창시자 효과[founder effect]

창시자 효과[founder effect]

1. 개요

∙ 창시자(founder) : 새로운 개체군을 만들게 되는 소수의 개체

 

2. 창시자 효과

∙ 생물 개체군 내의 유전자 빈도가 우연이나 확률에 근거한 사건에 의해 변하게 되는 유전적 부동의 한 예

∙ 원래의 개체군으로부터 아주 적은 수의 개체가 떨어져 나와 새롭게 개체군을 만드는 경우에 두 개체군에 나타나는 유전자 빈도의 변화

∙ 이 효과는 두 개체군 사이의 유전자 빈도 변화를 일으켜 결과적으로 종 분화를 통해 새로운 종이 생겨나는데 기여하는 것으로 생각되고 있다.

∙ 개체군 수준에서 보면 창시자가 갖고 있는 유전자는 원래 개체군 유전자의 일부분에 해당되기 때문에 원래의 개체군과 창시자에 의해 형성된 새 개체군은 유전자 빈도가 달라질 수 밖에 없다.

∙ 따라서 원래 개체군에서 빈도가 드물던 유전자가 창시자에 의해 새롭게 생긴 개체군의 자손에게서 흔하게 관찰될 수도 있다. 진화학자들은 창시자 효과로 인해 격리된 두 집단이 종 분화를 거쳐 완전히 다른 두 종으로 갈라질 수 있을 것으로 생각하고 있다.

 

3. 병목 효과와 창시자 효과

∙ 병목 효과는 질병이나 새로운 포식자의 등장, 자연 재해, 서식지 파괴 등으로 인해 개체 수가 급격히 줄어들어 유전적 부동이 일어나는 반면, 창시자 효과는 개체군에서 떨어져 나온 소수의 창시자가 새로운 개체군을 형성하면서 유전적 부동이 일어난다. 즉, 창시자 효과는 병목 효과에 의해 유전적 부동이 일어나는 특수한 한 가지 예다.

 

4. 창시자 효과의 예

∙ 섬에 살고 있는 생명체들은 대부분 가까운 대륙으로부터 이주해 온 경우가 많기 때문에 창시자 효과를 잘 보여준다. 갈라파고스섬에 살고 있는 핀치는 오래 전 대륙으로부터 섬으로 옮겨왔을 것으로 여겨지고 있다. 핀치의 생김새는 서로 비슷하지만, 대륙의 핀치에 비해 섬에 살고 있는 핀치는 서식처나 먹이를 얻는 방법, 부리 크기 등에서 매우 다양한 차이를 보여준다.

∙ 아메리카 인디언의 혈액형은 B, AB형이 없고 O형이 특히 많은데, 오래 전 아시아에서 이주한 적은 수의 창시자 집단에 B형 유전자가 없고 O형 유전자 빈도가 높았기 때문으로 생각하고 있다.

 

개체군 병목현상

1. 개요

∙ 개체군 병목현상(個體群瓶-現象)은 집단유전학에서 질병이나 자연 재해 등으로 개체군 크기가 급격히 감소한 이후에 적은 수의 개체로부터 개체군이 다시 형성되면서 유전자 빈도와 다양성에 큰 변화가 생기게 되는 현상으로서, 일반적으로 한 종의 개체수의 상당부분이 죽음을 당하거나 번식을 못해 전체 개체수가 급격히 감소하게 된다.

∙ 일반적으로 집단 병목현상, 혹은 유전자 병목현상은 창시자효과와 더불어 집단의 유전적 빈도에 큰 변화를 가져오는 현상이다. 이는 창시자 효과와 함께 유전적 부동의 원인으로 볼 수 있다. 이 현상은 일반적으로 자연재해에 의한 환경의 변화와 같이 예측하기 어려운 경우 많이 일어나며, 자연선택과 함께 특정 집단의 진화 방향을 결정하기도 한다.

2. 요인​
1) 자연적 요인

  ∙ 화산의 분화로 인한 특정 개체군의 절멸
  ∙ 운석의 충돌 등 큰 타격으로 인한 개체군 집단의 절멸
  ∙ 지진으로 인한 특정 식물 생태계 변화
  ∙ 늪지대의 형성으로 극상이었던 식물 음수림 개체군의 감소

 

2) 인공적 요인

  ∙ 산업화로 인한 환경 오염
  ∙ 산불등의 재해로 인한 생태계 환경 변화

3. 결과
1) 개체군 절멸 및 약화
  ∙ 병목현상은 자연선택에 의한 빈도변화에 비해 빠르고 무작위적으로 일어나게 되므로 반복적으로 일어날 경우 유전자 다양성이 크게 감소해서 종 전체의 생존을 위협받을 수 있게 되기도 한다. 

  ∙ 이는 유전적 부동을 극심화시키며, 유전적 부동률은 개체수와 반비례한다. 따라서 개체군간에 근친교배가 잦아지게 된다. 

  ∙ 예를 들어 치타(cheetah)들은 약 1만년 전 빙하기 때 개체수가 급격히 감소하여 병목 현상을 겪었으며, 그로 인해 오늘날 치타들은 분포 지역에 상관없이 서로가 유전적으로 매우 유사하다. 

  ∙ 이는 자연계에서 유전정보, 즉 유전자 다양성이 얼마나 중요한지를 보여주는 사례가 되는데, 유전자 다양성이 부족한 개체군의 경우 한번의 집단적 전염병으로 인해 절멸할 수 있다. 

2) 진화의 방향 결정​
  ∙ 하지만 이 과정에서 이와같은 변화에서 살아남은 개체군들의 유전자빈도가 크게 증가하게 되므로 진화의 방향이 크게 달라지게 되고, 이후 유전적 다양성을 확보할 수 있게 된다면 종분화가 가능할 수도 있다. 

  ∙ 개체군이 나누어졌을때도 개체군 병목현상이 일어날수 있으며, 이는 창시자 효과라고 한다. 

  ∙ 병목현상이 일어날 때 이주한 특정 개체군에 의해 창시자 효과가 일어나, 생존한 개체군과 새로 만들어진 개체군과의 유전자빈도가 확연히 다른 경우는 흔히 볼 수 있으며, 이것이 자연선택과 맞물리게 되면서 종분화의 영향을 주는 경우도 많다.