3. Genetisk diversitet POST (bruges ikke)

Fag
Biologi A+B

Klassetrin
Gymnasie

Varighed
Ca. 2,5 lektioner

3.1

Resumé

  • Høj genetisk diversitet er bare godt
  • Lav genetisk diversitet er ikke så godt, men måske ok
  • Lidt om tilpasning og overlevelse Og her kunne vi skrive en del mere om isolation

Genetisk diversitet på Jorden

Genetisk diversitet er et mål for variationen af genetisk materialeForklarende tekst herForklarende tekst herLæs mere mellem individer i en population, en art eller en gruppe af arter. Genetisk diversitet er det ene af de tre niveauer af biodiversitet, og det påvirker – og bliver påvirket af – både arts- og økosystemdiversitet. For at få en forståelse af biodiversitet som helhed – inklusiv biodiversitetens samspil med biologiske discipliner som evolution og populationsbiologi – skal alle de tre niveauer forstås. Her lægger vi ud med at forstå genetisk diversitet, så det kan medvirke til at besvare det store spørgsmål om, hvad der definerer biologisk variation og fordelingen af liv på Jorden.

Høj genetisk diversitet

Høj genetisk diversitet, som særligt findes i troperne, er oftest en fordel, fordi det hjælper populationer med at tilpasse sig optimalt til deres levesteder og til at øge deres modstandsdygtighed over for forandringer. Forandringer – og hvornår en art oplever en forandring som utilsigtet – er dog relativt. I tempererede egne, hvor sæsonvariation i løbet af et år er stor, er lokale arter vant til store temperatursvingninger i løbet af et år. I troperne, hvor temperatur og nedbør omvendt er mere eller mindre konstante i løbet af et år, vil arter have sværere ved at omstille sig til pludselige omvæltninger – til gengæld er de optimalt tilpassede til deres stabile levesteder.¨

Lav genetisk diversitet

Lav genetisk diversitet øge risikoen for indavl, og gøre en art særligt følsom overfor pludselige ændringer i deres miljø – ændringer som fremkomsten af nye sygdomme, ændringer i klimaet eller menneskelig aktivitet. Samspillet mellem den genetiske sammensætning i individer, populationerLav genetisk diversitet øge risikoen for indavl, og gøre en arLav genetisk diversitet øge risikoen for indavl, og gøre en art særligt følsom overfor pludselige ændringer i deres miljøLæs mere, arter og deres omkringliggende økosystemer er kernen i denne faglige fortælling.

Hvad er genetisk diversitet?

Genetisk diversitet er variationen i genetisk materiale – alleler og genotyper – på tværs af individer i en gruppering. Genetisk diversitet kan måles på forskellige niveauer, for eksempel for en population, en art eller en gruppe af arter (for eksempel en metapopulation – se forklaring nedenfor).

3.3.1

Tilpasning og overlevelse

Det er bredt antaget, at høj genetisk diversitet – både inden for en enkelt population og på tværs af flere populationer af samme art – er med til at sikre en høj tilpasnings- og overlevelsesevne. Det skyldes, at chancen er større for, at der findes en succesfuld genetisk variation, som kan overleve, hvis der er mange forskellige genetiske variationer til stede i en population. Det følger af denne antagelse, at en art med lav genetisk variation vil være mere sårbar end en art med stor genetisk variation overfor pludselige ændringer i det miljø, som den ellers har været tilpasset. Genetisk diversitet er variationen i genetisk materiale – alleler og genotyper – på tværs af individer i en gruppering. Genetisk diversitet kan måles på forskellige niveauer, for eksempel for en population, en art eller en gruppe af arter (for eksempel en metapopulation – se forklaring nedenfor).

Isolation og modstandsdygtighed

Typisk observeres en relativ lav genetisk diversitet hos små, isolerede populationer. Det skyldes både det helt generelle faktum, at færre individer i en population resulterer i mindre genetisk forskellighed – og så skyldes det et stort selektionstryk fra miljøet. Hvis en bestand lever et sted, hvor der er stort selektionstryk for en bestemt geno- og fænotype, så vil det være en fordel for individerne at være genetisk optimerede til netop dét miljø. En kontinuerlig genetisk optimering til det samme miljø vil skabe genetisk homogenitet i en population – en optimal udvikling, om end resulterende i lav modstandsdygtighed overfor uventede ændringer i miljøet.

figure icon

Figur 3.9: Vi skal huske ikke kun at vise dyr, dyr og dyr, men også svampe, planter og alger, når det er relevant og muligt (Foto: Ross Hoddinott)

Figur 3.9: Vi skal huske ikke kun at vise dyr, dyr og dyr, men også svampe, planter og alger, når det er relevant og muligt (Foto: Ross Hoddinott)

Hvilke processer påvirker genetisk variation?

En populations genetiske diversitet ændrer sig i tid og rum. Det er en udvikling som er dynamisk og altid i bevægelse. En lang række processer – for eksempel genflow, genetisk drift eller mutationer – er med til at påvirke populationers genetiske diversitet over tid.

Fælles for disse processer er, at de kan igangsættes af udefrakommende forstyrrelser. Det kan være naturlige, tilfældige hændelser – for eksempel et vulkanudbrud eller spredningen af en nyopstået sygdom – eller det kan være menneskeskabte hændelser – for eksempel dræning af vådområder eller ny bebyggelse.

Uanset hvordan processerne igangsættes, kan de have afgørende effekter på populationer, arter og deres genetiske sammensætningThis is an example with short text.This is an example with short text.Læs mere – og på den samlede mangfoldighed og fordeling af liv på Jorden. Nedenfor kan du læse mere om de primære processer, som kan påvirke en populations genetiske diversitet.

Genflow, migration og isolation

Genflow er bevægelsen af genetisk materiale mellem to populationer, typisk af samme art eller nært beslægtede hybrider. Helt konkret foregår flytningen af det genetiske materiale, når to populationer er geografisk placeret således, at de kan migrere mellem hinandens leveområder, og dermed reproducere med hinanden.

Når reproduktion og genflow foregår mellem to forskellige arter kaldes det hybridisering – et individ, som fødes som følge af hybridisering, kaldes en hybrid.

Genflow nedsætter genetisk diversitet mellem to reproducerende populationer, fordi den gradvise blanding af arvemateriale mellem dem forårsager, at de genetisk vil ligne hinanden mere over tid. Genetisk diversitet internt i en enkelt population kan derimod stige, når nyt genetisk materiale introduceres fra en population udefra.

Migrationens og isolationens rolle i genflow

Populationers mulighed for migration – bevægelse mellem hinanden – spiller selvsagt en stor rolle i potentialet for genflow. Er to populationer geografisk isoleretHer sker en kontinuerlig sammenblanding af de to arters gener, fHer sker en kontinuerlig sammenblanding af de to arters gener, fordi de formerer sig og yngler hybrider. Det i sig selv er ikke et overraskende fænomen. Overraskende er det til gengæld, at der – hele vejen op til den nordligste del af den sortørede sangers levested – findes DNA fra den gyldenhovedede sanger, selv i individer, som unægtelig ligner en genetisk ”ren” sortøret sanger.Læs mere fra hinanden, så kan de naturligvis ikke reproducere, og så opstår der ikke genflow imellem dem.

3.5
3.5

Eksempel på genflow

Langs stillehavskysten i USA findes et godt eksempel på, hvordan genflow som proces kan flytte gener over lange distancer. Her lever og yngler den sortørede sanger (Dendroica townsendi) i et stort område i nordlige del af et ca. 2000 km langt område på kysten (rødt på kortet oven for), mens den gyldenhovedede sanger (Dendroica occidentalis) yngler i et mindre, sydligt område (gult på kortet). De områder, hvor de to arters levesteder grænser op til hinanden, kaldes hybridzoner. Her sker en kontinuerlig sammenblanding af de to arters gener, fordi de formerer sig og yngler hybrider. Det i sig selv er ikke et overraskende fænomen. Overraskende er det til gengæld, at der – hele vejen op til den nordligste del af den sortørede sangers levested – findes DNA fra den gyldenhovedede sanger, selv i individer, som unægtelig ligner en genetisk ”ren” sortøret sanger.

Hvilke metoder bruges til undersøgelser af genetisk variation?

Vi benytter os overordnet af den samme arbejdsstruktur, når vi forsker i og undersøger genetisk variation på Jorden:

1. Indsamling af biologiske prøver; for eksempel hår, væv eller krops- og plantevæsker, enten fra feltarbejde i naturen eller ældre prøver fra naturhistoriske samlingerExample text.Example text.Læs mere – og ofte begge dele.

2. Formulering af matematik; enten formler til simple udregninger eller komplekse matematiske modeller, som kan bruges til at ekstrahere og udregne information fra de indsamlede prøver.

3. Anvendelse af stærk computerkraft; for at anvende de matematiske modeller på data fra de indsamlede prøver – her holder vi beregninger og modeller op mod den virkelige verden.

4. Et statistisk output; for at estimere sandsynligheden for, at de matematiske forudsigelserne er korrekte – inden for biologiens og forudsigelsens verden vil der altid være en usikkerhed.

figure icon

Figur 3.6: [Audio med syngende fugl] Townsend’s warbler (Setophaga townsendi). Deschutes County, Oregon, USA. May. (Video: Gerrit Vyn)

Figur 3.6: [Audio med syngende fugl] Townsend’s warbler (Setophaga townsendi). Deschutes County, Oregon, USA. May. (Video: Gerrit Vyn)

Hvad kan undersøgelser af genetisk variation bruges til?

Prøver, som indsamles direkte fra naturen, kan bruges til at sige noget om, hvordan den genetiske variation i en population ser ud i det øjeblik, hvor prøven blev taget. Skal vi derimod forstå, hvordan den genetiske variation så ud tidligere i klodens historie, så kortlægger vi genetikken i prøver fra naturhistoriske samlingerDefinition text hereDefinition text hereLæs mere. Kobles informationen fra en nutidig og en historisk prøve sammen, så kan udviklingen i genetisk variation gennem tid og rum for den pågældende art kortlægges – og vi kan dermed forudsige, hvordan artens genetiske variation fortsat vil udvikle sig i fremtiden. Går vi endnu et skridt videre, og kobler denne data på geografisk information om hvorhenne på kloden, den genetiske variation er observeret, så kan vi danne et mere klart billede af, hvordan genetisk diversitet varierer fra område til område. Genetisk diversitet skal altså forstås både i tid og i rum.

Anvendelse i bevaringsindsatser

Den information, som forskning i genetisk diversitet giver os, bruges til mange forskellige ting. Vi kan bruge genetisk data til at undersøge, hvordan forskellige populationer og arter klarer sig – og til at forudsige, hvordan de vil klare sig fremadrettet. Den information er værdifuld, når vi skal beskytte truede dyrearter, og for at bevare arter, som på nuværende tidspunkt ikke er truede. Information opdelt i populations-niveau er også værdifuld her, og bruges for eksempel inden for fiskerilovgivningen, når der skal fastsættes fiskekvoter for forskellige populationer af fisk. Fiskenes antal og tilstand – som til en vis grad kan estimeres ud fra deres genetiske diversitet – er nemlig forskellig fra population til population, og dermed fra et geografisk område til et andet.

Effekter af menneskeligt pres

Vi bruger også informationen til at undersøge og forudsige, hvordan forskellige populationer kan reagere på det pres, som den menneskelige civilisation udøver på naturen i dag. Prøver, som er flere tusinder år gamle – fra naturhistoriske samlinger eller iskerner fra Arktis – kan hjælpe os med at etablere en baseline, en fundamental forståelse for diversiteten i fortiden, som vi kan bruge som reference til at forstå den tid, vi er på vej ind i nu.

Det store spørgsmål

Slutteligt er undersøgelserne med til at give os svar på de helt store naturvidenskabelige spørgsmål; hvordan virker evolutionære processer, helt ned i de mindste detaljer, og hvordan er de processer med til at forme livet på Jorden?

Som det tidligere er blevet nævnt, kan det genetiske perspektiv ikke separeres fra spørgsmål om klodens biodiversitet. Genetiske faktorer spiller store roller i populationers demografiske udvikling – deres overlevelses- og reproduktionsrater og deres risici for uddøen – og det kan og bør ikke ignoreres. Overses genetisk diversitet, når det kommer til spørgsmål om bevarelse af biodiversitet, så risikerer vi at træffe sub-optimale beslutninger, og de kan have store konsekvenser.

figure icon

Figur 3.8: [Video-loop med svømmende fisk] Hvor mange fisk er der i havet? Kortlægning af den genetiske diversitet kan afsløre hvor mange og hvor store populationer er (Video: Noemie Stroh).

Figur 3.8: [Video-loop med svømmende fisk] Hvor mange fisk er der i havet? Kortlægning af den genetiske diversitet kan afsløre hvor mange og hvor store populationer er (Video: Noemie Stroh).

Test af definitioner

  • Test 1

    test tekst 1

  • Test 2

    test tekst 2

  • Tekst 3

    test tekst 3

  • Test 4

    test tekst 4

  • Test 6

    test tekst 6