Login processing...

Trial ends in Request Full Access Tell Your Colleague About Jove

32.3: Mutatie, Gene Flow en Genetische Drift
INHOUDSOPGAVE

JoVE Core
Biology

A subscription to JoVE is required to view this content. You will only be able to see the first 20 seconds.

Education
Mutation, Gene Flow, and Genetic Drift
 
TRANSCRIPT

32.3: Mutation, Gene Flow, and Genetic Drift

32.3: Mutatie, Gene Flow en Genetische Drift

In a population that is not at Hardy-Weinberg equilibrium, the frequency of alleles changes over time. Therefore, any deviations from the five conditions of Hardy-Weinberg equilibrium can alter the genetic variation of a given population. Conditions that change the genetic variability of a population include mutations, natural selection, non-random mating, gene flow, and genetic drift (small population size).

Mechanisms of Genetic Variation

The original sources of genetic variation are mutations, which are changes in the nucleotide sequence of DNA. Mutations create new alleles and increase genetic variability. Most mutations do not cause significant changes to the health or functioning of an organism. However, if a mutation reduces the chances of survival, the organism may die before reproducing. Therefore, such harmful mutations are likely to be eliminated by natural selection.

Individuals in natural populations may also select their mates based on certain characteristics, and thus do not reproduce randomly. In this case, alleles for the traits that are selected against will become less frequent in the population.

Furthermore, populations can experience gene flow, the transfer of alleles into and out of gene pools, due to migration. A classic example of gene flow is observed in most baboon species. Female baboons mate most frequently with dominant males in a troop. Juvenile male baboons almost always leave their birth troops, likely to avoid inbreeding, and join a new troop, where they may pass their genes to offspring.

In genetic drift, chance events alter the allele frequencies of a population. A major disturbance, such as a natural disaster, may drastically reduce population size and thereby diminish genetic variation. The resulting composition of the gene pool was selected randomly (i.e., surviving the disturbance was not determined by the genetic make-up of the individual). Such a reduction of genetic diversity is called a genetic bottleneck.

Sometimes, a population may become fragmented into smaller populations due to urban development or other events. A new population is started by a small group of members of the original population and by chance, a previously rare allele may be relatively frequent. This effect on gene frequencies is known as the founder effect.

Importance of Genetic Variability

Genetic variation is the basis for evolution. Natural selection can occur only if multiple forms of genes (alleles) are present in the population—favoring alleles that confer a fitness advantage under current conditions. On the other hand, loss of genetic variation can have detrimental effects on populations. If the gene pool does not contain gene variants that promote survival and reproduction when the environment changes, the population cannot adapt and may vanish. These negative effects are more pronounced in smaller populations, as the gene pool is smaller to begin with. Smaller populations are hence more vulnerable to stochastic events. Conservation efforts often focus on increasing genetic variability via selective breeding of individuals in small and endangered populations.

In een populatie die zich niet in het Hardy-Weinberg-evenwicht bevindt, verandert de frequentie van allelen in de loop van de tijd. Daarom kunnen afwijkingen van de vijf condities van het Hardy-Weinberg-evenwicht de genetische variatie van een bepaalde populatie veranderen. Omstandigheden die de genetische variabiliteit van een populatie veranderen, zijn onder meer mutaties, natuurlijke selectie, niet-willekeurige paring, genstroom en genetische drift (kleine populatiegrootte).

Mechanismen van genetische variatie

De oorspronkelijke bronnen van genetische variatie zijn mutaties, dit zijn veranderingen in de nucleotidesequentie van DNA. Mutaties creëren nieuwe allelen en vergroten de genetische variabiliteit. De meeste mutaties veroorzaken geen significante veranderingen in de gezondheid of het functioneren van een organisme. Als een mutatie echter de overlevingskansen verkleint, kan het organisme sterven voordat het zich voortplant. Daarom zullen dergelijke schadelijke mutaties waarschijnlijk worden geëlimineerd door natuurlijke selectie.

Individuen in natuurlijke populaties kunnen ook hun partner selecteren op basis van bepaaldekenmerken, en dus niet willekeurig reproduceren. In dit geval zullen allelen voor de eigenschappen waartegen wordt geselecteerd minder frequent voorkomen in de populatie.

Bovendien kunnen populaties genstroom ervaren, de overdracht van allelen in en uit genenpools, als gevolg van migratie. Een klassiek voorbeeld van genstroom wordt waargenomen bij de meeste soorten bavianen. Vrouwelijke bavianen paren het vaakst met dominante mannetjes in een troep. Jonge mannelijke bavianen verlaten bijna altijd hun geboortetroepen, waarschijnlijk om inteelt te vermijden, en voegen zich bij een nieuwe troep, waar ze hun genen aan nakomelingen kunnen doorgeven.

Bij genetische drift veranderen toevallige gebeurtenissen de allelfrequenties van een populatie. Een grote verstoring, zoals een natuurramp, kan de populatieomvang drastisch verkleinen en daarmee de genetische variatie verminderen. De resulterende samenstelling van de genenpool werd willekeurig gekozen (dwz het overleven van de verstoring werd niet bepaald door de genetische samenstelling van het individu). Een dergelijke vermindering van genetische diversiteit is ceen genetische bottleneck.

Soms kan een populatie gefragmenteerd raken in kleinere populaties als gevolg van stadsontwikkeling of andere gebeurtenissen. Een nieuwe populatie wordt gestart door een kleine groep leden van de oorspronkelijke populatie en bij toeval kan een voorheen zeldzaam allel relatief vaak voorkomen. Dit effect op genfrequenties staat bekend als het oprichtereffect.

Belang van genetische variabiliteit

Genetische variatie is de basis voor evolutie. Natuurlijke selectie kan alleen plaatsvinden als er meerdere vormen van genen (allelen) in de populatie aanwezig zijn, waardoor allelen worden begunstigd die onder de huidige omstandigheden een fitnessvoordeel opleveren. Aan de andere kant kan het verlies van genetische variatie nadelige gevolgen hebben voor populaties. Als de genenpool geen genvarianten bevat die overleving en voortplanting bevorderen wanneer de omgeving verandert, kan de populatie zich niet aanpassen en kan ze verdwijnen. Deze negatieve effecten zijn meer uitgesproken in kleinere populaties, omdat de genenpool in het begin kleiner isth. Kleinere populaties zijn daardoor kwetsbaarder voor stochastische gebeurtenissen. Instandhoudingsinspanningen zijn vaak gericht op het vergroten van de genetische variabiliteit door selectief fokken van individuen in kleine en bedreigde populaties.


Aanbevolen Lectuur

Get cutting-edge science videos from JoVE sent straight to your inbox every month.

Waiting X
simple hit counter