32.3: Mutation, Gene Flow, and Genetic Drift
32.3: Mutation, flux de gènes et dérive génétique
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.
Dans une population qui n’est pas à l’équilibre Hardy-Weinberg, la fréquence des allèles change avec le temps. Par conséquent, toute déviation par rapport aux cinq conditions de l’équilibre Hardy-Weinberg peut modifier la variation génétique d’une population donnée. Les conditions qui modifient la variabilité génétique d’une population comprennent les mutations, la sélection naturelle, l’accouplement non aléatoire, le flux génétique et la dérive génétique (petite taille de la population).
Mécanismes de variation génétique
Les sources originales de variation génétique sont les mutations, qui sont des changements dans la séquence nucléotide de l’ADN. Les mutations créent de nouveaux allèles et augmentent la variabilité génétique. La plupart des mutations ne provoquent pas de changements significatifs dans la santé ou le fonctionnement d’un organisme. Cependant, si une mutation réduit les chances de survie, l’organisme peut mourir avant de se reproduire. Par conséquent, ces mutations nocives sont susceptibles d’être éliminées par la sélection naturelle.
Les individus des populations naturelles peuvent également choisir leurs partenaires en fonction de certaines caractéristiques, et donc ne pas se reproduire au hasard. Dans ce cas, les allèles pour les traits qui sont sélectionnés contre deviendront moins fréquents dans la population.
En outre, les populations peuvent éprouver le flux génétique, le transfert d’allèles dans et hors des pools génétiques, en raison de la migration. Un exemple classique de flux génétique est observé chez la plupart des espèces de babouins. Les babouins femelles s’accouplent le plus souvent avec des mâles dominants dans une troupe. Les babouins mâles juvéniles quittent presque toujours leurs troupes biologiques, susceptibles d’éviter la consanguinité, et rejoignent une nouvelle troupe, où ils peuvent transmettre leurs gènes à la progéniture.
Dans la dérive génétique, les événements de hasard modifient les fréquences d’allèle d’une population. Une perturbation majeure, comme une catastrophe naturelle, peut réduire considérablement la taille de la population et ainsi diminuer la variation génétique. La composition résultante du pool génétique a été choisie au hasard (c.-à-d. que survivre à la perturbation n’a pas été déterminée par la composition génétique de l’individu). Une telle réduction de la diversité génétique est appelée goulot d’étranglement génétique.
Parfois, une population peut se fragmenter en populations plus petites en raison du développement urbain ou d’autres événements. Une nouvelle population est lancée par un petit groupe de membres de la population d’origine et, par hasard, un allèle auparavant rare peut être relativement fréquent. Cet effet sur les fréquences génétiques est connu sous le nom d’effet fondateur.
Importance de la variabilité génétique
La variation génétique est la base de l’évolution. La sélection naturelle ne peut se produire que si plusieurs formes de gènes (allèles) sont présentes dans la population, favorisant les allèles qui confèrent un avantage de forme physique dans les conditions actuelles. D’autre part, la perte de variation génétique peut avoir des effets néfastes sur les populations. Si le pool génétique ne contient pas de variantes génétiques qui favorisent la survie et la reproduction lorsque l’environnement change, la population ne peut pas s’adapter et peut disparaître. Ces effets négatifs sont plus prononcés dans les populations plus petites, car le patrimoine génétique est plus petit au départ. Les populations plus petites sont donc plus vulnérables aux événements stochastiques. Les efforts de conservation se concentrent souvent sur l’augmentation de la variabilité génétique par l’élevage sélectif d’individus dans de petites populations menacées.
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