Ekologie, ekogenetika

Ekologie populací

Populací nazýváme soubor jedinců téhož druhu obývající v daném časovém období určité území.

Populační ekologie zkoumá vliv ekologických faktorů na populace (demekologie).

V populaci jsou jedinci rozmístěni tak, aby každý měl pravděpodobnost podílet se na reprodukci potomstva populace. Jedná se tedy o živý sytém, v němž se neprojevují jenom biologické vlastnosti jedinců, ale i biologické vlastnosti celé skupiny. Populace tak může: růst, stárnout, diferencovat se, udržovat se, mít určitou strukturu, natalitu, mortalitu, rozptyl, … Populační ekologie umožňuje zkoumat tyto vlastnosti, přispívá tím k dokonalejšímu poznání genofondu přírody.

Disperze

Disperze (rozptyl) – rozmístění jedinců v populaci, informuje o umístění jedinců v obývaném prostoru. Dělí se:

• lineární;
• plošná;
• prostorová.

Hustota populace

• S rozmístěním jedinců souvisí hustota populace – je dána počtem jedinců na jednotku plochy – abundance.

Hustota populace podléhá druhově podmíněným změnám:

• oscilace (kolísání početnosti během 1 roku);
• fluktuace (kolísání početnosti během více let, výsledek mortality a natality).

• Některé druhy se čas od času přemnožují. Fáze přemnožení: gradace → gradační vrchol → kulminace → retrogradace → latence → pregradace → progrese s novým gradačním vrcholem.
• Na kolísání početnosti populací mají vliv: klimatické podmínky, nemoci, zásahy člověka, …
• V důsledku nerovnoměrného rozložení životně důležitých složek prostředí jsou živočichové rozptýleni v krajině nenáhodně a nerovnoměrně.
• Roli hraje i sociální struktura populace a poměr pohlaví.

Věková struktura populace

• Další charakteristikou populace je její věková struktura. Z tohoto hlediska můžeme dělit populace do 3 kategorií:

1. preproduktivní;
2. produktivní;
3. postproduktivní (staří jedinci).

• Natalita (množivost) je přímo závislá na rychlosti metabolismu a nepřímo závislá na velikosti.
• Mortalita (úmrtnost).

Živočišná populace podléhá jakési prostorové aktivitě, a to jednak při pohybu v důsledku expanze druhu, nebo taky za teplem, kvůli rozmnožování, za potravou, … Zajímavá je vertikální aktivita (kamzík).

Významným znakem je forma populačního růstu:

1. uzavřený růst (křivka písmene S) – maximální hustota populace kolísá kolem tzv. únosné kapacity prostředí;
2. otevřený růst (křivka písmene J) – na počátku pozvolný nárůst, pak prudký vzestup a nakonec strmý pokles.

Ekogenetika

• Studuje dědičně podmíněné rozdíly reakce osob na fyzikální, biologické a chemické vlivy prostředí, tedy interakce genetických faktorů s faktory prostředí (angl. gene-environment interactions, GxE).
• Pro některé kategorie GxE se vydělily specifické podobory ekogenetiky, např. farmakogenetika, nutrigenetika, toxikogenetika, aktigenetika apod.
• Pozornost je věnována především alelám, jejichž účinek vede k disproporčnímu, biologicky/klinicky významnému zcitlivění jejich nositele vůči škodlivému (rizikové alely) nebo blahodárnému (protektivní alely) působení daného faktoru prostředí.
• Interakce mezi genetickými faktory a prostředím může zahrnovat jedinou genetickou variantu s výrazným účinkem (ztrátová mutace fenylalaninhydroxylázy v interakci s dietním přívodem fenylalaninu v rámci patogeneze fenylketonurie), ale i velké množství rizikových/protektivních alel souhrnně zcitlivujících k účinku environmentálního agens.

Fyzikální vlivy

• UV záření – silný mutagen pro jednobuněčné organismy. U člověka v malém množství potřebný pro tvorbu vitaminů. Ochranu zabezpečuje pigment.
• Pigmentace je polygenně dědičná, míra ochrany je dána genotypem.
• UV záření vyvolává mutace, ty jsou odstraňovány činností reparačních enzymů. Osoby s poruchami reparace mají zvýšené riziko malignit.
• Choroby spojené s citlivostí na UV záření:

• Xeroderma pigmentosum je autosomálně recesivní onemocnění. Kůže je extrémně citlivá na sluneční světlo, na exponovaných místech se tvoří v časném věku karcinomy. Defekt endonukleasy + mutace dalších asi 6 genů, jedinci s kombinací alel Aa postiženi méně.

• Ataxia teleangiektasia.

• Bloomův syndrom (erythema congenitale teleangiectaticum Bloom) je autosomálně recesivní syndrom chromosomální nestability.

Potraviny

Tuky

• Hyperlipemie s následnou aterosklerosou, ICHS, IM.
• Individuální riziko je podmíněno nejen životosprávou, ale i genetickou dispozicí.
• Metabolismus tuků závisí na jejich transportu v krvi, jejich vazbě na receptory buněk a na odbourávání tuků v buňkách.
• Množství tuků je ovlivnitelné dietou a léky.

Sůl

• citlivost čidel na slanou chuť je ovlivněna prahem vnímavosti slané chuti a rodovými návyky;
• podmíněna geneticky, modifikována v dětství;
• osoby s dominantně děděnou poruchou transportu Na⁺ z buněk a K⁺ do buněk (Na-K pumpa);
• arteriální hypertenze.

Mléko

• snížená aktivita laktázy → nestrávená laktosa → GIT potíže;
• AR dědičná deficience laktázy – atrofická enteritis;
• degenerativní změny v ledvinových kanálcích.

Mouka

• Osoby s céliakií (glutenovou enteropatií) – jde o neschopnost štěpit gluten v mouce, poruchy resorpce živných látek, trávící obtíže. Dědičnost nepravidelně dominantní. Stav je upravitelný dietou (bezlepková).

Bílkoviny

• Toxické pro děti s vrozenými poruchami metabolismu aminokyselin (př. PKU, dieta s nízkým obsahem Phenylalaninu).

Alkohol

• Alkoholismus je podmíněn sociálními faktory a geneticky.
• Alkohodehydrogenasy (ADH) – alkohol je metabolizován v játrech na acetaldehyd (vstřebávání již v žaludku).
• Tolerance k alkoholu je ovlivněna i aktivitou acetaldehyddehydrogenasy (ALDH).

Inhalanty

• prach (deficit antitrypsinu → plicní emfyzém);
• kouření (karcinomy plic);
• alergeny (změny v imunitní odpovědi, astma bronchiale).

Infekce

1. Insulin dependentní DM (DM I.typu):
   • manifestace v dětství;
   • dědí se antigenní výbava (HLA haplotypy, DR3 a 4) – u 95 % postižených;
2. Poruchy imunity:
   • agama-globulinemie (GR);
   • aplasie thymu;
   • AIDS, mononukleosa podmíněná EB-virem;
3. Vředová choroba žaludku a duodena:
   • Helicobacter pylori.
4. Žloutenka, TBC, …

Odkazy

Související články

• Populační polymorfizmy
• Multifaktoriální dědičnost
• Vznik a vývoj druhů
• Evoluce

Zdroj

• ŠTEFÁNEK, Jiří. Medicína, nemoci, studium na 1. LF UK [online]. [cit. 11. 2. 2010]. <http://www.stefajir.cz>.