התהליך האבולוציוני של כל מין חי על הפלנטה שלנו עבר גם את שלבי הפריחה והגדלת מספר האוכלוסיות שלו, וגם הקטנת מספר הדגימות לכמה אלפים, מאות או פחות. במקרה האחרון, נהוג לדבר על אפקט צוואר הבקבוק. בואו נסתכל מקרוב על המשמעות של זה.
מהו אפקט צוואר הבקבוק?
בוא נדמיין שיש איזשהו יצור חי, שמיוצג על ידי מאה אלף או אפילו כמה מיליוני עותקים. באוכלוסיה כה ענקית ניתן למצוא מגוון רחב של תכונות בקרב פרטים ממין זה. לדוגמה, יהיו אנשים עם צבע לבן, שחור, חום, מנוקד; פרטים גדולים, קטנים ובינוניים; חלקם יהיו מהירים, אחרים איטיים, חלקם יהיו בעלי גפיים ארוכות, לאחרים יהיו עיניים גדולות. רשימה זו של תכונות ותכונות ניתן להמשיך לאורך זמן. יש רק מסקנה אחת: באוכלוסיה עם מספר רב של פרטים קיים מגוון גדול של מידע גנטי, כלומר מאגר הגניםהוא עשיר.
עכשיו בואו נדמיין שהתרחשה אסון כלשהו, שהוביל להכחדה חדה של המין הזה. כתוצאה מכך, מתוך מיליון פרטים נותרו רק כמה עשרות או מאות בודדות. באופן טבעי, המגוון הגנטי יאבד. פרטים שורדים נושאים רק כמה אללים שונים, שמהם יווצרו הדורות הבאים. הפחתה זו במאגר הגנים היא אפקט צוואר בקבוק. המצב ממש דומה לעובדה שמתוך מגוון רחב של כדורים צבעוניים המצויים בבקבוק, רק מעטים מהם נשפכו דרך צוואר צר.
אפקט המייסד
מספר הפרטים ששרדו את שלב "צוואר הבקבוק" מוליד דורות חדשים. ביחס אליהם, המספר המופחת הזה של פרטים הוא אוכלוסיית המייסדים או ההורים.
אם מספר הפרטים של מין מצטמצם ל-10 או פחות, אז מדברים על אפקט מייסד קיצוני. במקרה זה, למעשה לא יהיה מגוון של אללים במאגר הגנים של הדורות הבאים, ואותם דמויות מורפולוגיות יופיעו לעתים קרובות למדי.
לפיכך, ההשפעות של המייסד וצוואר הבקבוק קשורות זו לזו בשרשרת אבולוציונית אחת: הראשונה באה אחרי השנייה.
למה מובילות ההשפעות האלה?
במילים אחרות, האם הפחתת מאגר הגנים היא טובה או רעה? התשובה לשאלה זו אינה פשוטה כפי שהיא נראית במבט ראשון. הנה היתרונות והשליליים שנובע מההגדרה של אפקט צוואר הבקבוק, כלומר הפחתת המגוון הגנטי במין נתון:
- יתרונות. באוכלוסיות עוקבות, תכונות ומוטציות ספציפיות קבועות שעשויות להועיל לאנשים בסביבה זו.
- חסרונות. רמה נמוכה של מגוון גנטי מביאה לירידה ביכולת של מין להסתגל לשינויים סביבתיים, כלומר הופכת אותו לפגיע. בנוסף, לעתים קרובות אנשים מתחילים לסבול מפגמים שעברו בירושה.
דוגמה של צ'יטה
דוגמה חיה לאפקט צוואר הבקבוק שנגרם על ידי ברירה אבולוציונית היא הצ'יטה המודרנית. לפני הקרח הגלובלי של כוכב הלכת שלנו (התקופה הרבעונית), היו כמה מינים של ברדלסים באפריקה, אירואסיה וצפון אמריקה, שהיו שונים מאוד מהמודרני הן בגודלם והן ביכולות המהירות. על פי כמה הערכות, המספר הכולל של ברדלסים על פני כדור הארץ יכול להגיע למאות אלפי פרטים.
בתקופת הרבעון, כשהמזון הפך פחות זמין, הייתה תמותה המונית של מינים רבים של יצורים חיים, כולל ברדלסים. הוא האמין כי מספרם של האחרונים יכול להיות רק כמה מאות פרטים. יתרה מכך, רק הדגימות המהירות והקטנות ביותר שרדו, כלומר, היה אפקט צוואר בקבוק עבור ברדלסים.
כיום, הברדלס הוא יונק עם מגוון גנטי נמוך במיוחד. החיות האלה חלשותעמידים בפני כל מיני מחלות, וכל הניסיונות להשתיל בהן איברים מסתיימים בכישלון. גוף הברדלס כמעט ואינו מסוגל להסתגל לשינויים בסביבה.
צמצום אוכלוסיה מלאכותי
בהתבסס על השם, אפקט צוואר הבקבוק הזה כבר נגרם מהתערבות אנושית בטבע. ישנן מספר דוגמאות:
- כלבי ים פיל צפוני. כתוצאה מציד פעיל והשמדה של בעלי חיים אלו בסוף המאה ה-19, מתוך 150 אלף נותרו רק 20 פרטים.
- ביזון אירופאי ואמריקאי. ביזון אירופאי בתחילת המאה ה-20, היו רק 12 פרטים (מתוך 3600), ואמריקאים - 750 (מתוך 370 אלף).
- צבים ענקיים של איי גלפגוס.
שימו לב שהאפקט הזה משמש גם בבחירת תת-מינים חדשים של צמחים ובעלי חיים, על מנת לגבש תכונות מועילות לבני אדם.
האם המגוון הגנטי יכול להשתקם?
התשובה לשאלה זו היא כן. כן, זה יכול, אבל בשביל זה יש צורך ליצור את התנאים המתאימים. גם כאשר קבוצת הפרטים ההורית הייתה קטנה והייתה השפעה חזקה של צוואר בקבוק בעבר, ניתן לשחזר את המגוון הגנטי בתהליך אבולוציוני ארוך שלאחר מכן.
לשם כך, הסביבה חייבת לספק גומחות שונות לבית הגידול של המין הזה, כלומר, הסביבה עצמה חייבת להיות מגוונת. לאחר מכן,בהסתגלות לתנאים חדשים וצבירת מוטציות חדשות בהדרגה, המין יכול לשחזר את מאגר הגנים שלו.
מה לגבי האבולוציה האנושית?
אסונות שונים בהיסטוריה ידועה גבו ללא הרף עשרות ומאות אלפי חיי אדם, מה שיצר את ההשפעה של צוואר בקבוק עבור הומו סאפיינס ומינים אנושיים אחרים. הנה כמה דוגמאות:
- לפני 75 אלף שנה, הר הגעש טובה התפוצץ באינדונזיה. כוח הנפץ שלה מוערך ככזה ב-3,000 הרי געש סנט הלנה! לפי כמה הנחות, התפרצות זו עלולה להפחית את מספר סוגי האנשים השונים לכמה אלפי פרטים ברחבי כדור הארץ.
- במהלך ימי הביניים, כ-1/3 מאוכלוסיית אירופה מתו כתוצאה מהמגיפה השחורה.
- במהלך הקולוניזציה של העולם החדש על ידי האירופים בסוף ה-15 - המחצית הראשונה של המאה ה-16, הושמדו כ-90% מהאוכלוסייה הילידית.
- בשנת 1783 התפוצץ הר הגעש לאקי באיסלנד. בהמשך נוספו לו רעב ומחלות, שבעקבותיהם מתו כ-20% מאוכלוסיית האי.
באשר למצב הנוכחי עם בני אדם, המגוון הגנטי שלהם גדול למדי, מאחר שאוכלוסיית כדור הארץ מונה כ-7.5 מיליארד תושבים והיא מפוזרת בכל כדור הארץ (תנאים סביבתיים שונים).
