Samenvatting toegepaste genetica
Theorie van hoorcollege 1:
Toepassingen in natuurbeheer:
Extinctiespiraal:
Er zijn een aantal factoren waardoor je een kleine, gefragmenteerde, geïsoleerde populatie
kan krijgen. Deze factoren zijn habitatverlies, exoten, vervuiling, over exploitatie en
klimaatverandering. Doordat je een kleine populatie hebt gekregen waar geen gene flow
meer kan plaatsvinden (door isolatie) zal er veel inteelt plaatsvinden en daardoor verlies aan
genetische diversiteit. Doordat er minder genetische diversiteit is heeft de populatie een
lager aanpassingsvermogen waardoor er minder kans is op overleving en reproductie. Dit
betekent dat de populatie nog verder krimpt omdat je minder (sterke) nakomelingen krijgt.
Er kan nu ook nog genetic drift (toevallige gebeurtenis) plaatsvinden waardoor de populatie
nog kleiner, gefragmenteerder en geïsoleerder wordt.
Om uit deze cirkel te komen heb je dus natuurbeheer nodig.
Voorbeeld:
Met dit voorbeeld willen ze duidelijk maken dat genetische diversiteit niet zomaar herstelt.
Door jacht en vervuiling waren er in 1970 nog maar 500 zeehonden in de Noordzee. De
genetische diversiteit was toen heel laag. Toen zijn er maatregelen genomen om deze
populatie te laten groeien. Daardoor waren er in 1988 weer 18.000 zeehonden in de
Noordzee. Het probleem is dat de genetische diversiteit niet zomaar snel toeneemt,
ondanks het toenemen van de populatiegrootte. Door die lage genetische diversiteit
stierven er in 1988 de helft van de zeehonden aan een virale infectie.
,In de extinctiespiraal:
Genetic drift:
Bottleneck effect:
Bottleneck effect – Het is een type genetic drift. Het is een plotselinge toevallige
verandering in de omgeving waardoor de populatie in grootte afneemt. Een grote
verandering in de populatiegrootte kan het bottleneck effect veroorzaken (wat zo heet
omdat de populatie door een zogenaamde bottleneck is heen gegaan waardoor de grootte
kleiner wordt). Dit bottleneck effect zorgt ervoor dat de genetische diversiteit erg sterk
achteruitgaat omdat er maar een paar ‘varianten’ van een populatie het overleven.
Voorbeeld:
Onderstaand is een voorbeeld van een bottle neck effect dat is ontstaan door mensen.
Vroeger leefde het prairiehoen bijna overal in Illinois. Door menselijke activiteiten is het
leefgebied achteruitgegaan en zijn er nog maar twee plekken waar het prairiehoen leeft. Dit
heeft ervoor gezorgd dat de populatie van prairiehoenen sterk is gedaald van een paar
miljoen in 1800 tot minder dan 50 in 1993.
In de tabel zie je dat de genetische diversiteit in die populatie in Illinois ook achteruit is
gegaan. Waarbij ze vroeger tussen 1930 en 1960 nog gemiddeld 5.2 allelen per gen hadden
(dus een gemiddelde van alle allelen van alle genen). Nu zie je dat in 1993 nog maar
gemiddeld 3.7 allelen per gen zijn. In andere staten waar geen bottleneck effect heeft
plaatsgevonden zoals in Kansas en Nebraska is de genetische diversiteit nog wel steeds
hoog. Je ziet ook dat de verlaging van genetische diversiteit ervoor zorgt dat er minder
eieren uitkomen.
,Fixatie:
Fixatie – is het verdwijnen van een allel in een populatie. Dat is dus wanneer de
allelfrequentie van een bepaald allel 100% is (en de andere is dan dus 0)
Genetische drift leidt tot fixatie doordat genetische drift ervoor zorgt dat populaties klein
worden. Fixatie gebeurt het snelste bij kleine populaties zoals je ziet in het voorbeeld.
Voorbeeld:
In het voorbeeld zie je 2 grafieken. De bovenste grafiek gaat over een populatie met 25
individuen, de onderste grafiek gaat over een populatie met 500 individuen. De
verschillende kleuren lijnen zijn verschillende allelen die we volgen. Als zo’n allel 100%
allelfrequentie bereikt, dan betekent dat dat het enige allel voor dat gen nog maar is. Als
zo’n allel 0% allelfrequentie bereikt, dan betekent dat dat allel voor dat gen uitgestorven is.
Op de x-as zie je de generaties, oftewel een soort tijd as.
Je ziet dat fixatie sneller optreedt bij de kleine populatie, je ziet namelijk dat allelen best
snel 100% of 0% allelfrequentie bereiken. Bij de grote populatie treedt dit niet snel op.
Op die manier kan genetische drift tot fixatie leiden. Genetische drift zorgt namelijk voor
een kleine populatie. Een kleine populatie leidt snel tot fixatie.
, Extinctiespiraal voorkomen/uitkomen:
Als je geen extinctie spiraal wil moet je voorkomen dat een populatie geïsoleerd en
gefragmenteerd kan worden. Als populaties niet geïsoleerd en gefragmenteerd zijn dan blijft
de genetische diversiteit hoog omdat gene flow plaats kan blijven vinden. Indien het nodig is
om gene flow op gang te krijgen moet je nieuwe genen introduceren.
Manier om extinctiespiraal uit te komen/voorkomen:
- Gebruik van corridors, steppingstones of natuur fragmenten. Zo kan je geïsoleerde
populaties weer met elkaar verbinden zodat er gene flow kan plaatsvinden.
- Het uitzetten van nieuwe individuen in een populatie.
Echter kan het ook mis gaan: het uitzetten van gefokte dieren om ervoor te zorgen dat er
weer gene flow plaatsvindt kan ook negatieve gevolgen hebben, de gefokte dieren hebben
namelijk niet geleerd om te overleven in het wild.
Het behouden van een populatie:
In situ behoud betekent het behouden van de populatie op de plek waar de organismen nu
leven (dus niet het opslaan van zaden of het behouden van dieren in de dierentuin)
Er zijn meerdere dingen die je je moet afvragen om een populatie te behouden:
- Is de diversiteit heel laag of heel hoog?
- Is de populatie inheems? Of zijn ze al ‘vervuild’ met exoten?
- Kan de populatie op dit moment overleven? Is die nog groot genoeg om in stand te
blijven?
Ex situ behoud betekent het behouden van een populatie in bijvoorbeeld genenbanken, dus
wel in dierentuinen bijvoorbeeld.
Het monitoren van een populatie is ook belangrijk:
- Is er gene flow? Oftewel is er migratie mogelijk?
- Hoe groot is de verwantschap tussen organismen? Is er dus veel inteelt of niet?
- Hoe is de genetische diversiteit over de jaren heen en zijn de verbindingszones
(corridors enzo) effectief? Het is namelijk niet zo als je verbindingszones aanlegt dat
hierdoor ook meteen de gene flow opgang komt.
Theorie van hoorcollege 1:
Toepassingen in natuurbeheer:
Extinctiespiraal:
Er zijn een aantal factoren waardoor je een kleine, gefragmenteerde, geïsoleerde populatie
kan krijgen. Deze factoren zijn habitatverlies, exoten, vervuiling, over exploitatie en
klimaatverandering. Doordat je een kleine populatie hebt gekregen waar geen gene flow
meer kan plaatsvinden (door isolatie) zal er veel inteelt plaatsvinden en daardoor verlies aan
genetische diversiteit. Doordat er minder genetische diversiteit is heeft de populatie een
lager aanpassingsvermogen waardoor er minder kans is op overleving en reproductie. Dit
betekent dat de populatie nog verder krimpt omdat je minder (sterke) nakomelingen krijgt.
Er kan nu ook nog genetic drift (toevallige gebeurtenis) plaatsvinden waardoor de populatie
nog kleiner, gefragmenteerder en geïsoleerder wordt.
Om uit deze cirkel te komen heb je dus natuurbeheer nodig.
Voorbeeld:
Met dit voorbeeld willen ze duidelijk maken dat genetische diversiteit niet zomaar herstelt.
Door jacht en vervuiling waren er in 1970 nog maar 500 zeehonden in de Noordzee. De
genetische diversiteit was toen heel laag. Toen zijn er maatregelen genomen om deze
populatie te laten groeien. Daardoor waren er in 1988 weer 18.000 zeehonden in de
Noordzee. Het probleem is dat de genetische diversiteit niet zomaar snel toeneemt,
ondanks het toenemen van de populatiegrootte. Door die lage genetische diversiteit
stierven er in 1988 de helft van de zeehonden aan een virale infectie.
,In de extinctiespiraal:
Genetic drift:
Bottleneck effect:
Bottleneck effect – Het is een type genetic drift. Het is een plotselinge toevallige
verandering in de omgeving waardoor de populatie in grootte afneemt. Een grote
verandering in de populatiegrootte kan het bottleneck effect veroorzaken (wat zo heet
omdat de populatie door een zogenaamde bottleneck is heen gegaan waardoor de grootte
kleiner wordt). Dit bottleneck effect zorgt ervoor dat de genetische diversiteit erg sterk
achteruitgaat omdat er maar een paar ‘varianten’ van een populatie het overleven.
Voorbeeld:
Onderstaand is een voorbeeld van een bottle neck effect dat is ontstaan door mensen.
Vroeger leefde het prairiehoen bijna overal in Illinois. Door menselijke activiteiten is het
leefgebied achteruitgegaan en zijn er nog maar twee plekken waar het prairiehoen leeft. Dit
heeft ervoor gezorgd dat de populatie van prairiehoenen sterk is gedaald van een paar
miljoen in 1800 tot minder dan 50 in 1993.
In de tabel zie je dat de genetische diversiteit in die populatie in Illinois ook achteruit is
gegaan. Waarbij ze vroeger tussen 1930 en 1960 nog gemiddeld 5.2 allelen per gen hadden
(dus een gemiddelde van alle allelen van alle genen). Nu zie je dat in 1993 nog maar
gemiddeld 3.7 allelen per gen zijn. In andere staten waar geen bottleneck effect heeft
plaatsgevonden zoals in Kansas en Nebraska is de genetische diversiteit nog wel steeds
hoog. Je ziet ook dat de verlaging van genetische diversiteit ervoor zorgt dat er minder
eieren uitkomen.
,Fixatie:
Fixatie – is het verdwijnen van een allel in een populatie. Dat is dus wanneer de
allelfrequentie van een bepaald allel 100% is (en de andere is dan dus 0)
Genetische drift leidt tot fixatie doordat genetische drift ervoor zorgt dat populaties klein
worden. Fixatie gebeurt het snelste bij kleine populaties zoals je ziet in het voorbeeld.
Voorbeeld:
In het voorbeeld zie je 2 grafieken. De bovenste grafiek gaat over een populatie met 25
individuen, de onderste grafiek gaat over een populatie met 500 individuen. De
verschillende kleuren lijnen zijn verschillende allelen die we volgen. Als zo’n allel 100%
allelfrequentie bereikt, dan betekent dat dat het enige allel voor dat gen nog maar is. Als
zo’n allel 0% allelfrequentie bereikt, dan betekent dat dat allel voor dat gen uitgestorven is.
Op de x-as zie je de generaties, oftewel een soort tijd as.
Je ziet dat fixatie sneller optreedt bij de kleine populatie, je ziet namelijk dat allelen best
snel 100% of 0% allelfrequentie bereiken. Bij de grote populatie treedt dit niet snel op.
Op die manier kan genetische drift tot fixatie leiden. Genetische drift zorgt namelijk voor
een kleine populatie. Een kleine populatie leidt snel tot fixatie.
, Extinctiespiraal voorkomen/uitkomen:
Als je geen extinctie spiraal wil moet je voorkomen dat een populatie geïsoleerd en
gefragmenteerd kan worden. Als populaties niet geïsoleerd en gefragmenteerd zijn dan blijft
de genetische diversiteit hoog omdat gene flow plaats kan blijven vinden. Indien het nodig is
om gene flow op gang te krijgen moet je nieuwe genen introduceren.
Manier om extinctiespiraal uit te komen/voorkomen:
- Gebruik van corridors, steppingstones of natuur fragmenten. Zo kan je geïsoleerde
populaties weer met elkaar verbinden zodat er gene flow kan plaatsvinden.
- Het uitzetten van nieuwe individuen in een populatie.
Echter kan het ook mis gaan: het uitzetten van gefokte dieren om ervoor te zorgen dat er
weer gene flow plaatsvindt kan ook negatieve gevolgen hebben, de gefokte dieren hebben
namelijk niet geleerd om te overleven in het wild.
Het behouden van een populatie:
In situ behoud betekent het behouden van de populatie op de plek waar de organismen nu
leven (dus niet het opslaan van zaden of het behouden van dieren in de dierentuin)
Er zijn meerdere dingen die je je moet afvragen om een populatie te behouden:
- Is de diversiteit heel laag of heel hoog?
- Is de populatie inheems? Of zijn ze al ‘vervuild’ met exoten?
- Kan de populatie op dit moment overleven? Is die nog groot genoeg om in stand te
blijven?
Ex situ behoud betekent het behouden van een populatie in bijvoorbeeld genenbanken, dus
wel in dierentuinen bijvoorbeeld.
Het monitoren van een populatie is ook belangrijk:
- Is er gene flow? Oftewel is er migratie mogelijk?
- Hoe groot is de verwantschap tussen organismen? Is er dus veel inteelt of niet?
- Hoe is de genetische diversiteit over de jaren heen en zijn de verbindingszones
(corridors enzo) effectief? Het is namelijk niet zo als je verbindingszones aanlegt dat
hierdoor ook meteen de gene flow opgang komt.
