Генетико-автоматические процессы (дрейв генов)
Мутации и комбинативная изменчивость, периодические
колебания численности организмов, изоляция изменяют генофонды популяций
случайным образом. Их совместное действие с естественным отбором в процессе
видообразования придает биологической изменчивости в целом приспособительный
характер. Выполнению отбором упорядочивающей роли препятствуют изменения частот
аллелей, зависящие от случайных причин. Таковыми в данном случае являются
причины, обусловливающие преимущественное размножение генотипов вне связи с их
приспособительной ценностью. Так как динамика частот аллелей в генофондах
последовательных поколений носит статистический характер (см. закон Харди — Вайнберга), размах случайных колебаний этого
показателя возрастает по мере снижения численности особей в популяции.
Расчеты показывают, что при воспроизведении 5000 потомков родительской популяции с
частотой некоего аллеля р = 0,50
колебания концентрации этого аллеля в 99,994%
вариантов дочерних популяций в силу случайных причин (в отсутствие отбора по
этому аллелю) не выйдут за пределы 0,48—0,52.
Если же родительская популяция мала и воспроизводит 50 потомков, то размах случайных колебаний концентрации
наблюдаемого аллеля в том же проценте вариантов дочерних популяций составит 0,30—0,70. Случайные, но не обусловленные
действием естественного отбора колебания частот аллелей называют генетико-автоматическими процессами или дрейфом генов.
При значительном размахе колебаний в
последовательных поколениях создаются условия для потери популяцией некоторых
аллелей и закрепления других. В результате происходят гомозиготизация особей и затухание изменчивости. Предположим, что
популяция состоит из четырех особей и имеет аллель с частотой р = 0,125. Это означает, что указанный аллель
присутствует в генофонде данной популяции в единственном экземпляре у одной из
особей, гетерозиготной по соответствующему локусу. Любое случайное стечение
обстоятельств, исключающее такую особь из размножения (лесной пожар, выстрел
охотника и т.п.), приведет к утрате аллеля. Генофонд дочерней популяции будет
его лишен. Вероятность утраты составит 1/2
в случае одного, 1/4 — двух, 1/8 — трех потомков у данной особи. В
популяции из 4000 организмов при р = 0,125 минимум
500 особей имеют соответствующий аллель, причем в гомозиготном состоянии.
Вероятность исключения всех этих особей из размножения в силу случайных
обстоятельств ничтожно мала. Это гарантирует переход аллеля в генофонд
следующего поколения и его сохранение.
Дрейф генов обусловливает утрату (р = 0) или закрепление аллелей в гомозиготном
состоянии у всех членов популяции (р = 1)
вне связи с их приспособительной ценностью. Он играет важную роль в
формировании генофондов малочисленных групп организмов, изолированных от
остальной части вида.
|