Bolygónkon minden élő faj evolúciós folyamata mind a virágzás, mind a populációk számának növekedése, valamint a példányok számának több ezerre, százra vagy még kevesebbre való csökkentésén ment keresztül. Ez utóbbi esetben a szűk keresztmetszet hatásáról szokás beszélni. Nézzük meg közelebbről, mit jelent ez.
Mi a szűk keresztmetszeti hatás?
Képzeljük el, hogy létezik valamiféle élőlény, amelyet százezer vagy akár több millió példányban is képviselnek. Ilyen hatalmas populációban a faj egyedei között sokféle tulajdonság található. Például lesznek fehér, fekete, barna, foltos színű egyedek; nagy, kis és közepes méretű egyedek; egyesek gyorsak, mások lassúak, némelyiknek hosszú a végtagja, másoknak nagy szeme lesz. Ez a tulajdonságok és tulajdonságok listája még sokáig folytatható. Csak egy következtetést vonhatunk le: egy nagy egyedszámú populációban nagyon sokféle genetikai információ létezik, vagyis a génállománygazdag.
Most képzeljük el, hogy valami kataklizma történt, ami e faj éles kihalásához vezetett. Ennek eredményeként egymillió egyedből csak néhány tíz vagy száz maradt meg. Természetesen a genetikai sokféleség elveszik. A túlélő egyedek csak néhány különböző allélt hordoznak, amelyekből a következő generációk alakulnak ki. A génállomány ilyen csökkenése szűk keresztmetszet-hatás. A helyzet szó szerint hasonlít ahhoz, hogy az üvegben található sokféle színes golyó közül csak néhányat öntöttek át keskeny nyakon.
Alapító hatás
A "szűk keresztmetszetek" szakaszán túlélő egyedek száma új generációkat szül. Velük kapcsolatban ez a csökkentett egyedszám az alapító vagy szülőpopuláció.
Ha egy faj egyedeinek számát 10-re vagy kevesebbre csökkentjük, akkor szélsőséges alapító hatásról beszélünk. Ebben az esetben gyakorlatilag nem lesz sokféle allél a következő generációk génállományában, és gyakran előfordulnak ugyanazok a morfológiai karakterek.
Így az alapító és a szűk keresztmetszet hatásai egy evolúciós láncban kapcsolódnak egymáshoz: az első követi a másodikat.
Mihez vezetnek ezek a hatások?
Más szóval, jó vagy rossz a génállomány csökkentése? A válasz erre a kérdésre nem olyan egyszerű, mint amilyennek első pillantásra tűnik. Íme a pozitív és negatív oldalaka szűk keresztmetszet-hatás, azaz az adott faj genetikai sokféleségének csökkenése definíciójából következik:
- Profik. A következő populációkban olyan specifikus tulajdonságokat és mutációkat rögzítenek, amelyek előnyösek lehetnek az adott környezetben élő egyedek számára.
- Hátrányok. A genetikai diverzitás alacsony szintje egy faj környezeti változásokhoz való alkalmazkodási képességének csökkenéséhez vezet, vagyis sebezhetővé teszi. Ezenkívül az egyénekben gyakran előfordulnak öröklődő hibák.
Gepárd példa
Az evolúciós szelekció okozta szűk keresztmetszet hatásának szemléletes példája a modern gepárd. Bolygónk globális eljegesedése (negyedidőszak) előtt Afrikában, Eurázsiában és Észak-Amerikában számos gepárdfaj élt, amelyek méretükben és sebességükben is nagyon különböztek a maiaktól. Egyes becslések szerint a bolygón élő gepárdok teljes száma elérheti a több százezer egyedet.
A negyedidőszakban, amikor az élelmiszer kevésbé hozzáférhetővé vált, számos élőlényfaj, köztük a gepárdok tömeges elpusztulása következett be. Utóbbiak száma vélhetően csak néhány száz egyed lehet. Sőt, csak a leggyorsabb és legkisebb példányok maradtak életben, vagyis a gepárdok szűk keresztmetszet-hatása volt.
Jelenleg a gepárd rendkívül alacsony genetikai diverzitású emlős. Ezek a vadállatok gyengékmindenféle betegséggel szemben ellenállóak, és minden kísérlet beléjük ültetni kudarccal végződik. A gepárd teste gyakorlatilag nem tud alkalmazkodni a környezet változásaihoz.
Mesterséges népességcsökkentés
A név alapján ezt a szűk keresztmetszet-hatást már az emberi beavatkozás okozza a természetben. Számos példa van erre:
- Északi elefántfókák. A 19. század végi aktív vadászat és ezen állatok kiirtása eredményeként 150 ezerből mindössze 20 egyed maradt.
- Európai és amerikai bölény. Az európai bölény a 20. század elején mindössze 12 egyed volt (3600-ból), az amerikai pedig 750 (370 ezerből).
- Óriásteknősök a Galápagos-szigeteken.
Ne feledje, hogy ezt a hatást a növények és állatok új alfajainak kiválasztásánál is alkalmazzák, hogy megszilárdítsák az ember számára előnyös tulajdonságokat.
Helyreállhat a genetikai sokféleség?
A válasz erre a kérdésre igen. Igen, lehet, de ehhez meg kell teremteni a megfelelő feltételeket. Még akkor is, ha az egyedek szülői csoportja kicsi volt, és a múltban erős szűk keresztmetszet-hatás volt, a genetikai sokféleség helyreállítható egy hosszú későbbi evolúciós folyamat során.
Ehhez a környezetnek különféle fülkéket kell biztosítania e faj élőhelye számára, vagyis magának a környezetnek változatosnak kell lennie. Azután,alkalmazkodva az új körülményekhez és fokozatosan felhalmozva az új mutációkat, a faj helyreállíthatja génállományát.
Mi a helyzet az emberi evolúcióval?
Az ismert történelem különféle kataklizmái folyamatosan több tíz- és százezer emberéletet követeltek, ami szűk keresztmetszetet idézett elő a Homo Sapiens és más emberi fajok számára. Íme néhány példa:
- 75 ezer évvel ezelőtt a Toba szupervulkán felrobbant Indonéziában. A robbanóerejét 3000 Szent Ilona vulkánra becsülik! Egyes feltételezések szerint ez a kitörés több ezer emberre csökkentheti a különböző típusú emberek számát a Földön.
- A középkorban Európa lakosságának körülbelül 1/3-a h alt meg a fekete pestis következtében.
- Az újvilág európaiak általi gyarmatosítása során a 15. század végén – a 16. század első felében az őslakos lakosság mintegy 90%-a elpusztult.
- 1783-ban felrobbant a Lucky vulkán Izlandon. Ezt követően az éhezés és a betegségek is hozzáadták, aminek következtében a sziget lakosságának körülbelül 20%-a megh alt.
Ami az emberek jelenlegi helyzetét illeti, genetikai sokféleségük meglehetősen nagy, mivel a bolygó lakossága körülbelül 7,5 milliárd fő, és a Földön elterjedt (különböző környezeti feltételek).
