Genetische variatie
Uit Wikipedia, de vrije encyclopedie
Genetische variatie of genetische diversiteit is het bestaan van verschillen (variatie) in het genetisch materiaal van een populatie, een biologische soort of een heel ecosysteem. Het betreffende genetisch materiaal kan zowel de mitochondria, ribosomen, en het genoom van de celkern zijn als het genoom van andere organellen.
Genetisch materiaal is de blauwdruk van een organisme. Genetische variatie leidt ertoe dat er binnen een soort verschillen voorkomen, waardoor ieder individu uniek is. Zelfs eeneiige tweelingen hebben kleine verschillen in hun genetisch materiaal en daardoor kleine uiterlijke verschillen, waardoor ze van elkaar te onderscheiden zijn.
Inhoud |
[bewerk] Verwante begrippen
De totale hoeveelheid verschillende allelen binnen een soort wordt de genpool genoemd. Statistisch kan bij de opeenvolging van generaties een bepaald allel meer of minder vaak gaan voorkomen, zonder dat daar natuurlijke selectie bij komt kijken. Dit proces wordt genetische drift genoemd. Genetische drift kan wiskundig gezien worden als de snelheid waarmee verandering in de genpool optreed.
Als er twee of meer allelen van hetzelfde gen voorkomen in een genpool wordt de populatie polymorf genoemd. Dit zorgt er bijvoorbeeld voor dat er appelbomen zijn met groene en met rode vruchten, terwijl alle bomen tot dezelfde soort behoren. De twee varianten van de eigenschap (in het voorbeeld groene en rode vruchten) worden fenotypen genoemd.
[bewerk] Oorzaak
Er zijn twee manieren waarop genetische variatie kan ontstaan. Ten eerste wordt bij geslachtelijke voortplanting het genetisch materiaal van twee ouders gecombineerd, waardoor het genetisch materiaal van het kind slechts voor de helft van elke ouder is overgenomen. Als genoeg verschillende allelen in de genpool aanwezig zijn, is er een groot aantal combinaties binnen een populatie mogelijk.
Als dit de enige wijze was waarop genetische variatie ontstond, zouden geen "nieuwe" fenotypen kunnen ontstaan. Er kunnen echter ook nieuwe variaties in het genetisch materiaal ontstaan door mutatie. Radioactieve straling en mutagentia bevorderen mutaties. Mutatie komt voor in de vorm van recombinatie, genetische migratie en/of veranderingen van het karotype (het aantal, de vorm, de rangschikking en de grootte van chromosomen).
[bewerk] Belang voor biologische evolutie
Dankzij genetische variatie komen binnen een soort verschillende versies van een bepaalde eigenschap voor (bijvoorbeeld blauwe naast bruine ogen bij mensen). In de evolutiebiologie wordt algemeen aanvaard dat populaties met meer genetische variatie grotere overlevingskansen hebben. Volgens de evolutietheorie vindt natuurlijke selectie plaats waarbij de individuën met de voordeligste eigenschappen de grootste kans op overleven hebben. Zo zal een haas die sneller kan rennen dan zijn ouders een grotere overlevingskans hebben dan een dier dat juist langzamer rent, omdat het minder snel door een vos gegrepen wordt. De snellere haas heeft daardoor een grotere kans op nakomelingen dan de langzamere. Genetisch materiaal dat voor voordelige eigenschappen zorgt heeft daarom een hogere kans doorgegeven te worden aan de volgende generatie, waardoor uiteindelijk de hele populatie over de voordelige eigenschappen beschikt. De soort is daarmee veranderd: evolutie.
Een voorbeeld van hoe gebrek aan genetische variatie kan leiden tot verminderde kans op overleving is de Ierse aardappelhongersnood van 1845 tot 1849. Het genetische verschil tussen alle aardappels in Ierland was erg klein zodat één schimmel, veroorzaker van de aardappelziekte, een groot deel van de aardappels kon infecteren en doden. Dit leidde tot voedselschaarste en hongersnood.
[bewerk] Verhouding tussen genotype en fenotype
Genetische variatie kan worden bestudeerd via het genotype, het fenotype en de combinatie van die twee.
De stabiliteit van een fenotype wordt gemeten als de snelheid waarmee een fenotype verandert per cellulaire generatie. Er is veel variatie in de stabiliteit van verschillende fenotypes. Sommige fenotypen zijn ongevoelig voor veranderingen in het genotype, zo'n fenotype is robuust. Andere fenotypen zijn juist zeer variabel omdat het onderliggende genotype ook zeer variabel is. Wanneer een fenotype een hoge erfelijke variabiliteit heeft, zonder dat daar veranderingen in het genotype aan ten grondslag liggen, dan komt dat door epigenetische factoren[1].
Veel mutaties zijn schadelijk. Organismen gaan mutaties meestal tegen door reparatiemechanismen van het DNA in de cel. Neutrale mutaties hebben geen invloed op de 'fitness' (overlevingskansen) van een organisme. Sommige wetenschappers gaan ervan uit dat de meerderheid van de bestaande variatie binnen een soort neutraal is[2]. Een zeer beperkt aantal mutaties heeft zelfs positieve invloed op de fitness van een organisme, naar schatting komt zo'n mutatie per genoom eens in de 300 generaties voor[3].
In het Luria-Delbrück experiment[4] werd aangetoond dat mutaties toevallig plaatsvinden, onafhankelijk van natuurlijke selectie. Hiermee werd het Lamarckisme (overerving van verworven eigenschappen) verworpen[5]. Recenter onderzoek wijst er echter op dat in bepaalde situaties een organisme de frequentie en de locatie van mutaties kan beïnvloeden. Bacteriën kunnen bijvoorbeeld onder stress meer mutaties toelaten. Ook overerving van verworven eigenschappen is in sommige situaties toch mogelijk, bijvoorbeeld wanneer een virus zijn erfelijk materiaal inbouwt in het DNA van een organisme[6].
De tijdschaal, waarop genetische variatie plaatsvindt, kan sterk uiteenlopen. Voor sommige veranderingen zijn slechts enkele generaties nodig, voor veranderingen in robuuste fenotypes wordt het aantal benodigde generaties echter geschat op honderden miljoenen tot miljarden[7].
De opeenhoping van genetische variatie zorgt voor evolutie. Uit recent onderzoek kan geconcludeerd worden, dat genetische variatie niet compleet onvoorspelbaar en ongestuurd plaats vindt, maar beïnvloedt wordt door diverse biologische processen, zoals hierboven beschreven[8].
[bewerk] Zie ook
| Bronnen, noten en/of referenties: |
|
