer er een duidelijke stroom van genen is tussen twee populaties, is een van de meest intuïtieve gevolgen dat dit proces verantwoordelijk is voor het verdunnen van de mogelijke verschillen tussen beide populaties.

Op deze manier kan de genstroom in de tegenovergestelde richting werken van andere evolutionaire krachten die proberen verschillen in de samenstelling van genetische reservoirs te behouden. Zoals het mechanisme van natuurlijke selectie bijvoorbeeld.

Een tweede gevolg is de verspreiding van gunstige allelen. Stel dat door mutatie een nieuw allel ontstaat dat een bepaald selectief voordeel geeft aan zijn dragers. Als er migratie is, wordt het nieuwe allel naar nieuwe populaties getransporteerd.

Genenstroom en soortconcept

Het biologische concept van soorten is algemeen bekend en wordt zeker het meest gebruikt. Deze definitie past in het conceptuele schema van populatiegenetica, aangezien het de genenpool betreft - de eenheid waarin allelfrequenties veranderen.

Op deze manier gaan genen per definitie niet van de ene soort naar de andere - er is geen genstroom - en om deze reden vertonen soorten bepaalde kenmerken waardoor ze kunnen worden gedifferentieerd. Volgens deze ideeënlijn verklaart de genstroom waarom soorten een "cluster" of fenetische groepering vormen.

Bovendien heeft de onderbreking van de genstroom cruciale gevolgen in de evolutiebiologie: het leidt - in de meeste gevallen - tot soortvorming of de vorming van nieuwe soorten. De stroom van genen kan worden onderbroken door verschillende factoren, zoals het bestaan ​​van een geografische barrière, voorkeuren op het niveau van verkering, en andere mechanismen.

Het omgekeerde is ook waar: het bestaan ​​van genstroom draagt ​​ertoe bij dat alle organismen in een regio als één soort blijven.

Voorbeeld

De migratie van de slang Nerodia sipedon is een goed gedocumenteerd geval van genstroom van een continentale populatie naar een eiland.

De soort is polymorf: het kan een significant streeppatroon hebben of helemaal geen band. In een vereenvoudiging wordt de kleuring bepaald door één locus en twee allelen.

In het algemeen worden de slangen van het continent gekenmerkt door het vertonen van het patroon van banden. Degenen die op de eilanden wonen, bezitten ze daarentegen niet. De onderzoekers hebben geconcludeerd dat het morfologische verschil te wijten is aan de verschillende selectiedruk waaraan elke regio wordt blootgesteld.

Op de eilanden hebben individuen de neiging om te zonnebaden op het oppervlak van de rotsen nabij de kust van het strand. De afwezigheid van banden bleek camouflage op de rotsen van de eilanden te vergemakkelijken. Deze hypothese zou kunnen worden getest met behulp van tagging- en heroveringsexperimenten.

Om deze adaptieve reden zouden we verwachten dat de bevolking van het eiland uitsluitend uit niet-gebonden organismen bestaat. Dit is echter niet waar.

Elke generatie komt een nieuwe groep gestreepte organismen uit het continent. In dit geval werkt migratie als een kracht tegen selectie.

Referenties

1. Audesirk, T., Audesirk, G., & Byers, BE (2004). Biologie: wetenschap en natuur. Pearson Education.
2. Curtis, H., & Schnek, A. (2006). Uitnodiging voor biologie. Panamerican Medical Ed.
3. Freeman, S., & Herron, JC (2002). Evolutionaire analyse. Prentice Hall.
4. Futuyma, DJ (2005). Evolutie. Sinauer.
5. Hickman, CP, Roberts, LS, Larson, A., Ober, WC, & Garrison, C. (2001). Geïntegreerde principes van zoölogie (Deel 15). New York: McGraw-Hill.
6. Mayr, E. (1997). Evolutie en de diversiteit van het leven: geselecteerde essays. Harvard University Press.
7. Soler, M. (2002). Evolutie: de basis van biologie. Zuid-project.