Что такое дрейф генов?

Дрейф генов (генетико-автоматические процессы) — это ненаправленное, случайное изменение частот аллелей в популяции. В отличие от естественного отбора, который закрепляет полезные признаки, дрейф генов происходит по воле случая и не зависит от адаптивной ценности генов. Это явление особенно сильно проявляется в малых популяциях, где случайные события могут привести к полному исчезновению определенного варианта гена или, наоборот, к его неоправданному закреплению. Основные механизмы и причины В любой популяции передача генов от родителей к потомкам напоминает статистическую выборку. Если популяция огромна, частоты аллелей остаются стабильными. Но если популяция мала, возникает «ошибка выборки».

• Случайная гибель особей: Если носитель редкого, но полезного гена погибает в результате несчастного случая (пожар, наводнение), не успев оставить потомства, этот ген исчезает из популяции.
• Случайность при оплодотворении: Не все гаметы (яйцеклетки и сперматозоиды) участвуют в формировании следующего поколения. Случайный набор генов, попавший в зиготы, может не соответствовать средним пропорциям исходной популяции.

Ключевые эффекты дрейфа генов Существует две классические ситуации, в которых дрейф генов проявляется наиболее радикально:

1. Эффект бутылочного горлышка:
   Происходит при резком сокращении численности популяции из-за катастрофы (эпидемия, стихийное бедствие, деятельность человека). Выжившие особи составляют случайную выборку. Когда численность восстанавливается, генетическое разнообразие новой группы будет крайне низким и ограниченным генотипами тех немногих, кто выжил.
2. Эффект основателя:
   Возникает, когда небольшая группа особей отделяется от основной популяции и заселяет новую территорию (например, остров). Генетический состав новой колонии будет определяться только теми генами, которые были у «основателей», что часто приводит к высокой частоте редких заболеваний или специфических признаков в этой группе.

Последствия для эволюции

• Снижение генетического разнообразия: Дрейф генов ведет к гомозиготности — уменьшению количества вариантов генов. Это делает популяцию более уязвимой к изменениям среды.
• Фиксация нейтральных или вредных мутаций: В малых группах могут закрепиться признаки, которые не приносят пользы или даже слегка вредны, просто потому что их носителям «повезло» выжить и размножиться.
• Видообразование: Накапливающиеся различия между изолированными популяциями из-за дрейфа генов могут в конечном итоге привести к возникновению новых видов.

Математический аспект Вероятность того, что аллель будет зафиксирован (станет единственным в популяции) исключительно за счет дрейфа, равна его текущей частоте. Если частота аллеля $p=0.1$ (10%), то вероятность его фиксации составляет 10%, а вероятность исчезновения — 90%. Влияние дрейфа генов обратно пропорционально эффективному размеру популяции $N_e$. Чем меньше $N_e$, тем быстрее и сильнее меняются частоты аллелей. Я могу подготовить для вас сравнительную таблицу, в которой наглядно показаны различия между дрейфом генов и естественным отбором.