32.4: Dryf genetyczny

Ogólnym błędnym przekonaniem na temat ewolucji jest to, że wymaga ona doboru naturalnego, aby mogła zaistnieć. Jednak nie zawsze tak jest. 

Dryf genetyczny jest jednym z mechanizmów, dzięki którym ewolucja może zachodzić bez doboru naturalnego. Definiuje się ją jako zmianę częstości występowania alleli w populacji spowodowaną przypadkiem. 

Aby to sobie wyobrazić, użyjmy jako przykładu populacji żyraf i wyobraźmy sobie, że ich allele brązowego i brązowego są reprezentowane przez kulki w dwóch różnych kolorach. Założymy tutaj, że każdy kolor zaczyna się równie obfito.

Gdybyśmy mieli rozpocząć nowe pokolenie z tej populacji, musielibyśmy rozmnażać pary osobników, a tym samym wybierać spośród czterech alleli na parę. Jeśli wybierzemy losowo parę hodowlaną, możemy otrzymać dwie kulki każdego koloru. Jednak tylko przez przypadek niektóre pary będą miały tylko kulki jednego koloru lub trzy jednego koloru i jedną drugiego. 

Te przypadkowe odchylenia w wielu parach mogą oznaczać, że następne pokolenie nie ma już równej mieszanki każdego allelu. To właśnie ta zmienność względnych częstości alleli w czasie definiuje dryf genetyczny.

Niektóre formy dryfu genetycznego mogą drastycznie zmienić częstość występowania alleli.  Efekt wąskiego gardła i efekt założyciela to dwa takie przykłady ekstremalnego dryfu genetycznego. 

Efekt wąskiego gardła występuje, gdy wielkość populacji jest znacznie zmniejszona na jedno pokolenie lub więcej. Można to wyjaśnić za pomocą metafory – butelki zawierającej kulki o różnych kolorach, czyli różnych allelach. 

Kiedy butelka jest odwrócona – dochodzi do wąskiego gardła – tylko kilka losowo wypada z niej kulek. Ta kolekcja marmurów, czyli ocalała populacja, tworzy następnie nową populację, która prawdopodobnie nie jest reprezentatywna dla pierwotnej populacji. 

Nowa populacja wykazuje znacznie zmniejszoną różnorodność genetyczną, co jest ekstremalnym dryfem genetycznym. Wydarzenia takie jak klęski żywiołowe i nadmierne polowania mogą powodować taki efekt wąskiego gardła.

Wystarczająco duże populacje są zwykle w stanie wytrzymać takie zdarzenia bez dramatycznej utraty różnorodności. Małe populacje mogą jednak zostać zakłócone na pokolenia lub nawet na stałe.

W drugim rodzaju ekstremalnego dryfu genetycznego, efektu założyciela, małe segmenty populacji przemieszczają się, izolują, tworząc nowe “populacje założycielskie”. Konsekwencje przypominają efekt wąskiego gardła. Nowe populacje są prawdopodobnie niereprezentatywne dla pierwotnej populacji, ponieważ są mniej zróżnicowane genetycznie. 

Dlatego, w przeciwieństwie do ewolucji adaptacyjnej, w której częstotliwość alleli zmienia się w celu selekcji cech odpowiednich dla środowiska, takich jak biedronki z większą ilością melaniny, które lepiej przeżywają w chłodniejszym klimacie ze względu na lepszą zdolność do pochłaniania ciepła, dryf genetyczny reprezentuje rodzaj ewolucji, który jest spowodowany wyłącznie zmianą stochastyczną. Na przykład losowe usunięcie części populacji w wyniku katastrofy lub migracji.