Back to chapter

32.4:

סחף גנטי

JoVE Core
Biology
A subscription to JoVE is required to view this content.  Sign in or start your free trial.
JoVE Core Biology
Genetic Drift

Languages

Share

תפיסה שגויה כללית לגבי האבולוציה היא שהיא דורשת בחירה טבעית כדי להתרחש. עם זאת, לא תמיד זה המצב. סחף גנטי הוא מנגנון שבאמצעותו יכול האבולוציה להתרחש ללא בחירה טבעית.זה מוגדר כשינוי בשכיחות האלל של אוכלוסייה בגלל המקריות. כדי לדמיין זאת, בואו נשתמש באוכלוסיית ג’ירפות כדוגמא ונדמיין את האללים שלהם לשיזוף וחום מיוצג על ידי גולות בשני צבעים שונים. נניח כאן שכל צבע מתחיל להיות שופע באותה מידה.אם היינו מתחילים דור חדש מתוך אוכלוסייה זו, היינו צריכים לגדל זוגות של יחידים ובכך לבחור מבין ארבעה אללים לזוג. אם אנו בוחרים זוג גידול באקראי, אנו עשויים להסתיים בשני גולות מכל צבע. עם זאת, במקרה בלבד, בחלק מהזיווגים יהיו רק גולות בצבע אחד, או שלושה מצבע אחד ואחד משני.סטיות מקריות אלה ביחס לזיווגים מרובים עשויות לגרום לכך שלדור הבא כבר אין תערובת שווה של כל האלל. וריאציה זו של שכיחות האלל יחסית לאורך זמן היא המגדירה את הסחף הגנטי. צורות מסוימות של סחף גנטי יכולות לשנות באופן דרסטי את שכיחות האלל.אפקט צוואר הבקבוק ואפקט המייסד הם שתי דוגמאות כאלה לסחף גנטי קיצוני. אפקט צוואר הבקבוק מתרחש כאשר גודל האוכלוסייה מצטמצם משמעותית לדור אחד או יותר. ניתן להסביר זאת באמצעות מטפורה בקבוק המכיל גולות בצבעים שונים, כלומר אללים שונים.כאשר הופכים את הבקבוק מתרחש אירוע של צוואר בקבוק רק כמה גולות נושרות באופן אקראי. אוסף גולות זה, המכונה גם האוכלוסייה ששרדה, יוצר/ת אז אוכלוסיה חדשה אשר ככל הנראה אינה מייצגת את האוכלוסייה המקורית. האוכלוסייה החדשה מדגימה מגוון גנטי מופחת משמעותית, המהווה סחף גנטי קיצוני.אירועים כמו אסונות טבע וציד יתר עלולים לגרום לאפקט צוואר בקבוק כזה. אוכלוסיות גדולות מספיק יכולות בדרך כלל לעמוד באירועים מסוג זה ללא אובדן דרמטי של גיוון. אוכלוסיות קטנות, לעומת זאת, יכולות להיות משובשות במשך דורות או אפילו לצמיתות בסוג השני של סחף גנטי קיצוני, האפקט המייסד, חלקים קטנים באוכלוסייה עוברים מקום להתבודדות, ויוצרים”מייסד אוכלוסיות”חדש.ההשלכות מזכירות את השפעת צוואר הבקבוק. האוכלוסיות החדשות ככל הנראה אינן מייצגות את האוכלוסייה המקורית מכיוון שהן פחות מגוונת גנטית. לפיכך, בניגוד להתפתחות אדפטיבית, בה שכיחות האלל משתנה לבחירת תכונות שמתאימות לסביבה, כמו פרת משה רבנו עם כמות גדולה יותר של מלנין ששורדת טוב יותר באקלים קר יותר בגלל יכולת משופרת לספוג חום, סחף גנטי מייצג סוג של התפתחות זה שנובע אך ורק בגלל שינוי הסתברותי.לדוגמה, הסרה אקראית של חלק מאוכלוסייה באמצעות אירוע או 69 הגירה קטסטרופלית.

32.4:

סחף גנטי

Natural selection—probably the most well-known evolutionary mechanism—increases the prevalence of traits that enhance survival and reproduction. However, evolution does not merely propagate favorable traits, nor does it always benefit populations.

Life is not fair. A deer grazing contentedly in a field can have her meal cut tragically short by a bolt of lightning. If the doomed doe is one of only three in the population, 1/3 of the population’s gene pool is lost. Random events like this can indelibly affect a population, sometimes for generations. This evolutionary mechanism is called genetic drift.

Genetic drift is a shift in population allele frequencies due to chance events. Alleles are variations of a gene, and their frequency is the portion, or percentage, of the population with that allele. Genetic drift can alter the frequencies of advantageous, neutral, and harmful alleles alike.

Genetic drift does not dramatically impact sufficiently large populations; this is because it does not occur in isolation, but alongside other evolutionary mechanisms, like natural selection. In large populations, many individuals can be lost, and the remaining gene pool is still diverse enough for natural selection to act.

However, genetic drift can sharply reduce genetic diversity in small populations, creating a sampling error. A sampling error occurs when a sample is not representative of the population from which it is derived. When part of a population is eliminated, the remaining members may represent only a fraction of the original population’s genetic diversity. Larger samples are typically more representative, which is why scientists maximize sample size for their experiments.

Two extreme examples of genetic drift are the bottleneck effect—caused by catastrophic events, like natural disasters—and the founder effect, a result of colonization. In both cases, smaller populations derived from larger ones create a sampling error that leads to evolution, sometimes from less-than-favorable traits.

Suggested Reading

Andrews, C. A. (2010) Natural Selection, Genetic Drift, and Gene Flow Do Not Act in Isolation in Natural Populations. Nature Education Knowledge. 3(10):5. [Source]

Pray, L. (2008) Genetic drift: bottleneck effect and the case of the bearded vulture. Nature Education. 1(1):61. [Source]