인구병목

Population bottleneck
회복 또는 소멸에 따른 인구 병목 현상

인구 병목 현상은 기근, 지진, 홍수, 화재, 질병, 가뭄과 같은 환경적 사건으로 인해 인구 규모가 급격하게 감소하는 것을 말합니다. 또는 살인, 광범위한 폭력 또는 의도적인 도살과 같은 인간 활동.이러한 사건들은 인구 집단의 유전자 집단의 변이를 줄일 수 있습니다; 그 후, 유전적 다양성이 더 작은 인구는 후손들에게 유전자를 물려주기 위해 남아 있습니다.유전적 다양성은 여전히 낮게 유지되는데, 다른 집단으로부터의 유전자 흐름이 일어날 때만 증가하거나 무작위 변이가 [1][self-published source]발생함에 따라 시간에 따라 매우 천천히 증가합니다.이는 인구의 견고성을 감소시키고 기후 변화나 가용 [2]자원의 변화와 같은 환경 변화에 적응하고 생존하는 능력을 감소시키는 결과를 초래합니다.또는 병목현상에서 살아남은 사람들이 유전적 적합성이 가장 큰 사람들이라면, 유전자 풀 내의 적합성 유전자의 빈도는 증가하는 반면 풀 자체는 감소합니다.

모집단 병목현상으로 인한 유전자 이동은 대립유전자의 비례 무작위 분포를 변화시키고 심지어 대립유전자의 손실을 초래할 수 있습니다.혼혈의 가능성과 유전적 동질성이 증가하여 혼혈 우울증으로 이어질 수 있습니다.모집단의 크기가 작아지면 유해 변이가 [3]누적될 수도 있습니다.

개체수 병목 현상은 보존 생물학(생존 가능한 최소 개체수를 참조)과 농업(생물학적 및 병해충 방제)[4]의 맥락에서 중요한 역할을 합니다.

최소 실행 가능 모집단 크기

주요 기사:최소 생존가능인구

보존 생물학에서 최소 생존 가능 개체수(MVP) 크기는 개체수가 [5][6]멸종 위기에 있을 때 유효 개체수 크기를 결정하는 데 도움이 됩니다.인구 병목 현상의 영향은 종종 병목 현상 후 남아 있는 개인의 수와 최소 실행 가능 인구 규모와 비교하는 방식에 따라 달라집니다.

설립자효과

주요 기사:파운더 효과

소수의 종 구성원이 새로운 고립된 섬을 성공적으로 식민지화하거나 동물원의 동물과 같은 작은 포획 번식 프로그램을 통해 소규모 집단이 주요 개체로부터 생식적으로(예: 지리적으로) 분리되면 약간 다른 형태의 병목 현상이 발생할 수 있습니다.또는 침입종은 침입 [7]범위에 도입될 때 설립자 사건을 통해 개체 수 병목 현상을 겪을 수 있습니다.

예

인간

참고 항목:설립자 효과 ① 인구 중에서

1999년 모델에 따르면, 2백만 년 전에 호모 에렉투스라고 알려진 종으로 전환하면서 오스트랄로피테시나의 한 그룹 사이에 심각한 개체수 병목 현상, 즉 더 구체적으로 완전한 종의 종이 발생했습니다.호모 에렉투스가 지구를 걷기 시작했을 때부터 추가적인 병목 현상이 발생했을 것이라고 생각되지만, 현재의 고고학적, 고생물학적, 유전학적 데이터는 그러한 추측된 [8]병목 현상에 대해 많은 신뢰할 만한 정보를 제공하기에 불충분합니다.그럼에도 불구하고 2023년 8월 31일에 보고된 유전자 분석을 기반으로 한 일부 연구가 시도되었으며, 이는 인간 조상의 개체 수 병목 현상(가능한 100,000에서 1000명)이 "약 93만 년 전과 81만 3,000년 전에 발생했음"을 시사합니다.약 117,000년 동안 지속되었고 인류의 조상들을 [9][10]멸종에 가깝게 만들었습니다."

럿거스 대학의 2005년 연구는 1492년 이전의 아메리카 원주민들은 아시아와 북아메리카 [11]사이의 육교를 건넌 단지 70명의 후손들이라고 이론화했습니다.

토바 대재앙

주요 기사:토바 대재앙

1990년대 후반에서 2000년대 초반에 제시된 논쟁적인 토바 재앙 이론은 인구의 병목 현상이 약 75,000년 전에 일어났으며, 이는 인구가 약 10,000-30명으로 줄었음을 시사합니다.인도네시아에서 발생한 토바 초화산이 폭발하여 큰 환경 변화를 일으켰을 때, 수천 명의[12] 사람들.침팬지, 고릴라, 붉은 마카크 원숭이, 오랑우탄,[13] 호랑이 사이에 평행한 병목현상이 존재하도록 제안되었습니다.이 가설은 갑작스러운 기후 변화의 지질학적 증거와 일부 유전자(미토콘드리아 DNA, Y-염색체 DNA 및 일부 핵 [14]유전자 포함)의 연합 증거 및 [12]인간의 상대적으로 낮은 수준의 유전자 변이에 기초했습니다.

그러나, 그 후의 연구들, 특히 2010년대에, 기후 논쟁과 유전적 논쟁 둘 다를 반박하는 것처럼 보였습니다.최근의 연구는 기후 변화의 정도가 이 [15]이론의 지지자들이 믿는 것보다 훨씬 작았음을 보여줍니다.

2000년에 분자생물학과 진화 논문은 재앙적인 환경 [8]변화가 아닌 제한된 유전적 변화를 설명하기 위해 이식 모델 또는 '긴 병목 현상'을 제안했습니다.이것은 사하라 사막 이남의 아프리카에서 후기 석기 [16]시대에 그 수가 다시 증가하기 시작하기 전에 2,000에서 길게는 10만 년 동안 그 수가 감소했을 수 있다는 제안과 일치할 것입니다.

기타동물

연도 아메리카의
들소 (est)
1492년 이전 60,000,000
1890 750
2000 360,000

유럽 들소는 또한 와선트(Bison bonasus)라고도 불리는데, 20세기 초에 멸종에 직면했습니다.오늘날 살고 있는 이 동물들은 모두 12마리의 개체의 후손으로 유전적 변이가 극히 적어 [17]황소의 생식 능력에 영향을 미치기 시작한 것으로 보입니다.

미국 들소(Bison bison)의 개체수는 과잉 사냥으로 인해 감소했고, 1890년경 거의 멸종으로 이어졌지만, 이후 회복되기 시작했습니다(표 참조).

지나친 사냥으로 19세기 후반에는 북방코끼리 물개가 멸종 직전까지 내몰렸습니다.비록 그들이 다시 돌아왔지만, 인구 내의 유전적 변이는 여전히 매우 낮습니다.

개체수 병목현상의 전형적인 예는 1890년대에 개체수가 약 30마리로 감소한 북방코끼리 물개입니다.지금은 수십만 명에 불과하지만 식민지 내에서 병목 현상이 발생할 가능성은 여전히 남아 있습니다.지배적인 황소들은 가장 많은 수의 암컷들과 짝짓기를 할 수 있습니다. 때로는 100마리까지 말이죠.군체의 자손들 중 많은 수가 단지 한 마리의 지배적인 수컷의 자손이기 때문에, 유전적 다양성은 제한적이어서, 이 종은 질병과 유전적 돌연변이에 더 취약합니다.

황금햄스터는 비슷한 병목현상을 보이는 종으로, 길들여진 대부분의 햄스터들은 1930년경 시리아 사막에서 발견된 단일 쓰레기의 후손이며, 남아있는 야생 황금햄스터는 거의 없습니다.

개체수 병목현상의 극단적인 예로는 뉴질랜드의 블랙 로빈이 있는데, 오늘날 모든 표본은 올드 블루라고 불리는 한 암컷의 후손입니다.블랙 로빈의 개체수는 1980년에 단지 5명에 불과했던 저점을 아직도 회복하고 있습니다.

자이언트 판다의 게놈은 약 43,000년 [18]전에 심각한 병목 현상의 증거를 보여줍니다.적어도 한 종의 영장류인 황금 들창코 원숭이가 이 시기에 병목 현상을 겪었다는 증거도 있습니다.알려지지 않은 환경적 사건이 이 두 종 모두에서 관찰된 병목현상을 일으킨 것으로 의심됩니다.병목현상은 두 종 모두에서 관찰되는 낮은 유전적 다양성을 야기했을 가능성이 있습니다.

다른 사실들은 관찰된 모집단 병목현상으로부터 추론될 수 있습니다.갈라파고스 섬의 코끼리 거북은 병목현상의 대표적인 예로, 알케도 화산의 경사면에 있는 개체수가 같은 섬의 다른 거북이 4마리에 비해 상당히 적은 편입니다.DNA 분석은 병목기간을 현재보다 약 88,000년 전으로 추정합니다.[19]약 100,000 YBP의 화산이 격렬하게 폭발했고, 거북이 서식지의 많은 부분을 부석과 재가 깊게 파묻었습니다.

또 다른 예는 북미에서 20세기까지 존재했던 대초원 닭에서 볼 수 있습니다.일리노이 주에서만 프레리 닭의 수가 1900년 1억 마리 이상에서 1990년에는 약 50마리로 급감했습니다.이러한 개체수 감소는 사냥과 서식지 파괴의 결과였지만, 무작위적인 결과는 종 다양성에 있어서도 큰 손실을 초래했습니다.1990년과 세기 중반의 이 새들을 비교한 DNA 분석은 최근 수십 년간 급격한 유전적 감소를 보여줍니다.더 큰 프레리 치킨은 현재 낮은 번식 [20][unreliable source?]성공을 경험하고 있습니다.

개체수 병목 현상은 종 개체수의 안정성에도 큰 위협이 됩니다.파필리오 호메루스(Papilio homerus)는 아메리카 대륙에서 가장 큰 나비로 IUCN에 따르면 멸종 위기에 처해 있습니다.중심 인구의 소멸은 인구 병목 현상의 큰 위협이 되고 있습니다.나머지 두 개체군은 현재 지리적으로 고립되어 있으며 개체군은 유전자 [21]흐름을 위한 남은 기회가 제한된 불안정한 미래에 직면해 있습니다.

치타에게는 [22][23]유전적 병목현상이 존재합니다.

선택사육

또한 순종 동물(예: 개와 고양이: 퍼그, 페르시안) 사이에도 병목 현상이 존재하는데, 이는 사육자들이 외모와 행동을 위해 유전자 풀을 제한하기 때문입니다.다른 동물들을 제외하고 바람직한 개별 동물들을 광범위하게 사용하는 것은 대중적인 사이어 효과를 가져올 수 있습니다.

개 품종에 대한 선택적인 번식은 품종별 [24]병목 현상을 야기했습니다.이러한 병목현상으로 인해 개들은 [25]회색늑대보다 평균 2-3%의 유전자 부하를 더 많이 받게 되었습니다.엄격한 번식 프로그램과 인구 병목 현상으로 인해 심장병, 실명, 암, 고관절 이형성증,[24] 백내장과 같은 질병이 널리 퍼지게 되었습니다.

수확량이 많은 작물을 생산하기 위해 선택적으로 번식하는 것은 이 작물들에 유전적 병목 현상을 야기했고 [26]유전적 동질성을 초래했습니다.많은 농작물의 유전적 다양성 감소는 새로운 질병이나 해충에 대한 더 광범위한 민감성으로 이어질 수 있으며, 이는 세계 식량 [27]안보를 위협합니다.

식물

연구에 따르면 월레미파인의 [28]게놈에는 엄청나게 낮고 거의 감지할 수 없는 양의 유전적 다양성이 존재한다고 합니다.IUCN은 2011년 80마리의 성숙한 개체와 300여 마리의 묘목과 청소년의 개체수를 발견했는데, 이전에는 월레미 소나무가 [29]야생에서 50마리 미만의 개체수를 가지고 있었습니다.낮은 인구 규모와 낮은 유전적 다양성은 월레미소나무가 심각한 인구 병목 현상을 겪었음을 나타냅니다.

1970년대에 멸종위기에 처한 Mauna Kea silversword(Argyroxiphium sandwidens ssp. sandwidens)[30]의 보존 노력으로 인구 병목 현상이 발생했습니다.은검의 작은 자연 인구는 1970년대에 식물을 심지 않은 개체들로 증가했습니다.외부에 심어진 은검 식물들은 모두 단 두 명의 모계 창시자들의 첫 번째 혹은 그 다음 세대 자손들인 것으로 밝혀졌습니다.재배된 개체의 낮은 다형성 로키 양은 개체 병목 현상으로 이어졌고, 로키의 8개에서 마커 대립 유전자의 손실을 초래했습니다.

참고 항목

참고문헌

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외부 링크

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