Evoluční proces absolutně jakéhokoli živého druhu na naší planetě prošel jak fázemi rozkvětu, tak zvyšováním počtu jeho populací a snižováním počtu exemplářů na několik tisíc, stovek nebo méně. V druhém případě je zvykem hovořit o efektu úzkého hrdla. Podívejme se blíže na to, co to znamená.
Jaký je efekt úzkého hrdla?
Představme si, že existuje nějaký druh živého tvora, kterého představuje sto tisíc nebo dokonce několik milionů kopií. V tak obrovské populaci lze mezi jedinci tohoto druhu nalézt širokou škálu znaků. Například budou jedinci s bílou, černou, hnědou, skvrnitou barvou; velké, malé a středně velké jedince; někteří budou rychlí, jiní pomalí, někteří budou mít dlouhé končetiny, jiní budou mít velké oči. V tomto výčtu vlastností a atributů by se dalo pokračovat ještě dlouho. Existuje pouze jeden závěr: v populaci s velkým počtem jedinců existuje velká rozmanitost genetických informací, tedy genofondu.je bohatý.
Nyní si představme, že došlo k nějaké kataklyzmatu, které vedlo k prudkému vyhynutí tohoto druhu. Výsledkem bylo, že z milionu jedinců zbylo jen pár desítek či stovek. Přirozeně dojde ke ztrátě genetické rozmanitosti. Přeživší jedinci nesou jen několik různých alel, ze kterých se budou tvořit další generace. Toto snížení genofondu je úzkým hrdlem. Situace je doslova podobná skutečnosti, že ze široké škály barevných kuliček přítomných v láhvi bylo jen několik z nich vylito úzkým hrdlem.
Founder effect
Počet jedinců, kteří přežili ve fázi „úzkého hrdla“, dává vzniknout novým generacím. Ve vztahu k nim je tento snížený počet jedinců zakladatelem nebo rodičovskou populací.
Pokud se počet jedinců druhu sníží na 10 nebo méně, pak se hovoří o extrémním zakladatelském efektu. V tomto případě nebude v genofondu následujících generací prakticky žádná diverzita alel a poměrně často se budou vyskytovat stejné morfologické znaky.
Účinky zakladatele a úzkého hrdla jsou tedy vzájemně propojeny v jednom evolučním řetězci: první následuje po druhém.
K čemu tyto efekty vedou?
Jinými slovy, je redukce genofondu dobrá nebo špatná? Odpověď na tuto otázku není tak jednoduchá, jak se na první pohled zdá. Tady jsou ta pozitiva a negativavyplývají z definice efektu úzkého hrdla, tj. snížení genetické diverzity u daného druhu:
- Pro. V následujících populacích se zafixují specifické rysy a mutace, které mohou být prospěšné pro jednotlivce v daném prostředí.
- Nevýhody. Nízká úroveň genetické diverzity vede ke snížení schopnosti druhu přizpůsobit se změnám prostředí, to znamená, že je zranitelný. Navíc jednotlivci často začnou mít vady, které se dědí.
Příklad geparda
Názorným příkladem efektu úzkého hrdla způsobeného evoluční selekcí je moderní gepard. Před globálním zaledněním naší planety (období čtvrtohor) žilo v Africe, Eurasii a Severní Americe několik druhů gepardů, kteří se od těch moderních velmi lišili jak velikostí, tak rychlostními schopnostmi. Podle některých odhadů by celkový počet gepardů na planetě mohl dosáhnout stovek tisíc jedinců.
V období čtvrtohor, kdy byla potrava méně dostupná, došlo k masové úmrtnosti mnoha druhů živých tvorů, včetně gepardů. Předpokládá se, že počet posledně jmenovaných by mohl být pouze několik set jedinců. Navíc přežily pouze nejrychlejší a nejmenší exempláře, to znamená, že u gepardů došlo k efektu úzkého hrdla.
V současné době je gepard savec s extrémně nízkou genetickou rozmanitostí. Tyto bestie jsou slabéodolné vůči nejrůznějším nemocem a všechny pokusy o implantaci orgánů do nich končí neúspěchem. Tělo geparda se prakticky nedokáže přizpůsobit změnám prostředí.
Snížení umělé populace
Na základě názvu je tento efekt úzkého hrdla způsoben zásahem člověka do přírody. Existuje několik příkladů:
- Sloní tuleň severní. V důsledku aktivního lovu a vyhlazování těchto zvířat na konci 19. století zůstalo ze 150 tisíc pouze 20 jedinců.
- Bison evropský a americký. Zubr evropský na začátku 20. století žilo pouze 12 jedinců (z 3600) a americký - 750 (z 370 tisíc).
- Velké želvy z Galapág.
Všimněte si, že tento efekt se také používá při výběru nových poddruhů rostlin a zvířat, aby se upevnily vlastnosti prospěšné pro lidi.
Může se genetická rozmanitost obnovit?
Odpověď na tuto otázku je ano. Ano, může, ale k tomu je nutné vytvořit vhodné podmínky. I když byla rodičovská skupina jedinců malá a v minulosti existoval silný úzký profil, genetická rozmanitost může být obnovena v dlouhém následném evolučním procesu.
Prostředí proto musí poskytovat různé výklenky pro stanoviště tohoto druhu, to znamená, že prostředí samo o sobě musí být rozmanité. Pak,adaptací na nové podmínky a postupným hromaděním nových mutací může tento druh obnovit svůj genofond.
A co lidská evoluce?
Různá kataklyzmata známé historie si neustále vyžádala desítky a stovky tisíc lidských životů, což vytvořilo efekt úzkého hrdla pro Homo sapiens a další lidské druhy. Zde je několik příkladů:
- Před 75 tisíci lety explodoval v Indonésii supervulkán Toba. Jeho výbušná síla se jako taková odhaduje na 3000 sopek Svaté Heleny! Podle některých předpokladů by tato erupce mohla snížit počet různých typů lidí na několik tisíc jedinců po celé Zemi.
- Během středověku zemřela asi 1/3 populace Evropy na následky černého moru.
- Během kolonizace Nového světa Evropany na konci 15. – v první polovině 16. století bylo zničeno asi 90 % původního obyvatelstva.
- V roce 1783 vybuchla na Islandu sopka Lucky. Následně se k tomu přidal hlad a nemoci, v jejichž důsledku zemřelo asi 20 % obyvatel ostrova.
Pokud jde o současnou situaci s lidmi, jejich genetická rozmanitost je poměrně velká, protože populace planety je asi 7,5 miliardy a je distribuována po celé Zemi (různé podmínky prostředí).
