מגוון גנטי

מגוון גנטי, בתחום גנטיקה של אוכלוסיות, הוא מדד לשונות הקיימת בחומר התורשתי של אורגניזמים המשתייכים לאותה אוכלוסייה או לאותו המין. המגוון הגנטי הוא אחד הגורמים התורמים למגוון הביולוגי.

מקור המגוון הגנטי

ישנן מספר היפותזות המסבירות את קיומו של המגוון הגנטי. התאוריה הנייטרלית טוענת כי הצטברות מוטציות נייטרליות באוכלוסייה מגדילה את מגוון האללים של כלל הגנים. הסבר נוסף הוא קיומה של ברירה מפריעה, הגורמת לשימור של לפחות שני פנוטיפים שונים של תכונה כלשהי. ברירה תלוית תדירות, לפיה הערך ההישרדותי של אלל תלוי בשכיחותו היחסית בין כל מופעי הגן, תורמת להגדלת המגוון הגנטי על ידי שימור של מספר אללים לגן.

הקשר בין המגוון הגנטי למגוון הביולוגי

בעת האחרונה נחקרה תופעה של ירידה במגוון הגנטי במינים שונים של עולם החי. מחקר נוסף גילה תלות בין המגוון הגנטי למגוון הביולוגי. לטענת החוקרים, קיומו של מגוון גנטי בתוך מין דרוש על מנת לשמר מגוון בין מינים, וגם ההפך.

השפעת המגוון הגנטי על יכולת ההישרדות וההתאמה של מין

למגוון הגנטי תפקיד מכריע ביכולת ההישרדות של מין באמצעות התאמה לשינויים בסביבתו. מגוון גנטי רחב מעלה את הסיכוי להמצאות אללים באוכלוסייה המשפרים את ההתאמה של הפרט לסביבתו המשתנה. לכן, למינים בעלי מגוון גנטי נמוך יש סיכוי מופחת להישרדות. בנוסף לכך, מגוון גנטי נמוך מאלץ דמיון גנטי גבוה בין שני פרטים מזדווגים, מצב הדומה למקרה של הכלאת קרובים. הכלאה מעין זו מקטינה את כושר הרבייה באוכלוסייה בעקבות ירידה בקצב הילודה, ירידה בחיות של הזרע, תמותה גבוהה של ילודים ובעיות נוספות.

השפעות על החקלאות

השבחה גנטית היא שיטה לחיזוק תכונות מועילות בפרטים של אוכלוסייה ולסילוק תכונות מזיקות. משחר ימי החקלאות בני אדם השתמשו בשיטה זו על מנת ליצור זנים מתורבתים של צמחים המתאימים לגידול חקלאי. אולם, ההשבחה גורמת לירידה במגוון הגנטי, לעיתים עד לביטולו כליל. הירידה במגוון הגנטי מקטינה מאוד את יכולתו של הזן לעמוד בפני מחלות, במיוחד לאור יכולתם של חידקים להשתנות בזמן קצר. כאשר חיידק הגורם למחלה משתנה כך שהוא יכול לתקוף זן חקלאי בעל תכונות מסוימות, יש סכנה להדבקות מהירה של יבול שלם של זן זה, בעקבות הדמיון הגנטי הגדול שקיים בין צמחים מאותו יבול.
דוגמה למקרה כזה היא הגורם לתקופת רעב תפוחי האדמה הגדול באירלנד. ריבוי תפוחי אדמה מתרחש באופן וגטטיבי, לכן כל הפרטים ביבול תפוחי אדמה הם זהים לחלוטין מבחינה גנטית. במאה ה-19 תפוחי אדמה היו מקור מחייתם העיקרי של תושבי האי אירלנד, אך חלקים עצומים של היבול באי נהרסו כתוצאה מהתקפת כימשון, סוג של פטרייה המסוגלת להדביק את אותו זן ששימש לחקלאות באי. המחלה שתקפה את יבולי תפוח האדמה בשנת 1845 הובילה לתקופת של רעב המוני, בהיקף של מאות אלפי בני אדם.

דרכים להגדלת המגוון הגנטי

ישנן מספר דוגמאות בטבע לדרכים הגורמות להגדלה או שימור של המגוון הגנטי. בתהליך ההדבקה על ידי נגיפים יכולה להיות תחלופה של מידע גנטי בין הנגיף לנשא אותו הוא מדביק. הדבקה באמצעות נגיפים של פלנקטון, הגדל באוקיינוסים, היא תהליך הגורם לחידוש תדיר של המידע הגנטי באוכלוסיית הפלנקטון, ותורם לשמירה על אוכלוסייה גדולה גם בתנאי גידול קשים המשתנים באופן בלתי צפוי.
דוגמה נוספת היא רבייה באוכלוסיית הברדלס. הברדלס נמצא בסכנת הכחדה, וכל הפרטים החיים כיום שיכים למין יחיד. בעבר היו קיימים מינים נוספים של הסוג ברדלס, אך שינויים אקלימיים שהתרחשו לפני כ- 10,000 גרמו להכחדותם. המין ששרד נקלע למצב של צוואר בקבוק גנטי, ופרטים בעלי קרבה משפחתית נאלצו להתרבות זה עם זה. רביית קרובים זו גרמה לירידה גדולה במגוון הגנטי של המין ולפגיעה ביכולת הרבייה וההישרדות שלו – רק כ- 5% מהצאצאים בטבע מגיעים לבגרות. עם זאת, לאחרונה התגלה שנקבות הברדלס מזדווגות עם יותר מזכר אחד לפני כל המלטה. במנגנון רבייתי הידוע במספר מיני יונקים, כל הזדווגות מביאה לביוץ מחודש, ולכן צאצאים שונים של אותה המלטה יכולים להגיע מאבות שונים. מנגנון זה מגדיל את המגוון הגנטי שיכול להצטרף לאוכלוסייה בעקבות המלטה בודדת.