FLUSSO GENICO: MECCANISMO, CONSEGUENZE ED ESEMPI - BIOLOGIA - 2025

Il flusso di geni o flusso genico, in biologia, si riferisce al movimento di geni da una popolazione all'altra. Generalmente, il termine è usato come sinonimo di processo migratorio - nel suo senso evolutivo.

Nel suo uso comune, la migrazione descrive il movimento stagionale degli individui da una regione all'altra, alla ricerca di condizioni migliori o per scopi riproduttivi. Tuttavia, per un biologo evoluzionista, la migrazione implica il trasferimento di alleli da un insieme di geni tra le popolazioni.

Fonte: Jessica Krueger, da Wikimedia Commons

Alla luce della genetica delle popolazioni, l'evoluzione è definita come il cambiamento delle frequenze alleliche nel tempo.

Seguendo i principi dell'equilibrio di Hardy-Weinberg, le frequenze varieranno ogni volta che c'è: selezione, mutazione, deriva e flusso genico. Per questo motivo il flusso genico è considerato una forza evolutiva di grande importanza.

Meccanismi di flusso genico

I meccanismi e le cause che originano il movimento dei geni in una popolazione sono fortemente legati alle caratteristiche intrinseche del gruppo di studio. Può verificarsi a causa dell'immigrazione o dell'emigrazione di determinati individui in uno stato riproduttivo o può derivare dal movimento dei gameti.

Ad esempio, un meccanismo può essere la dispersione occasionale di forme giovanili di una specie animale in popolazioni distanti.

Nel caso delle piante, i meccanismi sono più facili da definire. I gameti delle piante vengono trasportati in modi diversi. Alcuni lignaggi utilizzano meccanismi abiotici, come l'acqua o il vento, che possono trasportare geni a popolazioni distanti.

Allo stesso modo, c'è la dispersione biotica. Molti animali frugivori partecipano alla dispersione dei semi. Ad esempio, ai tropici, uccelli e pipistrelli svolgono un ruolo cruciale nella dispersione di piante di grande importanza per gli ecosistemi.

In altre parole, la velocità di migrazione e il flusso genico dipendono dalla capacità di dispersione del lignaggio studiato.

Migrazione ed equilibrio di Hardy-Weinberg

Per studiare l'effetto della migrazione sull'equilibrio di Hardy-Weinberg, il modello dell'isola viene spesso utilizzato come semplificazione (modello di migrazione isola-continente).

Poiché la popolazione dell'isola è relativamente piccola, rispetto alla popolazione della terraferma, qualsiasi trasferimento di geni dall'isola alla terraferma non ha alcun effetto sul genotipo e sulle frequenze alleliche della terraferma.

Per questo motivo, il flusso genico avrebbe un effetto solo in una direzione: dalla terraferma all'isola.

Le frequenze alleliche variano?

Per comprendere l'effetto dell'evento migratorio sull'isola, si consideri l'esempio ipotetico di un locus con due alleli A ₁ e A ₂ . Dobbiamo scoprire se il movimento dei geni verso l'isola causa variazioni nelle frequenze alleliche.

Supponiamo che la frequenza dell'allele A ₁ sia uguale a 1 - il che significa che è fisso nella popolazione, mentre nella popolazione continentale è l'allele A ₂ che è fisso. Prima della maturazione degli individui sull'isola, 200 individui migrano verso di essa.

Dopo il flusso genico, le frequenze cambieranno, e ora l'80% sarà "nativo", mentre il 20% sarà nuovo o continentale. Con questo semplice esempio, possiamo dimostrare come il movimento del gene porta al cambiamento della frequenza degli alleli, un concetto chiave nell'evoluzione.

Conseguenze del flusso genico

Quando c'è un flusso marcato di geni tra due popolazioni, una delle conseguenze più intuitive è che questo processo è responsabile della diluizione delle possibili differenze tra le due popolazioni.

In questo modo, il flusso genico può agire nella direzione opposta rispetto ad altre forze evolutive che cercano di mantenere differenze nella composizione dei serbatoi genetici. Come il meccanismo della selezione naturale, per esempio.

Una seconda conseguenza è la diffusione di alleli benefici. Supponiamo che per mutazione sorga un nuovo allele che dia un certo vantaggio selettivo ai suoi portatori. Quando c'è migrazione, il nuovo allele viene trasportato a nuove popolazioni.

Flusso genico e concetto di specie

Il concetto biologico di specie è ampiamente conosciuto ed è sicuramente il più utilizzato. Questa definizione si adatta allo schema concettuale della genetica delle popolazioni, poiché coinvolge il pool genico, l'unità in cui cambiano le frequenze alleliche.

In questo modo, per definizione, i geni non passano da una specie all'altra - non c'è flusso genico - e per questo motivo le specie presentano alcune caratteristiche che ne consentono la differenziazione. Seguendo questa linea di idee, il flusso genico spiega perché le specie formano un "cluster" o raggruppamento fenetico.

Inoltre, l'interruzione del flusso genico ha conseguenze cruciali nella biologia evolutiva: porta - nella maggior parte dei casi - a eventi di speciazione o alla formazione di nuove specie. Il flusso di geni può essere interrotto da diversi fattori, come l'esistenza di una barriera geografica, le preferenze a livello di corteggiamento, tra gli altri meccanismi.

È vero anche il contrario: l'esistenza del flusso genico contribuisce a far sì che tutti gli organismi in una regione rimangano come un'unica specie.

Esempio

La migrazione del serpente Nerodia sipedon è un caso ben documentato di flusso genico da una popolazione continentale a un'isola.

La specie è polimorfa: può avere un pattern di bande significativo o nessuna banda. In una semplificazione, la colorazione è determinata da un locus e due alleli.

In termini generali, i serpenti del continente sono caratterizzati dall'esibizione del modello di bande. Al contrario, quelli che abitano le isole non le possiedono. I ricercatori hanno concluso che la differenza morfologica è dovuta alle diverse pressioni selettive a cui è sottoposta ciascuna regione.

Sulle isole, gli individui tendono a prendere il sole sulla superficie delle rocce vicino alla riva della spiaggia. L'assenza di bande è stata dimostrata per facilitare il camuffamento sugli scogli delle isole. Questa ipotesi potrebbe essere testata utilizzando esperimenti di etichettatura e riconquista.

Per questo motivo adattivo, ci aspetteremmo che la popolazione dell'isola fosse composta esclusivamente da organismi non fasciati. Tuttavia, questo non è vero.

Ogni generazione arriva un nuovo gruppo di organismi a bande dal continente. In questo caso, la migrazione agisce come una forza contro la selezione.

Riferimenti

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