คนรุ่นที่ทับซ้อนกัน
ในพันธุศาสตร์ประชากรรุ่นที่ทับซ้อนกันหมายถึงระบบการผสมพันธุ์ที่มีรุ่นการผสมพันธุ์มากกว่าหนึ่งรุ่นในเวลาเดียวกัน ในระบบที่ไม่เป็นเช่นนั้น จะมีรุ่นที่ไม่ทับซ้อนกัน (หรือรุ่นที่แยกจากกัน) ซึ่งแต่ละรุ่นการผสมพันธุ์จะมีระยะเวลาเพียงฤดูผสมพันธุ์เดียว หากตัวเต็มวัยสืบพันธุ์ได้หลายฤดูผสมพันธุ์ สปีชีส์นั้นจะถือว่ามีรุ่นที่ทับซ้อนกัน ตัวอย่างของสปีชีส์ที่มีรุ่นที่ทับซ้อนกัน ได้แก่ สัตว์เลี้ยงลูกด้วยนมหลายชนิด รวมทั้งมนุษย์ และสัตว์ไม่มีกระดูกสันหลัง หลายชนิด ในสภาพแวดล้อมตามฤดูกาล[ 1 ]ตัวอย่างของสปีชีส์ที่ประกอบด้วยรุ่นที่ไม่ทับซ้อนกัน ได้แก่พืชปีเดียวและแมลงหลายชนิด
รุ่นที่ไม่ทับซ้อนกันเป็นหนึ่งในลักษณะที่ต้องเป็นไปตาม แบบจำลอง Hardy–Weinbergเพื่อให้วิวัฒนาการเกิดขึ้น นี่เป็นสมมติฐานที่เข้มงวดและไม่สมจริงมาก แต่เป็นสิ่งที่ยากที่จะกำจัด[ 2 ]
รุ่นที่เกิดการทับซ้อนกันกับรุ่นที่ไม่ทับซ้อนกัน
ในแบบจำลองทางพันธุศาสตร์ประชากร เช่น แบบจำลองฮาร์ดี-ไวน์เบิร์ก สมมติว่าสิ่งมีชีวิตแต่ละชนิดไม่มีช่วงรุ่นที่ทับซ้อนกัน อย่างไรก็ตาม ในธรรมชาติ สิ่งมีชีวิตหลายชนิดมีช่วงรุ่นที่ทับซ้อนกัน และช่วงรุ่นที่ทับซ้อนกันนี้ถือเป็นเรื่องปกติมากกว่าเป็นข้อยกเว้น
การมีรุ่นที่ทับซ้อนกันพบได้ในสายพันธุ์ที่มีชีวิตอยู่หลายปีและสืบพันธุ์หลายครั้ง ตัวอย่างเช่น นกหลายชนิดสร้างรังใหม่ทุกๆ (สองสาม) ปี ดังนั้นลูกนกเมื่อโตเต็มวัยแล้วก็จะมีรังของตัวเองสำหรับลูกหลาน ในขณะที่รุ่นพ่อแม่ก็อาจจะผสมพันธุ์อีกครั้ง ข้อดีของการมีรุ่นที่ทับซ้อนกันสามารถพบได้ในระดับประสบการณ์ที่แตกต่างกันของรุ่นต่างๆ ในประชากร กลุ่มอายุที่อายุน้อยกว่าจะสามารถได้รับข้อมูลทางสังคมจากกลุ่มอายุที่แก่กว่าและมีประสบการณ์มากกว่า[ 3 ]ในทำนองเดียวกัน การมีรุ่นที่ทับซ้อนกันยังสามารถส่งเสริมพฤติกรรมเสียสละเพื่อผู้อื่นได้[ 4 ]
ในสิ่งมีชีวิตบางชนิด รุ่นที่ไม่ทับซ้อนกันจะตายหลังจากฤดูผสมพันธุ์เพียงครั้งเดียว ตัวอย่างเช่น หากสิ่งมีชีวิตชนิดใดสามารถอยู่รอดในฤดูหนาวได้เฉพาะในระยะตัวอ่อน สิ่งมีชีวิตชนิดนั้นก็จะประกอบด้วยรุ่นที่ไม่ทับซ้อนกันโดยอัตโนมัติ

กลุ่มของสปีชีส์ที่ไม่มีรุ่นอายุทับซ้อนกันส่วนใหญ่ประกอบด้วย แมลง ที่มีวงจรชีวิตเพียงรอบเดียวและพืชปีเดียวบางชนิด ตัวอย่างหนึ่งของแมลงที่มีวงจรชีวิตเพียงรอบเดียว ซึ่งผสมพันธุ์เพียงปีละครั้ง คือ ผึ้งขุดดินของดอว์สันAmegilla dawsoni [ 5 ]
แม้ว่าพืชปีเดียวจะตายหลังจากฤดูกาลเดียว แต่พืชปีเดียวไม่ได้ขาดรุ่นที่ทับซ้อนกันอย่างแท้จริง พืชปีเดียวหลายชนิดมีธนาคารเมล็ดที่มีเมล็ดพักตัวซึ่งยังคงพักตัวอย่างน้อยหนึ่งปี ทำให้สามารถเกิดรุ่นที่ทับซ้อนกันได้ในพืชปีเดียว[ 6 ]
หมายเหตุ การปลูกพืชล้มลุกทำให้ระยะพักตัวของเมล็ดลดลง ดังนั้นพืชล้มลุกที่ปลูกเหล่านี้จึงมีรุ่นที่ไม่ทับซ้อนกัน[ 7 ]
ผลกระทบของการทับซ้อนกันของคนรุ่นต่างๆ
ความหลากหลายทางพันธุกรรม
การที่สายพันธุ์มีรุ่นที่ทับซ้อนกันหรือไม่นั้นสามารถส่งผลต่อความหลากหลายทางพันธุกรรมในรุ่นใหม่ได้ การเปลี่ยนแปลงความแปรปรวนทางพันธุกรรมในประชากรเนื่องจากการเปลี่ยนแปลงทางพันธุกรรมพบว่ามีขนาดใหญ่เป็นสองเท่าเมื่อมีรุ่นที่ทับซ้อนกันเมื่อเทียบกับกรณีที่รุ่นไม่ทับซ้อนกัน[ 8 ]
ข้อสมมติฐานในแบบจำลองทางพันธุศาสตร์ประชากร
ขนาดประชากรที่มีประสิทธิภาพเป็นแนวคิดสำคัญในชีววิทยาวิวัฒนาการและเป็นที่รู้กันว่าประเมินได้ยาก ในแบบจำลองที่ประเมินตัวเลขนี้ มักจะถือว่าสปีชีส์มีรุ่นที่ไม่ทับซ้อนกัน ซึ่งอาจทำให้การประมาณขนาดประชากรที่มีประสิทธิภาพคลาดเคลื่อนได้ เนื่องจากความผันผวนของความถี่ของอัลลีลตามเวลาเป็นไปตามรูปแบบที่ซับซ้อนเมื่อรุ่นทับซ้อนกัน[ 9 ]
ในทฤษฎีที่เป็นกลางของการวิวัฒนาการระดับโมเลกุล[ 10 ] แสดงให้เห็นว่าอัตราการวิวัฒนาการ (อัตราการแทนที่) ในยีนที่เป็นกลางไม่ได้รับอิทธิพลจากความผันผวนของขนาดประชากร อย่างไรก็ตาม นี่เป็นจริงเฉพาะสำหรับสปีชีส์ที่มีรุ่นที่แยกจากกัน ในกรณีนี้ อัตราการแทนที่เท่ากับอัตราการกลายพันธุ์เมื่อมีการรวมการทับซ้อนของรุ่นเข้าไว้ในแบบจำลองนี้ อัตราการแทนที่จะเปลี่ยนแปลงไปตามความผันผวนของขนาดประชากร อัตราการแทนที่จะเพิ่มขึ้นเมื่อขนาดประชากรเปลี่ยนจากเล็กไปใหญ่ โดยมีความน่าจะเป็นในการอยู่รอดสูง และเมื่อขนาดประชากรเปลี่ยนจากใหญ่ไปเล็ก โดยมีความน่าจะเป็นในการอยู่รอดต่ำ[ 11 ]
การทดลอง
ในการทดลองหลายๆ ครั้ง มักจะสมมติว่าสิ่งมีชีวิตแต่ละชนิดประกอบด้วยรุ่นที่ไม่ทับซ้อนกัน ตัวอย่างเช่น เมื่อนักวิทยาศาสตร์ต้องการศึกษาการกลายพันธุ์ทางพันธุกรรมในแบคทีเรียสายพันธุ์หนึ่ง เขาจะศึกษาลูกหลานทั้งหมด (F1) ของรุ่นปัจจุบัน (P) จากนั้นเพื่อศึกษาการกลายพันธุ์ทางพันธุกรรมในสายพันธุ์นั้นอย่างละเอียดมากขึ้น เขาจะศึกษาในรุ่นถัดไป (F2) ซึ่งประกอบด้วยลูกหลานจากรุ่น F1 เท่านั้น ในขณะที่รุ่นแรก P จะไม่ถูกนำมาใช้ในการทดลองอีกต่อไป