Nakładające się pokolenia - Overlapping generations

Aby zapoznać się z modelem ekonomicznym, zobacz Model nakładających się pokoleń . Doktryna Świadków Jehowy od 2010 r., patrz Eschatologia Świadków Jehowy § „Pokolenie 1914” (1976–obecnie) .

W genetyce populacyjnej nakładanie się pokoleń odnosi się do systemów kojarzeń, w których jednocześnie występuje więcej niż jedno pokolenie hodowlane. W systemach, w których tak nie jest, istnieją nienakładające się pokolenia (lub pokolenia odrębne), w których każde pokolenie lęgowe trwa tylko jeden sezon lęgowy. Jeśli osobniki dorosłe rozmnażają się przez wiele sezonów lęgowych, uważa się, że gatunek ma nakładające się pokolenia. Przykładami gatunków, które mają nakładające się pokolenia, jest wiele ssaków, w tym ludzi, oraz wiele bezkręgowców w środowiskach sezonowych. Przykładami gatunków, które składają się z nienakładających się pokoleń są rośliny jednoroczne i kilka gatunków owadów.

Nie nakładających się pokoleń jest jedną z cech, które muszą być spełnione w Hardy'ego-Weinberga modelu ewolucji występuje. To bardzo restrykcyjne i nierealistyczne założenie, ale trudne do usunięcia.

Pokolenia nakładające się a nienakładające się

W modelach genetyki populacyjnej, takich jak model Hardy'ego-Weinberga, zakłada się, że gatunki nie mają nakładających się pokoleń. Jednak w naturze wiele gatunków ma nakładające się pokolenia. Zachodzące na siebie pokolenia są uważane za normę, a nie wyjątek.

Nakładające się pokolenia występują u gatunków żyjących przez wiele lat i wielokrotnie rozmnażających się. Na przykład wiele ptaków zakłada nowe gniazda co (kilka) lat. Dlatego potomstwo, po osiągnięciu dojrzałości, będzie miało również własne gniazda potomstwa, podczas gdy pokolenie rodzicielskie również będzie mogło ponownie się rozmnażać. Zaletą nakładających się pokoleń są różne poziomy doświadczenia pokoleń w populacji. Młodsza grupa wiekowa będzie mogła pozyskiwać informacje społeczne od starszych i bardziej doświadczonych grup wiekowych. Nakładające się pokolenia mogą podobnie promować zachowania altruistyczne .

Nienakładające się pokolenia występują u gatunków, u których dorosłe pokolenie umiera po jednym sezonie lęgowym. Jeśli na przykład gatunek może przetrwać zimę tylko w stanie młodocianym, gatunek automatycznie będzie składał się z nienakładających się pokoleń.

Image
Pszczoła Amegilla dawsoni , przykład gatunku o nienakładających się pokoleniach

Grupa gatunków pozbawiona nakładających się pokoleń to głównie owady jednowoltowe oraz niektóre rośliny jednoroczne. Jednym z przykładów owadów jednowoltowych, które rozmnażają się tylko raz w roku, jest pszczoła ryjąca Dawsona, Amegilla dawsoni .

Chociaż rośliny jednoroczne umierają po jednym sezonie, nie wszystkim roślinom jednorocznym tak naprawdę brakuje nakładających się pokoleń. Wiele roślin jednorocznych ma banki nasion zawierające uśpione nasiona, które pozostają uśpione przez co najmniej jeden rok. Umożliwia to nakładanie się pokoleń w roślinach jednorocznych.

NB udomowienie roślin jednorocznych doprowadziło do zmniejszenia spoczynku nasion. Te udomowione rośliny jednoroczne mają zatem nienakładające się pokolenia.

Skutki nakładających się pokoleń

Różnorodność genetyczna

To, czy gatunek ma nakładające się pokolenia, czy nie, może wpłynąć na różnorodność genetyczną nowego pokolenia. Wykazano, że zmiany w zmienności genetycznej w populacjach spowodowane dryfem genetycznym były dwa razy większe, gdy pokolenia zachodzą na siebie, w przeciwieństwie do pokoleń, które nie nakładają się na siebie.

Założenia w populacyjnych modelach genetycznych

Efektywna wielkość populacji jest podstawową koncepcją w biologii ewolucyjnej i bardzo trudną do oszacowania. W modelach szacujących tę liczbę często zakłada się, że gatunek ma nienakładające się pokolenia. Może to wpływać na oszacowanie efektywnej wielkości populacji, ponieważ czasowe fluktuacje częstości alleli przebiegają według skomplikowanych wzorców, gdy pokolenia nakładają się na siebie.

W Neutralnej teorii ewolucji molekularnej wykazano, że na tempo ewolucji (szybkość substytucji) w genach neutralnych nie mają wpływu fluktuacje wielkości populacji. Dotyczy to jednak tylko gatunków mających odrębne pokolenia. W tym przypadku wskaźnik substytucji jest równy wskaźnikowi mutacji . Kiedy nakładanie się generacji jest włączone do tego modelu, wskaźnik substytucji zmienia się wraz z wahaniami wielkości populacji. Współczynnik substytucji wzrasta, gdy wielkość populacji zmienia się z małej w dużą, z wysokim prawdopodobieństwem przeżycia oraz gdy wielkość populacji przechodzi z dużej w małą, z niskim prawdopodobieństwem przeżycia.

Eksperymentowanie

W wielu eksperymentach zakłada się, że gatunki składają się wyłącznie z nienakładających się pokoleń. Na przykład, gdy naukowiec chce przyjrzeć się mutacjom genetycznym w szczepie bakterii. Przyjrzy się całemu potomstwu (F1) obecnego pokolenia (P). Aby dokładniej przyjrzeć się mutacjom genetycznym w szczepie, przyjrzy się następnemu pokoleniu (F2), które składa się wyłącznie z potomstwa z pokolenia F1, podczas gdy pierwsze pokolenie P nie będzie już wykorzystywane w eksperymencie.

Bibliografia

  1. ^ Olsen, Bruce D. (2009). Zrozumienie biologii poprzez ewolucję (wyd. 4). Lulu.com. str. 179. Numer ISBN 978-0-557-09539-1.
  2. ^ „Nakładające się pokolenia” . okrutny.org . Pobrano 07.09.2017 .
  3. ^ Dukas R. (2010). „Uczenie społeczne owadów”. Encyklopedia zachowań zwierząt . s. 176–179. doi : 10.1016/B978-0-08-045337-8.00058-9 . Numer ISBN 978-0-08-045337-8.
  4. ^ Taylor, Piotr D.; Irwin, Andrew J. (sierpień 2000). „Nakładające się pokolenia mogą promować zachowanie altruistyczne”. Ewolucja . 54 (4): 1135–1141. doi : 10.1111/j.0014-3820.2000.tb00549.x . PMID  11005283 . S2CID  34828246 .
  5. ^ Aalberg Haugen, IM; Berger, D.; Gotthard, K. (lipiec 2012). „Ewolucja alternatywnych ścieżek rozwojowych: ślady selekcji na cechach historii życia motyla” . Czasopismo Biologii Ewolucyjnej . 25 (7): 1377–1388. doi : 10.1111/j.1420-9101.2012.02525.x . PMID  22591181 . S2CID  24978317 .
  6. ^ Cohen Dan (1993). „Fitness w losowych środowiskach”. Adaptacja w środowiskach stochastycznych . Notatki z wykładu z biomatematyki. 98 . s. 8–25. doi : 10.1007/978-3-642-51483-8_2 . Numer ISBN 978-3-540-56681-6.
  7. ^ Fernández-Marín, Beatriz; Milla Ruben; Martín-Robles, Nieves; Łuk, Erwann; Kranner, Ilse; Becerril, José María; García-Plazaola, José Ignacio (grudzień 2014). „Skutki uboczne udomowienia: uprawiane nasiona roślin strączkowych zawierają podobne tokoferole i kwasy tłuszczowe, ale mniej karotenoidów niż ich dzikie odpowiedniki” . Biologia roślin BMC . 14 (1): 1599. doi : 10.1186/s12870-014-0385-1 . PMC  4302433 . PMID  25526984 .
  8. ^ Rogers, Alex; Prügel-Bennett, Adam (marzec 2000). „Ewoluujące populacje z nakładającymi się pokoleniami”. Teoretyczna biologia populacji . 57 (2): 121–129. CiteSeerX  10.1.1.28.959 . doi : 10.1006/tpbi.1999.1446 . PMID  10792977 .
  9. ^ Jorde, WP; Ryman, N. (luty 1995). „Czasowa zmiana częstotliwości alleli i szacowanie efektywnej wielkości w populacjach z nakładającymi się pokoleniami” . Genetyka . 139 (2): 1077–1090. doi : 10.1093/genetyka/139.2.1077 . PMC  1206358 . PMID  7713410 .
  10. ^ Kimura, Motoo (1983). Neutralna teoria ewolucji molekularnej . Wydawnictwo Uniwersytetu Cambridge. str. ix. Numer ISBN 978-0-521-31793-1.
  11. ^ Balloux, François; Lehmann, Laurent (luty 2012). „Wskaźniki substytucji w genach neutralnych zależą od wielkości populacji w warunkach zmiennej demografii i nakładających się pokoleń” . Ewolucja . 66 (2): 605–611. doi : 10.1111/j.1558-5646.2011.01458.x . PMID  22276552 .