رانش ژنتیکی و جریان ژن
رانش ژنتیکی تغییر تصادفی در فراوانی آللها به دلیل اندازه محدود جمعیت است، در حالی که جریان ژن حرکت آللها بین جمعیتها از طریق مهاجرت است؛ این دو با هم نیروهای اصلی غیرانتخابی هستند که ساختار ژنتیکی را شکل میدهند.
Definition
رانش ژنتیکی نوسان تصادفی فراوانی آللها بین نسلها است که از نمونهبرداری تصادفی گامتها در یک جمعیت محدود ناشی میشود. جریان ژن انتقال آللها از یک جمعیت به جمعیت دیگر از طریق حرکت افراد یا گامتها است.
Scope
این موضوع تغییر تصادفی در فراوانی آللها در جمعیتهای محدود، نقش اندازه مؤثر جمعیت، اثرات بنیانگذار و تنگناهای جمعیتی، اثر همگنکننده مهاجرت بین جمعیتها، و چگونگی مقابله رانش و جریان ژن با انتخاب و سازگاری محلی را پوشش میدهد.
Core questions
- چگونه اندازه مؤثر جمعیت، قدرت رانش ژنتیکی را تعیین میکند؟
- پیامدهای رویدادهای بنیانگذار و تنگناهای جمعیتی برای تنوع ژنتیکی چیست؟
- چگونه جریان ژن جمعیتها را همگن میکند و سازگاری محلی را محدود میسازد؟
- چه زمانی رانش میتواند بر انتخاب آللهای با انتخاب ضعیف غلبه کند؟
Key theories
- رانش ژنتیکی تصادفی
- در جمعیتهای محدود، فراوانی آللها به طور تصادفی تغییر میکند زیرا هر نسل تعداد محدودی از گامتها را نمونهبرداری میکند؛ واریانس تغییر فراوانی با اندازه مؤثر جمعیت نسبت معکوس دارد و در نهایت آللها را تثبیت یا از بین میبرد.
- نظریه تقریباً خنثی
- اینکه یک آلل کمی مضر به عنوان یک آلل عملاً خنثی عمل کند و دچار رانش شود، یا توسط انتخاب حذف شود، به حاصلضرب ضریب انتخاب آن و اندازه مؤثر جمعیت بستگی دارد.
Mechanisms
رانش از نمونهبرداری دوجملهای آللها به نسل بعدی ناشی میشود؛ واریانس آن در هر نسل متناسب با p(1-p)/2N برای اندازه مؤثر جمعیت N است، بنابراین جمعیتهای کوچکتر سریعتر دچار رانش میشوند. با گذشت زمان، رانش آللها را تثبیت یا از بین میبرد، هتروزیگوسیتی را کاهش میدهد و تنوع را از بین میبرد. اثرات بنیانگذار و تنگناهای جمعیتی دورههایی از کاهش شدید N هستند که به طور تصادفی تنوع را نمونهبرداری میکنند. جریان ژن با معرفی آللهای مهاجر با رانش و انتخاب مقابله میکند؛ حتی تعداد کمی از مهاجران در هر نسل میتوانند از واگرایی جمعیتها تنها توسط رانش جلوگیری کنند.
Clinical relevance
در زیستشناسی حفاظت، جمعیتهای کوچک و تکهتکه شده تنوع ژنتیکی خود را به دلیل رانش از دست میدهند و از افسردگی همخونی رنج میبرند؛ مدیریت جریان ژن از طریق کریدورها یا جابجایی یک ابزار اصلی حفاظت است. اثرات بنیانگذار همچنین فراوانی بالای برخی اختلالات ارثی را در جمعیتهای انسانی منزوی توضیح میدهد.
History
سول رایت مفهوم رانش تصادفی و اندازه مؤثر جمعیت را در دهه ۱۹۳۰ معرفی کرد و نظریه تعادل متغیر خود را بر اساس تعامل رانش، انتخاب و مهاجرت بنا نهاد. کیمورا و اوهتا بعدها رانش را از طریق نظریههای خنثی و تقریباً خنثی در مرکز تکامل مولکولی قرار دادند.
Debates
- اهمیت نسبی رانش در مقابل انتخاب
- میزان بازتاب رانش خنثی در مقابل انتخاب در تنوع ژنتیکی مشاهده شده، از زمان بحثهای خنثیگرایان-انتخابگرایان در دهههای ۱۹۶۰-۱۹۷۰ مورد مناقشه بوده و اکنون با دادههای در مقیاس ژنوم بررسی میشود.
Key figures
- Sewall Wright
- Motoo Kimura
- Tomoko Ohta
Related topics
Seminal works
- futuyma2017
- hartlClark2007
- ohta1973
Frequently asked questions
- آیا رانش ژنتیکی باعث سازگاری میشود؟
- خیر. رانش فراوانی آللها را به طور تصادفی تغییر میدهد و به طور مداوم تناسب با محیط را بهبود نمیبخشد؛ تنها انتخاب طبیعی به طور سیستماتیک سازگاری را ایجاد میکند.
- چه مقدار جریان ژن از واگرایی جمعیتها جلوگیری میکند؟
- به عنوان یک قاعده کلی از نظریه، تقریباً یک مهاجر در هر نسل برای مقابله با واگرایی ناشی از رانش کافی است، اگرچه آستانه دقیق به انتخاب و ساختار جمعیت بستگی دارد.