Genetisk drift

Kvifor har genetisk drift størst effekt i små populasjonar?

Når evolusjon skjer på grunn av tilfeldigheiter, kallar vi det genetisk drift.

Tilfeldigheiter har ein tendens til å jamne seg ut når vi ser på mange nok tilfelle. Dersom vi derimot har få tilfelle, kan vi få avvik frå det vi skulle vente. Dette er grunnen til at vi kan få store avvik frå forventa kjønnsrate blant nyfødde i ein liten populasjon, men ikkje i ein stor – akkurat som du såg i oppgåva over. Det er også derfor genetisk drift har størst effekt i små populasjonar.

Årsaker til genetisk drift

Det er to typar tilfeldige hendingar som kan føre til endring av allelfrekvensar, altså evolusjon.

Tilfeldigheiter ved danning av kjønnsceller

La oss ta eit døme med individ som har genotypen Aa. Ved kjønna formeiring er det tilfeldig kva for eit av allela kvart avkom arvar. Vi forventar derfor at halvparten av avkomma vil arve allel A, og halvparten allel a. Men når talet på avkom er lite, kan vi få tilfeldige avvik som endrar allelfrekvensane i neste generasjon.

Tilfeldige forskjellar i overleving og reproduksjon

Eit individ kan vere på feil stad til feil tid og døy utan å etterlate seg avkom. I ein liten populasjon kan slike tilfeldigheiter gjere at individ med éin genotype får fleire avkom enn andre, utan at dette har noko med genotypane å gjere. Konsekvensen er tilfeldige endringar i allelfrekvensar frå generasjon til generasjon.

Konsekvensar av genetisk drift

Tilfeldige hendingar kan altså føre til tilfeldige endringar i allelfrekvensar frå generasjon til generasjon. Men kva så – kva betydning har dette for populasjonar?

Genetisk drift kan motverke tilpassing

Naturleg seleksjon aukar frekvensen av allel som gjer individa betre i stand til å overleve og få avkom. På denne måten blir populasjonen tilpassa miljøet. Ved genetisk drift er det derimot tilfeldigheiter som avgjer kva allel som aukar i frekvens. Eit individ kan ha flaks og overleve ein orkan, og dermed få fleire avkom enn eit individ med gunstigare eigenskapar som hadde uflaks. Slike tilfeldige hendingar bidreg ikkje til tilpassing.

I store populasjonar vil flaks og uflaks jamne seg ut. Då blir naturleg seleksjon ein sterkare evolusjonær mekanisme enn genetisk drift, og populasjonen tilpassar seg miljøet. I små populasjonar kan tilfeldigheiter få meir å seie. Då kan genetisk drift motverke tilpassing, og i verste fall føre til at skadelege allel blir vanlegare.

Genetisk drift reduserer genetisk variasjon

Når endringar i allelfrekvensar blir bestemde av tilfeldigheiter, vil allel før eller seinare forsvinne frå genlageret. Jo mindre populasjonen er, jo raskare skjer dette.

Genetisk drift fører til genetiske forskjellar mellom populasjonar

Tilfeldigheiter kan gjere at ulike allel aukar i frekvens i ulike populasjonar. Genetisk drift kan derfor spele ei rolle i artsdanning ved at genlagera til to populasjonar utviklar seg i ulik retning.

I figuren over ser vi eit tenkt døme på genetisk drift i to populasjonar som består av 50 individ.

Begge populasjonane startar med dei same allelfrekvensane for allel A (0,5) og a (0,5). Over tid endrar allelfrekvensen seg tilfeldig og ulikt i kvar populasjon. Populasjon 1 går går allel a tapt etter omtrent 90 generasjonar. Det fører til at allel A blir det einaste allelet som er att. I Populasjon 2 går allel A tapt etter omtrent 50 generasjonar. Dette fører til at allel a blir det einaste allelet som er att.

Figuren illustrerer korleis genetisk drift kan redusere genetisk variasjon i små populasjonar og gjere populasjonar genetisk meir ulike, sjølv utan naturleg seleksjon.

To viktige former for genetisk drift

Genetisk drift kan arte seg på ulike måtar i populasjonar. To viktige former som har mykje til felles, er grunnleggareffekten og flaskehalseffekten.

Grunnleggareffekten

Nye populasjonar blir ofte grunnlagde av eit fåtal individ som utvandrar frå ein større populasjon. Dette blir kalla ei grunnleggarhending. Kva kan vi seie om genlageret til den nye populasjonen?

For det første er det avgrensa kor mykje genetisk variasjon eit fåtal individ kan føre med seg. I tillegg kan ein av grunnleggarane tilfeldigvis vere berar av eit allel som er sjeldan i den opphavlege populasjonen. Dette allelet vil då få ein høgare frekvens i den nye populasjonen.

Den nye populasjonen vil derfor ha mindre genetisk variasjon og andre allelfrekvensar enn populasjonen han blei grunnlagd frå. Dette blir kalla grunnleggareffekten og er ei form for genetisk drift.

Grunnleggareffekten og høg førekomst av arvelege sjukdommar

Nokre befolkningsgrupper har uvanleg høg førekomst av enkelte alvorlege arvelege sjukdommar. I mange tilfelle kjem av det grunnleggareffekten. Allelet som forårsakar sjukdommen, hadde tilfeldigvis ein høg frekvens blant grunnleggarane av populasjonen.

Når frekvensen av eit recessivt sjukdomsallel først har blitt høg, kan det ta lang tid før naturleg seleksjon reduserer førekomsten. Dette kjem av at dei fleste kopiane av sjukdomsallelet i genlageret finst hos heterozygote individ. Sidan sjukdomsallelet er recessivt, er desse individa friske. Dei får derfor like mange barn som individ utan sjukdomsallelet. Dermed blir sjukdomsallelet ført vidare til neste generasjon nesten like ofte som det normale allelet.

Flaskehalseffekten

Av og til kan populasjonar bli kraftig reduserte i storleik. Det kan skje på grunn av økologiske katastrofar, som eit vulkanutbrot eller ein skogbrann. Det kan også komme av menneskeskapte inngrep som jakt eller eller øydelegging av leveområde. Dette blir kalla ein flaskehals. Verknaden på genlageret blir kalla flaskehalseffekten.

Flytt på glidaren i figuren nedanfor for å sjå flaskehalseffekten.

Flaskehalseffekten liknar grunnleggareffekten: Populasjonen av overlevande vil ha mindre genetisk variasjon og andre allelfrekvensar enn før flaskehalsen oppstod.

Sjølv om populasjonen skulle vekse raskt etter flaskehalsen, tek det lang tid å bygge opp ny genetisk variasjon gjennom mutasjon. Ein stor populasjon som nyleg har vore gjennom ein flaskehals, vil derfor ha mindre genetisk variasjon enn ein stor populasjon som ikkje har gått gjennom ein flaskehals.

Test deg sjølv