Дрейф генов. Мутационный процесс в популяции.

Изменение частот аллелей в ряду поколений в силу случайной ошибки выборки называется случайным дрейфом генов, или просто дрейфом генов, или генетическим дрейфом, или генетико-автоматическими процессами. В начале 30-х гг. Н.П. Дубинин и Д.Д. Ромашов и С. Райт показали, что дрейф генов приводит к изменению частот аллелей в популяциях конечной численности.

Численность популяции, какой бы большой она ни была, всегда конечна. В популяциях конечной численности даже при отсутствии действия всех других факторов динамики генетического состава всегда будет происходить изменение частоты аллеля от поколения к поколению в силу существования ошибки выборки. Эти изменения случайны, в каждом последующем поколении частота аллеля может увеличиваться или уменьшаться по сравнению с предшествующим. В популяции нет никаких сил, возвращающих частоту аллеля к исходному значению, говорят, что популяция «не имеет памяти» о том, в каком состоянии она находилась много поколений назад.

Конечным результатом таких случайных флуктуации частоты аллеля в каждом поколении является фиксация одного из аллелей, т.е. частота аллеля А, например, может в конце концов достигнуть значения р = 1 или р = 0. Такие частоты аллелей означают, что все особи в популяции становятся гомозиготными или АА или аа, и, значит, дальнейшее изменение частоты становится возможным только за счет возникновения новых аллелей А или а (например, за счет новых мутаций).

дрейф генов

Величина ошибки выборки обратно пропорциональна величине выборки, следовательно, изменение частоты аллеля будет происходить тем быстрее, чем меньше численность популяции.

Эффект основателя — одна из форм дрейфа генов. Если небольшая группа индивидуумов покидает большую популяцию и основывает новую колонию, случайно в ней может оказаться совершенно иная частота аллеля, чем в исходной популяции.

Кроме того, в течение первых поколений на новом месте численность популяции остается небольшой, и эффекты дрейфа генов сильно сказываются в ней. Это может привести к тому, что частота аллеля в новой популяции будет значительно отличаться от частоты в исходной популяции. Сейчас предполагают, что почти полное отсутствие группы крови В среди американских индейцев объясняется именно эффектом основателя, когда их немногочисленные предки пересекли Берингов пролив примерно 10000 лет назад в конце последнего оледенения.

Одним из результатов дрейфа генов является то, что большинство вновь возникших мутаций, даже если они нейтральны, практически не имеют шансов сохраниться в популяции. В популяции численностью N вероятность того, что вновь возникшая мутация будет утрачена, равна (2N - 1)/2N. Но если она сохранится, вероятность того, что она распространится в популяции и частота ее достигнет I, равна 1/2N.

Мутационный процесс в популяции.

Частота спонтанных мутаций низка, поэтому изменение частоты аллеля только в результате мутационного процесса происходит чрезвычайно медленно. Обозначим частоту аллеля А в поколении t как рt и частоту мутаций А -> а за поколение — u. Тогда частота аллеля А в следующем t + 1 поколении будет равна

частота мутаций

Изменение частоты аллеля за одно поколение составит

частота мутаций

Эта формула показывает, что частота аллеля А уменьшается пропорционально частоте мутаций и частоте этого аллеля в популяции. Следовательно, изменение частоты за поколение будет падать по мере уменьшения частоты аллеля. Если темп мутирования аллеля А составляет 10-5 на одну гамету за поколение, то для того чтобы частота аллеля А уменьшилась с 1 до 0,99 потребуется 1000 поколений, для уменьшения частоты аллеля А с 0,5 до 0,49 (на ту же величину 0,01) потребуется 2 000 поколений. Даже увеличение темпа мутирования вдвое не ускорит значительно процесс изменения частоты аллеля.

- Читать далее "Миграции в популяции. Отбор в популяции."

Оглавление темы "Популяционная и молекулярная генетика.":
1. Гены контролирующие индукцию. Индукция и органогенез.
2. Индукция и органогенез мочеточника и почки.
3. Популяционная генетика. Что такое популяция?
4. Закон Харди—Вайнберга. Условия закона Харди—Вайнберга.
5. Инбридинг. Панмиксия. Отсутствие панмиксии.
6. Дрейф генов. Мутационный процесс в популяции.
7. Миграции в популяции. Отбор в популяции.
8. Генетический полиморфизм в популяции. Генетический груз популяции.
9. Выделение ДНК. Химический синтез ДНК.
10. Полимеразная цепная реакция. Принципы ПЦР.

Ждем ваших вопросов и рекомендаций: