عزلة جينية

العزلة الجينية هي مجموعة من الكائنات الحية التي لا تختلط جينياً إلا قليلاً أو لا تختلط جينياً على الإطلاق مع كائنات أخرى من نفس النوع، وذلك بسبب العزلة الجغرافية أو عوامل أخرى تمنع التكاثر . وتُشكّل العزلات الجينية أنواعاً جديدة من خلال عملية تطورية تُعرف باسم التنوع النوعي . ويُعدّ التنوع البيولوجي الحديث نتاجاً للعزلات الجينية والتطور.

يتأثر التوزيع الحالي للاختلافات الجينية والعزلة داخل وبين المجموعات السكانية بالعمليات الجينية. وغالبًا ما يكون التنوع الجيني الناتج ضمن نطاق توزيع الأنواع غير متساوٍ، وقد تحدث تباينات كبيرة عندما يكون تشتت المجموعات السكانية وعزلتها أمرًا بالغ الأهمية لبقاء الأنواع. ^{[ 1 ]}

تحدد العلاقة المتبادلة بين الانحراف الوراثي ، وتدفق الجينات ، والانتقاء الطبيعي مستوى وانتشار الاختلافات الجينية بين المجموعات السكانية وبين تجمعات الأنواع. ^{[ 2 ]} وقد تُسهم العناصر الجغرافية والطبيعية بدورها في هذه الدورات، مما يؤدي إلى أمثلة على التنوع الوراثي، مثل الاختلافات الجينية التي تُسبب العزلة الجينية. ^{[ 3 ]} غالبًا ما تتوزع الاختلافات الجينية بشكل غير متساوٍ على امتداد التوزيع الجغرافي للنوع، مع وجود اختلافات بين المجموعات السكانية في المركز الجغرافي وأطراف النطاق. ^{[ 4 ]}

يحدث تدفق جيني كبير في التجمعات السكانية الأساسية، مما يؤدي إلى تجانس جيني. في المقابل، يسود تدفق جيني منخفض، وانحراف جيني حاد، وظروف انتقاء متنوعة في التجمعات السكانية الطرفية، مما يعزز العزلة الجينية والتنوع بين الأفراد. ^{[ 5 ]} ويحدث التمايز الجيني الناتج عن العزلة الجينية نتيجة تراكم تغيرات كبيرة في التباينات الجينية، مثل تقلبات ترددات الأليلات ، بمرور الوقت.

يمكن رصد تنوع جيني كبير قرب حدود نطاق انتشار الأنواع، حيث يزداد احتمال تأثير تجزئة التجمعات السكانية وعزلتها على العمليات الجينية. وينتج الانقسام الإقليمي عن عوامل متعددة، من بينها العمليات البيئية التي تُغير بانتظام التوزيع الأصلي للأنواع. ^{[ 6 ]} فعلى سبيل المثال، يمكن أن تؤدي التغيرات البيئية التي يتسبب بها الإنسان، كإزالة الغابات وتدهور الأراضي، إلى تغيرات سريعة في توزيع الأنواع، مما يؤدي إلى انخفاض أعدادها، وتجزئتها، وعزلتها إقليميًا. ^{[ 7 ]}

العزلة الجينية هي حالة تجمعات من الكائنات الحية التي لا يوجد بينها اختلاط جيني يُذكر مع كائنات أخرى من نفس النوع. قد تؤدي هذه العزلة إلى نشوء أنواع جديدة ، ولكن هذا ليس مضمونًا. يمكن أن تُشكّل الكائنات المعزولة جينيًا أنواعًا جديدة بعدة طرق:

• التباين الجغرافي ، حيث يتم عزل مجموعتين من نفس النوع جغرافيًا عن بعضهما البعض بواسطة حاجز خارجي وتتطور لديهما عزلة تناسلية داخلية (وراثية) .
• التباين المحيطي ، حيث تنفصل مجموعة صغيرة من السكان عن الجسم الرئيسي وتتعرض للانحراف الوراثي .
• التباين شبه الجغرافي ، حيث يكون هناك مجموعتان متباعدتان منفصلتان ولكنهما تتداخلان إلى حد ما؛ يتم توفير الفصل الجزئي من خلال الجغرافيا، لذلك قد تتلامس أفراد كل نوع من وقت لآخر، ولكن قد يمنع الانتقاء لسلوكيات أو آليات محددة التزاوج بين المجموعتين.
• التطور التبايني المتجاور ، حيث تتباعد الأنواع أثناء سكنها في نفس المكان.

تشمل العزلات الجينية التي يسببها الإنسان التكاثر المحدود للكلاب أو مجتمعات تعيش في عزلة عن الآخرين، مثل تريستان دا كونا أو جزر بيتكيرن . أما العزلات الجينية البشرية الأكثر أهمية والأقل عزلة فتشمل مجموعات من الناس مثل السردينيين والفنلنديين .

من المرجح أن يؤدي العزل الجيني، بالإضافة إلى تدهور جودة الموائل وانخفاض الكثافة السكانية ، إلى انهيار التجمعات السكانية وانقراضها في نهاية المطاف . ^{[ 8 ]} وقد ثبت أن معدل الطفرات العشوائية ، والانحراف الوراثي، وارتفاع معدلات التزاوج الداخلي، ومحدودية تدفق الجينات، والانقراض الإقليمي، كلها عوامل تزداد مع العزل. كما أن الظروف المناخية المتغيرة، مثل التغيرات المناخية الجغرافية المحددة، يمكن أن تُسبب ضغوطًا تُغير بشكل جذري التركيب الجيني للأنواع، مما يُؤدي إلى اختلافات جينية من خلال عمليات انتقاء مختلفة ^{[ 9 ]،} فضلاً عن زيادة العزل الجيني داخل التجمعات السكانية. ^{[ 10 ]}

لطالما اعتُبر التباين البيئي مصدرًا حيويًا للاختلافات والتنوعات الجينية الناتجة عن العزلة، وقد وجدت العديد من الدراسات ارتباطات بين الاختلافات الجينية المحايدة، والتباين البيئي، والعزلة الجينية. ويمكن الاستشهاد بالعزلة الجينية والارتباطات المختلفة في التباين الإقليمي كدليل على الانتقاء المُنوِّع الذي يعمل عبر الجينومات بأكملها، بما في ذلك الجينات المحايدة ظاهريًا. ويمكن استخدام هذه العوامل للتنبؤ بالآثار طويلة المدى للعوامل البيئية على التنوع الجيني والعزلة. ^{[ 11 ]}

يمكن أن يُسهم التدفق الجيني القوي بين المجموعات السكانية في التكيف المحلي من خلال إدخال تنوعات جينية جديدة إلى هذه المجموعات، ولكنه قد يُعيق التكيف أيضًا بإغراق الجينات المفيدة محليًا. ويؤثر حجم السكان والتنوع الجيني والبيئة على النتيجة. وقد يرتبط نمط العزلة الجغرافية ، حيث تتناسب معدلات نمو السكان وأعداد المهاجرين عكسيًا مع المسافة بين المجموعات السكانية، بأنماط التدفق الجيني والمسافة الجغرافية. كما قد يتبع التدفق الجيني أنماط العزلة حسب الموطن، مع ارتفاع معدلات التدفق الجيني بين الأفراد ذوي الموائل المختلفة. علاوة على ذلك، قد يكون التدفق الجيني في أعلى مستوياته عبر المناطق المتباينة. ^{[ 12 ]} عندما يكون حجم السكان محدودًا، ويتعرض الأفراد لضغط انتقائي قوي، يمكن أن يُعزز التدفق الجيني أعداد السكان، حتى لو كانت الأنماط الظاهرية الناتجة غير متكيفة بشكل عام. وهذا بدوره قد يؤدي إلى زيادة الاختلافات الجينية التي تُفضي إلى العزلة، مما يسمح للتكيفات الجديدة بالظهور. ^{[ 13 ]}

في معظم الحالات، تقتصر الأنواع شديدة التخصص على جزء صغير من البيئة المتاحة. ^{[ 19 ]} غالبًا ما يصاحب هذا التخصص البيئي، وما يتبعه من تقييد جغرافي للسكان الأصليين، انخفاض في تدفق الجينات، مما يؤدي إلى صغر حجم التجمعات السكانية والتنوع الجيني. ونتيجة لذلك، وبسبب العزلة الجينية، لا تستطيع هذه الأنواع البقاء إلا إذا كانت مُهيأة لأقل قدر من العزلة الجينية. ^{[ 20 ] [ 21 ]}

في البحث عن الجينات المميتة، تُعدّ العزلات الجينية ذات الخلفية السكانية الصغيرة، والعزلة طويلة الأمد، والاختناقات السكانية، موارد قيّمة. إذ تتفاقم الاضطرابات النادرة أحادية الجين، وتصبح العائلات التي تضمّ العديد من الأفراد المرضى شائعة بما يكفي لاستخدامها في تحليلات الارتباط لتحديد المواقع الجينية. علاوة على ذلك، فإنّ معظم الحالات ناتجة عن الطفرة نفسها، وتُظهر الأليلات المسببة للمرض ارتباط عدم التوازن مع المؤشرات الجزيئية عبر مسافات جينية كبيرة، مما يُسهّل التعرّف على موقع المرض في عينات الدراسة الصغيرة التي تضمّ عددًا قليلًا من الأفراد المصابين، وذلك باستخدام البحث عن التشابه في النمط الجيني المشترك. يُعزّز وجود ارتباط عدم التوازن في أليلات المرض تحليل الارتباط، ويُساعد في تحديد الموقع الدقيق لموقع المرض على تسلسل الجينوم. ^{[ 22 ]}

تقع العديد من الأنواع في مكان ما بين الأنواع العامة والأنواع المتخصصة على نطاق التخصص. تُظهر هذه الأنواع عمومًا تخصصًا بيئيًا معتدلًا، فهي ليست عامة خالصة ولا متخصصة خالصة، مما ينتج عنه تغيرات متغيرة يجب تقييمها عند تصنيف الأنواع. على الرغم من تخصصها البيئي الكبير، فإن الأنواع الانتقالية بيئيًا لا تُظهر عادةً التنوع الجيني المنخفض الذي يُلاحظ في الأنواع المتخصصة الخالصة، بل تُظهر بدلًا من ذلك اختلافات جينية خاصة بالأنواع على نطاق الأنواع العامة. في المقابل، تُصنف هذه الأنواع على أنها أكثر عرضة للخطر بكثير مما يُشير إليه مستوى تخصصها. قد يكون هذا السيناريو ضارًا في تفاقم انخفاض أعدادها، وربما يكون أحد العوامل المُحفزة للانقراض في هذه الحالة، نظرًا لعدم استقرار الجينوم في التجمعات السكانية والتجمع غير المتوقع للجينات الضارة. ^{[ 23 ]}

• عزل اللغة
• عدم التوازن الارتباطي