遗传漂变与基因流

遗传漂变是由于有限的种群规模导致等位基因频率的随机变化，而基因流是通过迁移在种群之间发生的等位基因的移动；它们共同是塑造遗传结构的主要非选择性力量。

Definition

遗传漂变是由于有限种群中配子的随机抽样，导致等位基因频率在世代间随机波动。基因流是通过个体或配子的移动，将等位基因从一个种群转移到另一个种群。

Scope

本主题涵盖有限种群中等位基因频率的随机变化、有效种群规模的作用、奠基者效应和瓶颈效应、种群间迁移的均质化效应，以及漂变和基因流如何对抗选择和局部适应。

Core questions

• 有效种群规模如何决定遗传漂变的强度？
• 奠基者事件和瓶颈效应对遗传变异有什么影响？
• 基因流如何使种群均质化并限制局部适应？
• 漂变何时能压倒对弱选择等位基因的选择？

Key theories

随机遗传漂变

在有限种群中，等位基因频率随机漂变，因为每一代只抽样有限数量的配子；频率变化的方差与有效种群规模成反比，最终导致等位基因的固定或丢失。

近中性理论

一个轻微有害的等位基因是表现为有效中性并漂变，还是被选择清除，取决于其选择系数与有效种群规模的乘积。

Mechanisms

漂变源于等位基因在下一代中的二项式抽样；其每代方差与p(1-p)/2N成比例，其中N为有效种群规模，因此小种群漂变速度更快。随着时间的推移，漂变会固定或丢失等位基因，降低杂合度，并侵蚀变异。奠基者效应和瓶颈效应是N急剧减少的事件，随机抽样变异。基因流通过引入迁入等位基因来对抗漂变和选择；即使每代只有少量迁入个体，也能阻止种群仅因漂变而分化。

Clinical relevance

在保护生物学中，小型和破碎的种群会因漂变而失去遗传变异，并遭受近交衰退；通过廊道或易地保护来管理基因流是核心的保护工具。奠基者效应也解释了某些遗传性疾病在孤立人类种群中频率升高的现象。

History

西瓦尔·赖特在20世纪30年代引入了随机漂变和有效种群规模的概念，围绕漂变、选择和迁移的相互作用构建了他的平衡转移理论。木村资生和大田朋子后来通过中性理论和近中性理论，使漂变成为分子进化的核心。

Debates

漂变与选择的相对重要性

自20世纪60年代至70年代的中性论者与选择论者之争以来，观察到的遗传变异在多大程度上反映了中性漂变而非选择一直存在争议，现在正通过基因组规模的数据来解决。

Key figures

• Sewall Wright
• Motoo Kimura
• Tomoko Ohta

Seminal works

• futuyma2017
• hartlClark2007
• ohta1973

Frequently asked questions

遗传漂变会产生适应吗？

不会。漂变随机改变等位基因频率，并不能持续改善对环境的适应；只有自然选择才能系统地产生适应。

多少基因流可以阻止种群分化？

根据理论的粗略规则，每代大约一个迁入个体就足以抵消因漂变引起的分化，尽管确切的阈值取决于选择和种群结构。