Дрейф генов случайный

Случайные изменения частоты аллеля вследствие ограниченной численности популяции. Дрейф генов связан с тем, что только часть генотипов в популяции участвует в процессе размножения. ДГ может приводить к случайной потере редких в популяции аллелей.

Дрейф генов - это случайное повышение частоты какого-то аллея в результате нескольких совпадающих событий, имеющих стохастический характер (соответствующий брак, большая семья, унаследование детьми патологических генов снова "подходящие" браки этих детей, хорошее материальное положение и т.п.). Это явление наблюдается для редко встречающихся признаков (или болезней), которые не отметаются отбором. Благодаря дрейфу генов патологические гены могут долго сохраняться в роду или в небольшой по размеру популяции, особенно в изоляте (небольшая популяция из 500 - 1500 человек, в которой практически отсутствует миграция).

Как уже было отмечено выше, естественный отбор не является единственным фактором, вызывающим изменения в частотах аллелей. Они также могут подвергаться влиянию случайных факторов, не вызывающих направленных изменений. Важным фактором, вызывающим случайные флуктуации в аллельных частотах , является случайный выбор гамет в процесссе воспроизводства. Подобный выбор происходит потому, что суммарное число гамет в каждом данном поколении намного больше, нежели число взрослых особей, составляющих следующее поколение. Другими словами, только крошечная часть из общего пула гамет "воплощается" в следующем поколении.

Для того, чтобы рассмотреть эффект "ошибки выборки", рассмотрим идеальную ситуацию, при которой все особи в популяции имеют одинаковую приспособленность и отбор не действует. Для еще большего упрощения будем считать, что поколения в популяции не перекрываются (то есть, процесс воспроизводства идет одновременно у всех индивидов). В этом случае любое поколение может быть точно "отделено" от предыдущего и последующего поколений. Пусть популяция диплоидна и состоит из N особей. Тогда по каждому локусу в этой популяции будет содержаться 2*N генов. Рассмотрим снова простейший случай одного локуса с двумя аллелями, A1 и A2 , с частотами p и q = 1 - p, соответственно.

Когда из бесконечного пула выбираются 2*N гамет, вероятность Pi того, что выборка будет содержать в точности i гамет типа A1 задается биномиальным распределением:

           (2*N)!
P  =  ---------------- * pi * q (2*N-i)      (3.5)
        i!*(2*N - i)!

Поскольку Pi всегда гораздо больше нуля для популяций,i в которых сосуществуют два аллеля (то есть, 0

как p0 , p1 , p2 ,... , pt , где цифры от 0 до t обозначают номер поколения. Исходная частота аллеля A1 равна p . Таким же образом, частоты аллеля A 2  равны q0 , q 1, q 2,... , qt . Можно было бы ожидать, что при  отсутствии отбора p1 = p 0, q1 = q0 и так далее, для всех последующих поколений. Тот факт, что популяция имеет конечный размер, однако, означает, что p1 будет равно p0 только в среднем (то есть, когда выбор гамет повторяется бесконечное число раз). В действительности, отбор гамет происходит только один раз за поколение и p1 обычно отличается от p0 . Во втором поколении частота аллеля A1 будет зависеть от p 1, а не от p0 . Сходным образом, в третьем поколении p3 не будет зависеть от p1 и p0 , а только от p3 . Следовательно, наиболее важным свойством случайного дрейфа генов является КУМУЛЯТИВНЫЙ эффект. Иными словами, из поколения в поколение частоты будут стремиться все больше и больше отклониться от своих начальных значений.

Для иллюстрации кумулятивного эффекта можно рассмотреть следующий простой численный пример. Некая популяция состоит из пяти диплоидных особей, у которых частоты двух аллелей A1 и A2 равны 0.5. Какова же вероятность того, что в следующем поколении частоты останутся теми же? Используя уравнение 3.6, получим, что вероятность, равную 0.25. То есть, в 75% случаев частоты аллелей в следующем поколении будут отличаться от исходных. Более того, вероятность сохранения исходных частот будет уменьшаться из поколения в поколение. Например, она станет равной уже 0.18 в третьем поколении и всего лишь 0.05 в десятом поколении. Соответственно, вероятность того, что либо A1 либо A2 "потеряются", возрастает с ходом времени, поскольку в каждом поколении существует некоторая конечная вероятность того, что все выбранные гаметы окажутся одного типа. Понятно, что как только частота аллеля достигнет 0 или 1, она уже не будет изменяться в последующих поколениях. Если она становится равной нулю, то говорят, что аллель ЭЛИМИНИРОВАЛСЯ из популяции. Если же частота становится равной 1, то аллель ФИКСИРУЕТСЯ .

Окончательным результатом случайного дрейфа генов является фиксация одного аллеля и потеря другого. Это произойдет при условии, что нет постоянного притока аллелей в популяцию посредством таких процессов как мутации или миграции, или если полиморфизм активно не поддерживается стабилизирующим отбором .

Ссылки: