Un collo di bottiglia della popolazione è simile in modi importanti all’effetto fondatore. Le strozzature della popolazione si verificano quando alcuni cambiamenti ambientali portano alla drastica riduzione delle dimensioni di una popolazione. Cambiamenti ambientali catastrofici, come impatti di asteroidi, eruzioni vulcaniche massicce e prolungate (associate alla deriva continentale) o l’introduzione di un agente patogeno particolarmente mortale, che uccide un’alta percentuale degli organismi che infetta, possono tutti creare effetti di collo di bottiglia della popolazione., Chi sopravvive al collo di bottiglia può essere casuale, dovuto solo alla fortuna o basato su fattori genetici (ad esempio, che portano alla resistenza alle malattie).

Ci sono prove convincenti che tali eventi ambientali drastici sono responsabili di colli di bottiglia della popolazione così gravi che hanno portato a estinzioni di massa. Il più catastrofico di questi eventi di estinzione fu l’estinzione permiana avvenuta ~251 milioni di anni fa, durante la quale sembra che ~95% di tutte le specie marine e ~75% delle specie terrestri si estinsero.,88 Se la maggior parte delle specie fosse colpita, non saremmo sorpresi se anche le popolazioni sopravvissute subissero gravi strozzature. La successiva diversificazione degli organismi sopravvissuti, come la Dinosauria (che include i dinosauri estinti e gli uccelli moderni) e la Cynodontia, che include gli antenati dei mammiferi moderni, inclusi noi, potrebbe essere dovuta in parte a questi effetti associati al collo di bottiglia, ad esempio attraverso la rimozione di specie concorrenti o predatori., L’evento cretaceo-Terziario, che si è verificato ~ 65 milioni di anni fa, ha contribuito all’estinzione dei dinosauri e ha portato alla diversificazione dei mammiferi (che erano apparsi per la prima volta nella documentazione fossile ~160 milioni di anni fa), in particolare i mammiferi placentari.

Mentre sopravvivere un impatto asteroide (o altri cambiamenti drammatici nel clima) può essere casuale, in altri casi che sopravvive un collo di bottiglia non è., Considera gli effetti di una grave siccità o di un’infezione batterica o virale altamente virulenta; gli organismi che sopravvivono possono avere fenotipi specifici (e genotipi associati) che influenzano significativamente le loro possibilità di sopravvivenza. In tal caso, l’effetto dell’evento del collo di bottiglia produrrebbe cambiamenti non casuali nella distribuzione dei genotipi (e degli alleli) nella popolazione post-collo di bottiglia-questi effetti selettivi potrebbero continuare a influenzare la popolazione in vari modi. Ad esempio, un tratto associato alla resistenza del patogeno può anche avere effetti fenotipici negativi., Dopo che il collo di bottiglia associato al patogeno, le mutazioni che attenuano gli effetti negativi del tratto di resistenza (e possono avere i loro effetti) sarebbero selezionate. Il risultato finale è che vengono selezionati tratti che non verrebbero selezionati in assenza del patogeno. Inoltre, il verificarsi stesso di una rapida ed estrema riduzione delle dimensioni della popolazione ha i suoi effetti. Ad esempio, ci si aspetterebbe di aumentare gli effetti della deriva genetica (vedi sotto) e potrebbe rendere più difficile trovare un compagno.,

Possiamo identificare eventi estremi di riduzione della popolazione, come gli effetti del fondatore e i colli di bottiglia, osservando la variazione dei genotipi, in particolare nei cambiamenti genotipici che non dovrebbero influenzare i fenotipi, la preferenza di accoppiamento o il successo riproduttivo. Si prevede che questi cosiddetti polimorfismi neutri si accumulino nelle parti non sense (intrageniche) del genoma a un ritmo costante nel tempo (puoi spiegare perché?) Il tasso di accumulo di polimorfismi neutri serve come un tipo di orologio biologico basato sulla popolazione., Il suo tasso può essere stimato, almeno approssimativamente, confrontando i genotipi di individui di diverse popolazioni il cui tempo di separazione può essere stimato con precisione (supponendo ovviamente che non ci siano state migrazioni tra le popolazioni). Tali studi indicano che la dimensione della popolazione umana è scesa a poche migliaia di individui tra ~20.000 e 40.000 anni fa. Si tratta di un piccolo numero di persone, probabilmente distribuite su una vasta area.89 Questo collo di bottiglia si è verificato intorno al tempo della grande migrazione di persone dall’Africa verso l’Europa e l’Asia., Il confronto tra genotipi, cioè polimorfismi neutri, tra popolazioni isolate ci consente di stimare che gli australiani aborigeni raggiunsero l’Australia ~50.000 anni fa, ben prima di altre migrazioni umane90 e che gli umani arrivarono nelle Americhe in più ondate a partire da ~15.000 a 16.000 anni fa.91 L’arrivo degli esseri umani in un nuovo ambiente è stato collegato all’estinzione di un gruppo di mammiferi noto come megafauna in quegli ambienti.92 La presenza di esseri umani ha cambiato le pressioni ambientali su questi organismi in tutto il mondo.,

Collaboratori e Attribuzioni

  • Michael W. Klymkowsky (Università del Colorado) e Melanie M. Cooper (Michigan State University), con contributi significativi da Emina Begovic & un po ‘ di assistenza editoriale Rebecca Klymkowsky.