We are searching data for your request:
Upon completion, a link will appear to access the found materials.
Bir insan popülasyonunda olduğu gibi, en küçük canlı üreyen popülasyon nedir? Yaşayabilir derken, genetik kusurları düşük (yeterli) tutan bir popülasyonu kastediyorum.
Çok güçlü bir şekilde ilgili bir soru: Belirli bir popülasyonun yaşayabileceği beklenen nesil sayısı nedir?
Koruma biyolojisi literatürü, özellikle gelişen türlerin hayatta kalma planlarıyla ilgili olarak çok fazla bilgiye sahiptir (örneğin, Traill ve diğerleri [2007], ~4,000'lik bir minimum etkin popülasyon büyüklüğünün, 40 neslin %99 kalıcılık olasılığını vereceğini bildirmektedir).
Soru özellikle insan popülasyonlarından bahsettiği için, cevabımı küçük insan popülasyonlarının genetiğine odaklayacağım, ancak çok daha az bilgi mevcut.
Hamerton et al. (1965; Doğa 206:1232-1234), küçük Tristan da Cunha adasından toplam 268 nüfus büyüklüğündeki 201 bireyde kromozom anormallikleri üzerinde çalıştı. Bu yazarlar, yaşla birlikte artan kromozom anormallikleri (anöploidi; hipo veya hiperdiploidi) rapor etmekte ve bunun mitotik etkinliğin azalmasına neden olabileceğini öne sürmektedirler. Bu popülasyonun sadece 15 kişilik bir kurucu popülasyondan geliştiği düşünülmektedir. Mantle ve Pepys'e göre (2006; Clin Exp Alerjisi 4:161-170) orijinal yerleşimcilerin yaklaşık iki veya üçü astımlıydı ve bu da mevcut popülasyonda çok yüksek bir prevalansa (%32) yol açtı.
Kaesmann ve ark. (2002; J Hum Genet miyim 70:673-685), iki büyük popülasyona (Finliler ve İsveçliler; ~5 ve ~9 milyon) kıyasla iki küçük insan popülasyonunda (Evenki ve Saami; ~58.000 ve ~60.000 nüfus büyüklüğü) daha modern bir bağlantı dengesizliği çalışması sunar. ). Yazarlar, Evenki popülasyonunun %60'ında ve Saami'nin %48'inde, ancak Finliler ve İsveçlilerde yalnızca %29'unda önemli LD buluyor.
Liberman ve ark. (2007; Nature 445:727-731) akrabalı çiftleşmeyi önlemek için insan akraba tespitinin potansiyelini tartışır. Bu tür mekanizmalar, "sosyal amipler, sosyal böcekler ve karideslerden kuşlara, yaprak bitlerine, bitkilere, kemirgenlere ve primatlara kadar" diğer türlerde bulunmuştur. Liberman ve ark. "maternal perinatal ilişki" ve "koruma süresi" dahil olmak üzere insanlarda kardeş tespitine katkıda bulunan mekanizmalar önermektedir. Bu davranışsal ipuçlarının ötesinde, yazarlar ayrıca, önemli histo-uyumluluk kompleksi gibi fizyolojik ipuçlarının bir rol oynadığını öne sürüyorlar.
Cevabın, üreyen popülasyonun başlangıçta ne kadar 'çeşitli' olduğunu belirten bir parametreyi kesinlikle içereceğinden şüpheleniyorum - her bireyin ne kadar heterozigot olduğu da dahil olmak üzere (inbred'e karşı); hem de bireyler arasında - yani bu bireylerin birbirinden ne kadar farklı olduğu.
Koruma Biyolojisi
Nüfusu az olan türlerin, daha büyük nüfusa sahip türlere göre yok olma riski daha yüksektir. Çoğu zaman, türleri etkin bir şekilde koruma ve bir alandaki mevcut kaynakları kullanma ihtiyacı vardır. Bu, küçük popülasyonlar MVP ve MDA için temel kavramların geliştirilmesine yol açtı. Minimum yaşayabilir popülasyon (MVP), hayatta kalma şansı en yüksek olan en küçük popülasyon boyutudur. Omurgalılar için bazı biyologlar, türlerin genetik çeşitliliğini ve direncini korumak için en az 500-5000 türün korunmasını önerdiler. Öte yandan, minimum dinamik alan, minimum canlı popülasyonu sürdürmek için gereken uygun habitattır. Afrika rezervlerinde küçük memeli popülasyonunu korumak için 100-1000 km2'lik bir alana ihtiyaç olduğu tahmin edilmektedir.
Küçük popülasyonlar, esas olarak genetik değişkenliğin kaybı ve akrabalı yetiştirme ile ilgili sorunlar, genetik sürüklenmeler ve rastgele varyasyonlar ve doğum ve ölüm oranları nedeniyle demografik dalgalanmalar nedeniyle büyük popülasyonlardan daha hızlı bir düşüş hızına tabidir. Genetik değişkenlik, çoğu türün türleşmeye izin veren çevrelerine uyum sağlamasını sağlar. Alel frekansları, rastgele genetik sürüklenme olarak bilinen bir süreçle daha küçük popülasyonlarda birçok nesil boyunca daha fazla değişme şansına sahiptir. Alel frekansları küçük bir popülasyonda düşük frekanslarda meydana geldiğinde, popülasyonun genetik varyasyonunu azaltan birkaç nesilde kaybolma şansı daha yüksektir. Akrabalı yetiştirme depresyonu, bireylerin kuzen, kardeş gibi yakın akrabalarla çiftleşme, hermafroditlerde kendi kendine döllenme vb. Küçük bir popülasyon büyüklüğü, bireylerin eş bulması zor olabileceğinden, akrabalı çiftleşme şansını artırır. Bu süreç, zayıf, steril veya sayıca daha az yavru üretir. Outbreeding depresyonu, farklı popülasyondaki bireylerin genellikle zayıf, steril ve çevrelerine kötü adapte olmuş melezler üretmek için çiftleştiğinde ortaya çıkar. Azaltılmış genetik değişkenlik, bireylerin değişen koşullara ve hastalıklara uyum sağlamasını sağlayabilecek nadir alellerin yokluğu nedeniyle evrimsel esnekliğin kaybına da yol açar.
Popülasyonları korumak ve korumak için, bir popülasyondaki üreyen bireylerin sayısı olarak tahmin edilen etkin popülasyon büyüklüğünü bilmek gerekir. Popülasyondaki birçok bireyin üretememesi, bireylerin eşit olmayan cinsiyet oranları, üretilen yavru sayısındaki bireylerdeki farklılıklar ve popülasyonun zamanla büyük dalgalanmalar gösterebilmesi gibi faktörler nedeniyle etkin popülasyon büyüklüğü her zaman ana popülasyondan daha küçüktür. Üreme ve ölüm oranlarındaki farklılıklar da küçük popülasyonların boyutlarının rastgele dalgalanmasına neden olabilir. Çevresel değişiklikler ayrıca küçük popülasyonların boyutunun küçülmesine neden olarak nesli tükenmeye karşı daha savunmasız hale getirebilir. Parçalanma ve diğer insan faaliyetleri, popülasyonları büyüklükteki dalgalanmalara ve nihai yok oluşa karşı daha savunmasız hale getirir.
Bu bölümü okumak, büyük popülasyonların öneminin farkına varmamı sağladı. Görünüşe göre çoğu insan faaliyeti popülasyonları küçültüyor ve bu da onları yok olmaya karşı oldukça savunmasız hale getiriyor. Popülasyonlar, insan popülasyonları tarafından anında yok edilmez, istikrarsız ve küçük hale getirilir, bu da nihai neslin tükenmesine yol açar.
5 - Asgari yaşayabilir nüfus: belirsizlikle başa çıkmak
Başkana Küresel 2000 Raporu (1980), 500 000 ila 2 000 000 türün -Dünyadaki tüm türlerin %15-20'sinin- 2000 yılına kadar neslinin tükenebileceğini tahmin etmektedir. Bu öngörülen yok olma dalgasının başlıca nedeni, vahşi yaşam alanlarının devam eden kaybıdır. Bu nedenle, habitatın korunması ve yönetimi, dünyanın biyotik çeşitliliğindeki bu beklenen azalmayı en aza indirecek veya azaltacak herhangi bir programdaki kilit unsurlar olacaktır.
Artan ekonomik beklentilerle birlikte genişleyen bir insan nüfusu göz önüne alındığında, dünyanın geri kalan vahşi alanlarının kullanımı için rekabet yoğun olacaktır. Korumacılar, genellikle bir türün ne kadar az habitata sahip olabileceğini ve buna rağmen hayatta kalabileceğini belirleme sorunuyla karşı karşıya kalacaklardır. Aynı zamanda, biyologlar, neslinin tükenmesinin genellikle tesadüfi olayların sonucu olabileceğini ve popülasyon büyüklüğü azaldıkça yok olma olasılığının önemli ölçüde artabileceğini giderek daha fazla anlamaya başlıyorlar.
Bunu görmek için, tek bir canlının yaşamını düşünün. Yaşamın potansiyelini gerçekleştirmek için bireyin gebe kalması, karmaşık bir gelişim döneminden geçmesi, doğması, daha da gelişmesi, çiftleşmesi, üremesi ve bu süre boyunca hayatta kalması gerekir. Bu olaylar silsilesi boyunca herhangi bir yerde birey ölebilir.
Üreme İzolasyonu
Yeterli zaman verildiğinde, popülasyonlar arasındaki genetik ve fenotipik farklılık, üremeyi etkileyen karakterleri etkileyecektir: iki popülasyonun bireyleri bir araya getirilirse, çiftleşme olasılığı daha düşük olur, ancak çiftleşme gerçekleşirse, yavrular yaşayamaz veya kısır olur. Birçok farklı karakter türü, üreme izolasyonu , iki popülasyonun iç içe geçme yeteneği.
Üreme izolasyonu çeşitli şekillerde gerçekleşebilir. Bilim adamları onları iki gruba ayırır: prezigotik engeller ve postzigotik engeller. Bir zigotun döllenmiş bir yumurta olduğunu hatırlayın: cinsel olarak çoğalan bir organizmanın gelişiminin ilk hücresi. Bu nedenle, bir prezigotik bariyer üremenin gerçekleşmesini engelleyen bir mekanizmadır, organizmalar üremeye çalıştığında döllenmeyi önleyen engelleri içerir. A postzigotik bariyer zigot oluşumundan sonra ortaya çıkar, buna embriyonik aşamada hayatta kalmayan organizmalar ve steril olarak doğanlar dahildir.
Bazı prezigotik bariyer türleri üremeyi tamamen engeller. Birçok organizma, yalnızca yılın belirli zamanlarında, genellikle yalnızca yıllık olarak çoğalır. Dediğimiz üreme programlarındaki farklılıklar zamansal izolasyon , üreme izolasyonunun bir biçimi olarak hareket edebilir. Örneğin, aynı bölgede iki kurbağa türü yaşar, ancak biri Ocak'tan Mart'a kadar ürerken, diğeri Mart'tan Mayıs'a kadar ürer (Şekil 7).
Şekil 7. Bu iki ilgili kurbağa türü, geçici üreme izolasyonu sergiler. (a) Rana aurora (b) yılından daha erken ürerler Rana boylii. (kredi a: çalışmanın modifikasyonu Mark R. Jennings, USFWS kredi b: Alessandro Catenazzi tarafından çalışmanın modifikasyonu)
Bazı durumlarda, bir türün popülasyonları yeni bir habitata taşınır veya taşınır ve artık aynı türün diğer popülasyonlarıyla örtüşmeyen bir yerde ikamet eder. biz bu duruma habitat izolasyonu . Ana türlerle üreme durur ve artık üreme ve genetik olarak bağımsız olan yeni bir grup ortaya çıkar. Örneğin, bir selden sonra bölünen bir kriket popülasyonu artık birbirleriyle etkileşime giremezdi. Zamanla, doğal seçilim kuvvetleri, mutasyon ve genetik sürüklenme muhtemelen iki grubun birbirinden ayrılmasına neden olacaktır (Şekil 8).
Şekil 8. Türleşme, iki popülasyon farklı habitatları işgal ettiğinde meydana gelebilir. Yaşam alanlarının çok uzakta olması gerekmez. kriket (a) Gryllus pensilvanik kumlu toprağı tercih eder ve kriket (b) Gryllus firması tınlı toprağı tercih eder. İki tür birbirine yakın yaşayabilir, ancak farklı toprak tercihleri nedeniyle genetik olarak izole olmuşlardır.
davranışsal izolasyon belirli bir davranışın varlığı veya yokluğu üremenin gerçekleşmesini engellediğinde ortaya çıkar. Örneğin, erkek ateş böcekleri dişileri çekmek için özel ışık desenleri kullanır. Çeşitli ateş böceği türleri ışıklarını farklı şekilde gösterir. Bir türün erkeği diğerinin dişisini çekmeye çalışsa, ışık desenini tanıyamaz ve erkekle çiftleşmez.
Diğer prezigotik engeller, gamet hücrelerindeki (yumurta ve sperm) farklılıklar döllenmenin gerçekleşmesini engellediğinde çalışır. oyun engeli. Benzer şekilde, bazı durumlarda yakından ilişkili organizmalar çiftleşmeye çalışırlar, ancak üreme yapıları birbirine uymaz. Örneğin, farklı türlerin kızböcekleri erkekleri farklı şekillerde üreme organlarına sahiptir. Bir tür diğerinin dişisiyle çiftleşmeye çalışırsa, vücut parçaları birbirine uymaz. (Şekil 9).
Şekil 9. Erkek üreme organının şekli erkek kızböcek türleri arasında farklılık gösterir ve sadece o türün dişisi ile uyumludur. Üreme organı uyumsuzluğu, türün üreme açısından izole olmasını sağlar.
Bitkilerde, bir tür tozlayıcıyı aynı anda çekmeyi amaçlayan belirli yapılar, farklı bir tozlayıcının polene erişmesini engeller. Bir hayvanın nektara erişmesi gereken tünel, bitkinin farklı bir türle çapraz tozlaşmasını önleyen, uzunluk ve çap olarak büyük ölçüde değişebilir (Şekil 10).
Şekil 10. Bazı çiçekler belirli tozlayıcıları çekmek için evrimleşmiştir. (a) geniş yüksük otu çiçeği arılar tarafından tozlaşmaya uyarlanırken, (b) uzun, tüp şeklindeki trompet sarmaşık çiçeği, sinek kuşları tarafından tozlaşmaya uyarlanır.
Döllenme gerçekleştiğinde ve bir zigot oluştuğunda, postzigotik engeller üremeyi önleyebilir. Çoğu durumda hibrit bireyler, rahimde normal şekilde oluşamazlar ve embriyonik aşamaları geçtikten sonra hayatta kalamazlar. buna denir melez yenilmezlik çünkü melez organizmalar basitçe yaşayamaz. Başka bir postzigotik durumda üreme, steril olan ve kendi yavrularını çoğaltamayan bir melezin doğmasına ve büyümesine yol açar, buna melez kısırlığı denir.
Türleşmeye Habitat Etkisi
Sempatik türleşme, poliploidi dışındaki şekillerde de gerçekleşebilir. Örneğin, bir gölde yaşayan bir balık türünü düşünün. Nüfus arttıkça gıda rekabeti de artıyor. Yiyecek bulma baskısı altında, bu balıkların bir grubunun, diğer balıklar tarafından kullanılmayan başka bir kaynağı keşfetmek ve beslemek için genetik esnekliğe sahip olduğunu varsayalım. Ya bu yeni besin kaynağı gölün farklı bir derinliğinde bulunursa? Zamanla, ikinci besin kaynağıyla beslenenler, diğer balıklardan daha fazla birbirleriyle etkileşime girecek ve bu nedenle birlikte üreyeceklerdir. Bu balıkların yavruları muhtemelen ebeveynleri gibi davranacaktır: aynı bölgede beslenmek ve yaşamak ve orijinal popülasyondan ayrı kalmak. Bu balık grubu ilk popülasyondan ayrı kalmaya devam ederse, aralarında daha fazla genetik farklılık biriktiği için sonunda sempatik türleşme meydana gelebilir.
Bu senaryo, üreme izolasyonuna yol açan diğer senaryolar gibi doğada gerçekleşir. Böyle bir yer, çiklit balıklarının sempatik türleriyle ünlü Afrika'daki Victoria Gölü'dür. Araştırmacılar, bu balıklarda sadece çok sayıda değil, aynı zamanda kısa bir süre içinde meydana gelen yüzlerce sempatik türleşme olayı buldular. Şekil 11, Nikaragua'daki bir çiklit balık popülasyonu arasındaki bu tür türleşmeyi göstermektedir. Bu bölgede, iki tür çiklit aynı coğrafi bölgede yaşar, ancak çeşitli besin kaynaklarını yemelerine izin veren farklı morfolojilere sahip hale gelmiştir.
Şekil 11. Nikaragua, Apoyeque Gölü'ndeki çiklit balıkları, sempatik türleşmenin kanıtlarını göstermektedir. Bir krater gölü olan Apoyeque Gölü 1800 yaşında, ancak genetik kanıtlar gölün yalnızca 100 yıl önce tek bir çiklit balığı popülasyonu tarafından doldurulduğunu gösteriyor. Bununla birlikte, şu anda gölde farklı morfolojileri ve diyetleri olan iki popülasyon var ve bilim adamları bu popülasyonların türleşmenin erken bir aşamasında olabileceğine inanıyor.
Nesli tükenmekte olan bazı testere balıkları bebek sahibi oluyor, cinsel ilişkiye gerek yok
Nesli tükenmekte olan bir testere balığı türünün bazı dişi üyeleri, vahşi doğada seks yapmadan ürüyor. Cell Press dergisinde yayınlanan keşif Güncel Biyoloji Araştırmacılar, 1 Haziran'da, vahşi doğada normal olarak cinsel olarak üreyen bir omurgalıda "bakire doğumlardan" ilk kez yaşayan yavruların bulunduğunu söylüyor.
Omurgalıların bazen partenogenez adı verilen bir süreçle üreyebileceklerine dair daha önceki kanıtlar, esas olarak kuşlar, sürüngenler ve köpekbalıkları dahil olmak üzere tutsak hayvanların izole örneklerinden geliyordu. Bu durumlarda, söz konusu hayvanlar çiftleşme fırsatı bulamamalarına rağmen doğurarak bakıcılarını şaşırttı. Buna ek olarak, araştırmacılar yakın zamanda, her biri tek bir partenojen ile hamile olan iki serbest yaşayan dişi yılanı rapor ettiler, ancak bu embriyoların vahşi doğada yaşayıp yaşamayacakları bilinmiyordu. Bu nedenle, hiç kimse bu fenomenin vahşi popülasyonlarda önemli ölçüde meydana gelip gelmediğini gerçekten bilmiyordu.
New York'taki Stony Brook Üniversitesi'nden Demian Chapman ve Chicago ve Florida Field Museum Balık ve Yaban Hayatı Koruma Komisyonu'ndaki Priztker Laboratuvarı'ndan meslektaşları, küçük dişlerin bazı rutin DNA parmak izlerini gerçekleştirdikten sonra omurgalı partenojenlerin vahşi doğada yaşayabildiğini ve yaşayabileceğini keşfetti. Florida Haliç'te testere balığı. Araştırmacıların DNA analizleri, araştırmalarındaki testere balıklarının yaklaşık %3'ünün bu olağandışı üreme biçiminin ürünleri olduğunu gösteriyor.
Küçük dişli testere balığı, küçük balıkları boyun eğdirmek için kullandıkları uzun, dişlerle dolu kürsüleriyle tanınan bir grup büyük ışın grubu olan beş testere balığı türünden biridir. Araştırmacılar, testere balıklarının aşırı avlanma ve kıyı habitat kaybı nedeniyle yok olma tehlikesiyle karşı karşıya kalan ilk deniz hayvanları ailesi olabileceğini söylüyorlar. Küçük dişli testere balığı, günümüzde çoğunlukla Caloosahatchee ve Barış Nehirleri de dahil olmak üzere güney Florida'daki bir avuç yerde bulunur.
Stony Brook'ta doktora adayı olan Andrew Fields, araştırmanın baş yazarı, "Akrabaların küçük popülasyonları nedeniyle akrabalarla çoğalıp üremediğini görmek için bu bölgede bulunan testere balıklarının rutin DNA parmak izini yapıyorduk" diyor. Üniversitenin Deniz ve Atmosfer Bilimleri Okulu. "DNA parmak izlerinin bize söylediği şey çok daha şaşırtıcıydı: dişi testere balıkları bazen çiftleşmeden ürerler."
Araştırmacılar, partenogenezin omurgasızlarda yaygın olduğunu ancak omurgalı hayvanlarda nadir olduğunu açıklıyor. Omurgalı partenogenezinin, döllenmemiş bir yumurtanın genetik olarak özdeş bir kardeş hücreyi emmesi durumunda meydana geldiği düşünülmektedir. Ortaya çıkan yavrular, annelerinin genetik çeşitliliğinin yaklaşık yarısına sahiptir ve sıklıkla ölürler.
Testere balıklarının saha koleksiyonlarını yöneten Florida Balık ve Yaban Hayatı Koruma Komisyonu'ndan Gregg Poulakis, “Omurgalıların partenogenezinin, genellikle canlı yavrulara yol açmayan bir merak olduğuna dair genel bir his vardı” diyor.
Yine de araştırmacıların bulduğu yedi partenojenin mükemmel sağlıkta olduğu görüldü. Testere balığı hareketleriyle ilgili devam eden bir çalışmanın parçası olarak tüm hayvanlar etiketlendi ve vahşi doğaya geri bırakıldı.
DNA parmak izinin yapıldığı Chicago Field Müzesi'ndeki Pritzker Laboratuvarı'ndan Kevin Feldheim, "Vahşi hayvan popülasyonlarında ara sıra partenogenez, düşündüğümüzden çok daha rutin olabilir" diyor.
Bu üreme biçiminin esas olarak küçük veya azalan popülasyonlarda meydana gelmesi mümkündür. Araştırmacılar şimdi diğerlerini, vahşi doğada yaşayan omurgalı partenojenlerin diğer gizli örneklerini araştırmak için DNA veritabanlarını taramaya teşvik ediyor.
Küçük dişli testere balıklarına gelince, bu yetenek onları biraz daha uzun süre ayakta tutabilir. Ama onları kurtarmaya yetmeyecek.
Feldheim, "Bu, bu hayvanları kurtarmak için ciddi küresel çabalara ihtiyacımız olduğuna dair bir uyandırma çağrısı olarak hizmet etmelidir" diyor.
Araştırma, ABD Ulusal Deniz Balıkçılık Servisi, Roe Vakfı ve Pritzker Vakfı tarafından finanse edildi.
Güncel Biyoloji, Fields et al. "Eleştirel olarak nesli tükenmekte olan bir vahşi omurgalıda fakültatif partenogenez" http://dx. doi. org/10. 1016/ j. yavru. 2015. 04. 018
Güncel BiyolojiCell Press tarafından yayınlanan, biyolojinin tüm alanlarındaki makaleleri içeren iki ayda bir yayınlanan bir dergidir. Güncel Biyoloji hem genel ilginin önemli bulgularını yayınlayarak hem de uzman olmayanlar için oldukça erişilebilir ön konu aracılığıyla biyoloji alanları arasında iletişimi teşvik etmeye çalışır. Daha fazla bilgi için lütfen http://www. hücre. com/ akım-biyoloji. Medya uyarıları almak için Güncel Biyoloji veya diğer Cell Press dergileri, [email protected]
Sorumluluk Reddi: AAAS ve EurekAlert! EurekAlert'e gönderilen haber bültenlerinin doğruluğundan sorumlu değildir! katkıda bulunan kurumlar tarafından veya EerekAlert sistemi aracılığıyla herhangi bir bilginin kullanılması için.
Bir Uzay Kolonisinin Asgari Canlı Nüfusu Nedir?
Diyelim ki başka bir yıldızın yörüngesinde dönen insan dostu bir gezegen bulduk ve onu kolonileştirmeye karar verdik. Kaç kişi gönderelim? Sağlıklı bir insan gen havuzunu sürdürmek açısından, uzak, izole bir uzay kolonisi için minimum yaşayabilir nüfus nedir?
Benim gibiyseniz, bu soruyu düşünerek uykusuz bir gece geçirdiniz.
Herhangi birinin bize kesin ve kesin bir numara verebileceğinden içtenlikle şüpheliyim. Bununla birlikte, koruma biyolojisi alanında 50/500 kuralı olarak adlandırılan bir tür genelleştirilmiş temel kural vardır.
İlk olarak 1980'de genetikçi Ian Franklin ve biyolog Michael Soule tarafından önerilen 50/500 kuralı bize şunları söylüyor:
- 50'nin altındaki popülasyonlar, akrabalı yetiştirme nedeniyle kısa vadede yok olma tehdidi altındadır.
- 500'ün altındaki popülasyonlar, gen havuzu çevresel değişikliklere uyum sağlamak için çok küçük olduğu için uzun vadeli yok olma tehdidi altındadır.
50/500 kuralı dışında katı bir bilimsel yasa değildir. Bu sadece bir başparmak kuralıdır ve pek çok kötüleyicisi vardır.
Kuralın ortak yaratıcılarından biri olan Michael Soule bile, insanların kuralı kelimenin tam anlamıyla alma biçiminden oldukça rahatsız olmuş gibi görünüyor. İşte bazı nesli tükenmekte olan papağanlar hakkında ilginç ve bence açıklayıcı bir makale. Korumacılardan oluşan bir ekip, Soule ile temasa geçti ve bu papağanları kurtarmaya çalışmakla uğraşıp uğraşmayacaklarını sordu, çünkü sadece 48 tane kaldı.
Ayrıca 50 ve 500 sayılarının çok düşük olduğu ve 100/1000 kuralının daha uygun olacağı yönünde bir argüman da var. Ve elbette, bazı türler diğerlerinden daha hızlı çoğaldığında veya farklı çevresel zorluklarla karşı karşıya kaldığında, bu kuralı gerçekten tüm türlere eşit olarak uygulayabilir miyiz?
Yine de, uzak bir dünyada bir insan kolonisi, kısa vadeli ve/veya uzun vadeli hayatta kalma mücadelesi veren bir koloni hayal etmeye çalışıyorsak, bence 50/500 kuralı bize en azından başlamak için iyi bir yer veriyor.
Yabani kedigillerde üreme biyolojisi ve biyoteknoloji
Doğal yaşam ortamlarında ve üreme merkezlerinde koruma stratejileri, yaşayabilir vahşi kedi popülasyonlarının korunması ve güçlendirilmesi için gereklidir. Koruma ıslahı için gerekli olan temel bilgiler arasında, üreme biyolojisinin sağlam bir şekilde anlaşılması, doğal ıslahın geliştirilmesi ve genetik çeşitliliğin arttırılması için kritik öneme sahiptir. Ek olarak, tehdit altındaki ve nesli tükenmekte olan türlerde yardımcı üreme teknolojileri (ART'ler) geliştirme fırsatı sunar. Yabani kedigillerin koruma amaçlı ıslahı ve üreme biyoteknolojileri son on yılda ilerlemiştir. Dişi kedilerin türlere ve bireysel üreme döngülerine sahip olduğu ve ekzojen hormonlara farklı tepki verdiği açıkça gösterilmiştir. Erkeklerde, çoğu zaman küçük popülasyonlardaki genetik çeşitliliğin kaybolması nedeniyle bazı türler hala düşük semen kalitesine sahiptir. Doğal üremenin (bireyler arasındaki uyumsuzluk veya optimal olmayan ortam) zorluklarının üstesinden gelmek ve akrabalı yetiştirmeyi azaltmak için suni tohumlama, embriyo üretimi ve embriyo transferi 24 yaban kedisi türünde daha da geliştirilmiştir. ART başarısını sınırlayan başlıca faktörler, yumurtalık stimülasyonuna tutarsız tepkiler, değişken gamet ve embriyo kalitesi ve alıcı dişilerin hazırlanmasıdır. Gelecekteki tıbbi uygulamalar için kök hücre teknolojilerini içeren ek yaklaşımlar araştırılmıştır. Bununla birlikte, genetik çeşitliliği artırmak ve sürdürülebilir yabani kedi popülasyonları yaratmak için kedi üreme biyolojisi hakkında daha iyi bilgiye ve ART'lerin etkinliğinin iyileştirilmesine hala kritik bir ihtiyaç vardır.
Anahtar Kelimeler: Biyoteknoloji Koruma Üreme biyolojisi Yabani kedigiller.
Biyologlar, bir türün başarılı bir şekilde üremek ve neslinin tükenmesini önlemek için ihtiyaç duyduğu birey sayısını tanımlamak için hangi terimi kullanır? taşıma kapasitesi nüfus yoğunluğu minimum yaşayabilir nüfus hayatta kalma eğrisi
Asgari canlı nüfus, bir ekosistemin bir türden sahip olabileceği en az nüfustur ve felaket olayları yaşamaz.
asgari canlı nüfus
Asgari canlı popülasyon, biyologların bir türün başarılı bir şekilde üremek ve neslinin tükenmesini önlemek için ihtiyaç duyduğu birey sayısını tanımlamak için kullandıkları terimdir. Minimum canlı popülasyon, türdeki bu organizmalar arasında üremek ve bu türlerin neslinin tükenmesini önlemek için gereken minimum ayrık organizma sayısıdır.
Asgari canlı popülasyon korunursa, tür üreyebilir ancak sınırlayıcı faktör rolünü oynadığında diğer organizmalarla rekabet etmek zorundadır.
Minimum canlı popülasyonlar (MVP'ler) boyutu
Minimum canlı popülasyon büyüklüğü terimi, belirli bir süre boyunca devam edecek en küçük ve yaşayabilir popülasyon büyüklüğünü ifade eder. Kendini koruyarak neslinin tükenmesini önleyebilen popülasyon büyüklüğünü tanımlar. Minimum canlı popülasyon büyüklüğü, farklı türler için değişir. Spesifik popülasyon veya türlerin büyüme hızını düzenleyen yoğunluğa bağlı ve yoğunluktan bağımsız faktörler tarafından düzenlenir.
21 Cevap 21
Bu oldukça teknolojik/tıbbi bilgiye bağlıdır.
Örneğin, kaşiflerin 20 kuşaktan sonra eve dönmeleri koşuluyla [uzay araştırmaları için 160 olarak hesaplanmıştır][1]. Bu, elbette, oldukça iyi tıbbi kullanılabilirlik ve aslında bireyler için oldukça düşük riskler olduğunu varsayar. Genetik değişkenlikte ortaya çıkan azalmanın çok zararlı olmadığı analiz edilmiştir. kesinlikle o abilir ancak garanti edilmez ve hatta küçük genetik materyal infüzyonları bile negatifleri büyük ölçüde azaltır. Ayrıca yüksek genetik değişkenlikle başlamak bu riskleri azaltmaya yardımcı olacaktır.
Göreceli olarak genetik olarak değişken olmayan bir popülasyona iyi bir örnek Aşkenazi Yahudileridir [yakın zamanda yapılan bir çalışma[2], yarı yakın tarihte (25-30 kuşak) toplam popülasyonlarının yaklaşık 350 birey olduğunu öne sürmüştür, evet bazı genetik kusurlar vardır. yaygındır ancak genel bir sağlıksızlık (veya genetik açıdan tutumsuzluk) yoktur ve bazı genetik kusurlar nadirdir çünkü bunlar ilk popülasyon grubunda çok fazla bulunmamışlardır.
160'ın bir koloni için oldukça iyi bir minimum olduğunu söyleyebilirim, evet bundan daha azı hayatta kalabilir, ancak herhangi bir küçük felaketin koloniyi yok etme olasılığı oldukça yüksektir.
Teknoloji/tıbbi tedavi imkanı ne kadar düşükse, yaralanmalar için bir 'tampon' sağlamak için popülasyonun o kadar yüksek olması gerekir.
@Nick Wilde'ın cevabı çok iyi, ancak alıntılanan 160 sayısı (kaynak aslında 80'in sosyal mühendislikle mümkün olduğunu iddia ediyor), 10 nesil boyunca istikrarlı bir nüfusu sürdürmek için asgari olarak gerekli olanı ifade ediyor.
Bu, gezegeniniz çok uzakta olsaydı alakalı olabilir, ancak Dünya ile Mars arasındaki mesafeye bakarsanız, bir gezegenden diğerine geçmek yaklaşık bir yıl sürer. Bu nedenle, uzay gemisine sığdırmanız gereken nüfus önemli ölçüde azaltılabilir, çünkü popülasyonun varışta büyümesine izin verebilirsiniz.
Bu etkiyi ölçmek zor, ancak istikrarlı bir nüfus için 80 zaten yeterli olabileceğinden, şunu söylemeye cüret ediyorum:
Dikkatlice seçilirse, artan bir nüfusa başlamak 80'den az insanla yapılabilir.
Bununla birlikte, asıl endişe genetik çeşitlilik gibi görünüyor. Kaynaklar konuyla ilgili biraz farklılık gösterse de mevcut teknoloji ile spermlerin en az 1 nesil dondurulabileceği görülüyor. O halde hızlı bir hesap yapalım:
Taşma noktasını geçmek için 80 benzersiz genetik kümeye sahip bir popülasyona ulaşmamız gerektiğini varsayalım. Doğurgan kadınlar ortalama 4 çocuk doğurabiliyorsa ve yanlarında bir sürü donmuş sperm örneği almışlarsa, bunun nasıl başarılabileceğine dair hızlı bir hesap yapalım:
- 0. Nesil: 10 (doğurgan) kadın ve 10 donmuş örnek
- 1. Nesil: 20 kadın ve 20 erkek ve 80 donmuş örnek
- 2. Nesil: 40 kadın ve 40 erkek
Bu noktadan sonra 2. kuşağın kadınları, 1. ve 2. kuşağın erkekleriyle birlikte nüfusu genişletmeye devam edebilirler. :
20 kadın ve sperm dolu bir dondurucu ile bir uzay gemisi, büyüyen bir nüfusu başlatmak için muhtemelen yeterlidir.
15 birey, 8 erkek ve 7 dişi, iç üremeden kaynaklanan bazı genetik hastalıklarla da olsa, herhangi bir dış üreme olmaksızın büyüyebilen sürdürülebilir bir popülasyon oluşturmak için kesinlikle yeterlidir.
Bunu bilmemizin nedeni, Atlantik Okyanusu'ndaki küçük bir ada olan Tristan da Cuhna'nın sağlam, artan nüfusu 266 (Mayıs 2016) ve yaklaşık 200 yıldır yerleşim yeri olmasıdır. Adada yaşayan tüm insanlar kendilerini 8 erkek ve 7 kadın olmak üzere 15 bireyden türetebilmektedir. Popülasyon, genetik derslerinde öğretilen bir ders kitabı örneğidir.
Bu, Minimum Yaşanabilir Nüfus olarak bilinir ve çeşitli koşullara ve türlere dayalı birçok bilgisayar modeli ve çalışması yürütülmüştür.
İnsanlar için, akrabalı yetiştirmeden kaynaklanan genetik kusurlardan korunma arzusu dahil olmak üzere, rapor edilen medyan MVP 4.169 kişidir. Bununla ilgili daha fazla bilgiyi buradaki wiki makalesinde okuyabilirsiniz.
Yaşanabilir bir popülasyonu sürdürmenin biyolojik, sosyal ve genetik çeşitlilik konularının yanı sıra teknolojiyi korumayı da düşünmeniz gerekir. Açıkça, başka bir gezegendeki küçük bir koloni, hayatta kalmak için teknolojiye çok güvenecek.
Başlangıç olarak, yeni bir hastalık türünün küçük bir koloniyi feci bir şekilde kesebileceği bir durumu hayal etmek zor değil ve hatta herhangi bir felaket olmadan her gün hastalık ve yaralanmalar yeterli tıbbi imkanlar olmadan büyük bir yük olacaktır.
Aynı şekilde, temel altyapıyı devam ettirmek için mühendislere ve teknisyenlere ihtiyacınız olacak.
Otomasyon muhtemelen bu konuda bir dereceye kadar yardımcı olabilir, ancak özellikle nesiller geçtikçe ve tesisleri genişletmek ve yenilemek istediğinizde, her şeyin nasıl çalıştığı konusunda makul bir uzmanlık derinliğine sahip olmamak kesinlikle riskli görünecektir.
Bu nedenle, gerçekten oraya gitme teknolojisini elle sallarsak ve dünya benzeri bir gezegende makul ölçüde öngörülebilir gelişmelerle mevcut teknolojiye benzer bir teknoloji düzeyi varsayarsak, o zaman en azından bir fikir edinmeye başlayabiliriz.
Gelişmiş dünyada yüzlerce tıbbi uzmanlık alanı vardır ve muhtemelen küçük bir koloninin aynı genişlik ve derinlikte uzmanlık ve olanaklara sahip olmayacağını kabul etmek zorundayız. Taşınabilir ve çok yönlü olacak şekilde tasarlandıkları ve hem travmatik yaralanmalar hem de birinci basamak sağlık hizmetlerinin yanı sıra bir koloni için makul öncelikler gibi görünen salgın hastalıklar ve doğal afetlerle başa çıkmak için iyi donanımlı oldukları için burada iyi bir model askeri bir sahra hastanesi olabilir. Yani sahip olabilirsiniz:
- Cerrahlar
- anestezistler
- cerrahi hemşireler
- Genel pratisyenler
- diş hekimleri
- eczacılar
- koğuş hemşireleri
- yoğun bakım hemşireleri
- Birinci basamak hemşireleri
- sağlık görevlileri
- Uzman temizlik ve lojistik personeli
Uzun süreli bir koloni için muhtemelen laboratuvar teknisyenleri ve tıp araştırmacıları da isteyeceksiniz, ancak bunlar bilim bölümünün bir parçası olabilir. Açıkçası, mümkün olduğunca geniş bir uzmanlık ve deneyim yelpazesine sahip personel istersiniz.
Benzer şekilde, çalışan hayvanlar ve çiftlik hayvanları kullanmayı düşünüyorsanız, birkaç veterinerin onlara bakmasını isteyeceksiniz.
Hükümet ve idare
Açıkça bu, koloninin nasıl yönetilmesini istediğinize bağlıdır, ancak askeri tip bir modelle, bir komutan, emir subayı, ofis personeli ve muhtemelen teknik danışman olarak çeşitli departman başkanlarının bulunduğu bir alay karargahı gibi bir şeye sahip olursunuz. Polis ve güvenlik de en azından kısmen bu başlık altına girebilir.
Gerçek hükümet sisteminden bağımsız olarak, idari ve yasal becerilere sahip en az birkaç kişiye ihtiyacınız olacak.
Açık sosyal ve kültürel nedenlerle, koloni üzerinde mutlak otoriteye sahip tamamen askeri bir kültüre sahip olmamak istenmeyebilir, ancak daha demokratik veya merkezi olmayan başka kontrol ve dengeleriniz olsa bile idari bir yapı olarak mantıklıdır.
Mühendislik ve Lojistik
As mentioned the colony will depend a lot on technology which needs to be maintained and you will also need the technical expertise to develop natural resources, construct buildings and infrastructure and set up manufacturing facilities you could also argue that farming and food production falls broadly into this category. Again you have a huge array of specialisations to choose from and there will be compromises to be made between specialist expertise and more versatile generalists. Also each discipline will require theoretical knowledge, technical experience and management and planing. To start with you might set up :
- Maintenance : technicians who know how the various basic systems work and how to maintain them
- Machine and fabrication shop : supporting the other departments in making and repairing parts and eventually setting up a more comprehensive manufacturing base
- Infrastructure and mining : building roads and buildings, mapping and surveying, setting up power generation and distribution.
- Electronics and IT : maintaining and developing computer, electronic and communication systems.
Tarım
Although you would probably want to mechanise a lot of food production if you end up a planet with indigenous life or at least the immediate ability to support it you will want some specific agricultural expertise. Equally if the planet is sufficiently earth-like some experts in more traditional skills of hunting and living off then land may significantly improve quality of life especially in the early stages.
Science and education
For a multi-generational colony education is clearly vital as you will need to educate the next generation to replace the skills you brought with you. Here you have the potential issue that you have a specific set of requirements in terms of skills but no idea what aptitudes and abilities the next generation will have so your education system will need to be flexible, effective and adaptable.
It will also be crucial that you have an effective way of storing and accessing as much accumulated knowledge as possible. The expertise will be thinly spread so libraries and librarians may be at the centre of the society and the job of librarian may end up as a very specific niche with a very broad spectrum of knowledge.
You would probably also want to have academic/research scientists representing the main branches of science. For reasonable completeness you might have representatives from
- Matematik
- Kimya
- Materials science
- Botanik
- Zooloji
- İlaç
- Fizik
- Astrophysics
- Geology
- Meteoroloji
- Psychology
Obviously there would be additional expertise from the other technical divisions and they might be supplemented by lab technicians and assistants and eventually take on students as part of the education system.
Culture and Services
As well as the basic services required to keep a society running any permanent colony will need to develop culture and leisure facilities to keep the population effective and sane. It is reasonable to assume that these will develop organically to some extent but a few really good chefs and perhaps some resident artists, writers and musicians could well be a reasonable addition to a colony.
Just as an example typical commercial kitchen which could feed a few hundred people to a decent standard might include
- Head Chef
- Sous chef
- Pastry chef
- Assistant chefs (perhaps 3 or 4 to allow for 365 day operation)
- Kitchen assistants (could also be trainee chefs)
I've suggested 5 main divisions of expertise and on average it looks like you might want perhaps a dozen or so lead experts in specific fields as well as at least the same number of assistants, technicians and support staff. You might also have a flexible pool of labour from the general population. This also allows for some cross training so there isn't too much reliance on any one individual.
So with this in mind we could perhaps guess that you might have
- 60 or so 'officers' with versatile technical expertise and administrative and organisational roles
- 150+ skilled, specialist technicians
- 300+ general and adaptable labour force with varying degrees of specialisation.
Again going back to a military model a battle-group is typically the basic unit which is more or less self sufficient and consists of around 500-800 soldiers with its own organic logistics and support. Obviously this isn't a very strong analogy to a space colony but it does represent a known structure which is able to function independently long term in a hostile environment with a good mix of specialist expertise and equipment, organisational structures, logistics and versatile labour.
34 comments on &ldquoThe Smallest Viable Genome Is Very Weird&rdquo
I recall serving at at DoE think tank on “what next after genomics” and many of us prioritized the “genes of unknown function”, of which there were thousands in each genome (including human). Almost two decades later…..
The truth is that it’s tough to convince a science peer-review panel to fund a study of a gene/protein when no one has a clue what it does. “Don’t work on that unknown protein. Work on something important!”
And it’s also risky for the investigator because it takes time to develop the research tools and to figure it out…meanwhile you’ve lost your funding
So on the one hand, decades after the issue came to light, there still remain thousands of microbial and human genes/proteins with no known function
And on the other, “our poor understanding of biology” is the main issue in our not being able to predict the right targets for drug discovery
There’s a massive disconnect is the system
I like this point. It comes back to an argument/question I’ve debated with people in the past with respect to novelty in drug development candidates. As I see it, there are a couple of (not necessarily mutually exclusive) ways to think about why we work on the genes we do and why we know what we know about them.
The first is a biological importance argument in which one might say that the genes we’ve discovered and know so much about were initially identified because they were among the most important genes for the most important functions in the cell/organism, and therefore the fact that some genes have thousands of pubs while others are basically unknown is a simple consequence of value. So, under this way of thinking, we have been directed to that which is most important in the cell.
The second is a more random argument which says in the early days of molecular biology a combination of techniques did identify a number of interesting and important genes but that set us on a kind of canalized path in which the only way to continue working on any gene would be to provide evidence for why it’s important, which would produce a kind of directed, and much more limited scope of inquiry. So, well-characterized genes are well-characterized because they’re the ones that due to a founder effect were able to attract more funding and interest.
I realize there are all kinds of random screening and identification methods that should counteract that second argument (mutational screens, transcriptome profiling, GWAS, etc.) but at the same time my experience has been that when such techniques are used, researchers gravitate toward the genes about which most is known anyway.
There’s also the point alluded to elsewhere in these comments that unknown genes may be unknown because we haven’t yet figured out which conditions under which to study them.
This is one of the valuable things that come out of work like this: questioning our fundamental assumptions about life and how it works. Or how we think it works, anyway.
There’s a whole host of barriers, and grants are only one of them. “Blue ocean research” is all good and fine when you already have a solid standing and don’t have to run after every nickel and dime and have enough projects going on that you’re not dependent on this one yielding publishable results. But this pretty much precludes it being done by a graduate student – unless the PI is such a beacon in the field that their connections and their name on the CV will overcome the risk of a lack of publications three, four years down the line. Projects with an outcome that may not be foreseeable in as to what it will be but as to that it will happen are far more attractive.
There are close parallels in self-evolving circuits- truly ghost in the machine territory:
“The plucky chip was utilizing only thirty-seven of its one hundred logic gates, and most of them were arranged in a curious collection of feedback loops. Five individual logic cells were functionally disconnected from the rest— with no pathways that would allow them to influence the output— yet when the researcher disabled any one of them the chip lost its ability to [function].”
Some of those structures exploit subtle behavior of the underlying chip. Running the same configuration on a different chip or in a different location would almost certainly fail. One has to train the algorithm in a variety of environmental conditions and on multiple different chips in order to develop a program that is robust enough to be demonstrated and shared.
In a similar way, the minimum viable codebase for a cell is dependent on the environments in which that cell will be expected to survive. It sounds like this is part of the allure of a fully synthetic cell: the code can be tweaked and run through many different environmental conditions to see what exactly the various genes are doing under varying pressures.
What are issues that come up with very big genomes? Do they throw light on the issue from the other end? Or do they just involve “junk” repeats?. Human genome used to be described as about 97% junk until it became clear that not under standing and junk were not becessarily the same A very boring plant called Paris Japonica is contested holder of biggest genome award with about 150,000 genes or 6x human one. It has a lot of dull foliage and tiny dull white flowers from an anthropomorphic perspective. What is all that DNA doing?
A small point, re “(This makes me wonder, a little bit, about the “huge-stretches-of-noncoding-DNA-are-vital-because-they’re-scaffolding” argument)”:
Note that Mycoplasma mycoides is a bacterium.
Those huge stretches of non-coding DNA are in eukaryotic cells. The genomes of bacteria mostly consist of one gene after another with very little space in between.
“Mycoplasma (M. mycoides JCV syn1.0) that they had synthesized and exchanged into another cell’s nucleus, which then showed viability.” I haven’t read the paper or news items, but I find it really interesting that they put the mycoplasma genome into the nucleus of another cell. Bacteria don’t have nuclei. Did they put it in a eukaryotic cell?
The recipient cell was also bacterial. From a paragraph in the 2010 paper, describing the challenges of constructing the artificial cell: “We also needed to learn how to transplant these genomes into a recipient bacterial cell to establish a cell controlled only by a synthetic genome. Because M. genitalium has an extremely slow growth rate, we turned to two faster-growing mycoplasma species, M. mycoides subspecies capri (GM12) as donor, and M. capricolum subspecies capricolum (CK) as recipient.”
RE:“huge-stretches-of-noncoding-DNA-are-vital-because-they’re-scaffolding”. That argument is usually made for eukaryotes. Prokaryotes, which you are discussing here, usually have substantially more compact genomes with a lot less “junk” (i.e. stuff we don’t understand).
On an unrelated note, I’m curious to hear what you think of the ongoing squabble at Google’s Verily:
Bigger news is that Venter rather disgustingly patented the whole things, effectively shutting down research for anyone but him. Unsurprising coming from him really.
Not disgusting at all. He spent millions of dollars on the research, he has every right to reap the benefits. If you want to work on it you can contact him. By the way, interesting math problem. It said ” 6 5= “. An operation symbol would be helpful!
Yeah, I tried to post earlier on some details around Ventner’s work but also got an operator-less math problem. Gave up after four tries. Too bad, as I know a fair amount about the actual Ventner work.
Only an American would think science benefits from being monetised. Tell that to Salk.
Off topic but may be of interest:
TV show about a clinical trial: What Love Is – The Duke Pathfinders 50
“Fifty women with incurable breast cancer endure an experimental medical protocol.”
In Washington, D.C. March 31 9PM Channel 32 (WHUT). No idea if or when it airs anywhere else – check your local listings.
Then again, it really depends on what kind of ‘life’ you’re looking at. There are many well known examples where if you delete a gene and look at cells under the microscope your cells will look fine and appear normal, but if you mutate or delete that same gene in a multicellular organism, it is now embryonically lethal or causes severe defects. The same logic probably doesn’t apply for more complex life.
I wished I’d heard the whole discussion about this on “Science Friday” last week – just caught a few moments in the car.
On the “synthetic lethal pairs”, the speaker (Venter(?)) drew the analogy of a 777. “There are these two big things, one under each wing. Let’s take one off. Hey, it still flies maybe they’re not needed, let’s take the other off. Oops.”
I foresee lots more on this topic in the years to come.
A friend who used to work at Venter’s outfit said lots of people there called this the “Frankencell Project,” so I guess this paper should be called “Frankencell 2.0” Cool!
In addition to this project demonstrating that even a minimal genome has lots of unknown genes, I’m certain some of the “known” genes in that genome are not as well understood as we think. There are lots of questionable annotations in the genomic databases.
As for the tendency of people to focus on what they know, that sure does happen. When I’m showing colleagues a list of the top hits from some Omics study or whatever, they invariably pay attention mainly to the ones about which they know something. A long standing personal fantasy is, before running such a study demand the people who will follow up on the hits firmly promise to work on the top N hits NO MATTER WHAT so that when the list comes back they won’t only work on the known hits. Never quite dared try this…
Taken from Al’s comment above:
“Don’t work on that unknown protein. Work on something important!”
Now here is a good example illustrating our lack of biological knowledge: the amyloid beta A4 precursor protein (APP). Despite 30 years of research and more than 12 publication in PubMed, the biological functions of the APP gene remain still unknown. Mutations in APP are responsible for Early-Onset Alzheimer Disease. By contrast, mice lacking the App gene live on happily and reproduce. Herhangi bir öneri? Genetic redundancy?
Andre I thought knock outs of APP did have a phenotype in mice – reduced learning [1].
As far as I understand, studies claiming behavioural differences between App-deficient mice and wild-type mice are highly controversial. There are lots of factors (e.g. genetic background, age, sex, previous conditioning, changes in animal care takers) influencing how mice respond in (artificial) behavioural tests. Have the App-deficient animals been backcrossed to be isogenic with the control mice? I had discussed the very same issue recently with a leading AD specialist in Germany. He feels that biological function of App is completely unresolved to date. The App-deficient mice in his animal facility are apparently normal and fertile. I therefore believe that if there were learning deficit in App-deficient mice, it does not appear to impair their reproductive activities. The males find the females without any problems and remember what needs to be done….. Maybe other AD specialists can comment on this point in greater detail.
Well if humans are anything to go by then reduced learning does not seem to affect fertility. Actually what would be really interesting is to see if we can find a null mutant for APP in the human population like was found PSCK9. If this has no phenotype then this will be very interesting.
Good point! I am not aware of a report identifying individuals lacking the APP gene. They may exist, however exist.
The amyloid precursor protein appears to be an intermediary between g protein-coupled receptors and the activation of Akt. This may explain its possible role in learning and memory and in cell survival.
Certain amyloid precursor protein mutations appear to over-activate g protein-coupled receptors which leads to oxidative stress and to the inhibition of Akt via nitration. The result then is the opposite: memory loss and neuronal cell death.
Dosen’t Mycoplasma genitalium have around the same number of genes as this syn 3.0 genome? M. genitalium knockout essentiality experiements were one of the earliest performed by Craig’s group in TIGR. Important consideration since bacteria with cell walls have genomes of the order of 4000 + genes but smaller genomes are known. Even H. influenzae has around 1800.
Then there’s searching for suppressor mutations that allow normally essential genes to be deleted…
Another interesting question: What is the minimum number of chemical elements for Earth life? C, H, O, N, P, & S are obvious. Some sort of ions are undoubtedly needed in the cytoplasm but could ammonium & bicarbonate, for example, do the job? Could all necessary functions be achieved without metalloenzymes?
I’d be stunned if any free-living lifeform can operate without metalloenzymes. Doing the electron-pushing to have any kind of metabolism…
Interesting question how much you could theoretically pare down the set of ions.
Buchnera apparently have smaller genomes than Mycoplasma. There’s also Wigglesworthia which are about the size of Mycoplasma. And then obviously there’s Nanoarchaeum equitans.
As I recall Buchnera isn’t autonomous it can only survive inside insects. Nanoarchaeum may also be a nonautonomous parasite. (Anyone have more up-to-date info?)
Nanoarchaeum is an extracellular parasite of bacteria IIRC (like Mycoplasma to eukaryotic cells, right?). But aren’t all of these prokaryotes very dependent on recovering complex compounds from their surroundings? The question is really whether the needed compounds are available in yeast extract – I am assuming that they aren’t growing these synthetic organisms in minimal media. I think it should be possible to run these experiments on any non-intracellular prokaryote as long as you supplement the media correctly.
I actually started by looking up the genome sizes of Chlamydia and Wolbachia. Both obligate intracellular parasites. Genomes of respectively
1200 which is larger than I expected so I went hunting for more information.
This reminds me of a game I used to play when I was a kid. A friend of mine had one of those electronics projects kits with a punch board for connecting components. We’d build one of the projects from the book, usually a radio or music generator, then we’d take turns removing wires until it stopped working. The last one to remove a wire won.
Conservation biology
Species with small populations are at a higher risk of being extinct compared to species with a larger population. Most often there is the need to conserve species effectively and also utilize available resources in an area. This led to the development of essential concepts for small populations MVP and MDA. The minimum viable population (MVP) is the smallest population size that has a greatest chance of survival. For vertebrates some biologists have suggested protecting at least 500-5000 species to maintain genetic variability and resilience of species. On the other hand the minimum dynamic area is the suitable habitat needed to maintain the minimum viable population. It has been estimated that a 100-1000km2 are needed to maintain small mammal population in African reserves.
Small populations are highly subject to a faster rate of decline than large populations mainly due to loss of genetic variability and related problems of inbreeding, genetic drifts and demographic fluctuations due to random variations and birth and death rates. Genetic variability enables most species to adapt to their environment which allows speciation. Allele frequencies have a greater chance of changing over many generations in smaller populations by a process known as random genetic drift. When allele frequencies occur in a small population at low frequencies, it has a greater chance of being lost in a few generations which reduces the genetic variation of the population. Inbreeding depression is a condition where individuals mate with close relatives such as cousins, siblings, self fertilization in hermaphrodites and etcetera. A small population size increases the chance of inbreeding since it might be hard for individuals to find mate. This process produces offspring that are weak, sterile or fewer in numbers. Outbreeding depression results when individuals of different population mate to produce hybrids which are generally weak, sterile and are poorly adapted to their environment. Reduced genetic variability also leads to the loss of evolutionary flexibility due to the absence of rare alleles which might enable individuals to adapt to changing conditions and diseases.
To protect and preserve populations, one needs to know the effective population size which is estimated as the number of breeding individuals in a population. The effective population size is always smaller than the main population due to the factors such as many individuals of the population might not be producing, unequal sex ratio of individuals, variation in individuals in the number of offspring produced and population may show large fluctuation overtime. Variations in reproductive and mortality rates can also cause small populations to fluctuate randomly in size. Environmental variations may also cause small populations to reduce in size making it more vulnerable to extinction. Fragmentation and other human activities also make populations more vulnerable to fluctuations in size and eventual extinction.
Reading this chapter made me aware of the importance of large populations. It seems that most human activities render populations small which makes them highly vulnerable to extinction. Populations are not instantly wiped out by human populations but are made unstable and small, this leads to eventual extinction.