Die natürliche Selektion – wahrscheinlich der bekannteste evolutionäre Mechanismus – erhöht die Prävalenz von Merkmalen, die das Überleben und die Fortpflanzung verbessern. Die Evolution führt jedoch nicht nur zu günstigen Eigenschaften, noch kommen sie immer den Populationen zugute.
Das Leben ist nicht fair. Ein Reh, das zufrieden auf einem Feld weidet, kann seine Nahrung durch einen Blitz tragisch verlieren. Wenn die zum Scheitern verurteilte Hirschkuh eine von nur drei in der Population ist, geht 1/3 des Genpools der Bevölkerung verloren. Zufällige Ereignisse wie diese können eine Population bleibend beeinflussen, manchmal über Generationen hinweg. Dieser evolutionäre Mechanismus wird als genetischer Drift bezeichnet.
Der Gendrift ist eine Verschiebung der Allel Frequenzen der Population aufgrund von Zufallsereignissen. Allele sind Variationen eines Gens, und ihre Häufigkeit ist der Anteil oder Prozentsatz der Population mit diesem Allel. Der Gendrift kann die Frequenzen von vorteilhaften, neutralen und schädlichen Allelen gleichermaßen verändern.
Der Gendrift wirkt sich nicht dramatisch auf ausreichend große Populationen aus. Dies liegt daran, dass es nicht alleine auftritt, sondern zusammen mit anderen evolutionären Mechanismen, wie die natürliche Selektion. In großen Populationen können viele Individuen verloren gehen, und der verbleibende Genpool ist trotzdem noch sehr vielfältig, um die natürliche Selektion zu durchlaufen.
Der Gendrift kann jedoch die genetische Vielfalt in kleinen Populationen stark reduzieren, was zu einer Stichprobenabweichung führt. Eine Stichprobenabweichung tritt auf, wenn eine Stichprobe nicht repräsentativ für die Population ist, von der sie genommen wurde. Wenn ein Teil einer Population eliminiert wird, besitzen die verbleibenden Mitglieder nur einen Bruchteil der genetischen Vielfalt der ursprünglichen Population. Größere Proben sind in der Regel repräsentativer, weshalb Wissenschaftler die Probengröße für ihre Experimente maximieren.
Zwei extreme Beispiele für Gendrift sind der Flaschenhalseffekt – verursacht durch katastrophale Ereignisse wie Naturkatastrophen – und der Gründereffekt, welcher durch Kolonisierung verursacht wird. In beiden Fällen erzeugen kleinere Populationen, die von größeren abgeleitet wurden, einen Stichprobenfehler, der zur Evolution von manchmal weniger günstigen Merkmalen führt.
Es besteht ein allgemeines Missverständnis bezüglich Evolution,
dass eine natürliche Auswahl auftreten muss.
Das ist allerdings nicht immer der Fall.
Genetische Drift ist einer der Mechanismen, durch die Evolution auftreten kann,
ohne natürliche Auswahl.
Es wird als eine Änderung der Allelfrequenz einer
Population aufgrund von Zufall definiert.
Um sich dies visuell vorzustellen, lassen Sie uns eine Population von Giraffen
als Beispiel nehmen und uns ihre Allele von hellbraun
und braun vorstellen, die durch Kugeln mit
zwei verschiedenen Farben repräsentiert sind.
Wir nehmen hier an, dass jede Farbe anfänglich in gleicher Fülle
vorhanden ist.
Wenn wir aus dieser Population eine neue Generation beginnen wollen,
müssen wir Paare von Individuen miteinander paaren
und daher aus vier Allelen je Paar
auswählen.
Wenn wir ein Zuchtpaar zufällig auswählen, dann
könnten wir am Ende zwei Kugeln von jeder Farbe haben.
Per Zufall allein haben einige Paare allerdings
nur Kugeln von einer Farbe, oder drei von einer Farbe
und eine von der anderen.
Diese Abweichungen von Chancen über mehrere Paarungen hinweg
könnten bedeuten, dass die nächste Generation
nicht mehr über eine gleichwertige Mischung jeder Allele verfügt.
Es ist diese Variation der relativen Allelfrequenzen, die mit der Zeit
die genetische Drift festlegen.
Einige Formen der genetischen Drift können die Allelfrequenzen
drastisch verändern.
Der Flaschenhalseffekt und der Gründereffekt
sind zwei solche Beispiele von extremer genetischer Drift.
Der Flaschenhalseffekt tritt auf, wenn die Größe einer Population
erheblich über eine oder mehrere Generationen erheblich reduziert wird.
Es kann mit einer Metapher erklärt werden, mit einer Flasche, die
Kugeln von verschiedenen Farben, d.h. verschiedene Allelen enthält.
Wenn die Flasche auf den Kopf gestellt wird, tritt der Flaschenhalseffekt ein.
Nur wenige der Kugeln fallen zufällig heraus.
Diese Ansammlung von Kugeln, d.h. die überlebende Population,
erzeugt dann eine neue Population, die wahrscheinlich nicht
die ursprüngliche Population repräsentiert.
Die neue Population verfügt über eine erheblich reduzierte
genetische Diversität, was eine extreme genetische Drift darstellt.
Ereignisse wie Naturkatastrophen und Überjagung
können einen solchen Flaschenhalseffekt verursachen.
Ausreichend große Populationen können solchen
Ereignissen normalerweise ohne einen dramatischen Verlust der Diversität standhalten.
Kleine Populationen dagegen werden über Generation oder sogar dauerhaft
beeinträchtigt.
Bei der zweiten Art einer extremen genetischen Drift,
dem Gründereffekt, werden kleine Segmente einer Population
umgesiedelt, isoliert und erzeugen neue Gründerpopulationen.
Die Konsequenzen sind ähnlich dem
Flaschenhalseffekt.
Die neuen Populationen sind wahrscheinlich nicht stellvertretend
für die ursprüngliche Population, weil sie eine geringere
genetische Diversität aufweisen.
Daher, nicht wie bei der Evolution durch Anpassung,
wo sich die Allelfrequenz ändert, um gemäß
Eigenschaften, die an die Umwelt angepasst sind, zu selektieren,
wie beispielsweise Marienkäfer mit einer größeren Menge an Melanin, die
besser in kälteren Klimazonen überleben, aufgrund ihrer verbesserten Fähigkeit,
Wärme zu absorbieren, repräsentiert die genetische Drift eine Art der Evolution,
die rein auf einer stochastischen Änderung basiert.
Zum Beispiel die zufällige Entfernung einer Teilgruppe
einer Population durch ein katastrophales Ereignis
oder Migration.