الانجراف الوراثي وتدفق الجينات

الانجراف الوراثي هو تغير عشوائي في ترددات الأليلات بسبب حجم السكان المحدود، بينما تدفق الجينات هو حركة الأليلات بين السكان من خلال الهجرة؛ وهما معًا القوتان الرئيسيتان غير الانتقائيتين اللتان تشكلان البنية الوراثية.

Definition

الانجراف الوراثي هو التقلب العشوائي لترددات الأليلات بين الأجيال الناشئ عن أخذ العينات العشوائي للأمشاج في مجموعة سكانية محدودة. تدفق الجينات هو انتقال الأليلات من مجموعة سكانية إلى أخرى من خلال حركة الأفراد أو الأمشاج.

Scope

يغطي هذا الموضوع التغير العشوائي في ترددات الأليلات في المجموعات السكانية المحدودة، ودور حجم السكان الفعال، وتأثيرات المؤسس والاختناقات، وتأثير التجانس للهجرة بين المجموعات السكانية، وكيف يعارض الانجراف وتدفق الجينات الانتقاء والتكيف المحلي.

Core questions

• كيف يحدد حجم السكان الفعال قوة الانجراف الوراثي؟
• ما هي عواقب أحداث المؤسس والاختناقات على التباين الوراثي؟
• كيف يعمل تدفق الجينات على تجانس المجموعات السكانية وتقييد التكيف المحلي؟
• متى يمكن للانجراف أن يتغلب على الانتقاء على الأليلات المنتقاة بشكل ضعيف؟

Key theories

الانجراف الوراثي العشوائي

في المجموعات السكانية المحدودة، تنجرف ترددات الأليلات عشوائيًا لأن كل جيل يأخذ عينات من عدد محدود من الأمشاج؛ يتناسب تباين تغير التردد عكسيًا مع حجم السكان الفعال، مما يؤدي في النهاية إلى تثبيت الأليلات أو فقدانها.

النظرية شبه المحايدة

يعتمد ما إذا كان الأليل الضار قليلاً يتصرف كأليل محايد فعال وينجرف، أو يتم إزالته عن طريق الانتقاء، على ناتج معامل الانتقاء الخاص به وحجم السكان الفعال.

Mechanisms

ينشأ الانجراف من أخذ العينات الثنائي للأليلات في الجيل التالي؛ يتناسب تباينه لكل جيل مع p(1-p)/2N لحجم السكان الفعال N، لذا فإن المجموعات السكانية الصغيرة تنجرف بشكل أسرع. بمرور الوقت، يثبت الانجراف الأليلات أو يفقدها، ويقلل من التغاير الزيجوتي، ويؤدي إلى تآكل التباين. تأثيرات المؤسس والاختناقات هي فترات من الانخفاض الشديد في N التي تقوم بأخذ عينات عشوائية من التباين. يعاكس تدفق الجينات الانجراف والانتقاء عن طريق إدخال أليلات المهاجرين؛ حتى عدد قليل من المهاجرين لكل جيل يمكن أن يمنع المجموعات السكانية من التباعد بسبب الانجراف وحده.

Clinical relevance

في بيولوجيا الحفظ، تفقد المجموعات السكانية الصغيرة والمجزأة التباين الوراثي بسبب الانجراف وتعاني من اكتئاب زواج الأقارب؛ تعد إدارة تدفق الجينات من خلال الممرات أو النقل أداة أساسية للحفظ. تفسر تأثيرات المؤسس أيضًا الترددات المرتفعة لبعض الاضطرابات الوراثية في المجموعات السكانية البشرية المعزولة.

History

قدم سيوول رايت مفهوم الانجراف العشوائي وحجم السكان الفعال في ثلاثينيات القرن الماضي، وصاغ نظريته عن التوازن المتغير حول التفاعل بين الانجراف والانتقاء والهجرة. لاحقًا، جعل كيمورا وأوتا الانجراف محوريًا في التطور الجزيئي من خلال النظريات المحايدة وشبه المحايدة.

Debates

الأهمية النسبية للانجراف مقابل الانتقاء

لقد تم التنازع على مدى انعكاس التباين الوراثي الملاحظ للانجراف المحايد بدلاً من الانتقاء منذ النقاشات بين المحايدين والانتقائيين في الستينيات والسبعينيات، ويتم الآن معالجته ببيانات على مستوى الجينوم.

Key figures

• Sewall Wright
• Motoo Kimura
• Tomoko Ohta

Seminal works

• futuyma2017
• hartlClark2007
• ohta1973

Frequently asked questions

هل ينتج الانجراف الوراثي التكيف؟

لا. يغير الانجراف ترددات الأليلات بشكل عشوائي ولا يحسن باستمرار التكيف مع البيئة؛ فقط الانتقاء الطبيعي ينتج التكيف بشكل منهجي.

ما مقدار تدفق الجينات الذي يمنع المجموعات السكانية من التباعد؟

كقاعدة عامة من النظرية، يكفي حوالي مهاجر واحد لكل جيل لمواجهة التباعد عن طريق الانجراف، على الرغم من أن العتبة الدقيقة تعتمد على الانتقاء والبنية السكانية.