III. Đa dạng gene và vai trị của nĩ trong sự tồn tại lồi 1 Sự biến đổi trong nguồn gene.
7. Sự diệt vong và thay đổi gene
Những lồi sống ở những vùng bị phá hủy hay ngăn cách thường là quần thể nhỏ chúng sẽ dễ dàng bị diệt vong do các cá thể trở nên thuần chủng. Những quần thể này cĩ nhiều rủi ro đi dến quần thể bằng khơng hơn là quần thể lớn. Nguyên nhân chủ yếu là do sự biến đổi di truyền và lai gần đều đầu tiên là làm mất đi những allele đặc trưng ở một hay nhiều locus, sự thay đổi đĩ làm cho con vật chịu căng thẳng khi đương đầu với mơi trường. Một quần thể chứa đựng những cá thể mất khả năng thích nghi sẽ cĩ nhiều khả năng diệt vong. Vấn đề thứ hai là vấn đề chung nĩi về khả năng mất đi tính thích nghi và nguy cơ do lai gần.
Hình 2.13: Hệ số lai gần F gia tăng theo số lượng cá thể (N) trong từng đàn.
Những trường hợp như bướm mang sắc tố đen của cơng nghiệp, tế bào máu hình lưỡi liềm ở người, giảm khả năng chiến đấu của chuột và khả năng kháng thuốc của cơn trùng là những thí dụ điển hình.
Tầm quan trọng của việc tồn tại hay vắng mặt của sự thay đổi gene được kiểm chứng qua thí nghiệm trên ruồi dấm (Drosophila melanogaster) khác nhau về di truyền ở locus alcohol dehydrogenase (Adh), chổ đĩ chịu đựng nhiều loại căng thẳng. Locus này cĩ 2 allele là nhanh (F) và chậm (S). Kiểu gene Adh khác nhau về tỉ lệ sống trong mơi trường cĩ độc tố của rượu. Đồng hợp tử F sống mạnh hơn S trong khi dị hợp tử cĩ sức sống trung bình. Tỉ lệ sống cịn cĩ mối liên quan đến hoạt tính của ADH của kiểu gene, khi một quần đàn cĩ thể đồng hợp tử F hay S hay dị hợp tử chứa trong mơi trường ethanol, một số quần đàn khơng tồn tại sau vài thế hệ. Tuy nhiên sự suy giảm quần đàn khác nhau tùy dạng của quần thể (hình 2.15). Đồng hợp tử S cĩ tốc độ suy tàn nhanh hơn các quần thể khác hiển nhiên là do chúng thiếu allele F, allele này cung cấp khả năng quang sát khi sống trong mơi trường cĩ ethanol. Trường hợp thí nghiệm cho từng thế hệ chịu đựng tác động khác nhau qua từng thế hệ thấy quần thể dị hợp tử cĩ tốc độ chết thấp dần. Một khả năng khác gây nên sự chết của các thế hệ là sự giảm đi tính khác biệt gene trong lai gần, điều này cũng thấy được trong quần đàn động vật bị nhốt một chổ. Cũng cĩ thí nghiệm trên ruồi dấm Drosophia melanogaster, thấy rằng cở của quần thể
cũng làm giảm đi tính lai gần. Sự biến đỗi gene nhân tạo do chiếu xạ tia X cũng cải tiến được sự suy thối này.
Một nghiên cứu khác trên đàn dê sừng to (Ovis canadensis, hình 2.16) với 120 con được theo dỏi và quan sát suốt 70 năm ở sa mạc tây và nam Mỹ. Kết quả cho thấy 100% quần đàn cĩ số lượng < 50 đã mất cách nay 50 năm trong khi đĩ quần đàn >100 vẫn cịn tồn tại đến ngày nay (hình 2.17). Trong những quần thể nhỏ, tần số của allele biến đổi từ thế hệ này sang thế hệ khác thì gọi là sự lạc hướng di truyền và cĩ thể một allele cĩ tần số thấp sẽ mất dần qua từng thế hệ. Thí dụ một allele cĩ tần số 5% trong hệ gene của quần đàn 1000 con thì sau một lần sao chép cịn cĩ 100 allel, nếu quần đàn cĩ 10 cá thể thì chỉ sau một lần sao chép di truyền thì chỉ cĩ 1 allele tồn tại (10 cá thể x 2 lần x 0.05) và xác suất để allele đĩ mất ở thế hệ sau là rất lớn.
Hình 2.15: Tỉ lệ ruồi dấm Drosophila melanogaster mất đi, kể cả đơn hình và đa hình.