معلومة

12: التنوع السكاني - علم الأحياء

12: التنوع السكاني - علم الأحياء


We are searching data for your request:

Forums and discussions:
Manuals and reference books:
Data from registers:
Wait the end of the search in all databases.
Upon completion, a link will appear to access the found materials.

السكان عبارة عن مجموعة من الأفراد من نفس النوع الذين يشتركون في جوانب من علم الوراثة أو الديموغرافيا الخاصة بهم بشكل وثيق مع بعضهم البعض أكثر من المجموعات الأخرى من الأفراد من هذا النوع (حيث الديموغرافيا هي الخاصية الإحصائية للسكان مثل الحجم والكثافة والولادة ومعدلات الوفيات والتوزيع وحركة الهجرة).

يمكن قياس التنوع السكاني من حيث التباين في السمات الجينية والصرفية التي تحدد المجموعات السكانية المختلفة. يمكن أيضًا قياس التنوع من حيث التركيبة السكانية للسكان ، مثل عدد الأفراد الموجودين ، والتمثيل النسبي لمختلف الفئات العمرية والجنس. ومع ذلك ، قد يكون من الصعب قياس الديموغرافيا والجينات (على سبيل المثال ، ترددات الأليل) لجميع الأنواع. لذلك ، فإن الطريقة الأكثر عملية لتحديد السكان وقياس تنوعهم هي المساحة التي تشغلها. وفقًا لذلك ، فإن السكان عبارة عن مجموعة من الأفراد من نفس النوع يشغلون منطقة محددة في نفس الوقت (Hunter، 2002: 144). يتم تحديد المنطقة التي يشغلها السكان بشكل أكثر فاعلية من خلال الحدود البيئية المهمة للسكان (على سبيل المثال ، منطقة معينة ونوع نباتي لمجموعة من الخنافس ، أو بركة معينة لمجموعة من الأسماك).

يمثل النطاق الجغرافي وتوزيع السكان (أي هيكلها المكاني) عوامل رئيسية في تحليل التنوع السكاني لأنها تعطي مؤشرا على احتمال انتقال الكائنات الحية بين السكان والتبادل الجيني والديموغرافي اللاحق. وبالمثل ، فإن تقدير الحجم الإجمالي للسكان يوفر مقياساً للتنوع الجيني المحتمل داخل السكان ؛ تمثل التجمعات السكانية الكبيرة عادة تجمعات جينية أكبر وبالتالي تنوعًا محتملاً أكبر.

تُظهر المجموعات المعزولة ، ذات المستويات المنخفضة جدًا من التبادل ، مستويات عالية من الاختلاف الجيني (Hunter ، 2002: 145) ، وتظهر تكيفات فريدة مع الخصائص الحيوية وغير الحيوية لموائلها. قد يقتصر التنوع الجيني لبعض المجموعات التي لا تتشتت بشكل جيد بشكل عام - مثل البرمائيات والرخويات وبعض النباتات العشبية - في الغالب على السكان المحليين (Avise ، 1994). لهذا السبب ، يمكن أن يؤدي تراجع مدى الأنواع إلى فقدان السكان المحليين والتنوع الجيني الذي لديهم. يعتبر بعض العلماء أن فقدان مجموعات سكانية معزولة جنبًا إلى جنب مع مكونها الفريد من التنوع الجيني هو أحد أكبر المآسي التي تم تجاهلها في أزمة التنوع البيولوجي (Ehrlich & Raven 1969).

يمكن تصنيف السكان حسب مستوى الاختلاف بينهم. يمكن الإشارة إلى المجموعات المعزولة والمتميزة وراثيًا من نوع واحد على أنها سلالات فرعية وفقًا لبعض مفاهيم الأنواع (وليس جميعها). يمكن التعرف على السكان الذين يظهرون تباعدًا جينيًا أقل كمتغيرات أو أعراق. ومع ذلك ، يمكن أن تكون الفروق بين الأنواع الفرعية والفئات الأخرى عشوائية إلى حد ما (انظر تنوع الأنواع).

من المحتمل أن تفترض الأنواع المرتبطة بيئيًا بموائل متخصصة غير مكتملة التوزيع غير المكتمل للموئل نفسه ، مع العديد من المجموعات المختلفة الموزعة على مسافات مختلفة عن بعضها البعض. هذا هو الحال ، على سبيل المثال ، بالنسبة للأنواع التي تعيش في الأراضي الرطبة ، ومناطق جبال الألب على قمم الجبال ، وأنواع معينة من التربة أو أنواع الغابات ، والينابيع ، والعديد من المواقف المماثلة الأخرى. قد تنتشر الكائنات الحية بشكل دوري من مجموعة إلى أخرى ، مما يسهل التبادل الجيني بين السكان. تسمى هذه المجموعة من السكان المختلفين ولكن المترابطين ، مع وجود كل مجموعة سكانية مختلفة في بقعة منفصلة خاصة بها من الموائل ، الاستقلاب.

قد تكون هناك مستويات مختلفة تمامًا من التشتت بين السكان المكونين لعملية التمثيل الغذائي. على سبيل المثال ، من غير المرجح أن تتمكن مجموعة كبيرة أو مكتظة من السكان من دعم الهجرة من السكان المجاورين ؛ ومع ذلك ، يمكن أن تكون بمثابة مصدر لتشتيت الأفراد الذين سينتقلون للانضمام إلى مجموعات سكانية أخرى أو إنشاء مجموعات جديدة. في المقابل ، من غير المحتمل أن يكون لدى عدد قليل من السكان درجة عالية من الهجرة ؛ بدلاً من ذلك ، يمكن أن تتلقى درجة عالية من الهجرة. إن السكان الذين يحتاجون إلى الهجرة الصافية من أجل إعالة أنفسهم يعملون كبالوعة. وبالتالي ، فإن مدى التبادل الجيني بين مجموعات المصدر والبالوعة يعتمد على حجم السكان ، والقدرة الاستيعابية للموائل حيث توجد السكان ، وقدرة الأفراد على التنقل بين الموائل. وبالتالي ، فإن فهم كيفية ترتيب البقع والسكان المكونين لها داخل الاستقلاب ، والسهولة التي يمكن للأفراد التنقل بينها أمر أساسي لوصف التنوع السكاني والحفاظ على الأنواع. لمزيد من المناقشة ، راجع وحدة التمثيل الغذائي.

قائمة المصطلحات

تعداد السكان
مجموعة من الأفراد من نفس النوع يشتركون في جوانب من الديموغرافيا أو الوراثة الخاصة بهم بشكل وثيق مع بعضهم البعض أكثر من مجموعات الأفراد الأخرى من هذا النوع
يمكن تعريف السكان أيضًا على أنهم مجموعة من الأفراد من نفس النوع يشغلون منطقة محددة في نفس الوقت (Hunter، 2002: 144)
التمثيل الغذائي
مجموعة من مجموعات سكانية مختلفة ولكن مترابطة ، مع كل مجموعة سكانية مختلفة تقع في بقعة منفصلة خاصة بها من الموائل
مصدر
رقعة سكانية ، في استقلاب ، ينتشر منها الأفراد إلى بقع سكانية أخرى أو ينشئون بقعًا جديدة
حوض
رقعة سكانية ، في تجمع سكاني لا يحتوي على درجة عالية من الهجرة خارج حدوده ، ولكنه ، بدلاً من ذلك ، يتطلب هجرة صافية من أجل الحفاظ على نفسه
الديموغرافيا
الخصائص الإحصائية للسكان مثل الحجم والكثافة ومعدلات المواليد والوفيات والتوزيع والحركة أو الهجرة.

التنوع البيولوجي

التنوع البيولوجي هل التنوع البيولوجي و تقلبية من الحياة على الأرض. التنوع البيولوجي هو مقياس للتنوع على المستوى الجيني والأنواع والنظام البيئي. [1] عادة ما يكون التنوع البيولوجي الأرضي أكبر بالقرب من خط الاستواء ، [2] والذي ينتج عن المناخ الدافئ والإنتاجية الأولية العالية. [3] لا يتم توزيع التنوع البيولوجي بالتساوي على الأرض ، وهو أكثر ثراءً في المناطق المدارية. [4] تغطي هذه النظم الإيكولوجية للغابات الاستوائية أقل من عشرة بالمائة من سطح الأرض ، وتحتوي على حوالي تسعين بالمائة من الأنواع في العالم. [5] عادة ما يكون التنوع البيولوجي البحري أعلى على طول السواحل في غرب المحيط الهادئ ، حيث تكون درجة حرارة سطح البحر أعلى ، وفي نطاق خط العرض المتوسط ​​في جميع المحيطات. [6] هناك تدرج في خطوط العرض في تنوع الأنواع. [6] يميل التنوع البيولوجي عمومًا إلى التجمع في النقاط الساخنة ، [7] وكان يتزايد بمرور الوقت ، [8] [9] ولكن من المرجح أن يتباطأ في المستقبل كنتيجة أولية لإزالة الغابات. [10]

عادة ما تسبب التغيرات البيئية السريعة انقراضات جماعية. [11] [12] [13] أكثر من 99.9 في المائة من جميع الأنواع التي عاشت على الأرض ، والتي تصل إلى أكثر من خمسة مليارات نوع ، [14] تشير التقديرات إلى أنها انقرضت. [15] [16] تتراوح التقديرات الخاصة بعدد الأنواع الحالية على الأرض من 10 ملايين إلى 14 مليونًا ، [17] منها حوالي 1.2 مليون تم توثيقها وأكثر من 86 بالمائة لم يتم وصفها بعد. [18] تقدر الكمية الإجمالية لأزواج قواعد الحمض النووي ذات الصلة على الأرض بـ 5.0 × 10 37 وتزن 50 مليار طن. [19] وبالمقارنة ، قُدرت الكتلة الإجمالية للغلاف الحيوي بما يصل إلى أربعة تريليونات طن من الكربون). [20] في يوليو 2016 ، أفاد العلماء بتحديد مجموعة من 355 جينًا من آخر سلف مشترك عالمي (LUCA) لجميع الكائنات الحية التي تعيش على الأرض. [21]

يبلغ عمر الأرض حوالي 4.54 مليار سنة. [22] [23] [24] يرجع أقدم دليل بلا منازع على الحياة على الأرض إلى ما لا يقل عن 3.5 مليار سنة مضت ، [25] [26] [27] خلال العصر Eoarchean بعد أن بدأت القشرة الجيولوجية في التصلب بعد الانصهار السابق هدين إيون. تم العثور على أحافير حصرية ميكروبية في حجر رملي عمره 3.48 مليار عام تم اكتشافه في غرب أستراليا. [28] [29] [30] هناك دليل مادي مبكر آخر على وجود مادة حيوية هو الجرافيت في صخور رسوبية ميتا عمرها 3.7 مليار سنة اكتُشفت في غرب جرينلاند. [31] في الآونة الأخيرة ، في عام 2015 ، تم العثور على "بقايا الحياة الحيوية" في صخور عمرها 4.1 مليار سنة في غرب أستراليا. [32] [33] وفقًا لأحد الباحثين ، "إذا نشأت الحياة بسرعة نسبيًا على الأرض .. فقد تكون شائعة في الكون." [32]

منذ أن بدأت الحياة على الأرض ، أدت خمس حالات انقراض جماعي كبرى والعديد من الأحداث الصغيرة إلى حدوث انخفاضات كبيرة ومفاجئة في التنوع البيولوجي. شهد دهر دهر الحياة (آخر 540 مليون سنة) نموًا سريعًا في التنوع البيولوجي عبر الانفجار الكمبري - وهي الفترة التي ظهرت فيها غالبية الشعب متعددة الخلايا لأول مرة. [34] تضمنت الأربعمائة مليون سنة التالية خسائر متكررة وهائلة في التنوع البيولوجي مصنفة على أنها أحداث انقراض جماعي. في العصر الكربوني ، أدى انهيار الغابات المطيرة إلى خسارة كبيرة في الحياة النباتية والحيوانية. [35] حدث الانقراض البرمي-الترياسي ، قبل 251 مليون سنة ، كان أسوأ انتعاش للفقاريات استغرق 30 مليون سنة. [36] أحدث حدث ، انقراض العصر الطباشيري والباليوجيني ، حدث منذ 65 مليون سنة وغالبًا ما جذب انتباهًا أكثر من غيره لأنه أدى إلى انقراض الديناصورات غير الطيرية. [37]

أظهرت الفترة منذ ظهور البشر انخفاضًا مستمرًا في التنوع البيولوجي وخسارة مصاحبة للتنوع الجيني. سمي انقراض الهولوسين ، وكان سبب الانخفاض في المقام الأول هو التأثيرات البشرية ، ولا سيما تدمير الموائل. [38] على العكس من ذلك ، يؤثر التنوع البيولوجي بشكل إيجابي على صحة الإنسان بعدة طرق ، على الرغم من دراسة بعض الآثار السلبية. [39]

حددت الأمم المتحدة الفترة 2011-2020 كعقد الأمم المتحدة للتنوع البيولوجي. [40] و 2021-2030 عقدًا للأمم المتحدة لاستعادة النظام الإيكولوجي ، [41] وفقًا لعام 2019 تقرير التقييم العالمي للتنوع البيولوجي وخدمات النظم الإيكولوجية بواسطة IPBES ، 25٪ من الأنواع النباتية والحيوانية مهددة بالانقراض نتيجة للنشاط البشري. [42] [43] [44] وجد تقرير IPBES الصادر في أكتوبر 2020 أن نفس الإجراءات البشرية التي تؤدي إلى فقدان التنوع البيولوجي أدت أيضًا إلى زيادة الأوبئة. [45]

في عام 2020 ، الإصدار الخامس من تقرير التوقعات العالمية للتنوع البيولوجي للأمم المتحدة ، [46] والذي كان بمثابة "بطاقة التقرير النهائي" لأهداف أيشي للتنوع البيولوجي ، وهي سلسلة من 20 هدفًا تم وضعها في عام 2010 ، في بداية عقد الأمم المتحدة بشأن ذكر التنوع البيولوجي ، الذي كان من المفترض أن يتم الوصول إلى معظمه بحلول نهاية عام 2020 ، أنه لم يتم الوفاء بالكامل بأي من الأهداف - التي تتعلق بحماية النظم الإيكولوجية ، وتعزيز الاستدامة. [47]


مقدمة

تعد البيئات المائية من أهم المجالات البيئية على الأرض ، حيث تحدث العديد من الظواهر البيولوجية في المراحل المتعددة لدورة المياه 1. تشكل مراحل ومراحل المياه مفاعلات وراثية ، وسيناريوهات بيئية تؤدي فيها الظروف البيئية إلى تطور جرثومي بسبب الارتباط البيولوجي والتنوع والاختيار 2. هذا الوضع سيء السمعة بشكل خاص في محطات معالجة مياه الصرف الصحي (WWTPs) ، لأنها تجمع المياه المتبقية من أصول ومجموعات متنوعة حيث تحدث أنشطة بشرية مميزة ، بما في ذلك بيئات المستشفيات. وبالتالي ، فإن التنوع البكتيري الكبير ومحتواه الجيني يتمتعان بالظروف المثلى للتفاعل وإنشاء ارتباطات جديدة. يمكن أن تصل مجموعات البكتيريا في محطات معالجة مياه الصرف الصحي في نهاية المطاف إلى البيئات الطبيعية ومجموعات البكتيريا الأصلية ، والتي تعمل بمثابة خزانات ومركبات مهمة لآليات مقاومة المضادات الحيوية 2.

تعد المياه العذبة واحدة من الموائل الطبيعية التي تحتوي على أغنى تنوع في التجمعات البكتيرية ، ليس فقط مع الأخذ في الاعتبار مستوى الأنواع ولكن أيضًا الأنساب والعناقيد من نفس النوع 1. يقدم هؤلاء السكان الأصليون أيضًا محتوى المقاومة الجينية الخاص بهم ، على الرغم من أن البيانات حول مقاومة المضادات الحيوية في المنافذ الطبيعية لا تزال نادرة 3. يمكن لآليات مقاومة المضادات الحيوية المختارة من المراحل السابقة لدورة الماء أو جينات المقاومة من البكتيريا الطبيعية أن تنتشر خلال هذه الدورة وتصل إلى الأنواع البكتيرية القادرة على استعمار وإصابة البشر والحيوانات ، مما يشكل خطرًا كبيرًا على الصحة العامة 4.

ظهور مقاومة للكاربابينيم المعوية (CRE) ، وارتباطها بآليات أخرى تمنح مقاومة للمضادات الحيوية مثل الكوليستين ، سلطت الضوء على أهمية الأمينوغليكوزيدات 5. الأمينوغليكوزيدات هي مركبات مضادة للميكروبات ذات نشاط مبيد للجراثيم. يتفاعلون مع الموقع A للـ 16S rRNA للوحدة الفرعية الريبوزومية 30S ، مما يؤدي إلى تغيير عملية الترجمة البكتيرية. تم تضمين هذه الفئة من المضادات الحيوية في فئة مضادات الميكروبات بالغة الأهمية للأدوية البشرية 6. تستخدم الأمينوغليكوزيدات التي تنتمي إلى مجموعة 2-deoxystreptamine (4،6-DOS) التي تحتوي على 4،6 ، والتي لها أهمية سريرية خاصة ، على نطاق واسع لعلاج الالتهابات المعقدة 5.

يمكن التوسط في مقاومة الأمينوغليكوزيدات بآليات متنوعة. من بين هؤلاء ، فإن الأكثر إثارة للقلق هو تعديل ما بعد النسخ من الرنا الريباسي 16S عن طريق إنزيمات ميثيل ترانسفيراز المكتسبة ، والتي تقوم بميثيل بقايا معينة من الريبوسوم البكتيري ، مما يمنع ارتباط الأمينوغليكوزيدات بالهدف الخلوي. تتضمن إنزيمات 16S rRNA methyltransferases (16S-RMTases) العديد من الإنزيمات (ArmA و RmtA-RmtH و NpmA) ، والتي توجد عادة مدمجة في العناصر الوراثية المتنقلة وترتبط بأنواع مختلفة من البلازميد. يعتبر كل من ArmA و RmtB الأكثر انتشارًا في جميع أنحاء العالم وهما يقضيان تمامًا على نشاط 4،6-DOS aminoglycosides ، مما يمنح مستويات مقاومة عالية للأمينوغليكوزيدات الأكثر صلة سريريًا 5. حتى أن هذه الإنزيمات قادرة على إلغاء تأثير البلازوميسين ، وهو أمينوغليكوزيد جديد يعتبر آخر مركب من الموارد لعلاج الالتهابات التي تسببها البكتيريا المقاومة للأدوية المتعددة 7. أشارت بعض الدراسات إلى البيئات المائية كمستودعات مهمة للبكتيريا والعناصر الوراثية المتنقلة المشاركة في إنتاج ونشر 16S-RMTase ، وخاصة مياه الصرف الصحي. ومع ذلك ، فإن السيناريو البيئي لـ 16S-RMTases في بيئات مائية مختلفة ، وارتباطاتها الوبائية ، وآثارها المحتملة على الصحة العامة لا تزال غير مفهومة إلى حد كبير.

كان الهدف من هذا العمل هو كشف التركيب الجيني والتنوع السكاني لـ الإشريكية القولونية إيواء جينات 16S-RMTase من مياه الصرف الصحي (WWTPs) والمياه العذبة (الأنهار) ، من أجل فهم العناصر والظواهر البكتيرية التي أدت إلى ظهور وتطور وانتشار روابط الجينات والبكتيريا والبلازميد في البيئات المائية المختلفة.


التنوع اللغوي والبيولوجي مرتبط

التنوع الثقافي & # 8212 المشار إليه من خلال التنوع اللغوي & # 8212 والتنوع البيولوجي مرتبطان ، وقد يكون ارتباطهما طريقة أخرى للحفاظ على كل من البيئات الطبيعية والسكان الأصليين في إفريقيا وربما في جميع أنحاء العالم ، وفقًا لفريق دولي من الباحثين.

& # 8220 النقطة الأساسية هي أنه إذا كنت مهتمًا بالحفاظ على التنوع البيولوجي ، فإن استبعاد السكان الأصليين الذين من المحتمل أن يكونوا قد ساعدوا في خلق هذا التنوع في المقام الأول قد يكون فكرة سيئة حقًا ، & # 8221 قال لاري جورينفلو ، أستاذ هندسة المناظر الطبيعية والجغرافيا والدراسات الأفريقية ، ولاية بنسلفانيا.

& # 8220 البشر جزء من النظم البيئية وآمل أن تستهل هذه الدراسة بجهد أكثر التزامًا لإشراك السكان الأصليين في الحفاظ على المواقع التي تحتوي على التنوع البيولوجي الرئيسي. & # 8221

درس جورنفلو ، الذي يعمل مع اللغوية سوزان رومين ، كلية ميرتون ، جامعة أكسفورد بالمملكة المتحدة ، 48 موقعًا محليًا في إفريقيا صنفتها منظمة الأمم المتحدة للتربية والعلم والثقافة (اليونسكو) كمواقع للتراث العالمي الطبيعي. تستضيف هذه المواقع & # 8220 ذات الأهمية العالمية موارد طبيعية وثقافية أو مجتمعة ، & # 8221 تقوم بالإبلاغ عنها.

تم وضع هذه الورقة على الإنترنت كمخطوطة غير محررة في يناير 2021 قبل النشر النهائي عبر الإنترنت في أبريل 2021 في حماية الأحياء.

قاموا بتحليل بيانات نظام المعلومات الجغرافية الخاصة باللغات الأصلية في هذه المناطق ووجدوا أن 147 لغة متداخلة مع مواقع اليونسكو. ظهرت لغات السكان الأصليين في جميع مواقع التراث العالمي الطبيعي التي تم فحصها باستثناء موقع واحد.

& # 8220 صحراء ناميب ساند سي في ناميبيا منطقة جافة جدًا ، & # 8221 قال غورينفلو. & # 8220 نوعًا مقفرًا ، به كثبان رملية رائعة وميزات طبيعية ، لكنها قاسية جدًا لدرجة أنه لا يوجد أحد يعيش هناك على حد علمي. & # 8221

ولكن في جميع مواقع التراث العالمي الطبيعي الأخرى في إفريقيا القارية والجزر المجاورة ، لا يعيش السكان الأصليون فحسب ، بل يديرون إلى حد ما البيئة التي يعيشون فيها وما زالوا يفعلون ذلك لفترة طويلة.

& # 8220 الرسالة الكبيرة في الأساس هي أن هناك أدلة متزايدة على أن التنوع الثقافي والتنوع البيولوجي مترابطان ، ووجدنا ذلك على نطاق جغرافي جيد إلى حد ما ، & # 8221 قال غورينفلو. & # 8220 إذا كان هذا هو الحال ، فإنه يقدم حجة قوية للسكان الأصليين ليكونوا جزءًا من إدارة النظام البيئي في المواقع التي يعيشون فيها.

& # 8220 من حيث نهج الإدارة ، عندما يكون هناك أكثر من مجموعة لغوية مرتبطة بموقع معين ، فمن المحتمل أن تكون الإستراتيجية هي السماح للأشخاص المرتبطين بالمناطق الفردية بالتعامل مع تلك المجالات ، & # 8221 قال.

بالإضافة إلى اكتشاف أن المتحدثين بلغات السكان الأصليين يعيشون غالبًا في مواقع رفيعة المستوى لليونسكو ، وجد الباحثون أيضًا أن عدد اللغات في هذه المواقع يرتبط بعدد الأنواع التي تشمل نطاقات حدوثها هذه المواقع.

بالنسبة لبيانات لغتهم ، استخدم الفريق Ethnologue ، وهي قاعدة بيانات لغوية تم إنشاؤها في الأصل لترجمة الكتاب المقدس ومجموعة البيانات العالمية الوحيدة للغات التي تحتوي على معلومات جغرافية مفصلة.

& # 8220 قاعدة البيانات بالتأكيد ليست صحيحة تمامًا ، & # 8221 قال Gorenflo. & # 8220 لكنه يظهر أنماطًا رئيسية. & # 8221

بالنسبة لبيانات الأنواع ، استخدم الباحثون الاتحاد الدولي لحفظ الطبيعة والقائمة الحمراء للأنواع المهددة بالانقراض # 8217s والتي تتضمن بيانات نطاق الأنواع. نظروا إلى البرمائيات والثدييات والزواحف ومجموعة من أنواع المياه العذبة. كما استخدموا بيانات من Birdlife International و & # 8220Handbook of the Birds of the World & # 8221 لأنواع الطيور.

& # 8220 ما وجدناه عدديًا هو أنه ضمن مواقع التراث العالمي لليونسكو ، إذا قمت برسم أرقام اللغة مقابل أرقام نطاق الأنواع ، ستجد أن هناك علاقة إيجابية ، & # 8221 قال جورنفلو. & # 8220 قد يكون السبب هو أن المزيد من التعقيد الطبيعي يولد المزيد من التعقيد الثقافي ، على الرغم من أننا لا نعرف على وجه اليقين. & # 8221

كشفت نتائج الدراسة أنه في مواقع اليونسكو في إفريقيا ، تداخلت اللغات الأصلية مع نطاقات أكثر من 8200 نوع في المجموعات التي تم النظر فيها.

فتى ماساي يقف في حقل يحمل عصا في منطقة نجورونجورو المحمية ، تنزانيا. الائتمان: لاري جورينفلو ، ولاية بنسلفانيا

يقترح Gorenflo أنه قد يكون هناك انخفاض في التنوع البيولوجي في هذه المواقع الأفريقية المهمة عالميًا إذا تم تهجير مجموعات السكان الأصليين أو بطريقة ما تأثيرهم على إدارة هذه المناطق المهمشة.

& # 8220 هدفنا النهائي هو محاولة إلقاء نظرة على عدد قليل من الأماكن ومعرفة كيف يمكننا إعادة تصميم استراتيجيات الإدارة وإعادة النظر فيها وجعل السكان الأصليين أكثر انخراطًا في الحوكمة المشتركة. & # 8221

يوفر التركيز على مواقع اليونسكو البارزة هذه أساسًا لإشراك السكان الأصليين في الحكم الذي نأمل أن يمتد إلى أماكن أقل شهرة في إفريقيا وخارجها ، وفقًا لغورينفلو.

إنه يأمل في دراسة مجالات محددة لزيادة فهمهم للعلاقة بين التنوع البيولوجي واللغوي ، مع التركيز أولاً على جبال القوس الشرقي في تنزانيا حيث يحدث الكثير من التنوع اللغوي والبيولوجي في هذه الأمة.

كما يخطط لدراسة فانواتو ، وهي أرخبيل يقع في المنطقة الساخنة للتنوع البيولوجي لجزر ميلانيزيا الشرقية مع تنوع لغوي كثيف بشكل خاص. هناك نقطتان مهمتان للتنوع البيولوجي هما الهند بورما & # 8212 كمبوديا ولاو وفيتنام وميانمار وجنوب الصين & # 8212 وأمريكا الوسطى ، وهما منطقتان حيث التنوع اللغوي مرتفع أيضًا.


مناقشة

قمنا بمسح التركيب البكتيري لعينات البراز من سكان الريف في تنزانيا وبوتسوانا وسكان مقارن من فيلادلفيا في الولايات المتحدة الأمريكية. بين سكان المناطق الريفية في تنزانيا وبوتسوانا ، هناك اختلافات في مستوى السكان في التنوع البكتيري والوفرة. وجدنا أيضًا ارتباطات بين مؤشر كتلة الجسم المضيف وكل من التنوع الميكروبي الكلي (كانت الكائنات الحية الدقيقة الأقل تنوعًا مرتبطة بمؤشر كتلة الجسم الأعلى) ووفرة الأصناف المحددة. يرتبط التشابه الجيني للمضيف بتكوين بكتيري أكثر تشابهًا بين سكان هادزا وماساي. عند المقارنة بين السكان الأفارقة ، نجد أن الترابط الجيني يرتبط بوجود / عدم وجود بكتيريا الأمعاء ، حتى عند حساب الفصل الجغرافي.

تنوع المجتمع البكتيري الذي نلاحظه بين سكان الريف الأفريقي يمكن مقارنته بالتنوع الذي لاحظه جوميز وآخرون. [27] بين مجموعتين من جمهورية إفريقيا الوسطى ، صيادو جامعي باكا ومجموعة مجاورة من المزارعين الناطقين بالبانتو. مسافات UniFrac غير الموزونة بين BaAka و Bantu المجاورة هي ما يقرب من 74٪ من متوسط ​​المسافة بين الولايات المتحدة والمجموعة الأفريقية ، بينما بالنسبة إلى UniFrac الموزون ، فإن هذه النسبة تقارب 70٪. السكان الأفارقة في مجموعتنا أكثر تنوعًا نسبيًا بشكل طفيف استنادًا إلى مسافات UniFrac غير الموزونة (83٪ من المسافة بين الولايات المتحدة الأمريكية وأفريقيا) وقابلة للمقارنة من حيث مسافات UniFrac الموزونة (68٪ من المسافة بين الولايات المتحدة الأمريكية وأفريقيا).

نظرًا لصعوبة المقارنة المباشرة لدراسات الميكروبيوم التي تستخدم أمبليكونات مختلفة لقياسات OTU ، فإننا نضع نتائجنا في سياق التحليل التلوي على مستوى التصنيف من Smits et al. (2017) ، والتي حددت أربع عائلات بكتيرية وشعبة بكتيرية واحدة ترتبط بشكل أساسي بـ (Prevotellaceae, Spirochaetaceae, Succinivibrionaceae) أو صناعيًا (الجراثيم, فيروكوميكروبيا) السكان (ملف إضافي 1: الأشكال S14 ، S15 ، ملف إضافي 2: الجدول S1V). بالإضافة إلى ذلك ، ثلاثة من هذه الأصناف الخمسة (Succinivirbionaceae, Spirochaetaceae، و Prevotellaceae) كانت متغيرة للغاية مع الموسم. مع تضمين مجموعات دراستنا ، يحتوي هذا التحليل التلوي المعدل على بيانات تركيبية بكتيرية من 26 مجموعة سكانية في 17 دولة (34 مجموعة). بالنسبة للفوج الأمريكي المستخدم في هذه الدراسة ، كان متوسط ​​الوفرة في الأصناف الخمسة ضمن الانحراف المعياري للقيم المتوسطة لمجموعة أو أكثر من المجموعات الأمريكية في مشروع الميكروبيوم البشري (ملف إضافي 1: الأشكال S14 ، S15 ، ملف إضافي 2: الجدول S1V) ، مشيرًا إلى أنه ليس بعيدًا عن الدراسات السابقة.

الوفرة النسبية لـ Prevotellaceae في هادزا من دراستنا كان

58٪ ، وهو ما يقرب من عشرة أضعاف الوفرة النسبية 8٪ Prevotellaceae وجدت في هادزا بواسطة شنور وزملاؤه [24] ، على الرغم من أنها تقع ضمن الانحراف المعياري للوفرة النسبية التي أبلغ عنها سميتس وآخرون. [31] (

38٪) (ملف إضافي 1: الأشكال S14 و S15 ، ملف إضافي 2: الجدول S1V). تشير الدراسات السابقة على Hadza (Smits et al. 2017) [31] و Hutterites من الولايات المتحدة الأمريكية [49] إلى أن الأصناف البكتيرية المعوية المتطايرة موسميًا ترتبط بالغذاء المتاح موسمياً. تم أخذ عينات من جبال الحدزة في دراستنا من منتصف أكتوبر حتى أوائل نوفمبر ، وهو أواخر موسم الجفاف وبداية موسم الأمطار ، حيث يبلغ متوسط ​​هطول الأمطار 57 ملم [50]. أخذ شنور وزملاؤه عينات من سكان هادزا في موسم الأمطار خلال شهر يناير [24] ، عندما يكون متوسط ​​هطول الأمطار

146.6 ملم [50]. زيادة وفرة Prevotellaceae في هادزا في دراستنا يتوافق مع الاختلاف الموسمي لهذا التصنيف المذكور في Smits et al. [31]. كما هو الحال مع أي أصناف بكتيرية ومجموعة الدراسة ، فإن الاختلافات في Prevotellaceae يمكن أن تتأثر الوفرة بين دراسات الميكروبيوم في هادزا باستخدام البروتوكولات والكواشف والبادئات المختلفة.

يمكن أن تفسر التقلبات في النظام الغذائي قصير المدى أيضًا بعض التباين الملحوظ بين دراسات الميكروبيوم [51] في قبيلة الهادزا وعينات السكان الأخرى. على الرغم من أننا لم نتمكن من الحصول على معلومات غذائية على مستوى الأفراد أو السكان لمشاركينا في البحث ، فقد أجرينا مراجعة الأدبيات الغذائية لتقديم تقييم نوعي للنظام الغذائي المعاصر في المجموعات السكانية التقليدية المقدمة في هذه الدراسة (انظر الملف الإضافي 2: الجدول S1W والطرق للحصول على معلومات غذائية موسعة). نظرًا لاختلاف أنواع الطعام بين السكان الصناعيين والتقليديين ، فإن التشابه التركيبي بين البانتو والولايات المتحدة جدير بالملاحظة وقد يكون انعكاسًا للتغيرات الغذائية الفردية في البانتو من بوتسوانا والتحول من النظم الغذائية التقليدية إلى الأنظمة الغذائية الصناعية. يتضح من الشكل 2 أن هناك عدم تجانس في ملامح الوفرة البكتيرية داخل البانتو ، حيث ما يقرب من نصف السكان لديهم بكتيريا أمعاء مشابهة للمجموعات الأفريقية الأخرى ، والنصف الآخر به بكتيريا أمعاء أكثر شبهاً بالمجموعة الأمريكية. لم نتمكن من تحديد أي عوامل مضيفة (العمر والجنس ومؤشر كتلة الجسم والموقع) التي تميز هاتين المجموعتين من البانتو بشكل كبير. إذا كنا نلاحظ أن مجموعة سكانية تمر بتغييرات في أنماط الحياة التي تؤثر على بكتيريا الأمعاء ، فإن التغييرات في بكتيريا الأمعاء ليست موحدة عبر السكان. يهدف العمل المستقبلي إلى إقران أبحاث ميكروبيوم الأمعاء الطولية بالمسوحات الغذائية على مستوى الأفراد والسكان سيكون مفيدًا لتحديد مدى تأثير التحولات في الكفاف والنظام الغذائي على التغيرات الميكروبية.

باكتيرويدس تم استخدامه للتمييز بين النامية (منخفضة باكتيرويدس وفرة) والصناعية (عالية باكتيرويدس الوفرة) السكان [22،23،24،25،26،27،28 ، 30] وهي متغيرة بشكل كبير عبر السكان الأفارقة ، مع وفرة أعلى بشكل عام في بوتسوانا من التنزانيين. وجدنا أن التركيب البكتيري المعوي لسكان الولايات المتحدة أقرب إلى سكان بوتسوانا من أي من السكان التنزانيين. على وجه الخصوص ، كان التركيب البكتيري للأمعاء في الولايات المتحدة أكثر تشابهًا مع الرعاة الزراعيين في بوتسوانا بانتو ، وكان لدى 12 فردًا من الرعاة الزراعيين في بوتسوانا بانتو بكتيريا أمعاء لا تختلف اختلافًا كبيرًا عن الأفراد الأمريكيين من حيث التركيبة الموزونة الوفرة. لدى الرعاة الزراعيين في الولايات المتحدة وبوتسوانا من البانتو أدنى مقياسين للتنوع التصنيفي داخل المضيفين واثنين من أعلى مقاييس التنوع بين الأفراد في هذه المجموعة. بوتسوانا أكثر تطوراً من الناحية الاقتصادية من تنزانيا ، وينعكس ذلك في الدخل القومي الإجمالي السنوي للفرد (15.5 ألف دولار في بوتسوانا إلى 1.75 ألف دولار في تنزانيا) ، ونسبة أعلى من سكان بوتسوانا (57٪) من التنزانيين (30٪) يعيشون في المناطق الحضرية [ 52 ، 53]. لا يعيش أي من السكان في دراستنا في مواقع الإعداد الحضري

مسافة 60 كم أو أكثر سيرًا على الأقدام من أقرب مدينة (انظر الملف الإضافي 2: الجدول S1X لمزيد من التفاصيل). من الممكن أن تكون هناك اختلافات على المستوى القطري في مسببات الأمراض ، والصرف الصحي ، وممارسات النظافة ، والوصول إلى وسائل النقل ، أو الوصول الطبي بين تنزانيا وبوتسوانا التي تؤثر على تكوين ميكروبيوم الأمعاء في المناطق الريفية.

إن قبائل هادزا ، وسان ، وسنداوي هم ثلاثة مجموعات صيادون جامعيون حاليون أو سابقون في مراحل مختلفة من الاستقرار أو الانتقال من نمط حياتهم الموروث عن أجدادهم. استقر السنداوي في القرى واعتمدوا ممارسات زراعية رعوية صغيرة في منتصف القرن التاسع عشر [54]. تمتلك Sandawe أكبر بكتيريا α- التنوع في المجموعة ، والذي قد يكون مرتبطًا باختلاطهم الجيني مع السكان المجاورين و / أو مزيج ممارساتهم المعيشية. يمكن أن تؤدي استراتيجيات الكفاف المتنوعة إلى زيادة التنوع البكتيري المعوي (1) بشكل محايد ، من خلال إدخال مجموعة واسعة من الميكروبات بسبب نمط الحياة والنظام الغذائي المتنوع ، أو (2) بشكل انتقائي ، بسبب تكيف المجتمع البكتيري مع بيئات مختلفة. تتوافق قيم تنوع شانون العالية في Sandawe مع "فرضية الاضطراب المتوسط" التي تقترح تعظيم تنوع البكتيريا في ظل ظروف بيئات متقلبة (على سبيل المثال ، النظام الغذائي في هذه الحالة) [55 ، 56].

تعتبر قبيلة الهادزا فريدة من نوعها في هذه المجموعة من حيث أنهم ما زالوا يمارسون الصيد والتجمع إلى حد كبير [57]. تعد بكتيريا الأمعاء الخاصة بهم من القيم المتطرفة من عدة نواحٍ: (أ) لديهم أعلى وفرة من Prevotellaceae و Spirochetaceae [24،25،26،27 ، 30] ، على وجه الخصوص ، الجنس اللولبية داخل الأسرة Spirochetaceae، وهو مكون شائع لميكروبيوم الأمعاء الصياد والجمع [24،25،26،27 ، 30] ومُقَوِّم للمواد النباتية الليفية (السليلوز والزيلان) التي تشكل مكونًا كبيرًا من وجبات هادزا الغذائية [24] ، (ب) تعتبر هادزا قيمًا متطرفة في UniFrac PCoA غير الموزون ، مما يشير إلى أن بكتيرياها ، من حيث الوجود / الغياب ، هي الأكثر تباينًا من الناحية التطورية مع السكان الأفريقيين الآخرين ، ميكروبيوم مميز بشكل ملحوظ بين الجنسين ، (د) بكتيريا القناة الهضمية الشائعة في هادزا هي أكثر تجانسًا من الناحية التطورية عبر السكان مقارنة بجميع المجموعات السكانية الأخرى في هذه الدراسة ، و (هـ) الاختلاف داخل السكان في بكتيريا الأمعاء يرتبط بالعلاقة بين الأفراد ، حيث يميل المزيد من الأفراد ذوي الصلة إلى أن يكون لديهم تكوين بكتيري أكثر تشابهًا (كلا من الوجود / الغياب والوفرة المرجحة). تؤكد الاختلافات في الجينات البكتيرية بين الجنسين في الحدزا التي لاحظناها اكتشافًا سابقًا للاختلافات بين الجنسين في ميكروبيوم أمعاء هادزا [24] ، وقد تُعزى جزئيًا إلى التقسيم الجنسي للمخاض والاختلاف في تناول الطعام [24]. لدى رجال ونساء الهادزا أنماط نشاط مختلفة ، حيث يتنقل الرجال بشكل كبير من الباحثين عن الطعام ولحوم الطرائد ، في حين أن نساء الهادزا يبحثن عن المواد المحلية وقد ينخرطن في "تناول وجبات خفيفة" بشكل متكرر على الأطعمة الغنية بالألياف أكثر من الرجال [58 ، 59 ].

الماساي في تنزانيا والهيريرو في بوتسوانا هما شعبان رعيان للماشية يعيشان بالقرب من الحيوانات الأليفة ولديهما مكوّن ألبان كثيف في نظامهما الغذائي [60]. ومع ذلك ، فإن بكتيريا Maasai و Herero gut ليست أكثر تشابهًا مع بعضها البعض مقارنةً بالسكان المجاورين الآخرين في بلدانهم. يتمتع الماساي ، مثل قبيلة الهادزا ، بتمييز كبير في المجتمعات البكتيرية بين الجنسين. يتولى رجال الماساي مسؤولية الإشراف على الماشية ورعيها [60 ، 61] بينما تدير النساء تقليديًا الأسرة ، والإشراف على إنتاج الحليب من الحيوانات وتوزيع الحليب (أو البيع) ، والإشراف على الماشية الصغيرة (الماعز والأغنام) [60 ، 61]. يمكن أن يؤثر فصل العمل والوقت الذي يقضيه الرجال في رعاية الماشية عن المنزل [62] في أنواع وكميات الطعام التي يتناولها الرجال مقارنة بالنساء.

عبر المجموعات السكانية الأفريقية السبعة ، نجد علاقة سلبية كبيرة بينها α و β-التنوع ، الذي يؤكد الاتجاه الذي لوحظ سابقًا بين أزواج من السكان الغربيين وغير الغربيين [22،23،24،25،26،27،28]. العديد من الآثار المترتبة على هذا الاتجاه العام: أولا ، العلاقة السلبية بين α و β-diversity exists among a set of non-Western populations practicing largely traditional subsistence lifestyles, demonstrating that the correlation is not entirely a Western versus non-Western phenomenon second, the correlation is not associated with the particular subsistence lifestyle and third, the correlation is more significant for unweighted β-diversity than for abundance weighted β-diversity. These three points, and the fact that the correlation is negative, are consistent with a neutral, diffusion-limited process accounting for most phylogenetic differences in gut microbiome communities between the African populations in our study. This does not argue against selection acting on specific bacteria according to their niche role, only that selection on broad subsistence type does not appear to determine the overall phylogenetic distance between populations [63].

The contribution of host genetics to gut microbiome composition remains an open question, with studies finding evidence for heritability of relative bacterial abundances or specific taxa [15, 63,64,65,66,67,68], and alternately, estimating that host genetics explain only a minor percentage of microbiome variation [69]. We do not know whether the observed correlations between bacterial composition and host genetic similarity that we find in the within-population analysis of the Hadza and Maasai, or in the joint analysis of geographic and relatedness across all population, is tracking differences in specific genetic factors that mediate interactions with commensal microbiota (e.g., inflammation response or mucin production genes), or the tendency for closely related individuals to live and/or work in the same places and hence have a greater degree of shared environment compared to unrelated individuals. The bacterial compositional differences seen between countries, between populations within a country, and the significant dependence on the geographic distance between individuals in a linear model, underscore the importance of physical separation on the distribution of gut bacteria among population groups. Longitudinal studies may be may be required to understand whether these correlations are plausibly due to bacterial dynamics within a population, while much larger cohorts are required for adequately powered statistical tests of whether these correlations are due to heritable host genetic factors.

The functional differences of the predicted metagenomic content of the gut microbiomes supports the hypothesis that there are both country-level and population-level differences in the distribution of functional pathways among the gut bacteria. We find that most imputed KEGG pathways that are more enriched in the USA compared to the two African countries as a whole are also more enriched in Botswana than in Tanzania. KEGG pathways with this enrichment pattern include categories that relate to the degradation of industrial compounds and by-products, such as bisphenol, xylene, DDT, and styrene. This pattern possibly reflects selection for increasing the abundance of bacteria that can degrade or metabolize environmental xenobiotic compounds.

The imputed bisphenol degradation pathway also has highest frequency in the USA, followed by Botswana, then Tanzania. Bisphenol is a common industrial organic compound used in many plastics and epoxies. The sampled African populations live far from industrial centers and arguably have less contact with plastics and industrial by-products compared to the US individuals consequently, the frequency pattern of the bisphenol degradation pathway could indicate that the presences of bisphenol is influencing the US gut microbiome. A similar argument applies to the higher frequencies of imputed styrene degradation and xylene degradation pathways in the USA compared to Botswana and Tanzania.

Within Africa, we find that Botswana has a higher frequency of these industrial compound degradation pathways compared to Tanzania, including imputed DDT degradation pathways. Interestingly, Botswana, but not Tanzania, is one of nine countries worldwide that uses indoor residence spraying of traditional structures for control of malaria-carrying mosquitos [70, 71]. These results suggest potential metagenomic adaptation to increased exposure to industrial compounds in western populations, and to DDT in Botswanans.

There are caveats to interpretation of PICRUSt results we do not know with certainty what the sources are that may explain these differences in imputed functional enrichment. Additionally, imputed gene content from reference strains may not adequately capture the gene content in strains that have diverged due to, for example, horizontal gene transfer and selection (e.g., antibacterial resistance). Shotgun sequencing of the gut bacteria will be required to directly verify the metagenomic functional differences observed here and to investigate potentially novel bacterial strains found in these Africa populations. The US population sampled here is the only population from an urban city in our study, which we may reasonably expect to contain more industrial pollutants in the general environment than in the environment of any of the populations we sampled in Africa. Consequently, it would be of interest to sample populations from Botswana and Tanzania that reside in major urban centers where there is more exposure to industrial pollutants, to see if their gut bacteria are enriched for functions more similar to what we see in the US population with regard to industrial by-product degradation and xenobiotic metabolism.


Frequently bought together

إعادة النظر

"I'll be shocked if there's another book this year as important as Charles Murray's Coming Apart ."―p.p1 David Brooks, The New York Times

"Mr. Murray's sobering portrait is of a nation where millions of people are losing touch with the founding virtues that have long lent American lives purpose, direction and happiness."―p.p1 وول ستريت جورنال

"[An] incisive, alarming, and hugely frustrating book about the state of American society."―p.p1 Bloomberg Businessweek

"' Coming Apart brims with ideas about what ails America."―p.p1 اقتصادي

"[A] timely investigation into a worsening class divide no one can afford to ignore."―p.p1 Publisher's Weekly

"[Murray] argues for the need to focus on what has made the U.S. exceptional beyond its wealth and military power. religion, marriage, industriousness, and morality."―p.p1 Booklist (Starred Review)

نبذة عن الكاتب


مؤسسة العلوم الوطنية - حيث تبدأ الاكتشافات

First complete genome reveals high genetic diversity despite recent brush with extinction


High genomic diversity is good news for California condor.


June 3, 2021

Despite almost being driven to extinction, the California condor has a high degree of genetic diversity that bodes well for its long-term survival, according to a U.S. National Science Foundation-funded analysis by University of California researchers.

Nearly 40 years ago, the state's wild condor population was down to a perilous 22. That led to inbreeding that could have jeopardized the population's health and narrowed the bird's genetic diversity, which can reduce its ability to adapt to changing environmental conditions.

In comparing the complete genomes of two California condors with those of an Andean condor and a turkey vulture, UC San Francisco and UC Berkeley scientists found genetic evidence of inbreeding over the past few centuries but, overall, a wealth of diversity across most of the genome.

"You need genetic diversity to adapt, and the more genetic diversity they [California condors] have, hopefully, the more chance they have to adapt and persist," said Jacqueline Robinson, lead author of a paper in the journal علم الأحياء الحالي. "Our study is the first to begin quantifying diversity across the entire California condor genome, which provides us a lot of baseline information and will inform future research and conservation."

The health of the bird's genome is probably due to the species' great abundance in the past. Robinson and her colleagues used statistical techniques to estimate the condor's historical population and found that it was far more abundant across the United States a million years ago than the turkey vulture, America's most common vulture today. The bird likely numbered in the tens of thousands, soaring and scavenging from New York to Florida to California and into Mexico.

"They have this legacy of high genetic diversity from their former abundance, so I think there is a chance that we could manage the population going into the future to maintain the genetic diversity they have now and not have any further losses," Robinson said.


12: Population Diversity - Biology

PART IV. EVOLUTION AND ECOLOGY

12. Diversity Within Species and Population Genetics

12.5. Genetic Diversity in Domesticated Plants and Animals

Humans often work with small, select populations of plants and animals in order to artificially construct specific genetic combinations that are useful or desirable. This is true of plants and animals used for food. If we can produce domesticated animals and plants with genetic characteristics for rapid growth, high reproductive capacity, resistance to disease, and other desirable characteristics, we can supply ourselves with energy in the form of food. Several processes are used to develop such specialized populations of plants and animals. Most have the side effect of reducing genetic diversity.

Recall that cloning is the process of reproducing organisms asexually, so that large numbers of genetically identical individuals are produced. These individuals are called clones.

Plants are easy to work with in this manner, because we can often increase the numbers of specific organisms by asexual (without sex) reproduction. Potatoes, apple trees, strawberries, and many other plants can be reproduced by simply cutting the original plant into a number of parts and allowing these parts to sprout roots, stems, and leaves. If a single potato has certain desirable characteristics, it can be reproduced asexually. All of the individual potato plants reproduced asexually would be genetically identical and would show the same desired characteristics. Figure 12.9 shows how a clone can be developed.

FIGURE 12.9. Cloning Plants from Cuttings

All the Peperomia houseplants in the last figure (e) were produced asexually from cuttings and are identical genetically. (a-c) The original plant is cut into pieces. Then, (d) the cut ends are treated with a growth stimulant and placed in moist soil. (e) Eventually, the pieces root and grow into independent plants.

The cloning of most kinds of domesticated animals is much more difficult than the cloning of plants. Even though this is not as yet a practical method of producing animals, in recent years, many kinds of animals have been cloned (table 12.2). The process involves the substitution of a nucleus from a mature animal for the nucleus of an egg. This cell is then stimulated to develop as an embryo. There is a high rate of failure, but the goals of animal cloning are the same as those of plant cloning: the production of genetically identical individuals.

Country Where Cloning Occurred

Humans can bring together specific genetic combinations in either plants or animals by selective breeding. Because sexual reproduction tends to generate new genetic combinations rather than preserve desirable combinations, the mating of individual organisms must be controlled to obtain the desirable combination of characteristics. Selective breeding involves the careful selection of individuals with specific desirable characteristics and their controlled mating, with the goal of producing a population that has a high proportion of individuals with the desired characteristics.

Through selective breeding, some varieties of chickens have been developed that grow rapidly and are good for meat. Others have been developed to produce large numbers of eggs. Often, the development of new varieties of domesticated animals and plants involves the crossing of individuals from different populations. For this technique to be effective, the desirable characteristics in each of the two varieties should have homozygous genotypes. In small, controlled populations, it is relatively easy to produce individuals that are homozygous for a specific trait. To make two characteristics homozygous in the same individual is more difficult. Therefore, such varieties are usually developed by crossing two different populations to collect several desirable characteristics in one organism. Intraspecific hybrids are organisms that are produced by the controlled breeding of separate varieties of the same species.

Occasionally, interspecific hybrids—hybrids between two species—are produced as a way of introducing desirable characteristics into a domesticated organism. Because plants can be reproduced by cloning, it is possible to produce an interspecific hybrid and then reproduce it by cloning. For instance, the tangelo is an interspecific hybrid between a tangerine and a grapefruit. An interspecific hybrid between cattle and the American bison was used to introduce certain desirable characteristics into cattle.

In recent years, scientific advances in understanding DNA have allowed specific pieces of genetic material to be inserted into cells. This has greatly expanded scientists’ ability to modify the characteristics of domesticated plants and animals. The primary goal of genetic engineering is to manipulate particular pieces of DNA and transfer them into specific host organisms, so that they have certain valuable characteristics. These topics were dealt with in greater detail in chapter 11.

The Impact of Monoculture

Although some of the previously mentioned techniques have been used to introduce new genetic information into domesticated organisms, one of the goals of domestication is to produce organisms that have uniform characteristics. In order to achieve such uniformity, it is necessary to reduce genetic diversity. Agricultural plants have been extremely specialized through selective breeding to produce the qualities that growers want. Most agriculture in the world is based on extensive plantings of the same varieties of a species over large expanses of land. This agricultural practice is called monoculture (figure 12.10). It is certainly easier to manage fields in which only one kind of plant is growing, especially when herbicides, insecticides, and fertilizers are tailored to meet the needs of specific crop species. However, with monoculture comes a significant risk. Because these organisms are so similar, if a new disease comes along, most of them will be affected in the same way and the whole population may be killed or severely damaged.

This wheat field is an example of monoculture, a kind of agriculture in which large areas are exclusively planted with a single crop with a very specific genetic makeup. Monoculture makes it possible to use large farm machinery, but it also creates conditions that can encourage the spread of disease because the plants have reduced genetic diversity.

Our primary food plants and domesticated animal species are derived from wild ancestors that had genetic combinations that allowed them to compete successfully with other organisms in their environment. When humans reduce genetic diversity by developing special populations with certain desirable characteristics, other valuable genetic information is lost from the gene pool. When we select specific, good characteristics, we often get harmful ones along with them. Therefore, these “special” plants and animals require constant attention. Insecticides, herbicides, cultivation, and irrigation are all used to aid the plants and animals we need. In effect, these plants are able to live only under conditions that people carefully maintain (figure 12.11).

Because our domesticated organisms are so genetically similar, there is a great danger that an environmental change or new disease could cause great damage to our ability to produce food. In order to protect against such disasters, gene banks have been established. Gene banks consist of populations of primitive ancestors of modern domesticated plants and animals (figure 12.12). By preserving these organisms, their genetic diversity is available for introduction into our domesticated plants and animals if the need arises.

FIGURE 12.11. Cash Crops Require Constant Attention

The photograph shows a portion of a plantation where native forest has been cleared for the planting of bananas. However, without constant attention, native rainforest plants encroach back into the bananas.

FIGURE 12.12. The Banking of Genes

Plant growers and breeders send genetic material, such as seeds, to the National Seed Storage Laboratory in Ft. Collins, Colorado, where it is stored at extremely cold temperatures to prevent deterioration. Gene banks will play an ever-increasing role in preserving biodiversity as the rate of extinction increases.

12. How do the genetic combinations in clones and sexually reproducing populations differ?

13. How is a clone developed? What are its benefits and drawbacks?

14. How is an intraspecific hybrid formed? What are its benefits and drawbacks?

15. Why is genetic diversity in domesticated plants and animals reduced?

If you are the copyright holder of any material contained on our site and intend to remove it, please contact our site administrator for approval.


مؤسسة العلوم الوطنية - حيث تبدأ الاكتشافات


Sparkling Lake, Wis., after removal of invasive rusty crayfish: its ecosystem once again sparkles.


August 3, 2007

Is biodiversity important for predicting human impacts on ecosystems? If diverse ecosystems were, as a consequence, more stable, the answer would be yes.

However, stability is not one, simple property of an ecosystem and there is no one, simple relationship between diversity and stability, say ecologists Tony Ives and Steve Carpenter of the University of Wisconsin at Madison.

In the last 20 years, ecologists have performed experiments on diversity and stability, manipulating diversity (number of species) at small scales, then measuring one of several kinds of stability.

While these studies have taught us a lot about how diversity affects some types of stability, they don't necessarily tell us how stable ecosystems will be against human impacts, say Ives and Carpenter.

Ecologists should turn the question on its head, the researchers believe: rather than focusing on how diversity affects stability, scientists might make faster progress by focusing on stability first.

"Humans don't change 'just' biodiversity," said Ives. "Humans cause major environmental changes to ecosystems, like acidifying lakes or cutting down forests, with changes in biodiversity often a by-product.

"Rather than how biodiversity affects stability, we should be asking how environmental change affects the stability of many aspects of ecosystems, including diversity."

People often equate stable with good, unstable with bad, said Carpenter. But that thinking may be dead wrong.

"Anybody who has fought the very stable population of dandelions on their front lawn," he said, "or the increasingly predictable algal blooms in lakes like Mendota in downtown Madison [Wisconsin], knows that stable isn't necessarily good. Everyone would like to make components of ecosystems like these unstable enough to disappear."

In fact, environmental management is the management of stability, destabilizing unwanted situations while stabilizing preferred situations, Carpenter said.

Ives' and Carpenter's conclusion is that ecologists are still far from understanding how many ecosystems work. There are no short-cuts, they say, and it might be impossible to extrapolate from one ecosystem (or one experimental plot) to other ecosystems.

"The best argument for preserving biodiversity is still the cautionary principle," said Ives. "Given that we know little, it makes sense not to change much."

Ives and Carpenter published a review paper on stability and diversity of ecosystems in the journal علم on July 6, 2007.

Their research is funded by the National Science Foundation's Division of Environmental Biology, Long-Term Ecological Research (LTER) Program's North Temperate Lakes site in Wisconsin.

-- Cheryl Dybas, NSF (703) 292-7734 [email protected]


Sparkling Lake, Wis., before the removal of rusty crayfish, an invasive species, from its waters.
ائتمان وإصدار أكبر

Investigators
Anthony Ives
Stephen Carpenter

Related Institutions/Organizations
جامعة ويسكونسن ماديسون

المواقع
ويسكونسن

Related Websites
NSF LTER Program: http://www.lternet.edu
North Temperate Lakes LTER Site: http://www.lternet.edu/sites/ntl/


Sparkling Lake, Wis., before the removal of rusty crayfish, an invasive species, from its waters.
ائتمان وإصدار أكبر


12: Population Diversity - Biology

Plant Diversity (سابقا Plant Diversity and Resources) is an international plant science journal that publishes substantial original research and review papers that

  • advance our understanding of the past and current distribution of plants,
  • contribute to the development of more phylogenetically accurate taxonomic classifications,
  • present new findings on or insights into evolutionary processes and mechanisms that are of interest to the community of plant systematic and evolutionary biologists.

While the focus of the journal is on biodiversity, ecology and evolution of East Asian flora, it is not limited to these topics. Applied evolutionary issues, such as climate change and conservation biology, are welcome, especially if they address conceptual problems. Theoretical papers are equally welcome. Preference is given to concise, clearly written papers focusing on precisely framed questions or hypotheses. Papers that are purely descriptive have a low chance of acceptance.

Fields covered by the journal include:

  • plant systematics and taxonomy
  • evolutionary developmental biology
  • reproductive biology
  • phylo- and biogeography
  • evolutionary ecology
  • علم الأحياء السكانية
  • conservation biology
  • palaeobotany
  • molecular evolution
  • comparative and evolutionary genomics
  • علم وظائف الأعضاء
  • الكيمياء الحيوية

Plant Diversity publishes original articles, review articles, short letters, modeling/theory and methods articles, rapid reports and special thematic issues.

The journal is affiliated with Kunming Institute of Botany, Chinese Academy of Sciences and Botanical Society of China.


شاهد الفيديو: النمو السكاني للإنسان. الأحياء. علوم الأحياء والبيئة (شهر فبراير 2023).