Ein Populationsengpässe ähnelt in gewisser Weise dem Gründereffekt. Bevölkerungsengpässe treten auf, wenn einige Umweltveränderungen zu einer dramatischen Verringerung der Bevölkerungsgröße führen. Katastrophale Umweltveränderungen wie Asteroideneinschläge, massive und anhaltende Vulkanausbrüche (im Zusammenhang mit Kontinentaldrift) oder die Einführung eines besonders tödlichen Erregers, der einen hohen Prozentsatz der Organismen tötet, die er infiziert, können zu Engpässen in der Bevölkerung führen., Wer den Engpass überlebt, kann zufällig sein, nur aufgrund von Glück oder aufgrund genetischer Faktoren (zum Beispiel zu Krankheitsresistenz).

Es gibt überzeugende Beweise dafür, dass solch drastische Umweltereignisse für Bevölkerungsengpässe verantwortlich sind, die so stark sind, dass sie zum Massensterben führten. Das katastrophalste dieser Aussterbereignisse war das Aussterben Perms vor ~251 Millionen Jahren, bei dem anscheinend ~95% aller Meeresarten und ~75% der Landarten ausgestorben sind.,Selbst wenn die meisten Arten betroffen wären, wären wir nicht überrascht, wenn die überlebenden Populationen auch ernsthafte Engpässe hätten. Die anschließende Diversifizierung der überlebenden Organismen wie der Dinosauria (zu der auch die ausgestorbenen Dinosaurier und modernen Vögel gehören) und der Cynodontie, zu der auch die Vorfahren moderner Säugetiere, einschließlich uns, gehören, könnte zum Teil auf diese engpassbedingten Auswirkungen zurückzuführen sein, beispielsweise durch die Entfernung konkurrierender Arten oder Raubtiere., Das kreidezeit-tertiäre Ereignis, das vor ~65 Millionen Jahren stattfand, trug zum Aussterben der Dinosaurier bei und führte zur Diversifizierung der Säugetiere (die vor ~160 Millionen Jahren erstmals im Fossilienbestand aufgetaucht waren), insbesondere der Plazentasäugetiere.

Während ein Asteroideneinschlag überleben (oder andere dramatische Veränderungen im Klima) kann zufällig sein, in anderen Fällen, die einen Engpass überlebt nicht., Betrachten Sie die Auswirkungen einer schweren Dürre oder einer hoch virulenten bakteriellen oder viralen Infektion; Die Organismen, die überleben, können spezifische Phänotypen (und assoziierte Genotypen) haben, die ihre Überlebenschance erheblich beeinflussen. In einem solchen Fall würde der Effekt des Engpassereignisses zu nicht zufälligen Veränderungen in der Verteilung der Genotypen (und Allele) in der Population nach dem Engpass führen-diese selektiven Effekte könnten die Population weiterhin auf verschiedene Weise beeinflussen. Beispielsweise kann ein Merkmal, das mit einer Pathogenresistenz assoziiert ist, auch negative phänotypische Wirkungen haben., Nach dem pathogenassoziierten Engpass würden Mutationen ausgewählt, die die negativen Auswirkungen des Resistenzmerkmals mildern (und möglicherweise ihre eigenen Auswirkungen haben). Das Endergebnis ist, dass Merkmale ausgewählt werden, die in Abwesenheit des Erregers nicht ausgewählt würden. Darüber hinaus hat das Auftreten einer schnellen und extremen Verringerung der Bevölkerungsgröße ihre eigenen Auswirkungen. Zum Beispiel würde erwartet, dass die Auswirkungen der genetischen Drift zunehmen (siehe unten) und die Suche nach einem Partner erschweren könnte.,

Wir können extreme Populationsreduktionsereignisse wie Nebenwirkungen und Engpässe identifizieren, indem wir die Variation der Genotypen betrachten, insbesondere bei genotypischen Veränderungen, von denen nicht erwartet wird, dass sie Phänotypen, Paarungspräferenzen oder Fortpflanzungserfolge beeinflussen. Von diesen sogenannten neutralen Polymorphismen wird erwartet, dass sie sich im Laufe der Zeit mit konstanter Geschwindigkeit in den nicht-sinnlichen (intragenen) Teilen des Genoms ansammeln (können Sie erklären warum?) Die Rate der Akkumulation neutraler Polymorphismen dient als eine Art populationsbasierter biologischer Uhr., Seine Rate kann zumindest grob geschätzt werden, indem die Genotypen von Individuen verschiedener Populationen verglichen werden, deren Trennungszeit genau geschätzt werden kann (vorausgesetzt natürlich, dass es keine Migrationen zwischen den Populationen gegeben hat). Solche Studien zeigen, dass die Größe der menschlichen Bevölkerung vor ~20.000 bis 40.000 Jahren auf einige tausend Individuen gesunken ist. Dies ist eine kleine Anzahl von Menschen, wahrscheinlich über eine große Fläche verteilt.89 Dieser Engpass ereignete sich um die Zeit der großen Migration von Menschen aus Afrika nach Europa und Asien., Der Vergleich von Genotypen,dh neutralen Polymorphismen, zwischen isolierten Populationen ermöglicht es uns, zu schätzen, dass Australier der Aborigines vor ~50.000 Jahren, lange vor anderen menschlichen Migrationen, Australien erreichten und dass Menschen in mehreren Wellen nach Amerika kamen, die vor ~15.000 bis 16.000 Jahren begannen.91 Die Ankunft des Menschen in einer neuen Umgebung wurde mit dem Aussterben einer Gruppe von Säugetieren in Verbindung gebracht, die in diesen Umgebungen als Megafauna bekannt sind.92 Die Anwesenheit von Menschen veränderte den Umweltdruck auf diese Organismen auf der ganzen Welt.,

Mitwirkende und Aufgaben

  • Michael W. Klymkowsky (University of Colorado Boulder) und Melanie M. Cooper (Michigan State University) mit bedeutenden Beiträgen von Emina Begovic & einige redaktionelle Mitarbeit von Rebecca Klymkowsky.