遗传多样性与小种群

遗传变异如何通过漂变和瓶颈效应在小种群中丧失，以及有效种群大小如何决定这种丧失的速度。

Definition

遗传多样性是指一个种群或物种内等位基因和基因型的多样性。在小种群中，它会因遗传漂变（等位基因频率的随机变化）而受到侵蚀，其速度由有效种群大小（对下一代有遗传贡献的个体数量）决定。

Scope

涵盖遗传多样性的产生和侵蚀、遗传漂变和种群瓶颈过程，以及作为遗传变化决定因素的有效种群大小概念。包括杂合度和等位基因丰富度等多样性衡量指标，以及多样性丧失对适应潜力的影响。不包括近亲繁殖（相关主题为近交）对适应度的影响以及管理单元的划分。

Core questions

• 遗传漂变如何侵蚀小种群的遗传多样性？
• 为什么有效种群大小通常远小于普查种群大小？
• 种群瓶颈效应会带来哪些遗传后果？
• 如何衡量和监测遗传多样性？

Key concepts

• 遗传漂变
• 有效种群大小
• 种群瓶颈
• 杂合度和等位基因丰富度
• 遗传侵蚀
• 奠基者效应

Key theories

有限种群中的遗传漂变

在小种群中，等位基因频率每代都会随机变化，稀有等位基因容易丢失，随着时间的推移侵蚀多样性；种群越小，这种丧失越快。

有效种群大小

有效种群大小决定了漂变和近交的速度，并因性别比例失衡、繁殖成功率差异和数量波动而减小，因此通常仅为普查种群大小的一部分。

Clinical relevance

估算有效种群大小和追踪杂合度使管理者能够预测遗传侵蚀，并为种群恢复和基因流管理设定目标。识别瓶颈效应和奠基者效应对于设计保留适应潜力的圈养繁殖和重引入计划至关重要。

History

漂变和有效种群大小理论由休厄尔·赖特（Sewall Wright）等人在20世纪早期群体遗传学综合中提出。保护生物学家从20世纪80年代开始应用该理论来预测受威胁物种的遗传侵蚀，基因组学方法现在可以直接估算野外种群的有效大小和多样性。

Debates

长期存续所需的有效种群大小是多少？

诸如50/500准则（避免近交和保留进化潜力的最小有效种群大小）等经验法则被广泛使用但存在争议，一些人认为阈值应大幅提高。

Key figures

• Sewall Wright
• Richard Frankham
• Fred Allendorf

Seminal works

• frankham2010
• allendorf2013
• primack2014

Frequently asked questions

什么是遗传漂变？

由于个体繁殖的偶然性，等位基因在代际之间普遍程度的随机变化。其影响在小种群中最为显著，可以迅速消除稀有变异并降低多样性。

为什么有效种群大小小于实际数量？

并非所有个体都对下一代做出同等贡献。不平等的性别比例、繁殖成功率的差异以及种群波动都会使遗传有效种群大小低于实际数量，通常仅为其一小部分。