Die effektive Größe einer Population ist ein Schlüsselbegriff in der Populationsgenetik. Ihr Wissen ermöglicht es uns, die Anzahl der reproduktiven Individuen in einer Population genau zu berechnen, was in einigen Situationen enorm nützlich ist.
Vom Artenschutz bis zur epidemiologischen Dynamik bei Lebewesen – Begriffe wie der, den wir Ihnen heute vorstellen, sind für Forscher in vielen Bereichen der Biologie von essentieller Bedeutung. Heute erzählen wir Ihnen alles, was Sie über die effektive Größe einer Tierpopulation wissen müssen.
Populationsgenetik: Was ist das?
Wie wir bereits wissen, die Informationen, die die Eigenschaften von Lebewesen bestimmen, sind in Genen kodiert. Ein Gen ist ein Teil des Chromosoms, der die Informationen für ein Zeichen enthält, beispielsweise die Anzahl der Finger oder die Haarfarbe.
Gene sind entscheidend für das Überleben von Arten, da die in ihnen kodierten Eigenschaften das Tier besser an seine Umwelt anpassen – oder auch nicht –. Nach der Evolutionstheorie ist nur die Spezies, die gut an das Ökosystem angepasst, wird es über die Generationen hinweg gedeihen.
Populationsgenetik, kurz gesagt, ist ein Zweig der Biologie, der evolutionäre Phänomene zu erklären versucht, normalerweise durch das Studium der genetischen Frequenzen in einer Tierpopulation.
Einige Grundlagen der Genetik
Genetik ist eine komplexe Wissenschaft, die mit sehr abstrakten Begriffen umgeht. Diese Disziplin ist jedoch relativ leicht zu verstehen, wenn vorher bestimmte Konzepte klar sind. Einige davon werden wir im Folgenden erläutern.
Die meisten Tiere sind, wie der Mensch, diploid. Das bedeutet, dass wir im Zellkern jeder Zelle zwei Kopien des genetischen Materials haben – zwei Sätze homologe Chromosomen. Diese Kopien werden zum einen von der Mutter und zum anderen vom Vater vererbt.
Dies ist wichtig, da je nachdem, wie diese Kopien für ein bestimmtes Allel sind – jede der Manifestationen, die ein Gen erwerben kann – das Individuum sein kann:
- Homozygot, wenn beide Kopien gleich sind. Zum Beispiel, wenn das Tier das Gen, das die graue Augenfarbe bestimmt, von beiden Elternteilen geerbt hat.
- heterozygot, wenn jedes Allel anders ist. Zum Beispiel, wenn das Tier das Gen für graue Augen von seinem Vater und das Gen für grüne Augen von seiner Mutter geerbt hat.
Die Bedeutung genetischer Parameter
Diese scheinbar leicht verständlichen Konzepte, sind entscheidend für das Verständnis des Verhaltens von Genen in Populationen. Es sollte außerdem beachtet werden, dass ein Individuum für ein Merkmal homozygot, für ein anderes jedoch heterozygot sein kann.
Die Populationsgenetik analysiert die Veränderung bestimmter genetischer Parameter in Tierpopulationen, um evolutionäre Effekte zu beschreiben. Einige dieser Parameter sind der Anteil der Heterozygoten, eine Schlüsselzahl, um die Evolution eines Allels zu verstehen.
Die effektive Bevölkerungsgröße
In der Populationsgenetik ist es wichtig, eine Vorstellung von der Größe der Zuchtpopulation zu haben. Obwohl dies so einfach wie eine einfache Volkszählung erscheinen mag, ist es dies in Wirklichkeit nicht, da die Populationen komplex sind. Manchmal ist die Anzahl der Männchen und Weibchen nicht proportional oder die Fortpflanzung erfolgt nicht zufällig.
Das Konzept der effektiven Bevölkerungsgröße bezieht sich auf auf die Anzahl der Individuen im Erwachsenenalter mit der Fähigkeit zur Fortpflanzung. Dies ist auf vielen Ebenen relevant, da nur Individuen im gebärfähigen Alter genetisch zur nächsten Generation beitragen.
Aufgrund der Grenzen der Berechnung dieses Konzepts, Genetiker greifen auf die Idee einer idealen Population zurück. Dieses Konzept ist eine Population, die die folgenden Merkmale erfüllt:
- Die Paarung ist zufällig.
- Alle Individuen tragen genetisch zur nächsten Generation bei.
- Die Generationen von Eltern und Kindern überschneiden sich nicht.
Wenn eine Population all diese Anforderungen erfüllt, effektive Größe ist gleich Volkszählungsgröße. Leider ist dies fast nie der Fall. Es ist an der Zeit, genetische Werkzeuge zu verwenden, um Stammbäume zwischen Eltern und Kindern abzuleiten, und nur auf diese Weise wird eine ungefähre tatsächliche effektive Größe erhalten.
Nutzung der effektiven Bevölkerungsgröße
Als nächstes präsentieren wir einige Verwendungen der effektiven Populationsgröße in der Naturschutzarbeit und im biologischen Wissen.
Phylogeographie
Die Phylogeographie versucht, die geografische Verteilung der genetischen Variation in Populationen zu erklären. Diese Disziplin kann helfen, den Prozess der Entstehung neuer Arten oder deren Aussterben zu verstehen.
Zur Rekonstruktion der Geschichte werden Gen-Genealogien erstellt und dank statistischer Methoden Sie können die effektive Größe einer Population in der Vergangenheit schätzen.
Welche Bedeutung hat dieses Wissen? Dank ihr lässt sich abschätzen, wie sich die Größe dieser Population im Laufe der Zeit verändert hat, um herauszufinden, ob beispielsweise eine Naturkatastrophe eine Tierart an den Rand des Aussterbens gebracht hat.
Dies geschah bei bestimmten Tieren wie Mammuts, deren Population so erschöpft war, dass sie aufgrund von genetischen Mängeln in ihrer Population starben. All dieses Wissen hätte uns nicht erreicht, wenn nicht die effektive Populationsgröße verwendet worden wäre.
Epidemiologie
Die effektive Populationsgröße ist ein sehr nützliches Konzept in der Epidemiologie. Der Grund dafür ist, dass wenn ein Krankheitserreger als Nachkomme von nur einem oder wenigen Vorfahren bestimmt werden kann, seine genetische Variation gering ist. Dies ist entscheidend, um zu verhindern, dass der mikroskopische Wirkstoff eine Resistenz gegen Antibiotika oder Impfstoffe entwickelt.
War die ursprüngliche Populationsgröße dagegen hoch, so ist ihre Variation größer und sie wird aufgrund ihrer hohen Anpassungsfähigkeit, wie dies bei Influenzaviren der Fall ist, schwieriger zu kontrollieren sein. Wie wir sehen, können diese Parameter auch dem Menschen nützliche Verwendungen melden.
Erhaltung
Auch wenn die Tierpopulation sehr groß ist, dies bedeutet wenig, wenn sich nur ein kleiner Prozentsatz von ihnen fortpflanzt.Die Kenntnis der effektiven Größe einer Population ermöglicht es uns, abzuschätzen, inwieweit sie bedroht oder vom Aussterben bedroht ist, und auf diese Weise präventive Erhaltungspläne umzusetzen.
Kurz gesagt, die effektive Bevölkerungsgröße ist, wie wir sehen, ein etwas verwirrender und schwer zu definierender Begriff. Es ist jedoch bei vielen Anwendungen äußerst nützlich.