基因库

基因库是指一个特定时间点上一个群体所拥有的全部基因的集合。它指的是一个物种内部所有基因及其组合，包括不同基因位点上存在的等位基因。本质上，它包含了该物种特定种群的所有遗传信息。

基因库的概念是由俄罗斯遗传学家亚历山大·谢尔盖耶维奇·谢列布罗夫斯基提出的。它主要指的是一个物种内部巨大的遗传多样性库。它包含了给定基因位点上存在的所有等位基因以及所有基因，无论其是否表达。基因库对于强大的种群是必需的。

基因库概念大纲

基因库的另一个概念是生物适应度，即基因库通过自然选择生存的能力。它决定了一个物种是否能够承受其生态系统的变化，如果不能，它可能会被淘汰。

生物适应度是一个物种通过生态系统的变化而生存的能力。它由基因库中等位基因的多样性决定；高遗传多样性导致更高的适应度，另一方面，低多样性可能导致适应度下降和灭绝的可能性增加。

遗传多样性低的物种如果通过基因漂移等现象提高了其生物适应度，仍然可以生存。基因漂移可以改变特定基因变异的频率。它可以引入对不断变化的环境条件更适应的新基因变异，并在基因库多样性低的情况下提高物种的生物适应度。基因库本身并不代表生物适应度，而是提供了关于种群多样性的信息。

基因库的重要变化

种群基因库的变化会影响遗传多样性，并受到突变、自然选择和基因漂移等进化机制的影响。这些变化对于物种应对环境变化而生存至关重要。

遗传变异产生了种群的多样性，使个体能够适应不断变化的环境。人类基因库随着人们从赤道地区迁往北方气候而发生变化，导致皮肤色素变浅，以增加维生素 D 的吸收。这些遗传变化成为该地区个体基因库不可或缺的一部分。

种群的基因库表明了等位基因的多样性，并可能影响物种适应和进化的能力。遗传多样性是各种过程导致种群基因库中产生单一或多个遗传变异的特征。尽管相关，但这些术语不能互换使用，因为每个术语代表不同的因素。

基因库的类型

哈伦和韦特为作物分类确定了三种基因库。

1. 主要基因库：它包括同一物种的成员，它们可以轻松地相互杂交，产生具有正常基因分离和易于基因转移的肥沃杂交种。
2. 次要基因库：它包括与主要基因库密切相关的物种。可以产生杂交种，但它们可能生育力较低且存在遗传问题。然而，仍然存在产生各种杂交种的可能性。
3. 三级基因库：它包括不能与主要基因库产生杂交种的物种。它被认为是基因库的浅层。

基因库的例子

• 早期人类在大约 60,000-70,000 年前从非洲迁往欧洲和中东。遗传变化导致皮肤变浅，以帮助他们在寒冷的天气中吸收更多的紫外线。这些变化成为他们基因库的一部分，并帮助他们进化。
• 土豆从南美洲来到欧洲，在那里成为主食。由于爱尔兰所有种植的土豆基因库都很小，一种叫做晚疫病的真菌疾病摧毁了整个作物，导致 19 世纪中叶有一百万人死于饥饿。
• 人类活动威胁着各种动物物种的栖息地，导致它们的种群变得碎片化并相互杂交。这导致基因库变小，使它们更容易患上疾病。
• 保护荒野地区对于物种和作物的生存至关重要，因为它们包含代表这些生物未来的基因库。这对于确保我们自身的生存至关重要。

基因库的意义

基因库较大的种群拥有更多的遗传多样性，并且由于存在保护它们的基因，它们能够更好地应对疾病爆发或环境变化。每个基因都有特定的功能，例如提供对疾病的抵抗力或对恶劣气候的耐受性。

基因库较小的种群面临遗传疾病、畸形和不育的风险，这可能导致濒危或灭绝。基因库庞大的种群有更好的生存机会。

植物的遗传多样性和新品种的开发依赖于主要的基因库中心，它们提供对环境压力的抵御能力、改善的营养含量以及对害虫和疾病的抵抗力。

在过去 150,000 年里，智人（Homo sapiens）的基因库在全球范围内是相连的，任何种群的个体都可以与其他种群的个体生育健康的后代，无论距离多远。此外，基因库有助于植物育种者选择种质资源进行杂交以改良植物。

结论

基因库是一个物种所有基因的集合。更大的基因库拥有更多的多样性，并且能够更好地应对环境压力。基因库有助于确定基因频率，从而深入了解种群中存在的基因种类和类型。

主要的基因库中心对于植物遗传多样性和生产能够抵御环境压力、具有更好的营养价值并对病虫害更具抵抗力的新作物种类至关重要。

常见问题

1 小种群规模的遗传效应是什么？

保护主义者担心小种群中遗传多样性的丧失。在处理小群体时，需要考虑两种遗传变化。

i) 群体内的纯合水平是指一个人位点上包含纯合等位基因的百分比。这很重要，因为大多数有害等位基因只有在它们是纯合的时才有害。

ii) 物种中的遗传变异水平可以是单态的（monomorphic）或多态的（polymorphic）。单态性意味着种群中存在相同的基因的一些不同等位基因，而多态性意味着存在多个等位基因。小种群更容易因基因漂移和杂交等因素而发生遗传多样性变化。

2 基因会改变吗？

种群的基因库可以通过突变、自然选择和基因漂移来进化，因此它可以改变。

3 基因库中基因的大小是多少？

人类基因库包含了我们 DNA 中估计的 19,000-20,000 个基因的所有变异。

4 什么会增加基因库变异？

通过基因重复、突变或其他过程可以产生新的基因和等位基因，从而增加遗传变异。繁殖速度快的种群在其世代内往往具有更高水平的遗传变异。

5 个体是否拥有有限的基因？

尽管人们普遍认为人类多样性很高，但人类的遗传多样性相对较低。这可以通过随机选择个体基因组中的一个基因来证明，因为人类只拥有从父母那里继承的每种基因的两份拷贝。