32.3: Мутация, поток генов и дрейф генов

В популяции, которая не находится в состоянии равновесия Харди-Вайнберга, частота аллелей со временем меняется. Следовательно, любые отклонения от пяти условий равновесия Харди-Вайнберга могут изменить генетическую изменчивость данной популяции. Условия, которые изменяют генетическую изменчивость популяции, включают мутации, естественный отбор, неслучайное спаривание, поток генов и генетический дрейф (небольшой размер популяции).

Механизмы генетической изменчивости

Первоначальными источниками генетической изменчивости являются мутации, которые представляют собой изменения нуклеотидной последовательности ДНК. Мутации создают новые аллели и увеличивают генетическое разнообразие. Большинство мутаций не вызывают значительных изменений в здоровье или функционировании организма. Однако, если мутация снижает шансы на выживание, организм может умереть до того, как воспроизведется. Следовательно, такие вредные мутации, вероятно, будут устранены естественным отбором.

Особи в естественных популяциях также могут выбирать себе партнеров на основе определенных характеристик и, следовательно, не могут воспроизводиться случайным образом. В этом случае аллели по признакам, по которым проводится отбор, станут менее частыми в популяции.

Кроме того, популяции могут испытывать поток генов, перенос аллелей в генофонд и из него в результате миграции. Классический пример потока генов наблюдается у большинства видов бабуинов. Самки бабуинов чаще всего спариваются с доминирующими самцами в стае. Молодые самцы бабуинов почти всегда покидают свои родовые отряды, чтобы избежать инбридинга, и присоединяются к новому отряду, где они могут передать свои гены потомству.

При генетическом дрейфе случайные события изменяют частоту аллелей в популяции. Серьезное нарушение, такое как стихийное бедствие, может резко сократить размер популяции и тем самым уменьшить генетическую изменчивость. Результирующий состав генофонда был выбран случайным образом (то есть выживание в условиях нарушения не определялось генетическим составом особи). Такое сокращение генетического разнообразия называется «узким местом».

Иногда популяция может дробиться на более мелкие из-за городского развития или других событий. Новая популяция создается небольшой группой членов первоначальной популяции, и случайно ранее редкий аллель может встречаться относительно часто. Этот эффект на частоты генов известен как эффект основателя.

Важность генетической изменчивости

Генетическая изменчивость – основа эволюции. Естественный отбор может происходить только в том случае, если в популяции присутствуют несколько форм генов (аллелей), благоприятствующих аллелям, которые дают преимущество приспособляемости в текущих условиях. С другой стороны, потеря генетической изменчивости может иметь пагубные последствия для популяций. Если генофонд не содержит вариантов генов, способствующих выживанию и воспроизводству при изменении окружающей среды, популяция не сможет адаптироваться и может исчезнуть. Эти негативные эффекты более выражены в небольших популяциях, поскольку генофонд изначально меньше. Следовательно, меньшие группы населения более уязвимы для случайных событий. Усилия по сохранению часто сосредоточены на увеличении генетической изменчивости посредством селективного разведения особей в небольших и находящихся под угрозой исчезновения популяциях.