Генетика сохранения

Биология сохранения + генетика = генетика сохранения
Разрушение или изменение среды обитания может поставить под угрозу живущих там животных, растения и другие организмы. Эффективно управляя этими экосистемами, мы можем помочь сохранить находящиеся под угрозой исчезновения виды.
Наука биологии сохранения рассматривает людей и популяции, которые пострадали от потери среды обитания, эксплуатации и / или изменения окружающей среды. Информация, полученная при изучении этих организмов, помогает принимать решения, которые обеспечат их выживание в будущем.
Наука генетика изучает унаследованные характеристики и гены, которые лежат в их основе.
Соедините их вместе, и вы получите науку генетики сохранения.

Генетика сохранения использует сочетание экологии, молекулярной биологии, популяционной генетики, математического моделирования и эволюционной таксономии (изучение семейных отношений). Это и фундаментальная, и прикладная наука. Во-первых, ученые должны понимать генетические отношения между изучаемыми организмами. Затем управляющие дикой природой используют методы для сохранения биологического разнообразия этих видов.
Организмы, которые изучают генетики-охранители, обычно принадлежат к исчезающим или исчезающим популяциям. Чтобы разработать способы помочь этим популяциям, ученые задают два вопроса: что поставило эти популяции на грань исчезновения и какие шаги мы можем предпринять, чтобы обратить эту тенденцию вспять? Информация о генетическом разнообразии изучаемых организмов помогает ученым и менеджерам формировать стратегии для
Предыдущие усилия по сохранению обращались к популяциям с математической, эволюционной или таксономической точки зрения. Современные усилия включают генетические исследования, дающие ученым-природоохранникам и экологам гораздо больше информации о разнообразии особей в популяции. Без генетики мы можем сохранить не ту популяцию или потратить ценные ресурсы на популяцию, которая не находится под угрозой исчезновения!

Чтобы измерить генетическое разнообразие конкретного гена, ученые смотрят, сколько различных его версий (называемых аллелями) присутствует в популяции. Например, один ген может определять цвет цветка растения. Для этого гена могут существовать разные аллели (например, розовый аллель, пурпурный аллель и белый аллель). В каждом случае один и тот же ген определяет цвет цветка, но точный порядок букв ДНК, составляющих ген, различен для каждого аллеля. Когда все или почти все члены популяции имеют один и тот же аллель, говорят, что эта популяция имеет низкое генетическое разнообразие по этому гену. Но когда в популяции существует много разных версий гена, популяция имеет высокое генетическое разнообразие по этому гену.
Почему генетическое разнообразие важно?
Популяции или виды с низким генетическим разнообразием по многим генам находятся в группе риска. Когда разнообразие очень низкое, все особи почти идентичны. Если возникает новое давление окружающей среды, такое как болезнь, все люди в популяции могут заболеть и умереть. Но в популяции с высоким генетическим разнообразием шансы на то, что некоторые особи будут иметь генетическую структуру, позволяющую им выжить, выше. Эти особи будут размножаться, и популяция выживет.
Генетическое разнообразие видов постоянно меняется. Независимо от того, сколько вариантов гена присутствует в популяции сегодня, только те варианты, которые выживут в следующем поколении, могут способствовать видовому разнообразию в будущем. Как только варианты гена потеряны, их невозможно восстановить.

Разрушение среды обитания
Когда разрушение среды обитания или другие факторы подвергают популяцию риску, ученые и менеджеры по охране природы могут нацелить эту популяцию для расследования. Например, они могут изучать популяцию растений, среда обитания которых будет уничтожена строительством нового торгового центра. Или они могут изучать популяции уток и гусей, когда будут приняты новые правила охоты.
Вмешательство человека — не единственная опасность для растений и животных. Природные факторы, такие как ураганы и болезни, также могут привести к сокращению численности населения.
Изменение численности населения
Наблюдение за небольшими популяциями имеет решающее значение, поскольку они особенно чувствительны к изменениям. Случайные или непредсказуемые события, такие как стихийные бедствия, изменения окружающей среды или генетические мутации, могут вызвать внезапное уменьшение численности популяции. Когда популяция вида изначально невелика, дальнейшее сокращение оставшейся численности может резко сократить генетическое разнообразие.
Небольшие популяции также более чувствительны к генетическому дрейфу, а также к проблемам, связанным с географической изоляцией и созданием новой популяции всего из нескольких особей (эффект основателя). Каждый из этих факторов влияет на то, какие особи дадут начало следующему поколению и, следовательно, какие аллели будут переданы.

В каждом поколении одни особи выживают, чтобы размножаться и передавать свои гены, а другие уничтожаются. Со временем отдельные аллели могут стать более или менее распространенными в популяции. Когда унаследованные характеристики определяют, кто выживет, а кто нет, этот процесс называется естественным отбором. Когда случайные факторы определяют, кто выживет, этот процесс называется генетическим дрейфом. В результате генетического дрейфа некоторые аллели могут полностью исчезнуть из популяции.
Небольшая популяция более подвержена генетическому дрейфу, чем большая популяция. Когда всего несколько особей несут определенный аллель, становится более вероятным, что эти особи случайно не будут воспроизводиться, и аллель будет утеряна.

Иногда даже большая популяция может потерять генетическое разнообразие. Один из способов потери — географическая изоляция. Географическая изоляция может произойти, если через среду обитания будет наложен новый барьер. Например, если река меняет русло или строится новый жилой массив, популяция растений или животных может быть разделена на две группы. Совершенно случайно пул генных вариантов в двух разделенных популяциях может отличаться друг от друга.
В качестве примера представьте вид цветка с двумя формами, которые разделяют среду обитания. Новое подразделение, включая новые дома и дороги, разделяет среду обитания, изолируя две формы в разных областях. Первая форма, высокое крепкое растение с небольшим количеством цветов, изолирована к северной части подразделения, а вторая форма, более нежное растение с более красивыми цветами, изолирована к южной части. Хотя новые домовладельцы могут сохранить обе популяции, они настолько изолированы друг от друга, что больше не могут обмениваться генами. В этой ситуации каждый тип подвергается давлению окружающей среды без возможности скрещивания с другим типом для образования растений с новыми, возможно, более выгодными комбинациями генов. Новые нагрузки, создаваемые застройкой, могут по-разному воздействовать на два типа растений. Например, более нежный сорт может погибнуть из-за отсутствия тени, вызванной вырубкой деревьев для участка. Когда они исчезают, исчезает и аллель, ответственная за привлекательный цветок, и общая численность популяции уменьшается.

Генетики-консерваторы используют данные ДНК организма для информирования о выборе управления. Как и в любой научной области, специалисты по охране природы используют определенный подход к своей работе:
Идентификация, инвентаризация и анализ

Определите группы населения и области интереса. Поскольку существует так много видов организмов, виды, находящиеся под угрозой исчезновения, обычно имеют приоритет.
Наблюдайте за населением. Какие известны формы этого вида? Каковы известные или предполагаемые родственники этого вида? Какие физические характеристики используются для классификации различных форм и видов?
Сформулируйте гипотезы о взаимоотношениях между популяциями и/или видами и проверьте эти гипотезы, изучив генетические характеристики организмов (данные ДНК или белков).
Используйте математические модели для анализа данных. Определите, какое разнообразие существует в отдельных популяциях вида, а также скорость обмена генами между популяциями (генный поток).

Интерпретация и управление
Ученые и менеджеры работают вместе, чтобы идентифицировать исчезающие организмы. Чтобы начать разработку стратегии управления, они исследуют среду обитания организма:

Определите степень приспособленности организма к различным температурам, почвам и водным условиям.
Изучите факторы, влияющие на генетическое разнообразие, такие как идентичность и характеристики опылителей растений. Здоровье и благополучие видов-опылителей может иметь решающее значение для выживания находящихся под угрозой исчезновения видов растений.
Изучить угрозы целостности среды обитания вида, включая человеческие, климатические и другие факторы.

Как только все аспекты популяции и окружающей ее среды будут изучены, ученые и менеджеры смогут разработать разумный план сохранения.