Перейти до вмісту

Генетичний дрейф

Очікує на перевірку
Матеріал з Вікіпедії — вільної енциклопедії.

Генетичний дрейф — це явище випадкової ненаправленої зміни частот алелей у популяції від покоління до покоління.[1]

Є одним із ключових механізмів еволюції, який призводить до випадкового коливання генетичного різноманіття, аж до повної фіксації або зникнення певних ознак у популяції.[2] На відміну від природного добору, який є спрямованим процесом і забезпечує формування адаптацій, генетичний дрейф є абсолютно випадковим механізмом еволюції.[3].

Класичним прикладом генетичного дрейфу, який виникає, коли чисельність популяції критично зменшується принаймні протягом одного покоління є ефект шийки пляшки (англ. population bottleneck). Раптові катастрофічні події, зокрема стихійні лиха (землетруси, повені, масштабні лісові пожежі), спалахи нових інфекційних хвороб або нищівна діяльність людини (браконьєрство, руйнування середовища існування), можуть масово знищити більшу частину особини, залишивши в живих лише невелику, випадкову групу. Частота алелей у групі, що вижила, суто випадково може кардинально відрізнятися від тієї, що була в початковій популяції до катастрофи. Навіть якщо несприятливі умови тривали всього одне покоління, і надалі чисельність виду почне швидко відновлюватися, нова популяція довгий час залишатиметься генетично одноманітною (гомозиготною).

Ще одним прикладом генетичного дрейфу є ефект засновника (англ. founder effect) який виникає, коли нову колонію (популяцію) засновують лише кілька представників початкової (материнської) популяції.

Для унаочнення механізму дії генетичного дрейфу часто використовують математичні моделі малих популяцій. Наприклад, у модельній популяції кроликів, що складається всього з декількох особин, ознака забарвлення хутра визначається одним геном із двома алелями: домінантним B (буре хутро) та рецесивним b (біле хутро). Частоту домінантного алеля B позначають як p, а рецесивного b — як q. У вихідній популяції ці частоти є рівними і становлять по 50%. Оскільки загальна чисельність групи є критично малою, випадкові події мають вирішальний вплив на передачу генів наступним поколінням. У першому (вихідному) поколінні частоти алелей є збалансованими (p=0,5; q=0,5). Проте через суто випадкові чинники (наприклад, хижацтво, хвороба або випадковість при пошуку пари) частина особин із білим хутром (генотип bb) гине або не залишає нащадків. Внаслідок цього у другому (наступному) поколінні частота алеля B (p) зростає, наприклад, до 0,7 (70%), а частота алеля b (q) падає до 0,3 (30%). Якщо у наступному поколінні випадковість знову посприяє розмноженню виключно бурих кроликів (із генотипами BB або Bb), рецесивний алель b може бути повністю зникнути з генофонду. Його частота може впасти до нуля (q = 0), тоді частота алеля B досягне максимальних 100% (p = 1,0). У цьому випадку відбудеться фіксація алеля B, і всі особини цієї ізольованої популяції матимуть буре забарвлення хутра.

Швидкість і наслідки генетичного дрейфу перебувають у зворотній залежності від ефективної чисельності популяції. У великих природних групах (наприклад, понад 10 000 особин) ймовірність того, що якийсь алель повністю зникне за кілька поколінь суто через випадковість, є мізерною. Велика вибірка організмів під час розмноження набагато точніше відображає і відтворює вихідні частоти алелей у наступних поколіннях. [4] У малих же популяціях будь-яке випадкове коливання є критичним, а дія генетичного дрейфу зазвичай переважає над дією природного добору.

Ефект пляшкового горла та ефект засновника

[ред. | ред. код]

Ефект пляшкового горла — це гарний приклад генетичного дрейфу, який трапляється, коли чисельність популяції починає сильно зменшуватися(2). Такі стрімкі події, як стихійні лиха (землетруси, повені, пожежі в лісових смугах), можуть знищити населення, вбивши більшість людей і залишивши за собою невеликий випадковий асортимент тих, хто вижив(1).Частота алелів у цій групі може сильно відрізнятися від частоти популяції до події, а деякі алелі можуть повністю бути відсутні(1). Менша популяція також буде більш сприйнятливою до наслідків генетичного дрейфу поколіннями (доки їх кількість не нормалізується), що потенційно може призвести до втрати ще більшої кількості алелів. Як ефект пляшкового горла може зменшити генетичне різноманіття?(4).Уявіть собі пляшку, наповнену мармуром, де мармур представляє людей у популяції. Якщо відбувається подія пляшкового горла, невеликий випадковий асортимент людей переживає подію і проходить через вузьке місце (і в чашку), тоді як переважна більшість населення помирає (залишається в пляшці)(7). Зараз генетичний склад випадкових осіб які вижили є генетичним складом всієї нової  популяції.

Ефект засновника — ще один надзвичайний приклад дрейфу, який виникає, коли невелика група особи відривається від більшої популяції, щоб побудувати нову колонію. Нова колонія ізольована від вихідної популяції, і особини-засновники можуть не представляти повного генетичного різноманіття вихідної популяції. Тобто, алелі в основоположній популяції можуть бути присутніми на різних частотах, ніж у вихідній популяції, а деякі алелі можуть взагалі еліміновані. Ефект засновника за своїм поняттям схожий на ефект пляшкового горла, але він виникає за допомогою іншого  механізму (колонізація, а не катастрофа).

Висновок

[ред. | ред. код]
  • У невеликих популяціях випадкові зміни частот алелів можуть істотно впливати на «виживання» будь-якого алеля, незалежно від його адаптивної властивості; це явище — генетичний дрейф.
  • Генетичний дрейф призводить, в деяких випадках, до вимирання алеля або великої популяції.
  • Крім того, генетичний дрейф є причиною швидкого розвитку популяції.
  • В результаті пляшкового горла катастрофа, хвороба чи переслідування можуть різко зменшити чисельність популяції та генетичні зміни, збільшивши її сприйнятливість до наслідків генетичного дрейфу.
  • В результаті засновника, мала група залишає більшу кількість населення для колонізації нової території. Знову ж таки, генетичний дрейф може призвести до втрати генетичного біорізноманіття, вимирання або швидкої еволюції.
  • Генетичний дрейф є головна причина еволюції у популяціях невеликого розміру, але результати в основному зумовлені випадковістю.

Список літератури

  1. "Population size and genetic drift," by Douglas Wilkin and Barbara Akre, CK-12 Foundation, CC BY-NC 3.0.
  2. Krempels, Dana. (2006). Why spay or neuter my rabbit? In Houserabbit adoption, rescue, and education. Retrieved from http://www.bio.miami.edu/hare/scary.html.
  3. Haw, J. (2013, May 24). Northern elephant seals: Increasing population, decreasing biodiversity. In Scientific american. Retrieved from http://blogs.scientificamerican.com/expeditions/northern-elephant-seals-increasing-population-decreasing-biodiversity/.
  4. Genetic drift and the founder effect. (2001). In Evolution. Retrieved from http://www.pbs.org/wgbh/evolution/library/06/3/l_063_03.html.
  5. Genetic drift. (2016, April 19). Retrieved May 19, 2016 from Wikipedia: https://en.wikipedia.org/wiki/Genetic_drift.
  6. Purves, W. K., Sadava, D., Orians, G. H., and Heller, H. C. (2003). Genetic drift may cause large changes in small populations. In Life: The science of biology (7th ed., pp. 468—469).
  7. Reece, J. B., Urry, L. A., Cain, M. L., Wasserman, S. A., Minorsky, P. V., and Jackson, R.B. Genetic drift. In Campbell biology (10th ed., pp. 488—490). San Francisco.
  1. ↑ Електронна версія «Великої української енциклопедії». Дрейф генетичний. vue.gov.ua (укр.). Велика українська енциклопедія. Процитовано 27 травня 2026.
  2. ↑ Charles Rotimi, Ph.D. (26 травня 2026). Genetic Drift. genome.gov (англ.). National Human Genome Research Institute (NHGRI). Процитовано 27 травня 2026.
  3. ↑ Genetic drift. evolution.berkeley.edu (англ.). University of California, Berkeley. Процитовано 27 травня 2026.
  4. ↑ Genetic drift. evolution.berkeley.edu (англ.). University of California, Berkeley. Процитовано 27 травня 2026.
Отримано з https://uk.wikipedia.org/w/index.php?title=Генетичний_дрейф&oldid=48119725