Dérive génétique et flux génétique

La dérive génétique est une modification aléatoire des fréquences alléliques due à la taille finie de la population, tandis que le flux génétique est le mouvement d'allèles entre les populations par le biais de la migration ; ensemble, ce sont les principales forces non sélectives qui façonnent la structure génétique.

Definition

La dérive génétique est la fluctuation aléatoire des fréquences alléliques entre les générations, résultant d'un échantillonnage aléatoire des gamètes dans une population finie. Le flux génétique est le transfert d'allèles d'une population à une autre par le mouvement d'individus ou de gamètes.

Scope

Ce sujet aborde les changements stochastiques des fréquences alléliques dans les populations finies, le rôle de la taille efficace de la population, les effets fondateurs et les goulots d'étranglement, l'effet homogénéisant de la migration entre les populations, et la manière dont la dérive et le flux génétique s'opposent à la sélection et à l'adaptation locale.

Core questions

• Comment la taille efficace de la population détermine-t-elle l'intensité de la dérive génétique ?
• Quelles sont les conséquences des événements fondateurs et des goulots d'étranglement sur la variation génétique ?
• Comment le flux génétique homogénéise-t-il les populations et contraint-il l'adaptation locale ?
• Quand la dérive peut-elle l'emporter sur la sélection pour des allèles faiblement sélectionnés ?

Key theories

Dérive génétique aléatoire

Dans les populations finies, les fréquences alléliques dérivent aléatoirement car chaque génération échantillonne un nombre limité de gamètes ; la variance du changement de fréquence est inversement proportionnelle à la taille efficace de la population, finissant par fixer ou perdre des allèles.

Théorie quasi neutre

Le fait qu'un allèle légèrement délétère se comporte comme effectivement neutre et dérive, ou qu'il soit éliminé par la sélection, dépend du produit de son coefficient de sélection et de la taille efficace de la population.

Mechanisms

La dérive résulte d'un échantillonnage binomial des allèles pour la génération suivante ; sa variance par génération est proportionnelle à p(1-p)/2N pour une taille efficace de population N, de sorte que les petites populations dérivent plus rapidement. Au fil du temps, la dérive fixe ou perd des allèles, réduit l'hétérozygotie et érode la variation. Les effets fondateurs et les goulots d'étranglement sont des épisodes de réduction drastique de N qui échantillonnent aléatoirement la variation. Le flux génétique contrecarre la dérive et la sélection en introduisant des allèles migrants ; même un petit nombre de migrants par génération peut empêcher les populations de diverger par la seule dérive.

Clinical relevance

En biologie de la conservation, les populations petites et fragmentées perdent de la variation génétique par dérive et souffrent de dépression de consanguinité ; la gestion du flux génétique par des corridors ou la translocation est un outil de conservation essentiel. Les effets fondateurs expliquent également les fréquences élevées de certains troubles héréditaires dans les populations humaines isolées.

History

Sewall Wright a introduit le concept de dérive aléatoire et de taille efficace de la population dans les années 1930, en articulant sa théorie de l'équilibre changeant (shifting balance theory) autour de l'interaction entre la dérive, la sélection et la migration. Kimura et Ohta ont ensuite placé la dérive au centre de l'évolution moléculaire à travers les théories neutre et quasi neutre.

Debates

Importance relative de la dérive par rapport à la sélection

La mesure dans laquelle la variation génétique observée reflète une dérive neutre plutôt qu'une sélection a été contestée depuis les débats neutralistes-sélectionnistes des années 1960-1970 et est maintenant abordée avec des données à l'échelle du génome.

Key figures

• Sewall Wright
• Motoo Kimura
• Tomoko Ohta

Seminal works

• futuyma2017
• hartlClark2007
• ohta1973

Frequently asked questions

La dérive génétique produit-elle l'adaptation ?

Non. La dérive modifie les fréquences alléliques de manière aléatoire et n'améliore pas systématiquement l'ajustement à l'environnement ; seule la sélection naturelle produit systématiquement l'adaptation.

Quelle quantité de flux génétique empêche les populations de diverger ?

Selon une règle approximative issue de la théorie, environ un migrant par génération est suffisant pour contrecarrer la divergence par dérive, bien que le seuil exact dépende de la sélection et de la structure de la population.