Kejejalan populasi

Kejejalan populasi, cerutan populasi, kejejalan genetik, atau cerutan genetik merupakan penurunan mendadak bagi saiz sesuatu populasi oleh sebab peristiwa persekitaran (seperti gempa bumi, banjir, kebakaran, penyakit, atau kemarau) atau kegiatan manusia (seperti genosid). Peristiwa sedemikian boleh mengurangkan variasi dalam takung gen bagi suatu populasi; lalu, populasi lebih kecil, dengan kepelbagaian genetik yang padan lebih kecil, kekal untuk menurunkan gen kepada generasi anak masa hadapan melalui pembiakan seks. Kepelbagaian genetik kekal lebih rendah, hanya meningkat dengan perlahan dengan masa apabila mutasi rawak berlaku.^[1] Dalam akibat bagi penurunan saiz populasi dan kehilangan variasi genetik sedemikian, ketegaran populasi berkurang dan kebolehnnya untuk mandiri melalui perubahan persekitaran yang memilih, seperti perubahan iklim atau anjakan sumber tersedia, berkurang.

Sebaliknya, bergantung pada sebab-sebab kejejalan, yang masih hidup mungkin menjadi individu yang terbaik secara genetik, lalu meningkatkan frekuensi gen-gen lebih baik dalam takung gen, sementara mengecutkannya. Hanyutan genetik ini boleh mengubah taburan berperkadaran bagi suatu alel mengikut peluang dan juga membawa kepada pengikatan atau kehilangan alel. Oleh sebab saiz populasi lebih kecil selepas suatu peristiwa kejejalan, peluang untuk pembiakbakaan dalaman dan kehomogenan genetik meningkat dan alel yang tidak dikehendaki boleh bertumpuk.

Satu bentuk yang agak lain bagi kejejalan boleh berlaku jika sekelompok kecil menjadi terpisah secara pembiakan (contohnya secara geografi) daripada populasi utama, seperti melalui kesan pengasas yang pada contohnya melibatkan beberapa anggota bagi suatu spesies yang berjaya mengkolonisasi sebuah pulau terasing yang baru, atau daripada atur cara pembiakbakaan terkurung kecil seperti haiwan di zoo.

Kejejalan populasi memainkan peranan penting dalam biologi pemuliharaan (lihat saiz populasi boleh hidup minimum) dalm dalam konteks pertanian (kawalan biologi dan kawalan haiwan perosak).^[2]

Menurut satu model 1999, suatu kejejalan populasi teruk, atau secara lebih spesifik penspesiesan sebenar-benarnya, berlaku dalam kalangan sekelompok Australopithecina semasa beralih menjadi spesies yang dikenali sebagai Homo erectus pada dua juta tahun lalu. Kejejalan-kejejalan tambahan dipercayai mesti telah berlaku sejak Homo erectus mula berjalan di atas Bumi, tetapi data arkeologi, paleontologi, dan genetik semasa adalah tidak cukup untuk memberikan banyak maklumat boleh harap tentang kejejalan-kejejalan tekaan sedemikian. Dengan itu, kemungkinan kejejalan seluruh spesies terkini yang teruk boleh diketepikan.^[3]

Satu kajian 2005 dari Universiti Rutgers mengadakan teori bahawa populasi asli pra-1492 di Benua Amerika merupakan keturunan daripada hanya 70 individu yang menyeberangi jambatan darat di antara Asia dengan Amerika Utara.^[4]

Teori malapetaka Toba yang berkontroversi, dikemukakan pada hujung 1990-an hingga awal 2000-an, mencadangkan bahawa suatu kejejalan populasi manusia berlaku pada sekitar 70,000 tahun lalu, mencadangkan bahawa populasi manusia berkurang kepada mungkin 10,000–30,000 individu^[5] apabila gunung berapi super Toba di Indonesia meletus dan mencetus perubahan alam sekitar yang besar. Kejejalan-kejejalan selari dicadangkan wujud sesama cimpanzi, gorila, beruk resus, orang utan, dan harimau.^[6] Hipotesis ini berdasarkan bukti geologi bagi perubahan iklim tiba-tiba dan bukti bertaut bagi sesetengah gen (termasuk DNA mitokondrion, DNA kromosom Y, dan sesetengah gen nuklear)^[7] dan paras agak rendah bagi variasi genetik pada manusia.^[5]

Walau bagaimanapun, penyelidikan ikutan, terutamanya pada 2010-an, muncul untuk menafikan kedua-dua hujah iklim dan hujah genetik. Penyelidikan terkini menunjukkan takat perubahan iklim adalah jauh lebih kecil daripada yang dipercayai oleh penyokong teori itu.^[8] Sebagai tambahan, waktu-waktu pertautan untuk DNA kromosom Y dan DNA mitokondrion telah disemak kepada jauh melebihi 100,000 tahun sejak 2011. Akhir sekali, pertautan sedemikian, dengan sendirinya, tidak menunjukkan kejejalan populasi, kerana DNA mitokondrion dan DNA kromoson Y hanya merupakan sebahagian kecil bagi seluruh genom, dan adalah atipikal kerana diwarisi secara eksklusif melalui ibu atau melalui bapa, masing-masing. Bahan genetik yang diwarisi secara eksklusif sama ada daripada bapa atau daripada ibu boleh dijejak kembali ke waktunya sama ada melalui keleluhuran sebelah ibu atau sebelah bapa.^[9]

Pada 2000, kertas Biologi Molekul dan Evolusi mencadangkan model pengubahan atau 'kejejalan panjang' yang menyebabkan variasi genetik terhad, dan bukan sebaliknya perubahan persekitaran dengan malapetaka.^[3] Ini sepatutnya tekal dengan cadangan-cadangan bahawa di Afrika sub-Sahara bilangannya boleh menurun pada masanya serendah 2,000, mungkin selama 100,000 tahun, sebelum bilangan mula meningkat lagi pada Zaman Batu Akhir.^[10]

Bison Eropah (Bison bonasus) menghadapi kepupusan pada awal abad ke-20. Bison yang hidup kini kesemuanya diturunkan daripada 12 individu dan mempunyai variasi genetik yang sangat rendah, yang mungkin mula memberikan kesan kepada kebolehan pembiakan jantannya.^[11] Populasi bison Amerika (Bison bison) menurun kerana pemburuan berlebihan, hampir membawanya kepada kepupusan pada sekitar tahun 1890, tetapi sejak itu telah mula pulih (lihat jadual).

Satu contoh klasik bagi kejejalan populasi ialah yang terjadi pada gajah laut utara, yang populasinya menurun kepada sekitar 30 ekor pada 1890-an. Biarpun bilangannya kini mencapai beratus ribu, potensi untuk kejejalan-kejejalan dalam koloni kekal. Jantan dominan mampu mengawan dengan bilangan terbesar betina — kadang-kadang sebanyak 100 ekor. Dengan banyak sangat anak kepada suatu koloni yang diturunkan daripada hanya seekor jantan dominan, kepelbagaian genetik adalah terhad, menjadikan spesies ini rentan terhadap penyakit dan mutasi genetik. Hamster keemasan merupakan spesies yang terjejal secara serupa, dengan majoriti besar bagi hamster bela jinak diturunkan daripada satu perinduk tunggal yang ditemukan di gurun Syria pada sekitar 1930, dan sangat sedikit hamster keemasan liar yang kekal.

Genom bagi panda gergasi menunjukkan bukti kejejalan teruk yang berlaku pada sekitar 43,000 tahun lalu.^[12] Ada juga bukti bagi sekurang-kurangnya satu spesies primat, iaitu monyet hidung penyek keemasan, yang juga mengalami kejejalan pada sekitar masa ini.

Deduksi-deduksi lanjut kadang-kadang boleh dikenakan inferensi daripada kejejalan populasi yang tercerap. Sesama kura-kura gergasi Kepulauan Galápagos — contoh penting kejejalan — populasi yang agak besar di lereng-lereng Gunung Berapi Alcedo kurang pelbagai secara ketara daripada empat populasi kura-kura lain di pulau sama. Analisis-analisis DNA mentarikhkan kejejalan ke sekitar 88,000 tahun sebelum kini.^[13] Pada sekitar 100,000 tahun sebelum kini, gunung berapi meletus dengan ganas, menanam kebanyakan habitat kura-kura itu di dalam pumis dan abu.

Kejejalan juga wujud dalam kalangan haiwan baka tulen (contohnya anjing dan kucing: pug, kucing Parsi kerana para pembiak baka mengehadkan takung gennya dengan sedikit individu (pemenang pertunjukan) untuk penampilan dan tingkah laku. Kegunaan berlebihan bagi haiwan individual yang diingi dengan pengecualian bagi yang lain boleh menyebabkan kesan induk jantan popular.

Sebelum orang Eropah tiba di Amerika Utara, prairie menjadi habitat kepada ayam besar prairie. Di Illinois sahaja, bilangannya menurun dengan mendadak daripada sekitar 100 juta ekor pada 1900 kepada 50 ekor sahaja pada 1990. Penurunan populasi ini disebabkan oleh pemburuan dan pemusnahan habitat, tetapi akibat rawak juga telah menyebabkan kehilangan besar kepelbagaian spesies ini. Analisis DNA yang membandingkan burung dari 1990 dan pertengahan abad menunjukkan penurunan genetik mendadak pada dekad-dekad terkini. Ayam besar prairie kini sedang mengalami kejayaan pembiakan yang rendah.^[14]

Kejejalan genetik wujud pada citah.^[15][16]

Penyelidikan menunjukkan bahawa tidak ada kebolehubahan genetik dalam genom bagi pain Wollemi (Wollemia nobilis). Hanya ada sekitar 100 spesimen di dunia liar dan berpuluh ribu yang ditanam. Ini menunjukkan bahawa spesies ini melalui kejejalan populasi yang teruk.

Dalam biologi pemuliharaan, saiz populasi viable minimum (MVP, bahasa Inggeris: minimum viable populationcode: en is deprecated ) membantu untuk menentukan saiz populasi berkesan apabila suatu populasi berisiko terhadap kepupusan.^[17][18] Ada perdebatan besar tentang kebergunaan MVP.^{[perlu rujukan]}

• Kesan pengasas
• Perledakan bayi
• Perledakan populasi
• Saiz populasi kecil

Wikimedia Commons mempunyai media berkaitan Kejejalan populasi

• Hawks J, Hunley K, Lee SH, Wolpoff M (Januari 2000). "Population bottlenecks and Pleistocene human evolution". Molecular Biology and Evolution. 17 (1): 2–22. doi:10.1093/oxfordjournals.molbev.a026233. PMID 10666702. Unknown parameter |laysource= ignored (bantuan); Unknown parameter |laydate= ignored (bantuan); Unknown parameter |laysummary= ignored (bantuan)
• Sejarah Gajah Laut Utara Diarkibkan 2004-05-15 di Wayback Machine (Inggeris)
• Nei M (Mei 2005). "Bottlenecks, genetic polymorphism and speciation". Genetics. 170 (1): 1–4. PMC 1449701. PMID 15914771.