Evolucijski proces apsolutno bilo koje žive vrste na našem planetu prošao je kroz faze procvata i povećanja broja njezinih populacija, te smanjenja broja primjeraka na nekoliko tisuća, stotina ili manje. U potonjem slučaju uobičajeno je govoriti o učinku uskog grla. Pogledajmo pobliže što to znači.
Koji je učinak uskog grla?
Zamislimo da postoji neka vrsta živog bića, koje je predstavljeno u sto tisuća ili čak nekoliko milijuna primjeraka. U tako ogromnoj populaciji, među pojedincima ove vrste može se pronaći široka raznolikost osobina. Na primjer, bit će pojedinci s bijelom, crnom, smeđom, pjegavom bojom; velike, male i srednje jedinke; neki će biti brzi, drugi spori, neki će imati duge udove, drugi će imati velike oči. Ovaj popis kvaliteta i atributa može se nastaviti još dugo. Postoji samo jedan zaključak: u populaciji s velikim brojem jedinki postoji velika raznolikost genetskih informacija, odnosno genskog fondaje bogat.
Zamislimo sada da se dogodila neka kataklizma, koja je dovela do oštrog izumiranja ove vrste. Kao rezultat toga, od milijun pojedinaca ostalo je samo nekoliko desetaka ili stotina. Naravno, genetska raznolikost će biti izgubljena. Preživjeli pojedinci nose samo nekoliko različitih alela, iz kojih će se formirati sljedeće generacije. Ovo smanjenje genskog fonda je učinak uskog grla. Situacija je doslovno slična činjenici da je od široke palete kuglica u boji prisutnih u boci, samo nekoliko njih izliveno kroz uski grlić.
Učinak osnivača
Broj pojedinaca koji su preživjeli kroz fazu "uskog grla" stvara nove generacije. U odnosu na njih, ovaj smanjeni broj pojedinaca je osnivač ili roditeljska populacija.
Ako se broj jedinki neke vrste smanji na 10 ili manje, onda se govori o ekstremnom učinku utemeljitelja. U tom slučaju praktički neće biti raznolikosti alela u genetskom fondu sljedećih generacija, a isti će se morfološki karakteri javljati prilično često.
Tako su učinci osnivača i usko grlo međusobno povezani u jednom evolucijskom lancu: prvi slijedi drugi.
Čemu dovode ovi učinci?
Drugim riječima, je li smanjenje genskog fonda dobro ili loše? Odgovor na ovo pitanje nije tako jednostavan kao što se čini na prvi pogled. Ovdje su pozitivne i negativne strane kojeslijedi iz definicije efekta uskog grla, tj. smanjenja genetske raznolikosti u danoj vrsti:
- Pro. U sljedećim populacijama određene su osobine i mutacije koje bi mogle biti korisne za pojedince u tom okruženju.
- Nedostaci. Niska razina genetske raznolikosti dovodi do smanjenja sposobnosti prilagodbe vrste na promjene okoliša, odnosno čini je ranjivom. Osim toga, pojedinci često počinju imati defekte koji su naslijeđeni.
Primjer geparda
Živan primjer efekta uskog grla uzrokovanog evolucijskom selekcijom je moderni gepard. Prije globalnog zaleđivanja našeg planeta (kvartarno razdoblje), u Africi, Euroaziji i Sjevernoj Americi postojalo je nekoliko vrsta geparda, koje su se po veličini i brzinskim sposobnostima uvelike razlikovale od moderne. Prema nekim procjenama, ukupan broj geparda na planetu mogao bi doseći stotine tisuća jedinki.
Tijekom kvartarnog razdoblja, kada je hrana postala manje dostupna, došlo je do masovne smrtnosti mnogih vrsta živih bića, uključujući geparde. Vjeruje se da bi broj potonjih mogao biti samo nekoliko stotina jedinki. Štoviše, preživjeli su samo najbrži i najmanji primjerci, odnosno došlo je do efekta uskog grla za geparde.
Trenutno je gepard sisavac s iznimno niskom genetskom raznolikošću. Ove su zvijeri slabeotporan na sve vrste bolesti, a svi pokušaji ugradnje organa u njih završavaju neuspjehom. Tijelo geparda praktički se ne može prilagoditi promjenama u okolišu.
Umjetno smanjenje populacije
Na temelju imena, ovaj efekt uskog grla već je uzrokovan ljudskom intervencijom u prirodi. Postoji nekoliko primjera:
- Sjeverne morske slonove. Kao rezultat aktivnog lova i istrebljenja ovih životinja krajem 19. stoljeća, od 150 tisuća, ostalo je samo 20 jedinki.
- Europski i američki bizon. Europski bizon početkom 20. stoljeća bilo je samo 12 jedinki (od 3600), a američki - 750 (od 370 tisuća).
- Divovske kornjače s otočja Galapagos.
Napominjemo da se ovaj učinak također koristi u odabiru novih podvrsta biljaka i životinja, kako bi se konsolidirale osobine korisne za ljude.
Može li se oporaviti genetska raznolikost?
Odgovor na ovo pitanje je da. Da, može, ali za to je potrebno stvoriti odgovarajuće uvjete. Čak i kada je roditeljska grupa pojedinaca bila mala i kada je u prošlosti postojao snažan učinak uskog grla, genetska raznolikost može se obnoviti u dugom kasnijem evolucijskom procesu.
Za to okoliš mora osigurati različite niše za stanište ove vrste, odnosno sam okoliš mora biti raznolik. Zatim,prilagođavajući se novim uvjetima i postupno nakupljajući nove mutacije, vrsta može obnoviti svoj genski fond.
Što je s ljudskom evolucijom?
Razne kataklizme poznate povijesti neprestano su oduzimale desetke i stotine tisuća ljudskih života, što je stvorilo učinak uskog grla za Homo Sapiensa i druge ljudske vrste. Evo nekoliko primjera:
- prije 75 tisuća godina, supervulkan Toba eksplodirao je u Indoneziji. Njegova eksplozivna snaga procjenjuje se kao takva na 3000 vulkana Svete Helene! Prema nekim pretpostavkama, ova erupcija bi mogla smanjiti broj različitih tipova ljudi na nekoliko tisuća pojedinaca diljem Zemlje.
- Tijekom srednjeg vijeka, oko 1/3 stanovništva Europe umrlo je od posljedica crne kuge.
- Tijekom kolonizacije Novog svijeta od strane Europljana krajem 15. - u prvoj polovici 16. stoljeća, uništeno je oko 90% autohtonog stanovništva.
- Godine 1783., vulkan Lucky eksplodirao je na Islandu. Naknadno su mu se pridružile glad i bolesti, zbog čega je umrlo oko 20% stanovništva otoka.
Što se tiče trenutne situacije s ljudima, njihova genetska raznolikost je prilično velika, budući da je populacija planeta oko 7,5 milijardi i rasprostranjena je po cijeloj Zemlji (različiti uvjeti okoliša).
