Deriva genica: le principali regolarità di questo processo.

Oltre alla selezione naturale, c'è un altro fattore che può contribuire ad aumentare la concentrazione di un gene mutante in una popolazione e persino a spostare completamente il suo normale allelomorfo.

Deriva genetica (deriva genetica): cambiamenti nel pool genetico di una popolazione di generazione in generazione. Si ritiene che questi cambiamenti siano determinati non dalla selezione naturale, ma da altri meccanismi. C'è una crescente preoccupazione tra i ricercatori che nel pool genetico di un certo numero, se non di tutte le nazioni, la quota di geni anormali che determinano lo sviluppo di patologie ereditarie e predispongono allo sviluppo di molte altre malattie è in rapido aumento. La deriva genetica è anche uno dei fattori più significativi nella patomorfosi di varie malattie, comprese le malattie psichiatriche. Questa patomorfosi viene eseguita a un ritmo così rapido che alcuni disturbi mentali diventano irriconoscibili (secondo le loro descrizioni nella letteratura classica), la struttura della morbilità psichiatrica cambia in modo significativo, in particolare, alcune forme precedentemente comuni di schizofrenia vengono sbiadite e quelle che hanno difficoltà a trovare un posto nella moderna classificatori.

Il biologo S. Wright ha studiato questo processo casuale (deriva genetica) utilizzando modelli matematici e ha applicato questo principio allo studio dei problemi evolutivi. In condizioni costanti, la deriva genetica è fondamentale in popolazioni molto piccole, quindi la popolazione diventa omozigote per molti geni e la variabilità genetica diminuisce. Credeva anche che a causa della deriva in una popolazione, potessero sorgere tratti di tratti ereditari dannosi, a seguito dei quali una tale popolazione potrebbe morire e non contribuire all'evoluzione della specie. D'altra parte, in popolazioni molto grandi, la selezione è fondamentale, quindi la variazione genetica nella popolazione sarà nuovamente trascurabile. La popolazione si adatta gradualmente bene alle condizioni ambientali, ma ulteriori cambiamenti evolutivi dipendono dall'emergere di nuove mutazioni favorevoli. Tali mutazioni avvengono lentamente, quindi l'evoluzione in grandi popolazioni è lenta. Nelle popolazioni di dimensioni intermedie, la variabilità genetica è aumentata, nuove combinazioni benefiche di geni si formano per caso e l'evoluzione è più veloce rispetto alle altre due popolazioni sopra descritte.

Va anche ricordato che quando un allele viene perso dalla popolazione, può riapparire solo a causa di una certa mutazione. Ma se una specie è divisa in più popolazioni, in alcune delle quali si perde un allele e in altre un altro, allora in essa può apparire un gene perso da una data popolazione a causa della migrazione da un'altra popolazione in cui questo gene è presente. Questo è il modo in cui verrà preservata la variazione genetica. Sulla base di ciò, Wright ha suggerito che i cambiamenti evolutivi più rapidi si verificheranno nelle specie suddivise in numerose popolazioni di varie dimensioni, ed è possibile una certa migrazione tra le popolazioni.

Wright ha convenuto che la selezione naturale è uno dei fattori più importanti nell'evoluzione, ma la deriva genetica, a suo avviso, è anche un fattore significativo nel determinare i cambiamenti evolutivi a lungo termine all'interno di una specie e che molti dei tratti che distinguono una specie da un'altra sono nati attraverso la deriva genetica. ed erano indifferenti o addirittura dannosi per la loro influenza sulla vitalità degli organismi.

La teoria della deriva genetica ha suscitato polemiche tra i biologi. Ad esempio, T. Dobzhansky riteneva che non avesse senso porre la questione di quale fattore gioca un ruolo importante: deriva genetica o selezione naturale. Questi fattori interagiscono tra loro.

Sono possibili due situazioni:

1) Se la selezione domina l'evoluzione di qualsiasi specie, si osserverà o un cambiamento diretto nelle frequenze geniche o uno stato stabile determinato dalle condizioni ambientali.

2) Quando, per un lungo periodo di tempo, la deriva è più importante, i cambiamenti evolutivi direzionali non saranno associati alle condizioni naturali e anche i segni sfavorevoli insignificanti che si sono manifestati possono diffondersi ampiamente nella popolazione.

Nel complesso, la deriva genetica non è stata ancora studiata abbastanza bene e definita; non c'è ancora consenso su questo fattore nella scienza.

La deriva genica come fattore di evoluzione

Possiamo considerare la deriva genica come uno dei fattori dell'evoluzione della popolazione. A causa della deriva, le frequenze alleliche possono cambiare casualmente nelle popolazioni locali fino a raggiungere un punto di equilibrio: la perdita di un allele e la fissazione di un altro. In popolazioni diverse, i geni "si spostano" indipendentemente. Pertanto, i risultati della deriva sono diversi nelle diverse popolazioni: in alcuni, un insieme di alleli è fisso, in altri un altro. Pertanto, la deriva genetica porta, da un lato, a una diminuzione della diversità genetica all'interno delle popolazioni e, dall'altro, a un aumento delle differenze tra le popolazioni, alla loro divergenza in un numero di tratti. Questa divergenza, a sua volta, può servire come base per la speciazione.
Nel corso dell'evoluzione della popolazione, la deriva genica interagisce con altri fattori di evoluzione, principalmente la selezione naturale. Il rapporto tra i contributi di questi due fattori dipende sia dall'intensità della selezione che dalla dimensione della popolazione. Con un'elevata intensità di selezione e un'elevata dimensione della popolazione, l'effetto dei processi casuali sulla dinamica delle frequenze geniche nelle popolazioni diventa trascurabile. Al contrario, in piccole popolazioni, con piccole differenze di fitness tra genotipi, la deriva genica diventa decisiva. In tali situazioni, l'allele meno adattivo può essere fissato nella popolazione, mentre l'allele più adattivo può essere perso.

Come già sappiamo, la conseguenza più frequente della deriva genetica è l'esaurimento della diversità genetica all'interno delle popolazioni a causa della fissazione di alcuni alleli e la perdita di altri. Il processo mutazionale, al contrario, porta all'arricchimento della diversità genetica all'interno delle popolazioni. Un allele perso a causa della deriva può ripresentarsi ripetutamente a causa della mutazione.

Poiché la deriva genica è un processo non orientato, contemporaneamente a una diminuzione della diversità all'interno delle popolazioni, aumenta le differenze tra le popolazioni locali. La migrazione contrasta questo. Se l'allele A è registrato in una popolazione e l'allele a nell'altra, la migrazione di individui tra queste popolazioni porta al fatto che la diversità allelica riappare all'interno di entrambe le popolazioni.

Il risultato finale della deriva genica è la completa eliminazione di un allele dalla popolazione e la fissazione (fissazione) di un altro allele in esso. Più spesso questo o quell'allele si verifica nella popolazione, maggiore è la probabilità della sua fissazione a causa della deriva genica. I calcoli mostrano che la probabilità di fissare un allele neutro è uguale alla sua frequenza nella popolazione.

Ogni allele che osserviamo in popolazioni contemporaneamente è nato come risultato di una mutazione. Le mutazioni si verificano con una frequenza media di 10-5 per gene per gamete per generazione. Di conseguenza, più piccola è la popolazione, meno è probabile che in ogni generazione almeno un individuo in questa popolazione sia portatore di una nuova mutazione. In una popolazione di 100.000 individui, in ogni nuova generazione ci sarà un nuovo allele mutante con una probabilità prossima a uno, ma la sua frequenza nella popolazione (1 ogni 200.000 alleli) e, quindi, la probabilità della sua fissazione sarà molto bassa. La probabilità che la stessa mutazione nella stessa generazione si verifichi in almeno un individuo in una popolazione di 10 individui è trascurabile, ma se tale mutazione si verifica ancora in questa popolazione, allora la frequenza dell'allele mutante (1 ogni 20 alleli) e le possibilità che venga risolto saranno relativamente alte.

Le grandi popolazioni non "aspettano" a lungo l'emergenza mutazionale di un nuovo allele, ma la fissano a lungo, mentre le piccole popolazioni "aspettano" una mutazione per un tempo molto lungo, ma dopo che si è manifestata, può essere riparata rapidamente. Ciò implica una conclusione apparentemente paradossale: la probabilità di fissare alleli neutri dipende solo dalla frequenza della loro occorrenza mutazionale e non dipende dalla dimensione della popolazione.

Poiché le frequenze di insorgenza delle mutazioni neutre sono approssimativamente le stesse in specie diverse, il tasso di fissazione di queste mutazioni dovrebbe essere approssimativamente lo stesso. Quindi ne consegue che il numero di mutazioni accumulate nello stesso gene dovrebbe essere proporzionale al tempo di evoluzione indipendente di queste specie. In altre parole, più tempo è passato dalla separazione di due specie dalle specie limitanti comuni, le sostituzioni mutazionali più neutre distinguono queste specie. Questo principio è alla base del metodo dell '"orologio molecolare dell'evoluzione", che determina il tempo trascorso dal momento in cui gli antenati di diversi gruppi sistematici hanno iniziato ad evolversi indipendentemente l'uno dall'altro.

I ricercatori americani E. Tsukurkendl e L. Polling sono stati i primi a scoprire che il numero di differenze nella sequenza di amminoacidi nell'emoglobina e nel citocromo c in diverse specie di mammiferi è maggiore, quanto prima i loro percorsi evolutivi divergevano. Successivamente, questo modello è stato confermato su un enorme materiale sperimentale, tra cui dozzine di geni diversi e centinaia di specie di animali, piante e microrganismi. Si è scoperto che l'orologio molecolare funziona, come segue dalla teoria della deriva genica, a una velocità costante. La calibrazione dell'orologio molecolare viene eseguita separatamente per ciascun gene, poiché geni diversi possono differire nella frequenza di occorrenza di mutazioni neutre. Per questo, viene stimato il numero di sostituzioni accumulate in un determinato gene in rappresentanti di taxa, il cui tempo di divergenza è stabilito in modo affidabile dai dati paleontologici. Una volta calibrato l'orologio molecolare, può essere utilizzato per misurare il tempo di divergenza tra diversi taxa, anche se il loro antenato comune non è stato ancora trovato nella documentazione fossile.



6. Deriva genetica.

Oltre alla selezione naturale, c'è un altro fattore che può contribuire ad aumentare la concentrazione di un gene mutante in una popolazione e persino a spostare completamente il suo normale allelomorfo.

Il biologo S. Wright ha studiato questo processo casuale (deriva genetica) utilizzando modelli matematici e ha applicato questo principio allo studio dei problemi evolutivi. In condizioni costanti, la deriva genetica è fondamentale in popolazioni molto piccole, quindi la popolazione diventa omozigote per molti geni e la variabilità genetica diminuisce. Credeva anche che a seguito della deriva in una popolazione, potessero apparire tratti di tratti ereditari dannosi, a seguito dei quali una tale popolazione potrebbe morire e non contribuire all'evoluzione della specie. D'altra parte, in popolazioni molto grandi, la selezione è fondamentale, quindi la variazione genetica nella popolazione sarà nuovamente trascurabile. La popolazione si adatta gradualmente bene alle condizioni ambientali, ma ulteriori cambiamenti evolutivi dipendono dall'emergere di nuove mutazioni favorevoli. Tali mutazioni avvengono lentamente, quindi l'evoluzione in grandi popolazioni è lenta. Nelle popolazioni di dimensioni intermedie, la variabilità genetica è aumentata, nuove combinazioni benefiche di geni si formano per caso e l'evoluzione è più veloce rispetto alle altre due popolazioni sopra descritte.

Va anche ricordato che quando un allele viene perso dalla popolazione, può riapparire solo a causa di una certa mutazione. Ma se una specie è divisa in più popolazioni, in alcune delle quali si perde un allele e in altre un altro, allora in essa può apparire un gene perso da una data popolazione a causa della migrazione da un'altra popolazione in cui questo gene è presente. Questo è il modo in cui verrà preservata la variazione genetica. Sulla base di ciò, Wright ha suggerito che i cambiamenti evolutivi più rapidi si verificheranno nelle specie suddivise in numerose popolazioni di varie dimensioni, ed è possibile una certa migrazione tra le popolazioni.

Wright ha convenuto che la selezione naturale è uno dei fattori più importanti nell'evoluzione, ma la deriva genetica, a suo avviso, è anche un fattore significativo nel determinare i cambiamenti evolutivi a lungo termine all'interno di una specie e che molti dei tratti che distinguono una specie da un'altra sono nati attraverso la deriva genetica. ed erano indifferenti o addirittura dannosi per la loro influenza sulla vitalità degli organismi.

La teoria della deriva genetica ha suscitato polemiche tra i biologi. Ad esempio, T. Dobzhansky riteneva che non avesse senso porre la questione di quale fattore gioca un ruolo importante: deriva genetica o selezione naturale. Questi fattori interagiscono tra loro. Sono possibili due situazioni:

1) Se la selezione è dominante nell'evoluzione di qualsiasi specie, allora in questo caso si osserverà un cambiamento diretto nelle frequenze geniche o uno stato stabile determinato dalle condizioni ambientali.

2) Quando, per un lungo periodo di tempo, la deriva è più importante, i cambiamenti evolutivi direzionali non saranno associati alle condizioni naturali e anche i segni sfavorevoli insignificanti che sono emersi possono diffondersi ampiamente nella popolazione.

Nel complesso, la deriva genetica non è stata ancora studiata abbastanza bene e in modo definitivo; non c'è ancora consenso su questo fattore nella scienza.

7. Conclusione.

La ricerca in genetica ed ecologia ha identificato una serie di fattori che controllano l'adattamento e la speciazione. Le forze alla base dell'evoluzione di famiglie, ordini e classi non possono essere così facilmente identificate.

La sintesi della genetica e dell'evoluzione consisteva principalmente nell'interazione tra la teoria mendeliana dell'ereditarietà e la teoria di Darwin, grande nel suo significato scientifico.

Nella fase attuale dello sviluppo della genetica e dell'evoluzione, l'ingegneria genetica sta diventando sempre più importante. Gli scienziati sono riusciti a decifrare la struttura della molecola di DNA, che ha permesso di crearne di nuove sulla base di specie conosciute, con qualità pre-programmate che non sono caratteristiche di questa specie. Il problema più serio nell'uso pratico dell'ingegneria genetica è la sicurezza dei prodotti dell'applicazione dei prodotti dell'ingegneria genetica per l'esistenza dell'umanità. Insieme a questo, c'è il problema della clonazione, ad es. produzione di organismi che sono assolutamente simili nella loro struttura molecolare, e anche modificati secondo le esigenze degli scienziati. La clonazione comporta molti problemi morali ed etici, il principale dei quali è la clonazione umana.

8. Elenco della letteratura.

1. Sheppard F. M. Selezione naturale ed ereditarietà. - M .: Education, 1970.

2. Kiseleva E. A. Libro da leggere sul darwinismo. - M .: Istruzione, 1970.

3. Puzanov II Jean Baptiste Lamarck.- M .: Education, 1959.

4. Reznik S. Mistero rivelato dell'essere. - M .: Conoscenza, 1976.

5. Ruzavin GI Concepts of modern natural science. –M.: Unity, 2000.

6. Fondamenti di ecologia / ed. Obukhova V.L. e Sapunova V. B. -

S.-Pb: Letteratura speciale, 1998.

9. Glossario dei termini.

Alleligeni situati nello stesso punto del cromosoma.

Una specie è una raccolta di organismi viventi che abitano una certa nicchia ecologica, che ha una struttura e una fisiologia comuni e costituisce un sistema genetico integrale.

I gameti sono cellule germinali femminili e maschili che assicurano lo sviluppo di un nuovo individuo durante la fusione e il trasferimento dei tratti ereditari dai genitori alla prole.

I geni sono molecole giganti che determinano la natura dei tratti ereditari dalla loro struttura e interazione con altre molecole simili.

Il DNA (in breve) è portatore di determinate informazioni genetiche, alcune delle quali corrispondono a determinati geni.

Il luogo è un'area specifica su un cromosoma.

Il cromosoma è un elemento strutturale del nucleo cellulare, che contiene le informazioni ereditarie dell'organismo.

In pratica, dovrebbero essere sviluppati metodi per stabilire il grado di rischio, sia nelle singole famiglie sia attraverso lo screening di tutti i genitori. Ciò cambierà lo scopo della genetica medica da una retrospettiva di consulenza genetica a un servizio di prevenzione genetica lungimirante. Potrebbe sorgere un nuovo atteggiamento nei confronti della responsabilità dei genitori per la riproduzione della prole, che insieme a ...

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Deriva genica per esempio

Il meccanismo della deriva genica può essere dimostrato con un piccolo esempio. Immagina una colonia molto grande di batteri isolata in una goccia di soluzione. I batteri sono geneticamente identici ad eccezione di un gene con due alleli UN e B... allele UN è presente in una metà dei batteri, allele B - all'altro. Pertanto, la frequenza dell'allele UN e B è uguale a 1/2. UN e B - alleli neutri, non influenzano la sopravvivenza o la riproduzione dei batteri. Pertanto, tutti i batteri nella colonia hanno le stesse possibilità di sopravvivenza e riproduzione.

Quindi riduciamo la dimensione delle goccioline in modo che ci sia cibo sufficiente per solo 4 batteri. Tutti gli altri muoiono senza riprodursi. Tra i quattro sopravvissuti, ci sono 16 possibili combinazioni di alleli. UN e B:

(A-A-A-A), (B-A-A-A), (A-B-A-A), (B-B-A-A),
(A-A-B-A), (B-A-B-A), (A-B-B-A), (B-B-B-A),
(A-A-A-B), (B-A-A-B), (A-B-A-B), (B-B-A-B),
(A-A-B-B), (B-A-B-B), (A-B-B-B), (B-B-B-B).

La probabilità di ciascuna delle combinazioni

dove 1/2 (la probabilità dell'allele UN o B per ogni batterio sopravvissuto) viene moltiplicato 4 volte (dimensione totale della popolazione risultante di batteri sopravvissuti)

Se raggruppate le opzioni per il numero di alleli, ottenete la seguente tabella:

Come puoi vedere dalla tabella, in sei varianti su 16, la colonia avrà lo stesso numero di alleli UN e B... La probabilità di un tale evento è 6/16. La probabilità di tutte le altre varianti, dove il numero di alleli UN e B diversamente leggermente superiore e pari a 10/16.

La deriva genetica si verifica quando le frequenze alleliche cambiano in una popolazione a causa di eventi casuali. In questo esempio, la popolazione batterica è stata ridotta a 4 sopravvissuti (effetto collo di bottiglia). All'inizio la colonia aveva le stesse frequenze alleliche UN e B, ma le possibilità che le frequenze cambino (la colonia subisce una deriva genica) è maggiore delle possibilità di mantenere la frequenza allelica originale. C'è anche un'alta probabilità (2/16) che a causa della deriva genica, un allele sarà completamente perso.

Dimostrazione sperimentale di S. Wright

S. Wright ha dimostrato sperimentalmente che in piccole popolazioni la frequenza dell'allele mutante cambia rapidamente e in modo casuale. La sua esperienza è stata semplice: in provetta con il cibo, ha messo due femmine e due maschi di mosche Drosophila, eterozigoti per il gene A (il loro genotipo si può scrivere Aa). In queste popolazioni create artificialmente, la concentrazione di alleli normali (A) e mutazionali (a) era del 50%. Dopo diverse generazioni, si è scoperto che in alcune popolazioni tutti gli individui sono diventati omozigoti per l'allele mutante (a), in altre popolazioni è stato completamente perso e, infine, alcune delle popolazioni contenevano alleli sia normali che mutanti. È importante sottolineare che, nonostante una diminuzione della vitalità degli individui mutanti e, quindi, contrariamente alla selezione naturale, in alcune popolazioni l'allele mutante ha sostituito completamente quello normale. Questo è il risultato di un processo casuale - deriva genetica.

Letteratura

• Vorontsov N.N., Sukhorukova L.N. L'evoluzione del mondo biologico. - M .: Nauka, 1996 .-- S. 93-96. - ISBN 5-02-006043-7
• Green N., Stout W., Taylor D. Biologia. In 3 volumi. Volume 2. - M .: Mir, 1996 .-- S. 287-288. - ISBN 5-03-001602-3

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Libri

• Biologia. 9 11 cl. Costruttore biologico 3. 0. Interact collection. Modelli. FGOS (CDpc), Vabishchevich AP .. La raccolta contiene 80 esperimenti e compiti virtuali, forniti di dettagliate raccomandazioni metodologiche. I modelli sono progettati per supportare l'insegnamento delle seguenti sezioni del generale ...

Il pezzo di DNA che contiene un particolare gene è chiamato locus. Può contenere varianti alternative di informazioni genetiche - alleli. Ogni popolazione ha un gran numero di queste strutture. In questo caso, la quota di un particolare allele nel genoma totale di una popolazione è chiamata frequenza genica.

Affinché una certa mutazione porti a cambiamenti evolutivi nelle specie, la sua frequenza deve essere sufficientemente alta e l'allele mutante deve essere fissato in tutti gli individui di ogni generazione. Con una piccola quantità di esso, i cambiamenti mutazionali non sono in grado di influenzare la storia evolutiva degli organismi.

Affinché la frequenza degli alleli cresca, devono agire alcuni fattori: deriva genica, migrazione e

La deriva genica è una crescita casuale di un allele sotto l'influenza di diversi eventi che sono combinati e hanno una natura stocastica. Questo processo è associato al fatto che non tutti gli individui della popolazione prendono parte alla riproduzione. È più tipico per tratti o malattie che sono rari, ma a causa della mancanza di selezione, possono essere conservati in un genere o anche in un'intera popolazione di piccole dimensioni per lungo tempo. Un tale modello è spesso rintracciato in uno piccolo di cui non supera i 1000 individui, poiché in questo caso la migrazione è estremamente piccola.

Per comprendere meglio la deriva genetica, dovresti conoscere i seguenti schemi. Nei casi in cui la frequenza dell'allele è 0, non cambia nelle generazioni successive. Se raggiunge 1, allora dicono che il gene è fisso nella popolazione. La deriva genica casuale è una conseguenza del processo di fissazione con la perdita simultanea di un allele. Molto spesso, questo modello viene tracciato quando le mutazioni e le migrazioni non causano cambiamenti permanenti nei loci costituenti.

Poiché la frequenza dei geni non è direzionale, diminuisce la diversità delle specie e aumenta anche le differenze tra le popolazioni locali. Va notato che questo è contrastato dalla migrazione, in cui diversi gruppi di organismi si scambiano i loro alleli. Va anche detto che la deriva genica non ha praticamente alcun effetto sulla frequenza dei singoli geni in grandi popolazioni, ma può diventare decisiva: in questo caso il numero di alleli cambia drasticamente. Alcuni geni possono essere persi irrimediabilmente, il che riduce in modo significativo la diversità genetica.

A titolo di esempio, possiamo citare massicce epidemie, dopo le quali il ripristino della popolazione è stato effettuato praticamente a spese di molti dei suoi rappresentanti. Inoltre, tutti i discendenti avevano un gene identico ai loro antenati. In futuro, l'espansione della diversità allelica è stata assicurata dall'importazione di tori o accoppiamenti di campo, che contribuiscono alla crescita delle differenze a livello genico.

La manifestazione estrema della deriva genetica può essere chiamata l'emergere di una popolazione completamente nuova, che è formata solo da pochi individui - il cosiddetto effetto fondatore.

Va detto che le leggi del riarrangiamento del genoma sono studiate dalla biotecnologia. - Questa è la tecnica di questa scienza, che ti consente di trasferire informazioni ereditarie. Allo stesso tempo, il trasferimento genico consente di combattere la barriera interspecie e di conferire agli organismi le proprietà necessarie.

A causa di motivi statistici casuali.

Uno dei meccanismi della deriva genica è il seguente. Nel processo di riproduzione, nella popolazione si forma un gran numero di cellule sessuali - i gameti. La maggior parte di questi gameti non forma zigoti. Quindi una nuova generazione nella popolazione è formata da un campione di gameti che è riuscito a formare zigoti. In questo caso, è possibile uno spostamento delle frequenze alleliche rispetto alla generazione precedente.

Deriva genica per esempio

Il meccanismo della deriva genica può essere dimostrato con un piccolo esempio. Immagina una colonia molto grande di batteri isolata in una goccia di soluzione. I batteri sono geneticamente identici ad eccezione di un gene con due alleli UN e B... allele UN è presente in una metà dei batteri, allele B - all'altro. Pertanto, la frequenza dell'allele UN e B è uguale a 1/2. UN e B - alleli neutri, non influenzano la sopravvivenza o la riproduzione dei batteri. Pertanto, tutti i batteri nella colonia hanno le stesse possibilità di sopravvivenza e riproduzione.

Quindi riduciamo la dimensione delle goccioline in modo che ci sia cibo sufficiente per solo 4 batteri. Tutti gli altri muoiono senza riprodursi. Tra i quattro sopravvissuti, ci sono 16 possibili combinazioni di alleli. UN e B:

(A-A-A-A), (B-A-A-A), (A-B-A-A), (B-B-A-A),
(A-A-B-A), (B-A-B-A), (A-B-B-A), (B-B-B-A),
(A-A-A-B), (B-A-A-B), (A-B-A-B), (B-B-A-B),
(A-A-B-B), (B-A-B-B), (A-B-B-B), (B-B-B-B).

La probabilità di ciascuna delle combinazioni

1 2 ⋅ 1 2 ⋅ 1 2 ⋅ 1 2 \u003d 1 16 (\\ displaystyle (\\ frac (1) (2)) \\ cdot (\\ frac (1) (2)) \\ cdot (\\ frac (1) (2) ) \\ cdot (\\ frac (1) (2)) \u003d (\\ frac (1) (16)))

dove 1/2 (la probabilità dell'allele UN o B per ogni batterio sopravvissuto) viene moltiplicato 4 volte (dimensione totale della popolazione risultante di batteri sopravvissuti)

Se raggruppate le opzioni per il numero di alleli, ottenete la seguente tabella:

Come puoi vedere dalla tabella, in sei varianti su 16, la colonia avrà lo stesso numero di alleli UN e B... La probabilità di un tale evento è 6/16. La probabilità di tutte le altre varianti, dove il numero di alleli UN e B diversamente leggermente superiore e pari a 10/16.

La deriva genetica si verifica quando le frequenze alleliche cambiano in una popolazione a causa di eventi casuali. In questo esempio, la popolazione batterica è stata ridotta a 4 sopravvissuti (effetto collo di bottiglia). All'inizio la colonia aveva le stesse frequenze alleliche UN e B, ma le possibilità che le frequenze cambino (la colonia subisce una deriva genica) è maggiore delle possibilità di mantenere la frequenza allelica originale. C'è anche un'alta probabilità (2/16) che a causa della deriva genica, un allele sarà completamente perso.

Dimostrazione sperimentale di S. Wright

S. Wright ha dimostrato sperimentalmente che in piccole popolazioni la frequenza dell'allele mutante cambia rapidamente e in modo casuale. La sua esperienza è stata semplice: in provetta con il cibo, ha messo due femmine e due maschi di mosche Drosophila, eterozigoti per il gene A (il loro genotipo si può scrivere Aa). In queste popolazioni create artificialmente, la concentrazione di alleli normali (A) e mutazionali (a) era del 50%. Dopo diverse generazioni, si è scoperto che in alcune popolazioni tutti gli individui sono diventati omozigoti per l'allele mutante (a), in altre popolazioni è stato completamente perso e, infine, alcune delle popolazioni contenevano alleli sia normali che mutanti. È importante sottolineare che, nonostante una diminuzione della vitalità degli individui mutanti e, quindi, contrariamente alla selezione naturale, in alcune popolazioni l'allele mutante ha sostituito completamente quello normale. Questo è il risultato di un processo casuale - deriva genetica.