32.4: Deriva genetica

Genetic Drift
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Biology
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Genetic Drift

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03:33 min
February 27, 2020

Overview

La selezione naturale, probabilmente il meccanismo evolutivo più noto, aumenta la prevalenza di tratti che migliorano la sopravvivenza e la riproduzione. Tuttavia, l’evoluzione non si limita a propagare tratti favorevoli, né va sempre a beneficio delle popolazioni.

La vita non è giusta. Un cervo che pascola contento in un campo può avere il suo pasto tragicamente corto da un fulmine. Se la cerva condannata è uno dei soli tre nella popolazione, 1/3 del pool genetico della popolazione viene perso. Eventi casuali come questo possono colpire indelebilmente una popolazione, a volte per generazioni. Questo meccanismo evolutivo è chiamato deriva genetica.

La deriva genetica è un cambiamento nelle frequenze degli alleli della popolazione a causa di eventi casuali. Gli alleli sono variazioni di un gene, e la loro frequenza è la porzione, o percentuale, della popolazione con quell’allele. La deriva genetica può alterare le frequenze di alleli vantaggiosi, neutri e nocivi allo stesso modo.

La deriva genetica non ha un impatto drammatico sulle popolazioni sufficientemente grandi; questo perché non si verifica in isolamento, ma insieme ad altri meccanismi evolutivi, come la selezione naturale. Nelle grandi popolazioni, molti individui possono essere persi, e il pool genico rimanente è ancora abbastanza vario per la selezione naturale di agire.

Tuttavia, la deriva genetica può ridurre bruscamente la diversità genetica in piccole popolazioni, creando un errore di campionamento. Un errore di campionamento si verifica quando un campione non è rappresentativo della popolazione da cui è derivato. Quando una parte di una popolazione viene eliminata, i restanti membri possono rappresentare solo una frazione della diversità genetica della popolazione originaria. I campioni più grandi sono in genere più rappresentativi, motivo per cui gli scienziati massimizzano le dimensioni del campione per i loro esperimenti.

Due esempi estremi di deriva genetica sono l’effetto collo di bottiglia, causato da eventi catastrofici, come le catastrofi naturali, e l’effetto fondatore, il risultato della colonizzazione. In entrambi i casi, le popolazioni più piccole derivate da quelle più grandi creano un errore di campionamento che porta all’evoluzione, a volte da tratti meno favorevoli.

Transcript

Secondo un malinteso comune sull’evoluzione

è che questa necessiti di una selezione naturale perché avvenga.

Questo non è sempre vero.

La deriva genetica è un meccanismo attraverso il quale può verificarsi l’evoluzione

senza una selezione naturale.

È definita come un cambiamento nella frequenza degli alleli

di una popolazione dovuta al caso.

Per visualizzarla, usiamo come esempio una popolazione di giraffe

e immaginiamo che i loro alleli marrone chiaro

e marrone scuro sono rappresentati da palline

di due calori diversi.

Partiamo dal presupposto che ciascun colore inizia

in quantità uguale.

Se dovessimo avviare una nuova generazione

da questa popolazione, avremmo bisogno

di allevare coppie di individui e quindi selezionare

tra quattro alleli per coppia.

Se selezioniamo per la riproduzione una coppia a caso,

possiamo ottenere due palline di ciascun colore.

Tuttavia affidandoci al caso. qualche accoppiamento

risulterà di un solo colore. oppure tre di un colore

e l’altro di un altro colore.

Queste deviazioni di probabilità su multipli accoppiamenti

può significare che la prossima generazione non avrà più

la stessa combinazione di ciascun allele.

È questa variazione di frequenze relative di alleli nel tempo

che definisce la deriva genetica.

Alcune forme di deriva genetica possono cambiare drasticamente

le frequenze degli alleli.

L’effetto collo di bottiglia e l’effetto del fondatore

sono due esempi di deriva genetica estrema.

L’effetto collo di bottiglia si verifica quando la dimensione di una popolazione

si riduce in maniera significativa per almeno una generazione.

Può essere spiegato usando una metafora—una bottiglia contenente

palline di diversi colori, che rappresentano diversi alleli.

Quando la bottiglia viene capovolta—cioè si verifica un evento collo di bottiglia—solo

cadono solo alcune palline a caso.

Questa collezione di palline, cioè la popolazione sopravvissuta,

genera una nuova popolazione che probabilmente

non è rappresentativa per la popolazione originale.

La nuova popolazione dimostra una diversità genetica

significativamente ridotta, il che rappresenta un’estrema deriva genetica.

Eventi come calamità naturali e caccia eccessiva

possono causare un simile effetto a collo di bottiglia.

Popolazioni sufficientemente grandi solitamente possono

resistere a tali eventi senza soffrire una drammatica perdita di diversità.

Piccole popolazioni, invece, possono essere distrutte per generazioni

o anche per sempre.

Nel secondo tipo di estrema deriva genetica,

l’effetto del fondatore, piccoli segmenti di una popolazione

si trasferiscono, isolandosi e creando nuove “popolazioni fondatrici”.

Le conseguenze ricordano

l’effetto a collo di bottiglia.

Le nuove popolazioni probabilmente non sono rappresentative

per la popolazione originaria

perché sono geneticamente meno diverse.

Quindi, a differenza dell’evoluzione adattativa,

in cui la frequenza degli alleli cambia per selezionare

le caratteristiche più adatte all’ambiente circostante,

come le coccinelle con una maggiore quantità di melanina che sopravvive

meglio nei climi più freddi grazie ad una migliore capacità

di assorbire il calore, la deriva genetica rappresenta un tipo di evoluzione

dovuto esclusivamente al cambiamento stocastico.

Ad esempio, la rimozione casuale di una parte

di una popolazione a causa di un evento catastrofico

o una migrazione.

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