Di truyền học quần thể

Trong lĩnh vực di truyền học quần thể, vốn gen (tiếng Anh: gene pool, IPA: /ʤiːn puːl/) là tổng hợp tất cả các gen và alen của chúng có mặt trong một quần thể sinh vật.

Khái quát

• Mỗi cá thể sinh vật sở hữu một lượng gen khổng lồ; ví dụ, một 'con' vi khuẩn E. coli có hơn 5000 gen, trong khi một tế bào của người có tới 30.000 gen.
• Mặc dù mỗi cá thể có thể tồn tại độc lập, việc sống sót sẽ gặp khó khăn nếu không có sự hỗ trợ từ các cá thể khác và không thể sinh sản để duy trì nòi giống. Do đó, trong tự nhiên, các cá thể thường tập hợp thành các nhóm, như bầy (sói), đàn (voi), khóm (cây), hoặc rặng (tre),... Đó chính là hình thức của một quần thể.
• Ví dụ, nếu trên một hoang đảo chỉ có hai người: một nam và một nữ, tổng cộng có 60.000 gen. Tuy nhiên, các gen của hai người này không hoàn toàn giống nhau: ví dụ, một người có tóc đen và người còn lại có tóc vàng. Điều này cho thấy mỗi gen có thể có nhiều alen khác nhau, và tập hợp tất cả các alen tạo nên vốn gen. Nếu hai người này có con, đứa trẻ (cũng có 30.000 gen) có thể sở hữu các alen mà cả bố lẫn mẹ đều không có. Tương tự, trong một cộng đồng lớn, vốn gen sẽ rất phong phú.

Vì vậy, khi nghiên cứu vốn gen, các nhà khoa học không cần phải xem xét toàn bộ các gen, mà chỉ tập trung vào một số gen cụ thể.

Tiểu sử

Người đầu tiên đưa ra khái niệm này là nhà di truyền học người Nga Александр Сергеевич Серебровский (A-lêc-xan-đrơ Xec-ghê-ê-vic Xê-rê-brôp-xki, 1892 - 1948) vào những năm 1920, với thuật ngữ 'Генофо́нд' (tiếng Anh: genofond, nghĩa là quỹ gen). Sau đó, Theodosius Dobzhansky đã chuyển ngữ sang tiếng Anh thành “gene pool” như hiện nay.

Ý nghĩa

Hiện nay, ý nghĩa của khái niệm vốn gen có thể khác nhau tùy vào từng ngữ cảnh sử dụng.

• Trong di truyền học, dù một quần thể có vốn gen phong phú, điều đó không đảm bảo rằng đa dạng gen cũng cao. Chẳng hạn, so sánh hai loài thực vật: loài A và loài B đều có số lượng alen giống nhau. Nếu loài A chỉ tự thụ phấn, sau mỗi n thế hệ, tần số cặp alen dị hợp sẽ giảm một nửa, trong khi tần số cặp alen đồng hợp sẽ tăng lên tương ứng (theo quy luật Giô-han-xen); do đó, sự đa dạng di truyền giảm. Ngược lại, loài B nếu giao phối ngẫu nhiên sẽ có đa dạng gen cao hơn rất nhiều, nhờ vào sự phát sinh của nhiều biến dị tổ hợp.
• Khi một quần thể gặp phải 'sự cố' như cháy rừng hay hiện tượng cổ chai di truyền, vốn gen của nó sẽ bị giảm sút, kéo theo sự giảm đa dạng di truyền. Vào đầu thế kỉ XX, số lượng hải cẩu Bắc cực giảm xuống chỉ còn 1/10 so với con số dự đoán ban đầu là 30000 cá thể. Việc điều chỉnh pháp lý tại các quốc gia liên quan đã giúp quần thể phục hồi, và vào cuối thế kỉ XX, số lượng đã tăng trở lại khoảng 30000 (như ban đầu). Mặc dù tổng số gen không thay đổi, sự đa dạng di truyền thực tế giảm sút đáng kể, chứng tỏ vốn gen đã suy giảm.
• Trong lĩnh vực chăn nuôi và trồng trọt, một số nhà nghiên cứu (như Harlan và de Wet, 1971) đã đề xuất phương pháp phân loại cây trồng dựa trên vốn gen thay vì phân loại truyền thống.
• Có một số tác giả còn sử dụng khái niệm 'vốn gen' với ý nghĩa tương đương như 'ngân hàng gen'.

Tóm lại, vốn gen của một quần thể thể hiện sự đa dạng di truyền của quần thể đó nhiều hơn là thể hiện số lượng alen mà quần thể đó sở hữu.

• Đa dạng sinh học
• Bảo tồn sinh học
• Dòng gen
• Trôi dạt di truyền

• Di truyền học quần thể có thể tham khảo tại https://plato.stanford.edu/entries/population-genetics/
• Vốn gen quần thể được mô tả chi tiết ở https://www2.le.ac.uk/projects/vgec/highereducation/topics/population-genetics Lưu trữ ngày 13-04-2021 tại Wayback Machine

Nguồn trích dẫn