基因漂移

一種基因變化

在群體遺傳學中,所謂基因漂移是指一個群體的遺傳變異轉移到另外一個群體的現象。基因漂移是生物種群間遺傳多樣性轉移的重要機制。高水平基因漂移可降低兩個群體間的遺傳分化,增加同質性。在某些情況下,基因漂移可能導致一個物種或種群的基因庫中增加新的遺傳變異。許多因素可以影響不同群體之間的基因漂移速率,這些因素包括物種本身的特性(比如擴散移動性)、群體間的物理距離和群體大小等。因高度分離缺乏基因漂移的群體,易發生近親繁殖。

生物科學


簡介

基因漂移,又稱基因漂流,基因逃逸
基因漂移
基因漂移
英文名:geneflow

科學依據

轉基因作物與其近緣野生種間的基因漂移是目前生物學界最為關注的基因漂移事件,問題是當轉基因植物發生基因漂移時,會產生一些難以預料的嚴重後果,如產生超級雜草、超級害蟲、危害生物多樣性、誘發新病毒、對非靶標有益生物的影響,這就是所謂的“基因污染”問題。例如,抗除草劑基因流入相關雜草后,可能會使該相關雜草具有抗除草劑的特性,進而產生超級雜草。2000年加拿大就曾經爆發了著名的“超級雜草”事件,由於基因漂流,在加拿大的油菜地里發現了個別油菜植株可以抗一種、兩種或三種除草劑,這就是所謂的“超級雜草”事件。對於逐步流行的轉基因食物,也有人總結出5大隱患:毒性、過敏反應、營養問題、對抗生素的抵抗作用、對環境的威脅。
基因漂移
基因漂移
當然,對於基因漂移問題,學術界也有不同的看法。有人認為,“超級雜草”只是一個形象化的比喻,並不是一個科學術語,並沒有證據表明已經有“超級雜草”的存在。上述加拿大油菜地里發現的個別油菜植株固然可以抗數種除草劑,但其抵抗力也是非常有限的,“事實上,這種油菜在噴施另一種除草劑2,4-D后即被全部殺死”。試驗研究表明,一旦轉基因稻和非轉基因稻及其野生近緣之間的空間距離大於10米,那麼,基因逃逸的效果就會降低到萬分之幾,而且如果利用高桿作物設立隔離帶,就可以有效避免外緣基因逃逸。另外,如果將轉基因移植在植物的葉綠體之內也能有效抑制基因逃逸。從生物進化論角度講,基因漂移並不是從轉基因才開始,歷來都有,其本身就是生物進化的一種形式。如果沒有基因漂移,就不會有那麼多種的植物和現在作物栽培作物品種。例如,小麥就是由分別帶有A、B、D基因組的野生種經過漂流合成的。

影響因素

儘管如此,基因表達調控畢竟是一個複雜現象,有時雖然能夠確保轉入基因的安全性,但它對其他基因的影響卻很難在當時弄清。因為每個基因產物是微量的,檢測很困難,而它的影響具有廣泛性、潛在性、長期性與嚴重性。如果忽視了生物進程的安全性,一旦影響生態環境安全的轉基因生物釋放到環境中去,便可能給人類社會帶來無法挽回的損失。
農田生態系統Agro-ecosystem
增加殺蟲劑的使用抗性的選擇和轉運到可相容的其它植物中
產生新的農田雜草基因流和雜交
轉基因植物自身變為雜草插入性狀的競爭
產生新的病毒不同病毒基因組和轉基因作物的病毒外殼蛋白的重組
產生新的作物害蟲
病原體-植物相互作用
食草動物-植物相互作用
對非目標生物的傷害食草動物的誤食

對基因頻率的影響

(1)減少遺傳變異。在小群體內可使純合體增加,雜合體數目減少,因而使小群體內個體間的相似程度增加,而遺傳變異程度減少,甚至最終產生遺傳固定,即群體是單一的純合基因型,等位基因之一的頻率為1,另一等位基因的頻率為0.
(2)由於純合個體增加,雜合個體減少,群體繁殖逐代近交化,其結果是降低雜種優勢,降低群體的適應性,群體逐代退化,對於異花授粉作物來說,降低其再生產上的使用價值。
(3)遺傳漂移使大群體分成許多小群體,各個小群體之間的差異逐漸變大,但在每一小群體內,個體間差異變小。
(4)在生物進入過程中,遺傳漂移的作用可能會將一些中性或不利的性狀保留下來,而不會像大群體那樣被自然選擇所淘汰。

一本小說


小說《基因漂移》章節目錄
第一章上帝意外的恩寵
第二章訊問
第三章異變
第四章基因漂移
第五章各揣心機
第六章嫌疑人
第七章msn上的mm
第八章初見靜怡
第九章同居
第十章第一次
第十一章緋聞
第十二章陰魂不散
第十三章攤牌
第十四章發現
第十五章天下最毒
第十六章被竊
第十七章痛苦的抉擇
第十八章此情可待成追憶
第一章抵京
第二章研究中心
第三章往事
第四章靜怡失蹤
第五章催眠
第六章首敗
第七章幽靈
第八章誘捕計劃
第九章跟蹤
第十章僵持
第十一章JS對M82
第十二章復活
第十三章醫學奇迹
第十四章臨危受命
第十五章特殊的重逢
第十六章赴險
第十七章相逢恨不能相識
第十八章融合
第十九章又遇譚薇
第二十章絕非善類
第一章第五大發明
第二章打賭
第三章進軍期貨
第四章便宜行事
第五章設套
第六章金融大鱷
第七章兄弟同心其利斷金
第八章一粒石子
第九章全線飄紅
第十章如約而至
第十一章戲劇變化
第十二章約會
第十三章接觸
第十四章叫板
第十五章新的危機
第十六章劫持
第十七章換血
第十八章舊愛
第十九章遊行
第二十章小師妹的要求
第一章面對面

簡介


基因漂移,又稱基因漂流,基因逃逸
英文名:geneflow/genedrift
是指一個群體的遺傳變異轉移到另外一個群體的現象。
基因漂移
研究表明,油菜、甘蔗、萵苣、草莓、向日葵、馬鈴薯以及禾本科作物均有向其近緣野生種的自發基因轉移,甚至不同屬間的基因漂移也有可能發生。

基因漂移的屏障


異域物種形成/物理隔離
當基因漂移被物理屏障阻斷時,就會導致異域物種形成或物理隔離,不允許同一物種的種群交換遺傳物質。基因漂移的物理屏障通常是但並非總是自然發生的。物理隔離包括無法逾越的山脈、海洋或廣闊的沙漠。在某些情況下,它們也可能是人為的屏障,比如中國的長城有效阻礙了本土植物種群間的基因漂移。生長在長城兩側的同一物種的植物已出現遺傳差異,因為幾乎沒有基因漂移發生,不能提供基因庫的重組。
同域物種形成/生殖隔離
當來自同一祖先的新物種在同一地區出現時會發生同域物種形成。這通常是生殖隔離的結果。新舊物種可以生活在相同的環境中,但由於生殖障礙、斷裂生殖、特異性的傳粉者,或由於有限的雜交或雜交產生不育雜交後代等,新舊物種間的基因漂移非常有限。

種間的基因漂移


水平漂移
水平基因漂移(HGT)指的是生物體之間發生的通過非傳統繁殖方式發生的基因漂移。這些方法包括轉化(直接從周圍環境吸收遺傳物質)、融合(兩個細菌細胞間通過細胞-細胞直接接觸進行遺傳物質轉移)、轉導(噬菌體病毒將遺傳物質直接注射進入宿主細胞)或GTA-介導的轉導(由細菌產生的病毒樣物質介導的基因轉移)。利用單基因作為系統發育標記,在HGT存在的情況下,很難追蹤生物的系統發育。每個現有基因都可以追溯到一個祖先基因。但祖先基因可能在不同的時間出現在不同的生物體中。
雜交
在某些情況下,當一個物種具有姐妹種,或者由於先前生殖隔離消失或由於人類干預使得育種繁殖可能時,物種可以進行雜交和基因及對應性狀的交換。這種雜交並不總是明確的,因為有時雜交後代可能看起來與原始物種表型相同,但mtDNA測試顯示已經發生了雜交。差異雜交也會發生,因為一些性狀和DNA比其他性狀更容易交換,這是選擇性壓力的結果,或者沒有選擇性壓力使得交換更容易。在引進物種開始取代原生物種的情況下,原生物種受到威脅,生物多樣性減少,從而產生基因漂移增加遺傳多樣性的基因流動的消極情況而不是積極情況。基因滲透是指外來入侵物種基因取代本地物種基因的現象。雜交後代通常被認為不如親代“適合”,因此,雜交適應性一直是一個受到密切監測的遺傳問題。

人類介導的基因漂移


遺傳救援
基因漂移可以被用來拯救瀕臨滅絕物種。當一個物種的群體很小,近親繁殖風險就會增加,並且由於基因漂移而更容易失去多樣性。通過從引入無親緣關係的個體中可以改善這個小群體,可以增加多樣性,減少近親繁殖,從而提高整體適應性。
基因污染
人類活動,如物種遷移和土地改造,可導致遺傳污染、雜交、基因滲透和遺傳湮沒。由於引進物種在數量和/或適應度方面的優勢,這些過程能導致局部基因型的均質化或替換。外來物種可以通過人類有意引進或生活習性改變,通過雜交和滲透威脅到本土頻危物種。這些現象對稀有物種在與發生在島嶼和大陸物種間更豐富物種的接觸時特別有害。物種間的近親繁殖產生的種子會取代原生物種的種子,從而導致稀有物種基因庫的“湮沒”。這是自然選擇和基因漂移等進化力量的直接結果,導致優勢性狀的日益普遍和均質化。這種現象的程度只從外表並不總是就能看出來。