מה הקשר בין תדר אלל ואבולוציה?

האבולוציה היא התהליך שמזרז שינויים גנטיים בתוך אוכלוסיית אורגניזמים. לדוגמה, מינים של אצות עשויים לשנות את החלבונים הסופגים את האור שלהם מירוק לאדום כדי לאפשר להם לשגשג בהצלחה רבה יותר במים עמוקים יותר. אך השינוי הגלוי במאפייני האצות הוא השתקפות של שינוי בתדירות הכוללת של גנים ספציפיים באוכלוסיה. במונחים טכניים, זה מכונה תדר אלל. כך ששינוי אבולוציוני לא יכול להתרחש ללא שינויים בתדירות האלל בעוד ששינוי בתדירות האלל הוא אינדיקציה לכך שאבולוציה מתרחשת.

פנוטיפ מתייחס למכלול התכונות הגופניות וההתנהגותיות הניתנות לצפייה של אורגניזם. רבות מהתכונות הללו הן ביטויים ישירים של ה- DNA של האורגניזם, המכונה גנוטיפ. למרות שאלמנטים מסוימים של פנוטיפ מונעים על ידי אינטראקציה של גנוטיפים של אורגניזם עם הסביבה, פנוטיפ כזה או אחר קשור לגנוטיפ.

הגנוטיפ של אורגניזם ספציפי מורכב ממערכת הוראות גנטיות לבניית חלבונים. הוראות אלה הן בדרך כלל סוג של שקית מעורבת. לדוגמא, לאצה ירוקה יכול להיות גם DNA כלשהו שמכוון את הסינתזה של חלבונים אדומים. אבל גנים אחרים עשויים לכבות את הגן החלבוני האדום, או אולי פשוט מייצרים הרבה יותר חלבון ירוק מאשר חלבון אדום. אז לאורגניזם מסוים אחד יכול להיות גנוטיפ ירוק חזק וגנוטיפ אדום חלש.

למרות שהאבולוציה מונעת על ידי האינטראקציה של הסביבה עם אורגניזם יחיד, אורגניזם יחיד אינו יכול להתפתח. זה רק מינים שיכולים להתפתח. אז גנטיקאים בוחנים את ההתפלגות הכוללת של פנוטיפ וגנוטיפ בקרב אוכלוסייה. תערובות רבות ושונות אפשריות.

לדוגמה, אוכלוסייה של אצות ירוקות יכולה להיות ירוקה מכיוון שיש להן רק גנים לייצור חלבונים ירוקים. אבל הם יכולים גם להיות ירוקים מכיוון שיש להם גנים לחלבונים ירוקים וחלבונים אדומים, אבל יש להם גן אחר שמורה כי חלבונים אדומים צריכים להיות מפורקים מיד לאחר הכנתם. כך שהגן לייצור חלבון צבע יכול להיות "ירוק" או "אדום". שתי הבחירות נקראות אללים, ו- a מדד ההרכב הגנטי של המין ניתן על ידי תדירות האללים בקרב כל האורגניזמים באזור מִין.

תארו לעצמכם בריכה בעומק של כמה מטרים עם אצות שצומחות לאורך כל הדרך. לאצות הסמוכות לפני השטח יש הרבה אור צהוב שהחלבון הירוק שלהם סופג בסדר גמור. אבל לאצות שנסחפות נמוך יותר אין הרבה אור צהוב - המים סופגים את הצהוב ומאפשרים לאור כחלחל יותר, כך שאצות עמוקות יותר זקוקות לחלבון אדום כדי להצליח בעומקים גדולים יותר. אם הייתם מדגמים את האצות על פני השטח, הבריאות ביותר היו ירוקות, ואילו האצות הבריאות ביותר מתחת לפני השטח היו אדומות. אבל האצות מתרבות זו בזו, כך שאחוז הגנים הירוקים-חלבוניים והחלבונים האדומים יהיה די יציב מדור לדור. היציבות של תדר האללים מתוארת על ידי עקרון הארדי-וויינברג.

עכשיו דמיין שיש שנה של סופות כבדות. האצות בבריכה גולשות על הגדות ומתפשטות לבריכות שכנות. אחת הבריכות השכנות רדודה מאוד, והשנייה עמוקה הרבה יותר. בבריכה הרדודה, הגן החלבוני האדום אינו מועיל, ולכן אצות טהורות יותר של חלבונים ירוקים מצליחות. זה נוטה להבריח את הגן החלבוני האדום ממאגר הגנים - כלומר הוא יפחית את תדירות האלל של הגן החלבוני האדום. ההפך עשוי לקרות בבריכה העמוקה. במים עמוקים, החלבון הירוק אינו מועיל. ההבדל בעומק האצות הירוקות והאדומות עשוי להניע את הפחתת הגנים הירוקים-חלבוניים באוכלוסיית האצות שמעולם לא מתקרבת לפני השטח להתרבות. תדר האלל משתנה בתגובה ללחץ סביבתי: האבולוציה פועלת.