กระบวนการวิวัฒนาการของสปีชีส์ที่มีชีวิตใดๆ ในโลกของเราได้ผ่านทั้งขั้นตอนของการเฟื่องฟูและการเพิ่มจำนวนประชากร และลดจำนวนตัวอย่างเหลือหลายพัน หลายร้อยหรือน้อยกว่า ในกรณีหลัง เป็นเรื่องปกติที่จะพูดถึงผลกระทบคอขวด มาดูกันว่ามันหมายความว่าอย่างไร
ผลคอขวดคืออะไร
ลองนึกภาพว่ามีสิ่งมีชีวิตชนิดหนึ่งซึ่งมีจำนวนหนึ่งแสนหรือหลายล้านเล่มแทน ในประชากรจำนวนมหาศาลดังกล่าว สามารถพบได้ในลักษณะที่หลากหลายของบุคคลในสปีชีส์นี้ ตัวอย่างเช่นจะมีบุคคลที่มีสีขาว, สีดำ, สีน้ำตาล, จุดสี; บุคคลขนาดใหญ่ขนาดเล็กและขนาดกลาง บางคนจะเร็ว บางคนช้า บางคนจะมีแขนขายาว บางคนจะมีตาโต รายการคุณสมบัติและคุณลักษณะนี้สามารถดำเนินต่อไปได้เป็นเวลานาน มีเพียงข้อสรุปเดียว: ในประชากรที่มีบุคคลจำนวนมาก มีข้อมูลทางพันธุกรรมที่หลากหลาย กล่าวคือ กลุ่มยีนรวยมาก
ลองนึกดูว่าเกิดภัยพิบัติขึ้นซึ่งทำให้สูญพันธุ์ไปอย่างรวดเร็ว เป็นผลให้จากหนึ่งล้านคนเหลือเพียงไม่กี่สิบหรือหลายร้อย โดยธรรมชาติแล้ว ความหลากหลายทางพันธุกรรมจะหายไป บุคคลที่รอดชีวิตมีอัลลีลที่แตกต่างกันเพียงไม่กี่ตัวเท่านั้นซึ่งจะมีการสร้างในรุ่นต่อ ๆ ไป การลดลงของยีนพูลนี้เป็นผลกระทบจากคอขวด สถานการณ์คล้ายกันอย่างแท้จริงกับข้อเท็จจริงที่ว่าจากลูกบอลหลากสีที่มีอยู่มากมายในขวด มีเพียงไม่กี่ลูกเท่านั้นที่ถูกเทผ่านคอแคบ
ผลกระทบจากผู้ก่อตั้ง
จำนวนบุคคลที่รอดชีวิตจากช่วง "คอขวด" ก่อให้เกิดคนรุ่นใหม่ ในส่วนที่เกี่ยวกับพวกเขา จำนวนบุคคลที่ลดลงนี้คือผู้ก่อตั้งหรือผู้ปกครอง
ถ้าจำนวนตัวของสายพันธุ์ลดลงเหลือ 10 ตัวหรือน้อยกว่า แสดงว่าคนๆหนึ่งพูดถึงผลกระทบที่รุนแรงที่สุด ในกรณีนี้ จะไม่มีความหลากหลายของอัลลีลในกลุ่มยีนของคนรุ่นต่อๆ ไป และลักษณะทางสัณฐานวิทยาเดียวกันนี้จะเกิดขึ้นค่อนข้างบ่อย
ดังนั้น ผลกระทบของผู้ก่อตั้งและคอขวดจึงเชื่อมโยงกันในห่วงโซ่วิวัฒนาการหนึ่งสาย: สายแรกจะตามหลังที่สอง
ผลกระทบเหล่านี้นำไปสู่อะไร
กล่าวอีกนัยหนึ่งการลดยีนพูลดีหรือไม่ดี? คำตอบสำหรับคำถามนี้ไม่ง่ายอย่างที่เห็นในแวบแรก นี่คือข้อดีและข้อเสียที่ตามคำจำกัดความของผลกระทบคอขวด นั่นคือ การลดความหลากหลายทางพันธุกรรมในสายพันธุ์ที่กำหนด:
- ข้อดี ในประชากรที่ตามมา ลักษณะเฉพาะและการกลายพันธุ์ได้รับการแก้ไขซึ่งอาจเป็นประโยชน์ต่อบุคคลในสภาพแวดล้อมนั้น
- ข้อเสีย ความหลากหลายทางพันธุกรรมในระดับต่ำทำให้ความสามารถของสปีชีส์ในการปรับตัวเข้ากับการเปลี่ยนแปลงของสิ่งแวดล้อมลดลง กล่าวคือ ทำให้มันเปราะบาง นอกจากนี้ บุคคลมักจะเริ่มมีข้อบกพร่องที่สืบทอดมา
ตัวอย่างเสือชีต้า
ตัวอย่างที่ชัดเจนของเอฟเฟกต์คอขวดที่เกิดจากการคัดเลือกวิวัฒนาการคือเสือชีตาห์สมัยใหม่ ก่อนน้ำแข็งทั่วโลกของโลกของเรา (ยุคควอเทอร์นารี) มีเสือชีตาห์หลายสายพันธุ์ในแอฟริกา ยูเรเซีย และอเมริกาเหนือ ซึ่งแตกต่างจากเสือชีตาห์สมัยใหม่ทั้งในด้านขนาดและความเร็ว ตามการประมาณการ จำนวนเสือชีตาห์ทั้งหมดบนโลกอาจมีจำนวนถึงหลายแสนตัว
ในช่วงควอเทอร์นารี เมื่ออาหารขาดแคลน สัตว์มีชีวิตหลายชนิดรวมทั้งเสือชีตาห์เสียชีวิตเป็นจำนวนมาก เชื่อกันว่าจำนวนคนหลังสามารถมีได้เพียงไม่กี่ร้อยคน นอกจากนี้ มีเพียงตัวอย่างที่เร็วและเล็กที่สุดเท่านั้นที่รอดชีวิต นั่นคือเสือชีตาห์มีปัญหาคอขวด
ปัจจุบัน เสือชีตาห์เป็นสัตว์เลี้ยงลูกด้วยนมที่มีความหลากหลายทางพันธุกรรมต่ำมาก สัตว์เดรัจฉานเหล่านี้อ่อนแอดื้อต่อโรคภัยไข้เจ็บทุกชนิด และความพยายามทั้งหมดที่จะปลูกฝังอวัยวะในนั้นก็ล้มเหลว ร่างกายของเสือชีตาห์ไม่สามารถปรับตัวให้เข้ากับการเปลี่ยนแปลงของสิ่งแวดล้อมได้
ลดจำนวนประชากรเทียม
ตามชื่อแล้ว เอฟเฟกต์คอขวดนี้เกิดจากการแทรกแซงของมนุษย์ในธรรมชาติอยู่แล้ว มีหลายตัวอย่าง:
- แมวน้ำช้างเหนือ. จากการล่าสัตว์และกำจัดสัตว์เหล่านี้อย่างแข็งขันในปลายศตวรรษที่ 19 จาก 150,000 คนเหลือเพียง 20 คน
- กระทิงยุโรปและอเมริกา. กระทิงยุโรปเมื่อต้นศตวรรษที่ 20 มีเพียง 12 คน (จาก 3600) และอเมริกัน - 750 (จาก 370,000)
- เต่ายักษ์แห่งหมู่เกาะกาลาปากอส
โปรดทราบว่าเอฟเฟกต์นี้ยังใช้ในการคัดเลือกสายพันธุ์ย่อยใหม่ของพืชและสัตว์ เพื่อที่จะรวบรวมลักษณะที่เป็นประโยชน์ต่อมนุษย์
ความหลากหลายทางพันธุกรรมสามารถฟื้นตัวได้หรือไม่
คำถามนี้คือใช่ ได้ แต่สำหรับสิ่งนี้ จำเป็นต้องสร้างเงื่อนไขที่เหมาะสม แม้ว่ากลุ่มผู้ปกครองของปัจเจกบุคคลจะมีขนาดเล็กและมีผลคอขวดที่รุนแรงในอดีต ความหลากหลายทางพันธุกรรมสามารถฟื้นฟูได้ในกระบวนการวิวัฒนาการที่ตามมาเป็นเวลานาน
สำหรับสิ่งนี้ สิ่งแวดล้อมจะต้องจัดเตรียมช่องต่างๆ สำหรับที่อยู่อาศัยของสายพันธุ์นี้ นั่นคือ สิ่งแวดล้อมนั้นจะต้องมีความหลากหลาย แล้ว,การปรับตัวให้เข้ากับสภาพใหม่และค่อยๆ สะสมการกลายพันธุ์ใหม่ สายพันธุ์สามารถฟื้นฟูแหล่งรวมยีนของมันได้
วิวัฒนาการของมนุษย์เป็นอย่างไร
มหันตภัยต่างๆ ของประวัติศาสตร์ที่ทราบกันดีว่าคร่าชีวิตมนุษย์นับหมื่นคนอย่างต่อเนื่อง ซึ่งก่อให้เกิดปัญหาคอขวดสำหรับ Homo Sapiens และเผ่าพันธุ์มนุษย์อื่นๆ นี่คือตัวอย่างบางส่วน:
- 75,000 ปีที่แล้ว ภูเขาไฟโทบะระเบิดในอินโดนีเซีย แรงระเบิดของมันอยู่ที่ประมาณ 3,000 ภูเขาไฟเซนต์เฮเลนา! ตามสมมติฐานบางประการ การปะทุครั้งนี้อาจทำให้จำนวนผู้คนประเภทต่างๆ ลดลงเหลือหลายพันคนทั่วโลก
- ในยุคกลาง ประมาณ 1/3 ของประชากรยุโรปเสียชีวิตจากกาฬโรค
- ระหว่างการล่าอาณานิคมของโลกใหม่โดยชาวยุโรปเมื่อสิ้นสุดวันที่ 15 - ครึ่งแรกของศตวรรษที่ 16 ประมาณ 90% ของประชากรพื้นเมืองถูกทำลาย
- ในปี 1783 ภูเขาไฟลัคกี้ระเบิดในไอซ์แลนด์ ต่อมาความหิวโหยและโรคภัยไข้เจ็บก็เพิ่มขึ้น ส่งผลให้ประชากรเกาะประมาณ 20% เสียชีวิต
สำหรับสถานการณ์ปัจจุบันของมนุษย์ ความหลากหลายทางพันธุกรรมของพวกมันค่อนข้างมาก เนื่องจากประชากรโลกมีประมาณ 7.5 พันล้านและกระจายไปทั่วโลก (สภาพแวดล้อมที่แตกต่างกัน)
