Hanyutan Genetik dan Aliran Gen

Hanyutan genetik adalah perubahan acak dalam frekuensi alel karena ukuran populasi yang terbatas, sedangkan aliran gen adalah pergerakan alel antar populasi melalui migrasi; bersama-sama keduanya merupakan kekuatan non-selektif utama yang membentuk struktur genetik.

Definition

Hanyutan genetik adalah fluktuasi acak frekuensi alel antar generasi yang timbul dari pengambilan sampel gamet secara kebetulan dalam populasi terbatas. Aliran gen adalah transfer alel dari satu populasi ke populasi lain melalui pergerakan individu atau gamet.

Scope

Topik ini mencakup perubahan stokastik dalam frekuensi alel pada populasi terbatas, peran ukuran populasi efektif, efek pendiri dan leher botol, efek homogenisasi migrasi antar populasi, dan bagaimana hanyutan dan aliran gen menentang seleksi dan adaptasi lokal.

Core questions

• Bagaimana ukuran populasi efektif menentukan kekuatan hanyutan genetik?
• Apa konsekuensi dari peristiwa pendiri dan leher botol terhadap variasi genetik?
• Bagaimana aliran gen menghomogenkan populasi dan membatasi adaptasi lokal?
• Kapan hanyutan dapat mengalahkan seleksi pada alel yang terseleksi secara lemah?

Key theories

Hanyutan genetik acak

Dalam populasi terbatas, frekuensi alel bergeser secara acak karena setiap generasi mengambil sampel sejumlah gamet yang terbatas; varians perubahan frekuensi berskala berbanding terbalik dengan ukuran populasi efektif, yang pada akhirnya menguatkan atau menghilangkan alel.

Teori hampir netral

Apakah alel yang sedikit merugikan berperilaku sebagai netral secara efektif dan hanyut, atau dihilangkan oleh seleksi, tergantung pada produk koefisien seleksinya dan ukuran populasi efektif.

Mechanisms

Hanyutan timbul dari pengambilan sampel alel binomial ke generasi berikutnya; varians per generasi sebanding dengan p(1-p)/2N untuk ukuran populasi efektif N, sehingga populasi kecil mengalami hanyutan lebih cepat. Seiring waktu, hanyutan menguatkan atau menghilangkan alel, mengurangi heterozigositas, dan mengikis variasi. Efek pendiri dan leher botol adalah episode pengurangan N yang drastis yang secara acak mengambil sampel variasi. Aliran gen melawan hanyutan dan seleksi dengan memperkenalkan alel migran; bahkan sejumlah kecil migran per generasi dapat mencegah populasi menyimpang hanya karena hanyutan.

Clinical relevance

Dalam biologi konservasi, populasi kecil dan terfragmentasi kehilangan variasi genetik karena hanyutan dan menderita depresi inbreeding; mengelola aliran gen melalui koridor atau translokasi adalah alat konservasi inti. Efek pendiri juga menjelaskan frekuensi yang meningkat dari kelainan bawaan tertentu pada populasi manusia yang terisolasi.

History

Sewall Wright memperkenalkan konsep hanyutan acak dan ukuran populasi efektif pada tahun 1930-an, membingkai teori keseimbangan bergesernya di sekitar interaksi hanyutan, seleksi, dan migrasi. Kimura dan Ohta kemudian menjadikan hanyutan sebagai pusat evolusi molekuler melalui teori netral dan hampir netral.

Debates

Pentingnya relatif hanyutan versus seleksi

Sejauh mana variasi genetik yang diamati mencerminkan hanyutan netral daripada seleksi telah diperdebatkan sejak debat netralis-seleksionis tahun 1960-an-1970-an dan sekarang ditangani dengan data skala genom.

Key figures

• Sewall Wright
• Motoo Kimura
• Tomoko Ohta

Seminal works

• futuyma2017
• hartlClark2007
• ohta1973

Frequently asked questions

Apakah hanyutan genetik menghasilkan adaptasi?

Tidak. Hanyutan mengubah frekuensi alel secara acak dan tidak secara konsisten meningkatkan kesesuaian dengan lingkungan; hanya seleksi alam yang secara sistematis menghasilkan adaptasi.

Berapa banyak aliran gen yang mencegah populasi menyimpang?

Sebagai aturan kasar dari teori, kira-kira satu migran per generasi cukup untuk melawan divergensi oleh hanyutan, meskipun ambang batas pastinya tergantung pada seleksi dan struktur populasi.