작은 모집단 크기

Small population size

작은 집단은 큰 집단과 다르게 행동할 수 있습니다.이들은 종종 더 큰 모집단에서 발생하는 모집단 병목 현상의 결과이며, 헤테로 접합성의 상실과 유전적 다양성의 감소, 대립 유전자의 손실 또는 대립 [1]유전자의 빈도의 고정화로 이어진다.그 후 소수 집단은 인구통계학적 및 유전적 확률적 사건에 더 민감하며, 이는 모집단의 장기적 생존에 영향을 미칠 수 있다.따라서, 소규모 개체군은 종종 위험 또는 멸종 위험에 처해 있으며, 종종 보존에 대한 우려가 있다.

인구통계학적 효과

카카포

인구통계학적(생식 및 사망률) 비율의 확률적 변동의 영향은 큰 모집단보다 작은 모집단에서 훨씬 높다.인구통계학적 비율의 확률적 변동은 작은 모집단의 크기를 무작위로 변동시킨다.이러한 변동은 성비 불균등, 가족 크기의 높은 차이, 근친교배 또는 변동하는 인구 규모의 [1]결과일 수 있다.모집단이 작을수록 변동이 멸종으로 이어질 확률이 커집니다.

코끼리 바다표범 하렘은 수컷 1마리에서 암컷 100마리를 가지고 있으며, 유효 개체수는 4마리밖에 되지 않습니다.

작은 인구 규모의 인구학적 결과 중 하나는 한 세대의 모든 자손들이 같은 성별일 확률이며, 수컷과 암컷이 동등하게 생산될 가능성이 있는 경우(성비 참조) 계산하기 쉽다.이는 / -1(\ 1^{모든 동물이 암컷일은 1/2 n-1})로 주어진다.1/ 모든 남성에게 동일하게 적용되므로 이 결과가 됩니다.이것은 매우 적은 인구에서 문제가 될 수 있습니다.1977년 뉴질랜드 피오르드랜드 섬의 마지막 18개의 카카포는 모두 수컷이었지만, 우연에 의해 결정되면 그 확률은 0.0000076에 불과하다(그러나 일반적으로 암컷이 수컷보다 더 자주 먹히고 카카포는 성별 할당의 대상이 될 수 있다).인구가 3명일 경우 모두 동성일 확률은 0.25입니다.다른 말로 하자면, 매 4종마다 3마리(또는 더 정확히는 유효 개체군 3마리)로 줄어들면, 단지 그들이 모두 같은 성별이라는 이유만으로 한 세대 안에 한 마리가 멸종될 것이다.만약 인구가 몇 세대 동안 이 크기를 유지한다면, 그러한 일은 거의 불가피해진다.

환경에 미치는 영향

환경은 소수의 생존에 직접적인 영향을 미칠 수 있다.일부 해로운 영향에는 환경의 확률적 변화(강우량, 기온의 변화)가 포함된다. 이는 시간적으로 상관관계가 있는 출생과 사망률(즉, 출생률이 높고 사망률이 낮은 '좋은' 해와 출산율이 낮고 사망률이 높은 '나쁜' 해)를 발생시켜 변동을 초래할 수 있다.n 모집단 크기.다시 말하지만, 많은 개체군보다 적은 개체군이 이러한 환경적으로 생성된 개체군 변동으로 인해 멸종될 가능성이 더 높다.

환경은 또한 그것의 지속성을 촉진하는 소수의 사람들에게 유익한 특성을 도입할 수 있다.도토리 딱따구리의 작고 조각난 개체군에서는 최소한의 이민만으로도 개체 수가 지속되기에 충분합니다.개체수가 적은 유전적 결과에도 불구하고, 도토리 딱따구리는 멸종과 멸종위기종으로 분류되는 것을 피할 수 있었습니다. 이러한 환경적 개입으로 인해 이웃 개체들이 [2]이주하게 되었기 때문입니다.이민은 유전적 다양성을 증가시킴으로써 생존을 촉진하는데, 이것은 다음 절에서 소수의 인구에게 해로운 요소로 논의될 것이다.

유전적 영향

위쪽 그래프는 모집단 크기가 10인 경우 고정 시간을 나타내고 아래쪽 그래프는 개체 수가 100인 경우 고정 시간을 나타냅니다.인구가 감소함에 따라 대립 유전자에 대한 고정 시간이 증가한다.

자연보호론자들은 종종 적은 개체수에서 유전적 변이가 사라지는 것을 걱정한다.소규모 집단을 다룰 때 중요한 두 가지 유형의 유전자 변이가 있습니다.

  • 모집단 내 개인 내 호모 접합성 정도. 즉, 헤테로 접합 대립 유전자가 아닌 호모 접합 유전자가 포함된 개인 위치의 비율입니다.많은 유해 대립 유전자들은 동종 접합 [1]형태에서만 해롭다.
  • 집단 내 단일 형태/다형성의 정도. 즉, 집단의 유전자 풀에 얼마나 많은 동일한 유전자의 다른 대립 유전자가 존재하는가.유전적 표류와 근친교배 가능성은 작은 개체군에 더 큰 영향을 미치는 경향이 있으며,[3] 이는 분화로 이어질 수 있다.표류와 근친 교배는 유전적 다양성의 감소를 야기하는데, 이는 개체수 증가율 감소, 환경 변화에 대한 적응 잠재력 감소,[3] 그리고 멸종 위험 증가와 관련이 있다.유효 모집단 크기(Ne) 또는 모집단의 재생산 부분은 종종 작은 [4]모집단의 실제 모집단 크기보다 낮다.모집단의 Ne는 가장 작은 Ne를 가진 세대와 크기가 가장 가깝다.이것은 낮은 개체군의 세대에서 잃어버린 대립 유전자가 개체군의 크기가 증가해도 다시 발견되지 않기 때문이다.예를 들어, 북방 코끼리 물개는 20-30마리로 줄었지만, 지금은 보존 노력 덕분에 10만 마리에 이른다.그러나 유효 인구 규모는 60명에 불과하다.

유전적 요인 기여

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  • 유전적 표류: 유전적 변이는 자연선택과 유전적 표류(기회)의 결합 작용에 의해 결정됩니다.작은 집단에서는 선택이 덜 효과적이며, 우연으로 인해 해로운 대립 유전자가 더 자주 발생하고 고정될 수 있기 때문에 유전적 표류의 상대적 중요성은 더 높다.자연 도태에 의해 선택된 대립 유전자는 더 빨리 고정되고, 결과적으로 그 궤적에서 다른 대립 유전자의 손실과 전체적인 [5][6][7]유전적 다양성의 손실을 초래합니다.또는 개체수가 클수록 유전자 표류에 덜 영향을 받는다. 왜냐하면 표류는 1/2N 등식을 사용하여 측정되기 때문이다. 그리고 "N"이 높기 때문에 대립 유전자가 고정되는 데 더 오래 걸린다.많은 개체군이 적응력이 더 큰 진화의 능력을 보여주는 하나의 예는 붉은 밀가루 딱정벌레입니다.붉은 밀가루 딱정벌레의 몸 색깔에 작용하는 선택은 작은 개체군보다 큰 개체군에서 더 일치하는 것으로 밝혀졌다; 검은 대립 유전자가 선택되었지만, 관찰된 작은 개체군 중 하나는 해로운 검은 대립 유전자와 동질성이 되었다. (이는 큰 [8]개체군에서는 발생하지 않았다.)모든 대립 유전자(탈피성, 유익성 또는 중립성)는 큰 대립 유전자보다 작은 집단(유전자 풀)에서 손실될 가능성이 높습니다.이것은 작은 집단에서 대립 유전자의 형태를 감소시키는 결과를 낳는다, 특히 대립 유전자의 형태가 단일한 형태인 단형증과 같은 극단적인 경우.소규모 집단에서 유해 대립 유전자의 지속적인 고정은 뮬러 래칫이라고 불리며 돌연변이 용해로 이어질 수 있습니다.
  • 근친교배:소수의 개체군에서는 가까운 친척들이 함께 번식할 가능성이 더 높다.친척 부모들의 자녀들은 친척 [1]부모들의 자녀들보다 더 많은 수의 동종 접합 위치를 가지고 있다.근친교배는 밀접하게 관련된 개체들의 반복적인 짝짓기 또는 [1]자생으로 인한 이형 접합의 감소로 인해 집단의 생식 적합성의 감소를 야기한다.근친교배는 또한 적합성을 감소시키는 유해한 돌연변이가 더 널리 [9]퍼질 정도로 이형 접합성이 최소화되면 근친교배 우울증으로 이어질 수 있다.근친교배 우울증은 개체수가 적은 많은 식물과 동물들의 추세이며 그들의 [10][11][12]멸종 위험을 증가시킨다.근친교배 우울증은 보통 개인이나 개체군에 대한 즉각적인 유해한 영향 중 어느 한 가지 유형의 유전자 변이가 감소하는 것을 의미한다.근친교배우울증은 처음에는 그다지 크지 않았던 감소하는 개체군에서는 거의 찾아볼 수 없다; 그러나 그것은 많은 개체군이 작아지는 것에서 다소 흔하다.이것은 매우 위험하게 근친교배되지 않은 집단에서 가장 효율적인 숙청선택의 원인이다.
  • 단편화된 서식지에 대한 유전적 적응:시간이 지남에 따라 종들은 환경에 적응하기 위해 진화한다.이것은 확률적 변화에 직면했을 때 제한적인 적합성으로 이어질 수 있다.예를 들어, 갈라파고스 날지 못하는 가마우지나 뉴질랜드의 키위와 같은 섬에 사는 새들은 날지 못하는 것으로 알려져 있다.이러한 특성은 포식자와 질병을 [13][14]피할 수 있는 제한된 능력으로 귀결되며, 이는 기후 변화에 직면하여 더 많은 문제를 영구화할 수 있다.분열된 집단들 또한 유전적 적응을 본다.예를 들어, 서식지의 단편화는 식물 [15]개체수의 자기 발생을 증가시키는 방향으로의 변화를 가져왔다.

근친인구의 유전적 영향의 예로는 높은 수준의 부화 실패,[16][17] 뼈 이상, 낮은 영아 생존성, 출산율 감소 등이 있다.이런 결과를 초래하는 개체군 중에는 병목현상을 겪으면서 영아 생존성이 떨어지고 출산율이 떨어지는 치타도 있다.개체군 병목현상을 겪었던 북부코끼리물범은 하악골열로 두개골 구조가 바뀌었다.슈피리어 호수에 있는 섬에 제한적으로 분포하는 로얄 섬의 늑대들은 요골 부위의 척추에 뼈 기형이 있다.이 늑대들은 또한 앞발의 발가락 사이의 연조직의 융합인 신디닥티리를 가지고 있다.이러한 유형의 기형은 근친교배 우울증이나 유전적 [18]부하에 의해 발생한다.

섬 인구

갈라파고스 제도는 자연의 역사와 지리 때문에 높은 수준의 엔데미즘의 본거지입니다.그러나 외래종, 서식지 감소, 기후 변화로 인해 많은 종들이 멸종 위기에 처해 있다.

섬 개체군 또한 지리적 고립, 제한된 서식처, 높은 수준의 내생성으로 인해 적은 수의 개체군을 가지고 있다.그들의 환경은 너무 고립되어 있기 때문에 섬 내 유전자 흐름은 좋지 않다.유전자 흐름에서 유전적 다양성의 도입이 없다면 대립 유전자는 빠르게 고정되거나 상실된다.이것은 섬 개체군이 새로운 환경에[19] 적응하는 능력을 감소시키고 더 높은 수준의 멸종을 초래할 수 있다.1600년대 이후 포유동물, 조류, 파충류 멸종은 대부분 섬 개체군이었다.게다가, 조류 종의 20%가 섬에 살고 있지만, 모든 조류 멸종 중 90%가 섬 [13]개체군이다.외래종 유입, 서식지 감소, 남획[20] 등으로 지난 5만 년 동안 인간 활동이 섬 멸종의 주요 원인이 되어 왔다

갈라파고스 펭귄은 갈라파고스 제도의 멸종위기 고유종이다.해양의 동요로 개체 수가 급격히 변동하고 있으며, 기후 변화로 개체 수가 급격히 증가하고 있다.개체수는 많게는 10,000개에서 많게는 700개까지 다양했다.현재 약 1000마리의 성숙한 [1]개체들이 있는 것으로 추정된다.

보존.

멸종 위기에 처한 소인종을 위한 보존 노력은 개체군의 적합성과 장기적 [21]지속성을 결정하는 유전적 다양성뿐만 아니라 개체군 규모 증가에 초점을 맞추고 있다.일부 방법에는 포획 사육과 유전자 구조 등이 있다.가족 크기의 차이를 안정시키는 것은 효과적인 방법이며, 종종 보존 [1]전략에 사용됩니다.

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레퍼런스

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