Definizione di variazione genetica
La variazione genetica può essere descritta come le differenze tra organismi causate da forme alternative di DNA. La variazione genetica in combinazione con la variazione ambientale causa la variazione fenotipica totale vista in una popolazione. La variazione fenotipica è ciò che è visto dall’osservatore; l’altezza di una pianta per esempio. La variazione ambientale è la differenza in ciò che ogni individuo sperimenta. Nel nostro scenario, alcune piante possono ricevere più acqua e nutrienti di altre. Se si rimuovono le differenze ambientali dalla variazione complessiva, ciò che rimane è la variazione genetica. Questa variazione rappresenta le differenze effettive nelle sequenze di DNA tra gli organismi.
Esempi di variazione genetica
Variazione genetica tra individui
Guarda l’immagine di gusci di cozze qui sotto. Tutti questi muscoli appartengono alla stessa specie, il che significa che possono tutti incrociarsi tra loro. Le differenze nei loro modelli rappresentano la variazione fenotipica totale nella popolazione. Una parte della variazione proviene dalla genetica, mentre un’altra dall’ambiente. Per distinguere ciò che è genetico da ciò che è ambientale, gli scienziati dovrebbero condurre una serie di esperimenti.
Due esperimenti sarebbero necessari per trovare la variazione genetica complessiva nella popolazione. Nel primo, una singola cozza verrebbe clonata molte volte e messa in ambienti variabili. Gli esemplari verrebbero fatti crescere e osservati in età adulta. Poiché la loro genetica è identica, la variazione osservata può essere attribuita esclusivamente alla variazione ambientale. Nel secondo esperimento, si deve osservare la variazione totale in una popolazione di cozze selvatiche nello stesso ambiente. Alla fine di questi due esperimenti, lo scienziato avrebbe due numeri: uno che descrive la varianza ambientale e uno che descrive la varianza fenotipica.
Per ottenere la variazione genetica trovata in questa popolazione di cozze, lo scienziato dovrebbe semplicemente sottrarre la varianza ambientale osservata con il clone dalla varianza totale osservata nella popolazione selvatica. Un altro modo di calcolare la variazione genetica è quello di campionare il DNA della popolazione e misurare direttamente le differenze nel DNA. Poiché la variazione genetica è prodotta da differenze nel DNA, queste differenze possono essere usate al contrario per calcolare la variazione ambientale in una popolazione.
Variazione genetica tra le specie
Mentre l’esempio precedente discute la variazione genetica tra membri di una popolazione, il concetto di variazione genetica può essere applicato su una scala molto più grande. Consideriamo per esempio la famiglia dei geni Homeobox. Questa famiglia, conosciuta come i “geni Hox” in breve, dirigono e coordinano le posizioni delle parti del corpo durante lo sviluppo. Questi geni, o una loro variazione, si trovano in tutti gli animali a simmetria bilaterale. Questo include tutto, dagli insetti ai pesci e ai mammiferi. Gli scienziati teorizzano che un primo antenato ha sviluppato i geni Hox, che sono stati rapidamente adattati a molte forme di organismi. La variazione genetica rappresentata da questi geni è enorme. Essi producono i diversi tipi di corpo della maggior parte degli organismi sulla Terra. Tuttavia, sono ancora tutti correlati e la varianza tra loro può essere misurata.
Fonti della variazione genetica
Con tutta la varietà naturale del mondo, è strano pensare che tutta la variazione genetica provenga solo da alcune semplici fonti. La fonte più semplice è la mutazione. Quando il DNA è esposto alle varie sostanze chimiche ed energie elettromagnetiche del mondo, può mutare. Il DNA è fatto di una specifica sequenza di nucleotidi, che producono proteine. Le mutazioni cambiano queste proteine cambiando la sequenza dei nucleotidi. Mentre le mutazioni sono spesso pensate in un contesto negativo, esse guidano l’evoluzione mettendo in campo nuove varianti da testare da parte dell’ambiente.
In effetti, la variazione genetica è così importante per le specie che molte specie si riproducono sessualmente per aiutare il processo di produzione di nuove varietà. Gli organismi che si riproducono sessualmente portano due copie del genoma, permettendo alle mutazioni di rimanere dormienti o di esprimersi più sottilmente. Durante la riproduzione sessuale, i geni vengono ricombinati in nuovi modi. Questo processo, noto come ricombinazione, rimescola gli alleli presenti e permette di esprimere diverse combinazioni. Questo si aggiunge alla variazione genetica totale. Quando si osserva una popolazione isolata, anche l’immigrazione può essere una fonte di variazione genetica. L’organismo può portare nuovi alleli che si sono stabiliti altrove e introdurli nella popolazione.
Quiz
1. Qual è la formula per quantificare la variazione genetica? Variazione genetica = Variazione attesa + Variazione fenotipica
B. Variazione genetica = Variazione fenotipica – Variazione ambientale
C. Variazione genetica = Variazione ambientale + Variazione fenotipica
2. Due gemelli identici passano la vita separatamente. All’età di 55 anni, uno è sano e in forma mentre l’altro è in sovrappeso e rischia di avere un infarto. Cosa è responsabile della differenza?
A. Variazione genetica
B. Variazione ambientale
C. Variazione fenotipica
3. Si è scoperto che gli orsi polari e i grizzly si incrociano, creando una specie ibrida. In che modo questo è legato alla variazione genetica? Non è collegato, perché gli orsi sono specie diverse
B. Anche se c’è molta variazione genetica tra gli orsi, sono ancora abbastanza vicini da produrre prole vitale
C. Non c’è variazione genetica tra gli orsi, permettendo loro di incrociarsi