Что такое генетический дрейф

Генетический дрейф и изоляция – всё, что необходимо для поддержания целостности таксона в концепции обновляющегося вида

Что такое генетический дрейф. Смотреть фото Что такое генетический дрейф. Смотреть картинку Что такое генетический дрейф. Картинка про Что такое генетический дрейф. Фото Что такое генетический дрейф

Существование видов и сохранение сходства особей одного вида в поколениях хорошо объяснено для скрещивающихся организмов в рамках биологической концепции вида, которую преподают в школах. Но это объяснение не является общим, так как не подходит для бесполых организмов. Общий механизм, объясняющий существование видов независимо от типа скрещивания, можно построить на эффектах генетического дрейфа, которые описывает теория нейтральности и теория коалесценции. Этот механизм поддержания сходства особей одного вида во времени я называю генетическим обновлением. Изложение в статье построено таким образом, чтобы можно было понять суть механизма без глубокого погружения в эти теории.

Биологические виды существуют как целостные феномены, которые воспроизводятся много поколений. Целостные — в том смысле, что особи одного вида остаются достаточно похожи друг на друга (генетически и фенотипически) на протяжении многих поколений, и сходство особей одного вида друг с другом не «размывается» со временем, несмотря на постоянное возникновение в генофонде новых мутаций.

Однако в эволюционной биологии нет общего ответа на вопрос, почему виды остаются целостными. Есть частные объяснения механики целостности вида. Биологическая концепция вида и другие похожие концепции объясняют существование видов только для скрещивающихся организмов: целостность вида поддерживается за счёт генетического обмена между скрещивающимися особями. Такое объяснение невозможно распространить на агамные (бесполые) виды, так что оно не универсально.

Другое распространённое объяснение поддержания целостности видов не зависит от формы размножения: целостность вида поддерживается за счёт стабилизирующего отбора на соответствие экологической нише, в которой этот вид существует. Однако, такой отбор не поддерживал бы сходство особей одного вида по нейтральным генам (не влияющим на приспособленность).

Я предлагаю более простое объяснение сходства особей одного вида, которое не требует даже отбора и одинаково действует на бесполые и скрещивающиеся организмы — генетическое обновление. Для его действия достаточно присутствия одного лишь генетического дрейфа, который, как известно, действует в любых популяциях даже в отсутствие отбора. Отбор для генетического обновления опционален и не меняет общей популяционно-генетической механики поддержания сходства особей одного вида. Концепция обновляющегося вида — это развитие когезивной концепции вида Алана Темплтона.

Суть механизма опирается на теорию нейтральности и теорию коалесценции (заглавная иллюстрация) и подробно разбирается в статье. Вкратце она звучит так. В изолированной популяции предковая форма любого нерекомбинирующего участка генома в любой момент времени существовала относительно небольшое число поколений назад. Это число имеет тот же порядок, что и эффективная численность популяции. Например, если последний общий предок изолированной популяции агамных организмов жил 1000 поколений назад, то (при постоянной численности) в любом будущем поколении общий предок популяции будет существовать тоже примерно на 1000 поколений раньше этого будущего поколения. То есть, по мере существования популяции из поколения в поколение общий предок её организмов сдвигается в будущее, отставая от настоящего момента на число поколений с известным статистическим распределением, зависящим от численности популяции (Рис. 1).

Что такое генетический дрейф. Смотреть фото Что такое генетический дрейф. Смотреть картинку Что такое генетический дрейф. Картинка про Что такое генетический дрейф. Фото Что такое генетический дрейф

Сдвигание общего предка популяции происходит благодаря генетическому дрейфу. Отбор не может замедлить этот процесс (кроме исключительного случая балансирующего отбора, который в итоге тоже сути не меняет). В результате причиной генетического сходства организмов такой популяции в любой момент становится вечно-недавнее происхождение её организмов от общего предка. Эволюционную силу, которая заставляет такие организмы оставаться похожими, я называю генетическим обновлением, а популяцию под действием генетического обновления — обновляющейся популяцией.

Дальше в статье я определяю «изоляцию» и «популяцию» на языке генетического обновления. Затем объясняю, как генетическое обновление действует в популяциях скрещивающихся организмов и как оно сочетается с явлениями горизонтального переноса генов. Наконец, я определяю биологический вид через генетическое обновление (концепция обновляющегося вида).

Нечто вроде сил генетического обновления должно возникать в любой эволюционирующей системе репликаторов, не только биологических, и будет создавать в их сообществе что-то похожее на обновляющийся вид. Взгляд на видообразование и нейтральную эволюцию с позиции генетического обновления поможет найти общее в эволюции биологических видов и таких культурных явлений, как языки, музыкальные стили, экономические корпорации и так далее. Все эти явления проявляют ярко выраженную прерывистость в разнообразии, обусловленную силами обновления за счёт дрейфа наследуемых признаков (само)воспроизводящихся систем.

С полным текстом статьи можете ознакомиться на официальном сайте издательства «Журнала общей биологии»

Источник

СОДЕРЖАНИЕ

Аналогия с шариками в банке

Возможно даже, что в каком-то одном поколении не будут выбраны шарики определенного цвета, что означает, что они не имеют потомства. В этом примере, если красные шарики не выбраны, банка, представляющая новое поколение, содержит только синие потомки. Если это произойдет, красный аллель будет навсегда потерян в популяции, в то время как оставшийся синий аллель станет фиксированным: все будущие поколения будут полностью синими. В небольших популяциях фиксация может произойти всего за несколько поколений.

Что такое генетический дрейф. Смотреть фото Что такое генетический дрейф. Смотреть картинку Что такое генетический дрейф. Картинка про Что такое генетический дрейф. Фото Что такое генетический дрейф

Вероятность и частота аллелей

(AAAA), (BAAA), (ABAA), (BBAA),
(AABA), (BABA), (ABBA), (BBBA),
(AAAB), (BAAB), (ABAB), (BBAB),
(AABB) ), (BABB), (ABBB), (BBBB).

(Первоначальный размер популяции настолько велик, что выборка фактически происходит с заменой). Другими словами, каждая из шестнадцати возможных комбинаций аллелей встречается с равной вероятностью с вероятностью 1/16.

АBКомбинацииВероятность
4011/16
3144/16
2266/16
1344/16
0411/16

Вероятности количества выживших копий аллеля A (или B ) (указанное в последнем столбце вышеприведенной таблицы) можно рассчитать непосредственно из биномиального распределения, где вероятность «успеха» (вероятность присутствия данного аллеля) равна 1/2 (то есть вероятность того, что в комбинации есть k копий аллелей A (или B )), определяется как

Математические модели

Модель Райта – Фишера

где символ » ! » означает факториальную функцию. Это выражение также можно сформулировать с помощью биномиального коэффициента :

Модель Морана

На практике модели Морана и Райта – Фишера дают качественно аналогичные результаты, но генетический дрейф проходит в два раза быстрее в модели Морана.

Другие модели дрифта

Если дисперсия в количестве потомков намного больше, чем та, которую дает биномиальное распределение, предполагаемое моделью Райта-Фишера, то при одинаковой общей скорости генетического дрейфа (эффективный размер дисперсии) дрейф генов является менее мощной силой. по сравнению с выбором. Даже для той же самой дисперсии, если более высокие моменты распределения числа потомков превышают моменты биномиального распределения, то снова сила генетического дрейфа существенно ослабевает.

Случайные эффекты, отличные от ошибки выборки

Дрейф и фиксация

Скорость изменения частоты аллелей из-за дрейфа

Что такое генетический дрейф. Смотреть фото Что такое генетический дрейф. Смотреть картинку Что такое генетический дрейф. Картинка про Что такое генетический дрейф. Фото Что такое генетический дрейф

Время фиксации или потери

Одна перспективная формула, используемая для приближения ожидаемого времени до того, как нейтральный аллель станет фиксированным в результате генетического дрейфа, в соответствии с моделью Райта-Фишера:

Ожидаемое время потери нейтрального аллеля в результате генетического дрейфа можно рассчитать как

Когда мутация появляется только один раз в популяции, достаточно большой, чтобы начальная частота была незначительной, формулы можно упростить до

Т ¯ фиксированный знак равно 4 N е <\ displaystyle <\ bar> _ <\ text > = 4N_ > Что такое генетический дрейф. Смотреть фото Что такое генетический дрейф. Смотреть картинку Что такое генетический дрейф. Картинка про Что такое генетический дрейф. Фото Что такое генетический дрейф

для среднего числа поколений, ожидаемого до фиксации нейтральной мутации, и

Т ¯ потерянный знак равно 2 ( N е N ) пер ⁡ ( 2 N ) <\ displaystyle <\ bar> _ <\ text > = 2 \ left (<\ frac > > \ right) \ ln (2N)> Что такое генетический дрейф. Смотреть фото Что такое генетический дрейф. Смотреть картинку Что такое генетический дрейф. Картинка про Что такое генетический дрейф. Фото Что такое генетический дрейф

для среднего числа поколений, ожидаемых до потери нейтральной мутации.

Время потерь с дрейфом и мутациями

Приведенные выше формулы применимы к аллелю, который уже присутствует в популяции и не подвержен ни мутации, ни естественному отбору. Если аллель теряется в результате мутации гораздо чаще, чем приобретается в результате мутации, то мутация, а также дрейф могут повлиять на время до потери. Если аллель, склонный к мутационной потере, начинается как фиксированный в популяции и теряется в результате мутации со скоростью m за репликацию, то ожидаемое время в поколениях до его потери в гаплоидной популяции определяется как

Против естественного отбора

В естественных популяциях генетический дрейф и естественный отбор не действуют изолированно; оба явления всегда присутствуют вместе с мутацией и миграцией. Нейтральная эволюция является продуктом мутации и дрейфа, а не только дрейфа. Точно так же, даже когда отбор преодолевает дрейф генов, он может воздействовать только на вариации, которые обеспечивает мутация.

Когда частота аллелей очень мала, дрейф также может пересилить отбор даже в больших популяциях. Например, в то время как невыгодные мутации обычно быстро устраняются в больших популяциях, новые полезные мутации почти так же уязвимы к потере из-за генетического дрейфа, как и нейтральные мутации. До тех пор, пока частота аллелей полезной мутации не достигнет определенного порога, генетический дрейф не будет иметь никакого эффекта.

Узкое место среди населения

Что такое генетический дрейф. Смотреть фото Что такое генетический дрейф. Смотреть картинку Что такое генетический дрейф. Картинка про Что такое генетический дрейф. Фото Что такое генетический дрейф

Генетическая изменчивость популяции может быть значительно уменьшена из-за узкого места, и даже полезные адаптации могут быть навсегда устранены. Утрата вариативности делает выжившую популяцию уязвимой для любых новых факторов отбора, таких как болезни, климатические изменения или сдвиг в доступном источнике пищи, потому что адаптация в ответ на изменения окружающей среды требует достаточной генетической изменчивости в популяции для естественного отбора.

Эффект основателя

Что такое генетический дрейф. Смотреть фото Что такое генетический дрейф. Смотреть картинку Что такое генетический дрейф. Картинка про Что такое генетический дрейф. Фото Что такое генетический дрейф

История

Роль случайной случайности в эволюции была впервые подчеркнута Арендом Л. Хагедорном и А.К. Хагедорн-Ворстхёвел Ла Брандом в 1921 году. Они подчеркнули, что случайное выживание играет ключевую роль в утрате изменчивости популяций. Фишер (1922) ответил на это первым, хотя и незначительно неверным, математическим описанием «эффекта Хагедорна». Примечательно, что он ожидал, что многие естественные популяции были слишком большими (N

Взгляды Райта на роль генетического дрейфа в эволюционной схеме были противоречивыми почти с самого начала. Одним из самых громких и влиятельных критиков был коллега Рональд Фишер. Фишер признал, что генетический дрейф сыграл некоторую роль в эволюции, но незначительную. Фишера обвиняли в непонимании взглядов Райта, потому что в его критических замечаниях Фишер, казалось, утверждал, что Райт почти полностью отверг выбор. Для Фишера рассмотрение процесса эволюции как длительного, устойчивого и адаптивного развития было единственным способом объяснить постоянно растущую сложность более простых форм. Но споры между «градуалистами» и теми, кто больше склоняется к модели эволюции Райта, продолжаются, где отбор и дрейф вместе играют важную роль.

В 1968 году Мотоо Кимура возобновил дебаты своей нейтральной теорией молекулярной эволюции, которая утверждает, что большинство генетических изменений вызвано генетическим дрейфом, воздействующим на нейтральные мутации.

Источник

Генетический дрейф

Что такое генетический дрейф. Смотреть фото Что такое генетический дрейф. Смотреть картинку Что такое генетический дрейф. Картинка про Что такое генетический дрейф. Фото Что такое генетический дрейф

Содержание

Аналогия с шариками в банке [ править ]

Возможно даже, что в каком-то одном поколении не будут выбраны шарики определенного цвета, что означает, что у них нет потомства. В этом примере, если красные шарики не выбраны, банка, представляющая новое поколение, содержит только голубые потомки. Если это произойдет, красный аллель будет навсегда потерян в популяции, а оставшийся синий аллель станет фиксированным: все будущие поколения будут полностью синими. В небольших популяциях фиксация может произойти всего за несколько поколений.

Вероятность и частота аллелей [ править ]

(AAAA), (BAAA), (ABAA), (BBAA),
(AABA), (BABA), (ABBA), (BBBA),
(AAAB), (BAAB), (ABAB), (BBAB),
(AABB) ), (BABB), (ABBB), (BBBB).

(Исходный размер популяции настолько велик, что выборка фактически происходит с заменой). Другими словами, каждая из шестнадцати возможных комбинаций аллелей встречается с равной вероятностью с вероятностью 1/16.

АBКомбинацииВероятность
4011/16
3144/16
2266/16
1344/16
0411/16

Вероятности количества копий аллеля A (или B ), которые выживают (данные в последнем столбце вышеприведенной таблицы), могут быть рассчитаны непосредственно из биномиального распределения, где «вероятность успеха» (вероятность наличия данного аллеля) равна 1/2 (т.е. вероятность того, что в комбинации есть k копий аллелей A (или B )), определяется как

Математические модели [ править ]

Модель Райта – Фишера [ править ]

Модель Морана [ править ]

На практике модели Морана и Райта – Фишера дают качественно аналогичные результаты, но генетический дрейф проходит в два раза быстрее в модели Морана.

Другие модели дрифта [ править ]

Если дисперсия в количестве потомков намного больше, чем та, которую дает биномиальное распределение, предполагаемое моделью Райта-Фишера, то при одинаковой общей скорости генетического дрейфа (эффективный размер дисперсии) дрейф генов является менее мощной силой. по сравнению с выбором. [13] Даже для той же самой дисперсии, если более высокие моменты распределения числа потомков превышают моменты биномиального распределения, тогда снова сила генетического дрейфа существенно ослабевает. [14]

Случайные эффекты, отличные от ошибки выборки [ править ]

Дрейф и фиксация [ править ]

Скорость изменения частоты аллелей из-за дрейфа [ править ]

Время фиксации или потери [ править ]

Одна перспективная формула, используемая для аппроксимации ожидаемого времени до того, как нейтральный аллель станет фиксированным в результате генетического дрейфа, согласно модели Райта-Фишера:

Т ¯ fixed = − 4 N e ( 1 − p ) ln ⁡ ( 1 − p ) p <\displaystyle <\bar>_<\text>=<\frac <-4N_(1-p)\ln(1-p)>

>> Что такое генетический дрейф. Смотреть фото Что такое генетический дрейф. Смотреть картинку Что такое генетический дрейф. Картинка про Что такое генетический дрейф. Фото Что такое генетический дрейф

Ожидаемое время потери нейтрального аллеля в результате генетического дрейфа можно рассчитать как [10]

Когда мутация появляется только один раз в популяции, достаточно большой, чтобы начальная частота была незначительной, формулы можно упростить до [25]

для среднего числа поколений, ожидаемого до фиксации нейтральной мутации, и

T ¯ lost = 2 ( N e N ) ln ⁡ ( 2 N ) <\displaystyle <\bar>_<\text>=2\left(<\frac >>\right)\ln(2N)> Что такое генетический дрейф. Смотреть фото Что такое генетический дрейф. Смотреть картинку Что такое генетический дрейф. Картинка про Что такое генетический дрейф. Фото Что такое генетический дрейф

для среднего числа поколений, ожидаемых до потери нейтральной мутации. [26]

Время потерь с дрейфом и мутациями [ править ]

Приведенные выше формулы применимы к аллелю, который уже присутствует в популяции и не подвержен ни мутации, ни естественному отбору. Если аллель теряется в результате мутации гораздо чаще, чем приобретается в результате мутации, то мутация, а также дрейф могут повлиять на время до потери. Если аллель, склонный к мутационной потере, начинается как фиксированный в популяции и теряется в результате мутации со скоростью m за репликацию, то ожидаемое время в поколениях до его потери в гаплоидной популяции определяется как

Против естественного отбора [ править ]

В естественных популяциях генетический дрейф и естественный отбор не действуют изолированно; оба явления всегда присутствуют вместе с мутацией и миграцией. Нейтральная эволюция является продуктом мутации и дрейфа, а не только дрейфа. Точно так же, даже когда отбор преодолевает дрейф генов, он может воздействовать только на вариации, которые обеспечивает мутация.

Когда частота аллелей очень мала, дрейф также может пересилить отбор даже в больших популяциях. Например, в то время как невыгодные мутации обычно быстро устраняются в больших популяциях, новые полезные мутации почти так же уязвимы для потери из-за генетического дрейфа, как и нейтральные мутации. До тех пор, пока частота аллеля полезной мутации не достигнет определенного порога, генетический дрейф не будет иметь никакого эффекта. [29]

Узкое место населения [ править ]

Генетическая изменчивость популяции может быть значительно уменьшена из-за узкого места, и даже полезные адаптации могут быть навсегда устранены. [36] Утрата изменчивости делает выжившую популяцию уязвимой для любых новых факторов отбора, таких как болезни, климатические изменения или сдвиг в доступном источнике пищи, потому что адаптация в ответ на изменения окружающей среды требует достаточной генетической изменчивости в популяции для естественного отбора. место. [37] [38]

Эффект основателя [ править ]

История [ править ]

Роль случайного шанса в эволюции была впервые подчеркнута Арендом Л. Хагедорном и А.К. Хагедорн-Ворстхёвель Ла Брандом в 1921 году. [47] Они подчеркнули, что случайное выживание играет ключевую роль в потере вариативности популяций. Фишер (1922) ответил на это первым, хотя и незначительно неверным, математическим трактованием «эффекта Хагедорна». [48] Примечательно, что он ожидал, что многие естественные популяции были слишком большими (N

Взгляды Райта на роль генетического дрейфа в эволюционной схеме были противоречивыми почти с самого начала. Одним из самых громких и влиятельных критиков был коллега Рональд Фишер. Фишер признал, что генетический дрейф сыграл некоторую, но незначительную роль в эволюции. Фишера обвиняли в непонимании взглядов Райта, потому что в его критических замечаниях Фишер, казалось, утверждал, что Райт почти полностью отверг выбор. Для Фишера рассмотрение процесса эволюции как длительного, устойчивого и адаптивного развития было единственным способом объяснить постоянно растущую сложность более простых форм. Но споры между «градуалистами» и теми, кто больше склоняется к модели эволюции Райта, продолжаются, где отбор и дрейф вместе играют важную роль. [58]

В 1968 году Мотоо Кимура возобновил дебаты своей нейтральной теорией молекулярной эволюции, которая утверждает, что большинство генетических изменений вызвано генетическим дрейфом, воздействующим на нейтральные мутации. [6] [7]

Источник

ГЕНЕТИЧЕСКИЙ ДРЕЙФ

Смотреть что такое «ГЕНЕТИЧЕСКИЙ ДРЕЙФ» в других словарях:

ГЕНЕТИЧЕСКИЙ ДРЕЙФ — изменение частот генов, связанные не с отбором, мутациями или иммиграцией, а со случайными явлениями. Генетический дрейф часто называют эффектом Райта. Экологический энциклопедический словарь. Кишинев: Главная редакция Молдавской советской… … Экологический словарь

генетический дрейф — генетический дрейф. См. генетико автоматический процесс. (Источник: «Англо русский толковый словарь генетических терминов». Арефьев В.А., Лисовенко Л.А., Москва: Изд во ВНИРО, 1995 г.) … Молекулярная биология и генетика. Толковый словарь.

генетический дрейф — genų dreifas statusas T sritis augalininkystė apibrėžtis Atsitiktinis populiacijos genetinės sandaros pakitimas. atitikmenys: angl. genetic drift rus. генетический дрейф; дрейф генов … Žemės ūkio augalų selekcijos ir sėklininkystės terminų žodynas

Генетический дрейф — изменения генофонда популяции от поколения к поколению. Считается, что эти изменения определяются не естественным отбором, а иными механизмами. Среди исследователей растёт тревога по поводу того, что в генофонде ряда, если не всех наций, быстрыми … Энциклопедический словарь по психологии и педагогике

генетический дрейф — genų dreifas statusas T sritis ekologija ir aplinkotyra apibrėžtis Atsitiktinis nekryptingas genų dažnio pakitimas populiacijoje. Nauji stabilūs genų deriniai gali lemti naujų sistematinių vienetų (ekotipų, mikrogeografinių rasių, porūšių)… … Ekologijos terminų aiškinamasis žodynas

генетический дрейф — (голл. drijven плавать; син.: генетико автоматические процессы, дрейф генов) изменение генетической структуры популяции, вызванное случайными причинами и не ведущее к генотипическому приспособлению к среде … Большой медицинский словарь

Генетический дрейф — … Википедия

Генетический дрейф — ненаправленное случайное изменение частот генов в общем генофонде популяции, происходящее исключительно в силу вероятностных причин (ошибки выборки гамет при скрещивании в малых по размеру группах) … Физическая Антропология. Иллюстрированный толковый словарь.

ДРЕЙФ ГЕНОВ — см. Генетический дрейф. Экологический энциклопедический словарь. Кишинев: Главная редакция Молдавской советской энциклопедии. И.И. Дедю. 1989 … Экологический словарь

дрейф генов — genų dreifas statusas T sritis augalininkystė apibrėžtis Atsitiktinis populiacijos genetinės sandaros pakitimas. atitikmenys: angl. genetic drift rus. генетический дрейф; дрейф генов … Žemės ūkio augalų selekcijos ir sėklininkystės terminų žodynas

Источник

СОДЕРЖАНИЕ

Аналогия с шариками в банке

Возможно даже, что в каком-то одном поколении не будут выбраны шарики определенного цвета, что означает, что они не имеют потомства. В этом примере, если красные шарики не выбраны, банка, представляющая новое поколение, содержит только синие потомки. Если это произойдет, красный аллель будет навсегда потерян в популяции, в то время как оставшийся синий аллель станет фиксированным: все будущие поколения будут полностью синими. В небольших популяциях фиксация может произойти всего за несколько поколений.

Что такое генетический дрейф. Смотреть фото Что такое генетический дрейф. Смотреть картинку Что такое генетический дрейф. Картинка про Что такое генетический дрейф. Фото Что такое генетический дрейф

Вероятность и частота аллелей

(AAAA), (BAAA), (ABAA), (BBAA),
(AABA), (BABA), (ABBA), (BBBA),
(AAAB), (BAAB), (ABAB), (BBAB),
(AABB) ), (BABB), (ABBB), (BBBB).

(Первоначальный размер популяции настолько велик, что выборка фактически происходит с заменой). Другими словами, каждая из шестнадцати возможных комбинаций аллелей встречается с равной вероятностью с вероятностью 1/16.

АBКомбинацииВероятность
4011/16
3144/16
2266/16
1344/16
0411/16

Вероятности количества выживших копий аллеля A (или B ) (указанное в последнем столбце вышеприведенной таблицы) можно рассчитать непосредственно из биномиального распределения, где вероятность «успеха» (вероятность присутствия данного аллеля) равна 1/2 (то есть вероятность того, что в комбинации есть k копий аллелей A (или B )), определяется как

Математические модели

Модель Райта – Фишера

где символ » ! » означает факториальную функцию. Это выражение также можно сформулировать с помощью биномиального коэффициента :

Модель Морана

На практике модели Морана и Райта – Фишера дают качественно аналогичные результаты, но генетический дрейф проходит в два раза быстрее в модели Морана.

Другие модели дрифта

Если дисперсия в количестве потомков намного больше, чем та, которую дает биномиальное распределение, предполагаемое моделью Райта-Фишера, то при одинаковой общей скорости генетического дрейфа (эффективный размер дисперсии) дрейф генов является менее мощной силой. по сравнению с выбором. Даже для той же самой дисперсии, если более высокие моменты распределения числа потомков превышают моменты биномиального распределения, то снова сила генетического дрейфа существенно ослабевает.

Случайные эффекты, отличные от ошибки выборки

Дрейф и фиксация

Скорость изменения частоты аллелей из-за дрейфа

Что такое генетический дрейф. Смотреть фото Что такое генетический дрейф. Смотреть картинку Что такое генетический дрейф. Картинка про Что такое генетический дрейф. Фото Что такое генетический дрейф

Время фиксации или потери

Одна перспективная формула, используемая для приближения ожидаемого времени до того, как нейтральный аллель станет фиксированным в результате генетического дрейфа, в соответствии с моделью Райта-Фишера:

Ожидаемое время потери нейтрального аллеля в результате генетического дрейфа можно рассчитать как

Когда мутация появляется только один раз в популяции, достаточно большой, чтобы начальная частота была незначительной, формулы можно упростить до

Т ¯ фиксированный знак равно 4 N е <\ displaystyle <\ bar> _ <\ text > = 4N_ > Что такое генетический дрейф. Смотреть фото Что такое генетический дрейф. Смотреть картинку Что такое генетический дрейф. Картинка про Что такое генетический дрейф. Фото Что такое генетический дрейф

для среднего числа поколений, ожидаемого до фиксации нейтральной мутации, и

Т ¯ потерянный знак равно 2 ( N е N ) пер ⁡ ( 2 N ) <\ displaystyle <\ bar> _ <\ text > = 2 \ left (<\ frac > > \ right) \ ln (2N)> Что такое генетический дрейф. Смотреть фото Что такое генетический дрейф. Смотреть картинку Что такое генетический дрейф. Картинка про Что такое генетический дрейф. Фото Что такое генетический дрейф

для среднего числа поколений, ожидаемых до потери нейтральной мутации.

Время потерь с дрейфом и мутациями

Приведенные выше формулы применимы к аллелю, который уже присутствует в популяции и не подвержен ни мутации, ни естественному отбору. Если аллель теряется в результате мутации гораздо чаще, чем приобретается в результате мутации, то мутация, а также дрейф могут повлиять на время до потери. Если аллель, склонный к мутационной потере, начинается как фиксированный в популяции и теряется в результате мутации со скоростью m за репликацию, то ожидаемое время в поколениях до его потери в гаплоидной популяции определяется как

Против естественного отбора

В естественных популяциях генетический дрейф и естественный отбор не действуют изолированно; оба явления всегда присутствуют вместе с мутацией и миграцией. Нейтральная эволюция является продуктом мутации и дрейфа, а не только дрейфа. Точно так же, даже когда отбор преодолевает дрейф генов, он может воздействовать только на вариации, которые обеспечивает мутация.

Когда частота аллелей очень мала, дрейф также может пересилить отбор даже в больших популяциях. Например, в то время как невыгодные мутации обычно быстро устраняются в больших популяциях, новые полезные мутации почти так же уязвимы к потере из-за генетического дрейфа, как и нейтральные мутации. До тех пор, пока частота аллелей полезной мутации не достигнет определенного порога, генетический дрейф не будет иметь никакого эффекта.

Узкое место среди населения

Что такое генетический дрейф. Смотреть фото Что такое генетический дрейф. Смотреть картинку Что такое генетический дрейф. Картинка про Что такое генетический дрейф. Фото Что такое генетический дрейф

Генетическая изменчивость популяции может быть значительно уменьшена из-за узкого места, и даже полезные адаптации могут быть навсегда устранены. Утрата вариативности делает выжившую популяцию уязвимой для любых новых факторов отбора, таких как болезни, климатические изменения или сдвиг в доступном источнике пищи, потому что адаптация в ответ на изменения окружающей среды требует достаточной генетической изменчивости в популяции для естественного отбора.

Эффект основателя

Что такое генетический дрейф. Смотреть фото Что такое генетический дрейф. Смотреть картинку Что такое генетический дрейф. Картинка про Что такое генетический дрейф. Фото Что такое генетический дрейф

История

Роль случайной случайности в эволюции была впервые подчеркнута Арендом Л. Хагедорном и А.К. Хагедорн-Ворстхёвел Ла Брандом в 1921 году. Они подчеркнули, что случайное выживание играет ключевую роль в утрате изменчивости популяций. Фишер (1922) ответил на это первым, хотя и незначительно неверным, математическим описанием «эффекта Хагедорна». Примечательно, что он ожидал, что многие естественные популяции были слишком большими (N

Взгляды Райта на роль генетического дрейфа в эволюционной схеме были противоречивыми почти с самого начала. Одним из самых громких и влиятельных критиков был коллега Рональд Фишер. Фишер признал, что генетический дрейф сыграл некоторую роль в эволюции, но незначительную. Фишера обвиняли в непонимании взглядов Райта, потому что в его критических замечаниях Фишер, казалось, утверждал, что Райт почти полностью отверг выбор. Для Фишера рассмотрение процесса эволюции как длительного, устойчивого и адаптивного развития было единственным способом объяснить постоянно растущую сложность более простых форм. Но споры между «градуалистами» и теми, кто больше склоняется к модели эволюции Райта, продолжаются, где отбор и дрейф вместе играют важную роль.

В 1968 году Мотоо Кимура возобновил дебаты своей нейтральной теорией молекулярной эволюции, которая утверждает, что большинство генетических изменений вызвано генетическим дрейфом, воздействующим на нейтральные мутации.

Источник

Добавить комментарий

Ваш адрес email не будет опубликован. Обязательные поля помечены *