L’importanza della variazione genetica

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La variazione genetica può essere definita come le differenze nella struttura genetica degli organismi in una popolazione associate a una differenziazione delle loro caratteristiche . Si riferisce alle variazioni nel materiale genetico, nel DNA (acido desossiribonucleico) di una popolazione o di una specie.

Successivamente, verranno definiti alcuni concetti importanti relativi alla variazione genetica, nonché a come può verificarsi.

Cosa sono i geni?

I geni sono unità di informazione: un pezzo di DNA che codifica, che dice come creare una certa molecola di proteina o RNA (acido ribonucleico). I geni sono l’unità di memorizzazione delle informazioni con cui si sviluppano gli organismi e che vengono trasmesse alla prole. L’insieme dei geni di un certo organismo è chiamato genoma. Un gene specifico, cioè un pezzo di DNA con una certa funzione, può assumere diverse forme nella sequenza del DNA, forme che si manifestano in modificazioni della funzione del gene, variando le caratteristiche ereditarie. Questo è chiamato l’allele di un gene ed è la causa dei cambiamenti nel colore degli occhi o nel gruppo sanguigno tra genitori e figli.

variazione genetica

La variazione genetica può riflettersi nelle caratteristiche macroscopiche degli organismi, cioè nel loro fenotipo. Queste variazioni possono manifestarsi in tratti discreti, come il colore degli occhi, o in tratti continui, come la lunghezza degli arti di un mammifero. Si possono anche osservare variazioni genetiche nei processi enzimatici.

La variazione genetica è associata a cambiamenti nell’ordine delle basi nucleotidiche nei geni, nella sequenza del DNA. Se questa variazione modifica l’ordine degli amminoacidi delle proteine ​​che quel gene codifica, cioè quella sequenza di DNA, e a sua volta questa differenziazione della proteina influenza la strutturazione dell’organismo, allora si avrà una modifica del fenotipo di l’organismo.

selezione naturale

La variazione genetica è fondamentale nei processi di evoluzione delle specie; Riguarda l’evoluzione biologica, associata alla selezione naturale. La selezione naturale agisce sull’interazione degli organismi con l’ambiente, stabilendo la predominanza di quelli che meglio si adattano alle condizioni in cui si sviluppano. Perché ci sia selezione naturale delle specie più idonee, devono esserci variazioni nelle caratteristiche degli organismi che generano specie che si sviluppano meglio e poi predominano sulle precedenti; L’eccezione è quando ci sono cambiamenti drastici nell’ambiente.

In quello che è noto come il teorema fondamentale della selezione naturale, Ronald Fisher dimostrò che maggiore è il numero di alleli di un gene, maggiore è la probabilità che uno di essi prevalga sugli altri. Ciò significa che maggiore è la variabilità genetica in una popolazione, maggiore è il tasso della sua evoluzione.

Variazione genetica nella cozza Donax variabilis espressa nella colorazione della conchiglia.
Variazione genetica nella cozza Donax variabilis espressa nella colorazione della conchiglia.

mutazioni

La causa principale della variazione genetica sono le mutazioni, cioè modifiche casuali della sequenza nucleotidica o della struttura del DNA. Le mutazioni possono essere spontanee o associate all’azione di un agente mutageno come le radiazioni e alcuni composti chimici.

Una mutazione può colpire una cellula di un organismo che, riproducendosi, genera una serie di cellule con quella modifica, producendo una differenziazione nel fenotipo di quell’individuo. Questa è chiamata mutazione somatica ed è il caso del petalo giallo del tulipano rosso nella figura sottostante. Questo tipo di mutazione interesserà solo quell’individuo ma non sarà trasmesso alla sua prole.

Negli organismi pluricellulari, le mutazioni possono essere ereditate solo quando colpiscono le cellule riproduttive, cioè quando cambiano le cellule che producono i gameti; queste sono mutazioni germinali e sono quelle che hanno un impatto sull’evoluzione biologica.

Mutazione somatica di un tulipano.  Variazione genetica.
Mutazione somatica di un tulipano.

Le mutazioni possono essere rare e nella maggior parte dei casi non causano cambiamenti nel fenotipo o producono cambiamenti che sono deleteri per l’organismo. Tuttavia, la selezione naturale favorirà la predominanza dei nuovi alleli nei pochi casi in cui le mutazioni modificano il fenotipo ei cambiamenti migliorano il rapporto dell’organismo con l’ambiente.

Flusso genico o migrazione genica

Un altro modo per promuovere la variazione genetica è il flusso genico o la migrazione genica. Il flusso genico è il trasferimento di alleli genici tra due popolazioni dello stesso organismo. L’immigrazione di organismi in una certa popolazione renderà disponibili nuovi alleli nel suo pool genetico, favorendo così la variazione genetica. L’emigrazione può anche portare a un declino del patrimonio genetico.

Il flusso genico tra le popolazioni può essere condizionato da diversi fattori, essendo la mobilità degli organismi uno dei più importanti. Le barriere fisiche limitano il flusso genico, cosa che avviene con barriere naturali come montagne e deserti e anche con quelle artificiali; Esemplari della stessa specie vegetale con differenze genetiche sono stati osservati su entrambi i lati della Grande Muraglia cinese.

riproduzione sessuale

La riproduzione sessuale promuove anche la variazione genetica producendo diverse combinazioni di geni. Le cellule sessuali, chiamate gameti, vengono prodotte nel processo della meiosi, quando gli alleli vengono separati e poi combinati con altri alleli durante la fecondazione. La ricombinazione genetica può verificarsi durante la meiosi, un processo in cui un filamento di DNA viene tagliato e attaccato a una molecola di diverso materiale genetico. In questo modo la progenie avrà una diversa combinazione genetica, con alleli differenti.

Come affermato, il rapporto di una popolazione di organismi con l’ambiente determina se i tratti genetici sono favorevoli. Gli organismi che sono maggiormente in grado di adattarsi al loro ambiente sopravvivono e sono quindi in grado di trasmettere i loro geni, che includono i loro tratti favorevoli. La selezione sessuale è comunemente osservata in natura, poiché gli animali tendono a selezionare compagni con tratti a loro favorevoli. Le femmine si accoppiano più spesso con maschi che hanno tratti più favorevoli; pertanto, nel tempo questi geni compaiono più frequentemente in quella popolazione.

Pianta carnivora della savana venezuelana.  Variazione genetica.
Pianta carnivora della savana venezuelana.

Esempi di variazioni genetiche

Il colore della pelle di una persona, il colore dei capelli, la lunghezza delle gambe, le lentiggini e il gruppo sanguigno sono esempi di variazioni genetiche che possono essere osservate in una popolazione umana.

Alcuni esempi di variazione genetica nelle piante sono le foglie modificate delle piante carnivore, così come lo sviluppo di fiori che assomigliano a insetti per attirare gli impollinatori delle piante. La variazione genetica nelle piante si verifica spesso come risultato del flusso genico: il polline viene disperso da un’area all’altra dal vento o dagli impollinatori che percorrono grandi distanze.

Gli animali albini, quelli che fingono di essere morti e quelli che imitano le foglie per mimetizzarsi, sono esempi di variazione genetica; Sono animali a cui le variazioni genetiche hanno permesso un migliore adattamento alle condizioni del loro ambiente.

Lucertola mimetizzata tra le foglie.  Variazione genetica.
Lucertola mimetizzata tra le foglie.

Fonti

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Sergio Ribeiro Guevara (Ph.D.)
Sergio Ribeiro Guevara (Ph.D.)
(Doctor en Ingeniería) - COLABORADOR. Divulgador científico. Ingeniero físico nuclear.

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