Genetisk diversitet

Hvorfor er genetisk diversitet vigtigt?

Genetisk diversitet er ikke noget, som man kan se, optælle eller vurdere med det blotte øje. Men genetisk diversitet er vigtig at forstå, fordi det er en del af livets mangfoldighed, som sammen med arterEn art kan defineres på flere måder. I biologien defineres en En art kan defineres på flere måder. I biologien defineres en art ofte som individer, der sammen kan reproducere og få frugtbart afkom. Alle hunde er samme art, fordi blandingsracer godt kan få hvalpe – men heste og æsler er to forskellige arter, fordi deres afkom (muldyret) ikke selv kan reproducere. Andre definitioner på begrebet ’art’ er fx baseret på evolutionære processer.Læs merene og økosystemerne udgør den samlede biodiversitet (figur 1).

Den genetiske diversitet kan have forskellige betydninger for forskellige arterEn art kan defineres på flere måder. I biologien defineres en En art kan defineres på flere måder. I biologien defineres en art ofte som individer, der sammen kan reproducere og få frugtbart afkom. Alle hunde er samme art, fordi blandingsracer godt kan få hvalpe – men heste og æsler er to forskellige arter, fordi deres afkom (muldyret) ikke selv kan reproducere. Andre definitioner på begrebet ’art’ er fx baseret på evolutionære processer.Læs mere eller populationer.En population er en gruppe af individer af samme art, som får aEn population er en gruppe af individer af samme art, som får afkom med hinanden og som derfor udveksler genetisk materiale med hinanden.Læs mere I nogle tilfælde kan et tab af genetisk diversitet være problematisk for en art. Det kan fx være tilfældet, hvis en population bliver så lille, at de individer, som reproducerer, er tæt beslægtede med hinanden. Det kaldes indavl.Indavl finder sted, når individer, som er tæt beslægtede med Indavl finder sted, når individer, som er tæt beslægtede med hinanden, reproducerer. Hvis individerne bærer på skadelige gener,Et gen er et stykke af en organismes DNA, der fungerer som ”opEt gen er et stykke af en organismes DNA, der fungerer som ”opskrift” for noget i organismen – fx har vi mennesker gener, som definerer vores øjenfarve. Gener er arvelige fra forældre til afkom.Et gen er et stykke af en organismes DNA, der fungerer som ”opskrift” for noget i organismen – fx har vi mennesker gener, som definerer vores øjenfarve. Gener er arvelige fra forældre til afkom.Læs mere kan indavl have store negative konsekvenser for en populations overlevelse.Læs mere Hvis individerne i en indavlet population bærer på skadelige gener,Et gen er et stykke af en organismes DNA, der fungerer som ”opEt gen er et stykke af en organismes DNA, der fungerer som ”opskrift” for noget i organismen – fx har vi mennesker gener, som definerer vores øjenfarve. Gener er arvelige fra forældre til afkom.Et gen er et stykke af en organismes DNA, der fungerer som ”opskrift” for noget i organismen – fx har vi mennesker gener, som definerer vores øjenfarve. Gener er arvelige fra forældre til afkom.Læs mere så kan indavl have negative konsekvenser for populationens overlevelse. Det kalder man indavlsdepression.Indavlsdepression finder sted, når indavl får negative konsekvIndavlsdepression finder sted, når indavl får negative konsekvenser for en populations overlevelse pga. ophobningen af skadelige gener.Læs mere

Men det er langt fra tilfældet for alle arterEn art kan defineres på flere måder. I biologien defineres en En art kan defineres på flere måder. I biologien defineres en art ofte som individer, der sammen kan reproducere og få frugtbart afkom. Alle hunde er samme art, fordi blandingsracer godt kan få hvalpe – men heste og æsler er to forskellige arter, fordi deres afkom (muldyret) ikke selv kan reproducere. Andre definitioner på begrebet ’art’ er fx baseret på evolutionære processer.Læs mere eller populationer.En population er en gruppe af individer af samme art, som får aEn population er en gruppe af individer af samme art, som får afkom med hinanden og som derfor udveksler genetisk materiale med hinanden.Læs mere Der findes nemlig mange arterEn art kan defineres på flere måder. I biologien defineres en En art kan defineres på flere måder. I biologien defineres en art ofte som individer, der sammen kan reproducere og få frugtbart afkom. Alle hunde er samme art, fordi blandingsracer godt kan få hvalpe – men heste og æsler er to forskellige arter, fordi deres afkom (muldyret) ikke selv kan reproducere. Andre definitioner på begrebet ’art’ er fx baseret på evolutionære processer.Læs mere, fx geparden eller isbjørnen, som trives på trods af en meget lav genetisk diversitet. Mange af disse arterEn art kan defineres på flere måder. I biologien defineres en En art kan defineres på flere måder. I biologien defineres en art ofte som individer, der sammen kan reproducere og få frugtbart afkom. Alle hunde er samme art, fordi blandingsracer godt kan få hvalpe – men heste og æsler er to forskellige arter, fordi deres afkom (muldyret) ikke selv kan reproducere. Andre definitioner på begrebet ’art’ er fx baseret på evolutionære processer.Læs mere har også klaret sig godt igennem flere istider og globale klimaforandringer. Lav genetisk diversitet kan altså være et tegn på, at arten er fantastisk godt tilpasset til sit miljø. Ofte fordi arten har klaret sig igennem et pres, som arten så er blevet “specialiseret” i.

Forskerne ved altså stadig ikke alt om, hvad det vil betyde for en art eller population, hvis den genetiske diversitet ændrer sig. Der findes nemlig mange eksempler på, at genetisk diversitet kan have forskellig betydning afhængig af arten og dens miljø.

Derfor er det vigtigt, at vi bliver klogere på arterEn art kan defineres på flere måder. I biologien defineres en En art kan defineres på flere måder. I biologien defineres en art ofte som individer, der sammen kan reproducere og få frugtbart afkom. Alle hunde er samme art, fordi blandingsracer godt kan få hvalpe – men heste og æsler er to forskellige arter, fordi deres afkom (muldyret) ikke selv kan reproducere. Andre definitioner på begrebet ’art’ er fx baseret på evolutionære processer.Læs merenes genetiske diversitet. Hvis vi vil forstå biodiversiteten, så skal vi også forstå den genetiske diversitet og de mekanismer, som er med til at forme den.

To slags genetisk diversitet

Der findes overordnet to typer genetisk diversitet:

• Interspecifik genetisk diversitet: Genetisk diversitet mellem individer, som ikke er samme art.
• Intraspecifik genetisk diversitet: Genetisk diversitet mellem individer af den samme art.

Interspecifik genetisk diversitet bruges typisk til at forstå, hvordan forskellige arter er beslægtede med hinanden. Intraspecifik genetisk diversitet bruges derimod af forskere, når de vurderer den genetiske diversitet mellem individerne i en population af samme art.

Indsamling af data

Når forskerne indsamler data om genetisk diversitet, gør de typisk brug af en eller flere af følgende fremgangsmåder:

• Databaser: Der findes mange store online genetiske databaser med DNA-sekvenser fra millioner af forskellige arterEn art kan defineres på flere måder. I biologien defineres en En art kan defineres på flere måder. I biologien defineres en art ofte som individer, der sammen kan reproducere og få frugtbart afkom. Alle hunde er samme art, fordi blandingsracer godt kan få hvalpe – men heste og æsler er to forskellige arter, fordi deres afkom (muldyret) ikke selv kan reproducere. Andre definitioner på begrebet ’art’ er fx baseret på evolutionære processer.Læs mere og gener.Et gen er et stykke af en organismes DNA, der fungerer som ”opEt gen er et stykke af en organismes DNA, der fungerer som ”opskrift” for noget i organismen – fx har vi mennesker gener, som definerer vores øjenfarve. Gener er arvelige fra forældre til afkom.Et gen er et stykke af en organismes DNA, der fungerer som ”opskrift” for noget i organismen – fx har vi mennesker gener, som definerer vores øjenfarve. Gener er arvelige fra forældre til afkom.Læs mere Data stammer fra andre forskeres tidligere arbejde med at sekventere DNA i laboratorier og derefter digitalisere det, så det kan tilgås fra hele verden.
• Feltarbejde: Hvis data ikke allerede findes i databaser, så kan forskerne indhente nye data ved at tage prøver i felten fra jord, vand, planter, dyr eller svampe. Prøverne fragtes til et laboratorie, hvor DNA’et i dem bliver sekventeret.
• Videnskabelige samlinger: Naturhistoriske museer verden over rummer store, videnskabelige samlinger med millioner af organismer, som gennem tiden – og fra forskellige steder på Jorden – er blevet indsamlet og konserveret. Prøver fra organismerne, det kan fx være fugle, planter eller svampe, kan DNA-sekventeres i laboratoriet.

Beregning af genetisk diversitet

Første skridt, når forskerne skal analysere deres datasæt af DNA-sekvenser,En DNA-sekvens er et stykke af en organismes samlede DNA. DNA erEn DNA-sekvens er et stykke af en organismes samlede DNA. DNA er et molekyle, som er sammensat som en kæde af nukleotider (A, T, C og G). DNA udgør den genetiske information – arvematerialet – i alle levende organismer.Læs mere er at beregne den genetiske diversitet.

Genetisk diversitet beregnes typisk som gennemsnitlig genetisk diversitet.Se figur 2 nedenunder.Se figur 2 nedenunder.Læs mere Her divideres det gennemsnitlige antal af nukleotidforskelle mellem DNA-sekvenserne med DNA-sekvensernes individuelle længde (figur 2 viser et eksempel på sådan en beregning). Det endelige tal for den gennemsnitlige genetiske diversitet har altså enheden antal DNA-forskelle pr. nukleotid, men normalt skriver man kun tallet uden denne lange enhed.

Hvornår er den genetiske diversitet høj eller lav?

Hvis du har prøvet at beregne genetisk diversitet, så står du tilbage med en talværdi, fx 0,0013. Er det så et højt eller et lavt tal? Det er et relevant spørgsmål, som dog er svært at svare entydigt på.

Hvis en populationEn population er en gruppe af individer af samme art, som får aEn population er en gruppe af individer af samme art, som får afkom med hinanden og som derfor udveksler genetisk materiale med hinanden.Læs mere af pattedyr har en genetisk diversitet på 0,05, så vil man typisk betegne den som ret høj. Omvendt vil en genetisk diversitet på 0,001 – altså 50 gange lavere – betegnes som ret lav. Men for andre organismegrupper end pattedyr kan det se helt anderledes ud. Fx har de fleste arter af svampe meget højere genetisk diversitet end pattedyr.

Men blot fordi en populationEn population er en gruppe af individer af samme art, som får aEn population er en gruppe af individer af samme art, som får afkom med hinanden og som derfor udveksler genetisk materiale med hinanden.Læs mere har en lav genetisk diversitet, betyder det ikke, at populationEn population er en gruppe af individer af samme art, som får aEn population er en gruppe af individer af samme art, som får afkom med hinanden og som derfor udveksler genetisk materiale med hinanden.Læs mereen er dømt til at klare sig dårligt eller sågar uddø. Lav genetisk diversitet kan nemlig have helt forskellige betydninger fra art til art, eller fra populationEn population er en gruppe af individer af samme art, som får aEn population er en gruppe af individer af samme art, som får afkom med hinanden og som derfor udveksler genetisk materiale med hinanden.Læs mere til populationEn population er en gruppe af individer af samme art, som får aEn population er en gruppe af individer af samme art, som får afkom med hinanden og som derfor udveksler genetisk materiale med hinanden.Læs mere. For nogle arter vil en lav genetisk diversitet resultere i indavl, hvilket kan have negative konsekvenser for deres overlevelse. For andre arter kan en lav genetisk diversitet dog betyde, at de er rigtig godt tilpasset til lige netop det miljø, som de lever i.

Der findes ikke en specifik grænse for, hvornår du kan sige, at den genetiske diversitet er ”høj nok” til, at en art har det godt.

Mutationer

MutationerMutationer i DNA er tilfældige ændringer i en organismes genetMutationer i DNA er tilfældige ændringer i en organismes genetiske materiale. Mutationerne opstår under DNA-replikation, som foregår i cellekernen, før en celle deler sig.Læs mere er de tilfældige ændringer i DNA-sekvenser, som opstår, når et individs genomEt genom er al den genetiske information, som et individ bærer Et genom er al den genetiske information, som et individ bærer på – altså hele organismens arvemateriale. Vores genom som mennesker består af DNA’et i alle vores 23 kromosompar.Læs mere replikeres.Replikation er processen, hvor en celle kopierer hele sit DNA inReplikation er processen, hvor en celle kopierer hele sit DNA inden celledeling. Dette sikrer, at hver dattercelle modtager en komplet og nøjagtig kopi af det genetiske materiale.Læs mere Nye genetiske varianter kan på den måde opstå via mutationer i DNA. Men mutationsraten hos langt de fleste arter er dog så lav, at mutationerne har en næsten ubetydelig effekt på populationers genetiske diversitet på kortere sigt. Det kan tage hundreder, tusinder eller hundredetusinder af generationer, før mutationer kan genopbygge genetisk diversitet, som er tabt fx ved en genetisk flaskehals.En genetisk flaskehals finder sted, når en population mister maEn genetisk flaskehals finder sted, når en population mister mange genetiske varianter i løbet af kort tid, fordi den pludselig falder drastisk i populationsstørrelse. Se også afsnit 5.3.Læs mere

Nogle mutationer er neutrale, hvilket betyder, at de ikke er påvirket af selektion. Andre mutationer er funktionelle, fordi de netop er påvirket af selektionen. Man kan derfor tale om hhv. neutral genetisk diversitetNeutral genetisk diversitet er den del af den genetiske diversitNeutral genetisk diversitet er den del af den genetiske diversitet, som ikke påvirker selektion.Læs mere (”baggrundsdiversitet”) eller funktionel genetisk diversitet.Funktionel genetisk diversitet er den del af den genetiske diverFunktionel genetisk diversitet er den del af den genetiske diversitet, som påvirker selektion.Læs mere Det er altså ikke al genetisk diversitet, som spiller en rolle; kun den funktionelle genetiske diversitet er afgørende for en arts eller en populations modstandsdygtighed.

Selektion kan dog ændre sig over tid, fx hvis en ny sygdom opstår. Det kan medføre, at mutationer, som førhen var neutrale, pludselig bliver udsat for selektion og dermed bliver funktionelle. Eksempelvis kan de medføre resistens overfor sygdommen, og dermed føre til øget overlevelse.

Genetisk drift og flaskehalse

Genetisk drift (figur 4) er en proces, hvor helt tilfældige hændelser påvirker hvilke gener,Et gen er et stykke af en organismes DNA, der fungerer som ”opEt gen er et stykke af en organismes DNA, der fungerer som ”opskrift” for noget i organismen – fx har vi mennesker gener, som definerer vores øjenfarve. Gener er arvelige fra forældre til afkom.Et gen er et stykke af en organismes DNA, der fungerer som ”opskrift” for noget i organismen – fx har vi mennesker gener, som definerer vores øjenfarve. Gener er arvelige fra forældre til afkom.Læs mere der bliver mere eller mindre almindelige i en populationEn population er en gruppe af individer af samme art, som får aEn population er en gruppe af individer af samme art, som får afkom med hinanden og som derfor udveksler genetisk materiale med hinanden.Læs mere over tid. Ved genetisk drift er det helt tilfældigt, hvilke individer der lykkes med at videregive deres gener,Et gen er et stykke af en organismes DNA, der fungerer som ”opEt gen er et stykke af en organismes DNA, der fungerer som ”opskrift” for noget i organismen – fx har vi mennesker gener, som definerer vores øjenfarve. Gener er arvelige fra forældre til afkom.Et gen er et stykke af en organismes DNA, der fungerer som ”opskrift” for noget i organismen – fx har vi mennesker gener, som definerer vores øjenfarve. Gener er arvelige fra forældre til afkom.Læs mere og hvilke individer der ikke gør. Derfor kan selv gavnlige gener og genvarianterEn genvariant er en særlig udgave af et bestemt gen. Flere indiEn genvariant er en særlig udgave af et bestemt gen. Flere individer af samme art, fx mennesket, bærer på de samme gener, fx genet for øjenfarve, men individernes varianter af dette gen kan være forskellige, fx forskellige øjenfarver.Læs mere forsvinde helt ud af en populationEn population er en gruppe af individer af samme art, som får aEn population er en gruppe af individer af samme art, som får afkom med hinanden og som derfor udveksler genetisk materiale med hinanden.Læs mere.

Genetisk drift fører altid til et tab af genetisk diversitet over tid, og tabet vil være større, jo mindre populationEn population er en gruppe af individer af samme art, som får aEn population er en gruppe af individer af samme art, som får afkom med hinanden og som derfor udveksler genetisk materiale med hinanden.Læs mereen er (som vist i figur 4).

En populationEn population er en gruppe af individer af samme art, som får aEn population er en gruppe af individer af samme art, som får afkom med hinanden og som derfor udveksler genetisk materiale med hinanden.Læs mere kan derfor risikere at miste mange genetiske varianter i løbet af kort tid, hvis den pludselig falder drastisk i populationEn population er en gruppe af individer af samme art, som får aEn population er en gruppe af individer af samme art, som får afkom med hinanden og som derfor udveksler genetisk materiale med hinanden.Læs meresstørrelse. Det kaldes en genetisk flaskehals. En genetisk flaskehals behøver i sig selv ikke at være negativt. Det kan nemlig også resultere i, at populationEn population er en gruppe af individer af samme art, som får aEn population er en gruppe af individer af samme art, som får afkom med hinanden og som derfor udveksler genetisk materiale med hinanden.Læs mereen bliver fantastisk godt tilpasset til at klare lige netop det miljø og de udfordringer, som den står overfor. Men det er klart, at det vil påvirke populationEn population er en gruppe af individer af samme art, som får aEn population er en gruppe af individer af samme art, som får afkom med hinanden og som derfor udveksler genetisk materiale med hinanden.Læs mereens overlevelse negativt, hvis de gener,Et gen er et stykke af en organismes DNA, der fungerer som ”opEt gen er et stykke af en organismes DNA, der fungerer som ”opskrift” for noget i organismen – fx har vi mennesker gener, som definerer vores øjenfarve. Gener er arvelige fra forældre til afkom.Et gen er et stykke af en organismes DNA, der fungerer som ”opskrift” for noget i organismen – fx har vi mennesker gener, som definerer vores øjenfarve. Gener er arvelige fra forældre til afkom.Læs mere som er tilovers i populationEn population er en gruppe af individer af samme art, som får aEn population er en gruppe af individer af samme art, som får afkom med hinanden og som derfor udveksler genetisk materiale med hinanden.Læs mereen efter en flaskehals, er skadelige.

Genflow

Genflow er en proces, som finder sted, når genetisk materiale flytter sig mellem to eller flere populationer.En population er en gruppe af individer af samme art, som får aEn population er en gruppe af individer af samme art, som får afkom med hinanden og som derfor udveksler genetisk materiale med hinanden.Læs mere Genflow kan foregå, når to populationer er adskilte af en geografisk barriere, fx en bjergkæde, men stadigvæk har mulighed for at bevæge sig mellem hinanden, fx gennem et bjergpas. Dermed kan de to populationer nemlig reproducere med hinanden, og deres genetiske materiale kan blandes mere eller mindre sammen.

Fordi genflow bringer nye genetiske varianter ind i modtagerpopulationen, så øger genflow altså den intraspecifikke genetiske diversitetIntraspecifik genetisk diversitet er den genetiske diversitet, sIntraspecifik genetisk diversitet er den genetiske diversitet, som man kan måle mellem individer, som hører til den samme art.Læs mere i modtagerpopulationen – særligt hvis de to populationer genetisk er meget forskellige fra hinanden.