O que é deriva genética em biologia. Deriva genética: os principais padrões deste processo

Para que a frequência de um alelo aumente, certos factores devem actuar – deriva genética, migração e selecção natural.

A deriva genética é o crescimento aleatório e não direcionado de um alelo sob a influência de vários eventos. Esse processo está associado ao fato de nem todos os indivíduos da população participarem da reprodução.

Sewell Wright chamou a deriva genética, no sentido estrito da palavra, de uma mudança aleatória na frequência de alelos durante gerações em pequenas populações isoladas. Em populações pequenas, o papel dos indivíduos é grande. A morte acidental de um indivíduo pode levar a uma mudança significativa no conjunto de alelos. Quanto menor a população, maior a probabilidade de flutuação - mudanças aleatórias nas frequências alélicas. Em populações ultrapequenas, por razões completamente aleatórias, um alelo mutante pode substituir um alelo normal, ou seja, está acontecendo fixação acidental alelo mutante.

Na biologia russa, mudanças aleatórias na frequência alélica em populações ultrapequenas foram chamadas de processos genético-automáticos (N.P. Dubinin) ou estocásticos (A.S. Serebrovsky) por algum tempo. Esses processos foram descobertos e estudados independentemente de S. Wright.

A deriva genética foi comprovada em condições de laboratório. Por exemplo, em um dos experimentos de S. Wright com Drosophila, 108 micropopulações foram estabelecidas - 8 pares de moscas em um tubo de ensaio. As frequências iniciais dos alelos normais e mutantes foram iguais a 0,5. Durante 17 gerações, 8 pares de moscas foram deixados aleatoriamente em cada micropopulação. Ao final do experimento, descobriu-se que na maioria dos tubos de ensaio apenas o alelo normal foi preservado, em 10 tubos de ensaio ambos os alelos foram preservados e em 3 tubos de ensaio o alelo mutante foi fixado.

A deriva genética pode ser considerada um dos fatores na evolução das populações. Graças à deriva, as frequências alélicas podem mudar aleatoriamente nas populações locais até atingirem um ponto de equilíbrio - a perda de um alelo e a fixação de outro. Em diferentes populações, os genes “flutuam” de forma independente. Portanto, os resultados da deriva revelam-se diferentes em populações diferentes – em algumas, um conjunto de alelos é fixo, em outras, outro. Assim, a deriva genética leva, por um lado, a uma diminuição da diversidade genética dentro das populações e, por outro lado, a um aumento das diferenças entre as populações, à sua divergência numa série de características. Essa divergência, por sua vez, pode servir de base para a especiação.

Durante a evolução das populações, a deriva genética interage com outros fatores evolutivos, principalmente com a seleção natural. A proporção das contribuições destes dois factores depende tanto da intensidade da selecção como do tamanho das populações. Em alta intensidade de seleção e alto tamanho populacional, a influência de processos aleatórios na dinâmica das frequências gênicas nas populações torna-se insignificante. Pelo contrário, em populações pequenas com pequenas diferenças na aptidão entre genótipos, a deriva genética torna-se crucial. Nessas situações, um alelo menos adaptativo pode fixar-se na população, enquanto um mais adaptativo pode ser perdido.

Como já sabemos, a consequência mais comum da deriva genética é o esgotamento da diversidade genética nas populações devido à fixação de alguns alelos e à perda de outros. O processo de mutação, pelo contrário, leva a um enriquecimento da diversidade genética nas populações. Um alelo perdido como resultado da deriva pode surgir repetidamente devido à mutação.

Como a deriva genética é um processo não direcionado, simultaneamente com uma diminuição da diversidade dentro das populações, aumenta as diferenças entre as populações locais. A migração neutraliza isso. Se um alelo for fixado em uma população A, e no outro A, então a migração de indivíduos entre essas populações leva ao ressurgimento da diversidade alélica dentro de ambas as populações.

Causas da deriva genética

Ondas populacionais e deriva genética

O tamanho da população raramente permanece constante ao longo do tempo. Aumentos nos números são seguidos por recessões. S.S. Chetverikov foi um dos primeiros a chamar a atenção para as flutuações periódicas no número de populações naturais, ondas populacionais. Eles desempenham um papel muito importante na evolução das populações. A deriva genética tem pouco efeito nas frequências alélicas em grandes populações. No entanto, durante períodos de declínio acentuado em números, o seu papel aumenta consideravelmente. Nesses momentos pode tornar-se um factor decisivo na evolução. Durante uma recessão, a frequência de certos alelos pode mudar de forma dramática e imprevisível. Pode haver uma perda de certos alelos e um esgotamento acentuado da diversidade genética das populações. Então, quando o tamanho da população começar a aumentar, a população irá, de geração em geração, reproduzir a estrutura genética que se estabeleceu no momento em que passou pelo gargalo populacional.

Um exemplo é a situação das chitas, representantes dos felinos. Os cientistas descobriram que a estrutura genética de todas as populações modernas de chitas é muito semelhante. Ao mesmo tempo, a variabilidade genética dentro de cada população é extremamente baixa. Essas características da estrutura genética das populações de chitas podem ser explicadas se assumirmos que relativamente recentemente (algumas centenas de anos atrás) esta espécie passou por um gargalo populacional muito estreito, e todas as chitas modernas são descendentes de vários (de acordo com pesquisadores americanos, 7) indivíduos.

Figura 1. Efeito gargalo

Efeito gargalo aparentemente desempenhou um papel muito significativo na evolução das populações humanas. Ancestrais pessoas modernas ao longo de dezenas de milhares de anos, eles se estabeleceram em todo o mundo. Ao longo do caminho, muitas populações morreram completamente. Mesmo aqueles que sobreviveram muitas vezes encontraram-se à beira da extinção. Seus números caíram para um nível crítico. Durante a passagem pelo gargalo populacional, as frequências alélicas mudaram de maneira diferente em diferentes populações. Certos alelos foram completamente perdidos em algumas populações e fixados em outras. Após a restauração das populações, sua estrutura genética alterada foi reproduzida de geração em geração. Esses processos, aparentemente, determinaram a distribuição em mosaico de alguns alelos que observamos hoje nas populações humanas locais. Abaixo está a distribuição do alelo EM de acordo com o sistema de grupo sanguíneo AB0 Nas pessoas. Diferenças significativas entre as populações modernas podem refletir as consequências da deriva genética que ocorreu em tempos pré-históricos, à medida que as populações ancestrais passavam por um gargalo populacional.

Efeito fundador. Animais e plantas, via de regra, penetram em novos territórios para as espécies (ilhas, novos continentes) em grupos relativamente pequenos. As frequências de certos alelos em tais grupos podem diferir significativamente das frequências destes alelos nas populações originais. A fixação em um novo território é seguida por um aumento no número de colonos. As numerosas populações que surgem reproduzem a estrutura genética dos seus fundadores. O zoólogo americano Ernst Mayr, um dos fundadores da teoria sintética da evolução, chamou esse fenômeno efeito fundador.

Figura 2. Frequência do alelo B de acordo com o sistema de grupo sanguíneo AB0 em populações humanas

O efeito fundador aparentemente desempenhou um papel importante na formação da estrutura genética das espécies animais e vegetais que habitam ilhas vulcânicas e de coral. Todas estas espécies descendem de grupos muito pequenos de fundadores que tiveram a sorte de chegar às ilhas. É claro que esses fundadores representavam amostras muito pequenas das populações parentais, e as frequências alélicas nessas amostras poderiam ser muito diferentes. Lembremos nosso exemplo hipotético com as raposas, que, à deriva em blocos de gelo, acabaram em ilhas desabitadas. Em cada uma das populações filhas, as frequências alélicas diferiram acentuadamente umas das outras e da população parental. É o efeito fundador que explica a espantosa diversidade de faunas e floras oceânicas e a abundância de espécies endémicas nas ilhas. O efeito fundador também desempenhou um papel importante na evolução das populações humanas. Observe que o alelo EM completamente ausente entre os índios americanos e os aborígenes australianos. Esses continentes eram habitados por pequenos grupos de pessoas. Por razões puramente aleatórias, entre os fundadores destas populações pode não ter havido um único portador do alelo EM. Naturalmente, este alelo está ausente nas populações derivadas.

Isolamento de longo prazo

Presumivelmente, as populações humanas no Paleolítico consistiam em várias centenas de indivíduos. Há apenas um ou dois séculos, as pessoas viviam principalmente em assentamentos de 25 a 35 casas. Até muito recentemente, o número de indivíduos em populações individuais diretamente envolvidos na reprodução raramente ultrapassava 400-3.500 pessoas. Razões geográficas, económicas, raciais, religiosas e culturais limitavam os laços matrimoniais à escala de uma determinada região, tribo, povoação ou seita. O elevado grau de isolamento reprodutivo de pequenas populações humanas ao longo de muitas gerações criou condições favoráveis para a deriva genética.

Entre os habitantes dos Pamirs, os indivíduos Rh negativos são 2 a 3 vezes menos comuns do que na Europa. Na maioria das aldeias, essas pessoas representam 3-5% da população. Em algumas aldeias isoladas, no entanto, o seu número chega a 15%, ou seja, aproximadamente o mesmo que na população europeia.
da seita Amish no condado de Lancaster, Pensilvânia, totalizando aproximadamente 8.000 em meados do século XIX, quase todos descendentes de três casais que imigraram para a América em 1770. Este isolado continha 55 casos de uma forma especial de nanismo polidáctilo, que é herdado como um traço autossômico tipo recessivo. Esta anomalia não foi registrada entre os Amish de Ohio e Indiana. Existem apenas 50 casos desse tipo descritos na literatura médica mundial. Obviamente, entre os membros das três primeiras famílias que fundaram a população, havia um portador do alelo mutante recessivo correspondente - o “ancestral” do fenótipo correspondente.
No século 18 27 famílias imigraram da Alemanha para os Estados Unidos e fundaram a seita Dunker na Pensilvânia. Ao longo do período de 200 anos de existência em condições de forte isolamento conjugal, o pool genético da população Dunker mudou em comparação com o pool genético da população da Renânia da Alemanha, de onde se originaram. Ao mesmo tempo, o grau de diferenças aumentou ao longo do tempo. Em pessoas com idade igual ou superior a 55 anos, as frequências alélicas do sistema de grupo sanguíneo MN estão mais próximas dos valores típicos da população da Renânia do que em pessoas com idade entre 28 e 55 anos. Na faixa etária de 3 a 27 anos o deslocamento atinge valores ainda maiores (Tabela 1).

Tabela 1. Mudança progressiva na concentração de alelos do sistema

Grupos sanguíneos MN na população Dunker

O aumento entre Dunkers de pessoas com tipo sanguíneo M e a diminuição de pessoas com tipo sanguíneo N não podem ser explicados pela ação da seleção, uma vez que a direção da mudança não coincide com a da população geral da Pensilvânia. A deriva genética também é apoiada pelo fato de que no pool genético dos Dunkers americanos houve um aumento na concentração de alelos que controlam o desenvolvimento de características obviamente biologicamente neutras, como o crescimento de pêlos na falange média dos dedos e a capacidade para estender o polegar (Fig. 3).

Arroz. 3. Distribuição de características neutras no isolado Pennsylvania Dunker:

A-crescimento de cabelo na falange média dos dedos,b-capacidade de estender o polegar
3. A importância da deriva genética

As consequências da deriva genética podem ser diferentes.

Em primeiro lugar, a homogeneidade genética da população pode aumentar, ou seja, sua homozigose. Além disso, populações que inicialmente possuem composição genética semelhante e vivem em condições semelhantes podem, como resultado da deriva de vários genes, perder sua similaridade original.

Em segundo lugar, devido à deriva genética, ao contrário da selecção natural, um alelo que reduz a viabilidade dos indivíduos pode ser retido na população.

Terceiro, as ondas populacionais podem causar aumentos rápidos e dramáticos nas concentrações de alelos raros.

Durante a maior parte da história humana, a deriva genética influenciou os pools genéticos das populações humanas. Assim, muitas características de tipos locais estreitos nos grupos populacionais do Ártico, Baikal, Ásia Central e Urais da Sibéria são, aparentemente, o resultado de processos genético-automáticos em condições de isolamento de pequenos grupos. Esses processos, porém, não foram decisivos na evolução humana.

As consequências da deriva genética que são de interesse médico são a sua distribuição desigual entre grupos populacionais Globo algumas doenças hereditárias. Assim, o isolamento e a deriva genética aparentemente explicam a incidência relativamente elevada de degeneração cerebromacular no Quebeque e na Terra Nova, a cestinose infantil em França, a alcaptonúria na República Checa e um tipo de porfiria entre a população caucasiana em América do Sul, síndrome adrenogenital em esquimós. Esses mesmos fatores poderiam ser responsáveis pela baixa incidência de fenilcetonúria em finlandeses e judeus asquenazes.

Mudanças na composição genética de uma população devido a processos genético-automáticos levam à homozigotização dos indivíduos. Neste caso, mais frequentemente as consequências fenotípicas são desfavoráveis. Ao mesmo tempo, deve-se lembrar que é possível a formação de combinações favoráveis de alelos. Como exemplo, consideremos as genealogias de Tutancâmon (Fig. 12.6) e Cleópatra VII (Fig. 4), nas quais os casamentos consanguíneos foram a regra por muitas gerações.

Tutancâmon morreu aos 18 anos. Análise de sua imagem em infância e as legendas desta imagem sugerem que ele sofria de uma doença genética – a doença celíaca, que se caracteriza por alterações na mucosa intestinal que impedem a absorção do glúten. Tutancâmon nasceu do casamento de Amenófis III e Sintamone, que era filha de Amenófis III. Assim, a mãe do faraó era sua meia-irmã. Na cripta funerária de Tutancâmon, foram descobertas as múmias de dois filhos, aparentemente natimortos, de seu casamento com Ankesenamon, sua sobrinha. A primeira esposa do Faraó foi sua irmã ou filha. O irmão de Tutancâmon, Amenófis IV, supostamente sofria da doença de Froelich e morreu aos 25-26 anos. Seus filhos de seu casamento com Nefertiti e Ankesenamun (sua filha) eram estéreis. Por outro lado, conhecida por sua inteligência e beleza, Cleópatra VII nasceu do casamento do filho de Ptolomeu X e seu irmã, que foi precedido por casamentos consanguíneos durante pelo menos seis gerações.

Arroz. 4. Linhagem do faraó da XVIII dinastia Tutancâmon Fig. 5. Linhagem de Cleópatra VII

FATORES EVOLUCIONÁRIOS ELEMENTARES ADICIONAIS

Deriva genética. Mudanças aleatórias e não direcionadas nas frequências alélicas nas populações são chamadas de deriva genética no sentido amplo da palavra.

Em populações naturais, a presença de deriva genética ainda não foi comprovada. Portanto, diferentes evolucionistas têm diferentes avaliações da contribuição da deriva genética para o processo global de evolução.

A deriva genética está associada à perda de alguns alelos e a uma diminuição geral do nível de biodiversidade. Portanto, devem existir mecanismos para compensar os efeitos da deriva genética.

Um caso especial de deriva genética é o efeito funil genético (ou efeito “gargalo”) - uma mudança nas frequências alélicas em uma população à medida que seu tamanho diminui.

O efeito funil genético é alcançado através de muitos EEFs adicionais.

1. Ondas populacionais. Fornece manifestação do efeito funil genético ao longo do tempo.

Ondas populacionais (ondas de vida, ondas de números) são chamadas de flutuações no número de populações naturais. Os seguintes tipos de ondas populacionais são diferenciados:

1. Aperiódico com alta amplitude. Característica de alguns organismos com alta taxa de reprodução em condições favoráveis e alta mortalidade em condições desfavoráveis ( R-estratégia). Por exemplo, o tamanho da população do bechafer pode mudar 1 milhão de vezes ao longo de 5 anos!

2. Aperiódico e periódico com baixa amplitude. Característica de alguns organismos com baixas taxas de reprodução e baixa mortalidade, independentemente das condições ( PARA-estratégia).

3. Periódico com alta amplitude. Encontrado em uma ampla variedade de organismos. Muitas vezes eles são de natureza periódica, por exemplo, no sistema “predador-presa”. Pode estar associado a ritmos exógenos. É este tipo de ondas populacionais que desempenha o maior papel na evolução.

Referência histórica.

A expressão “onda de vida” foi provavelmente usada pela primeira vez pelo explorador dos pampas sul-americanos, W.H. Hudson (1872-1873). Hudson observou que sob condições favoráveis (chuvas leves e frequentes), a vegetação que geralmente queimava era preservada; a abundância de flores deu origem a uma abundância de abelhas, depois de ratos e depois de pássaros que se alimentavam de ratos (incluindo cucos, cegonhas, corujas-pequenas). S.S. Chetverikov chamou a atenção para as ondas da vida, notando o aparecimento em 1903, na província de Moscou, de certas espécies de borboletas que não eram encontradas ali há 30...50 anos. Antes disso, em 1897 e um pouco mais tarde, houve o aparecimento massivo da mariposa cigana, que desnudou vastas áreas de florestas e causou danos significativos aos pomares. Em 1901, a borboleta almirante apareceu em números significativos. Ele apresentou os resultados de suas observações em um pequeno ensaio “Ondas de Vida” (1905).

Se durante o período de tamanho máximo da população (por exemplo, um milhão de indivíduos) uma mutação aparecer com uma frequência de 10 -6, então a probabilidade de sua manifestação fenotípica será de 10 -12. Se, durante um período de declínio populacional para 1.000 indivíduos, o portador dessa mutação sobreviver completamente por acaso, então a frequência do alelo mutante aumentará para 10 –3. A mesma frequência continuará durante o período de crescimento populacional subsequente, então a probabilidade da manifestação fenotípica da mutação será de 10 –6.

2. Isolamento. Fornece manifestação do efeito de um funil genético no espaço.

Numa população grande (por exemplo, um milhão de indivíduos diplóides), uma taxa de mutação de cerca de 10 -6 significa que aproximadamente um em um milhão de indivíduos é portador do novo alelo mutante. Conseqüentemente, a probabilidade de manifestação fenotípica desse alelo em um homozigoto diplóide recessivo é de 10–12 (um trilionésimo).

Se esta população for dividida em 1.000 pequenas populações isoladas de 1.000 indivíduos, então em uma das populações isoladas provavelmente haverá um alelo mutante e sua frequência será de 0,001. A probabilidade de sua manifestação fenotípica nas gerações subsequentes mais próximas será (10 –3) 2 =10 –6 (um milionésimo). Em populações ultrapequenas (dezenas de indivíduos), a probabilidade de um alelo mutante se manifestar no fenótipo aumenta para (10 –2) 2 =10 –4 (um décimo milésimo).

Assim, somente isolando populações pequenas e ultrapequenas as chances de uma manifestação fenotípica de uma mutação nas próximas gerações aumentarão milhares de vezes. Ao mesmo tempo, é difícil imaginar que o mesmo alelo mutante apareceria no fenótipo de forma completamente aleatória em diferentes pequenas populações. Muito provavelmente, cada pequena população será caracterizada por uma alta frequência de um ou alguns alelos mutantes: ou a, ou b, ou c etc.

DERIVA DE GENES

Este conceito é às vezes chamado de efeito Sewell-Wright, em homenagem aos dois geneticistas populacionais que o propuseram. Depois que Mendel provou que os genes são unidades de hereditariedade e Hardy e Weinberg demonstraram o mecanismo de seu comportamento, os biólogos perceberam que a evolução dos traços pode ocorrer não apenas por meio da seleção natural, mas também por acaso. A deriva genética depende do fato de que as mudanças na frequência alélica em pequenas populações são devidas exclusivamente ao acaso. Se o número de cruzamentos for pequeno, então a proporção real de diferentes alelos de um gene pode diferir muito daquela calculada com base no modelo teórico. A deriva genética é um dos fatores que perturba o equilíbrio de Hardy-Weinberg.

Grandes populações com acasalamento aleatório são grandemente influenciadas pela seleção natural. Nestes grupos, são selecionados indivíduos com características adaptativas, enquanto outros são eliminados impiedosamente, e a população torna-se mais adaptada às ambiente. Em pequenas populações, outros processos ocorrem e são influenciados por outros fatores. Por exemplo, em populações pequenas há uma alta probabilidade de mudanças aleatórias na frequência genética. Tais mudanças não são causadas pela seleção natural. O conceito de deriva genética é muito importante para populações pequenas porque elas possuem um pequeno pool genético. Isso significa que o desaparecimento ou aparecimento aleatório de um alelo genético na prole levará a mudanças significativas no pool genético. EM grandes populações tais flutuações não levam a resultados perceptíveis, pois são compensadas por um grande número de cruzamentos e pelo influxo de genes de outros indivíduos. Em populações pequenas, eventos aleatórios podem levar a um efeito gargalo.

De acordo com a definição, a deriva genética refere-se a mudanças aleatórias nas frequências genéticas causadas por um pequeno tamanho populacional e cruzamentos infrequentes. A deriva genética ocorre entre pequenas populações, como migrantes insulares, coalas e pandas gigantes.

Veja também os artigos “Efeito Gargalo”, “Equilíbrio de Hardy-Weinberg”, “Mendelismo”, “Seleção Natural”.

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Para que uma determinada mutação leve a mudanças evolutivas em uma espécie, sua frequência deve ser suficientemente alta e o alelo mutante deve estar fixado em todos os indivíduos de cada geração. Quando sua quantidade é insignificante, as alterações mutacionais não são capazes de afetar a história evolutiva dos organismos.

Para que a frequência alélica aumente, certos factores devem actuar - deriva genética, migração e

A deriva genética é o crescimento aleatório de um alelo sob a influência de vários eventos que se combinam e são de natureza estocástica. Esse processo está associado ao fato de nem todos os indivíduos da população participarem da reprodução. É mais característico de características ou doenças raras, mas que por falta de seleção são capazes de persistir em um gênero ou mesmo em uma população inteira de pequeno porte por muito tempo. Este padrão é frequentemente observado em pequenas populações que não ultrapassam 1000 indivíduos, pois neste caso a migração é extremamente pequena.

Para compreender melhor a deriva genética, você deve conhecer os seguintes padrões. Nos casos em que a frequência do alelo é 0, ela não muda nas gerações subsequentes. Se chegar a 1, dizem que o gene está fixado na população. A deriva genética aleatória é consequência do processo de fixação com a perda simultânea de um alelo. Na maioria das vezes, esse padrão é observado quando mutações e migrações não causam alterações permanentes nos loci constituintes.

Como a frequência genética não é direcional, ela reduz a diversidade de espécies e também aumenta a variação entre as populações locais. Vale a pena notar que isto é contrabalançado pela migração, na qual diferentes grupos de organismos trocam os seus alelos. Deve-se dizer também que a deriva genética praticamente não tem efeito sobre a frequência dos genes individuais em grandes populações, mas em grandes populações pode tornar-se decisiva.Neste caso, o número de alelos muda drasticamente. Alguns genes podem ser perdidos permanentemente, reduzindo significativamente a diversidade genética.

Como exemplo, podemos citar as epidemias em massa, após as quais a restauração da população foi realizada praticamente às custas de vários de seus representantes. Além disso, todos os descendentes tinham um genoma idêntico ao dos seus antepassados. Posteriormente, a expansão da diversidade alélica foi assegurada pela importação de touros ou acasalamentos externos, que contribuem para o crescimento de diferenças a nível genético.

Uma manifestação extrema da deriva genética é o surgimento de uma população completamente nova, formada por apenas alguns indivíduos - o chamado efeito fundador.

Deve-se dizer que a biotecnologia estuda os padrões de rearranjo do genoma. - esta é uma técnica desta ciência que permite transferir informações hereditárias. Ao mesmo tempo, a transferência de genes permite combater a barreira interespécies, bem como conferir as propriedades necessárias aos organismos.

Causado por razões estatísticas aleatórias.

Um dos mecanismos de deriva genética é o seguinte. Durante o processo de reprodução, um grande número de células germinativas - gametas - é formado na população. O máximo de esses gametas não formam zigotos. Então, uma nova geração na população é formada a partir de uma amostra de gametas que conseguiram formar zigotos. Nesse caso, é possível uma mudança nas frequências alélicas em relação à geração anterior.

Deriva genética como exemplo

O mecanismo da deriva genética pode ser demonstrado com um pequeno exemplo. Vamos imaginar uma colônia muito grande de bactérias isoladas em uma gota de solução. As bactérias são geneticamente idênticas, exceto por um gene com dois alelos A E B. Alelo A presente em metade das bactérias, alelo B- do outro. Portanto, a frequência do alelo A E B igual a 1/2. A E B- alelos neutros, não afetam a sobrevivência ou reprodução das bactérias. Assim, todas as bactérias da colônia têm a mesma chance de sobreviver e se reproduzir.

Em seguida, reduzimos o tamanho da gota para que haja alimento suficiente para apenas 4 bactérias. Todos os outros morrem sem se reproduzir. Entre os quatro sobreviventes, são possíveis 16 combinações de alelos A E B:

(A-A-A-A), (B-A-A-A), (A-B-A-A), (B-B-A-A),
(A-B-B-A), (B-A-B-A), (A-B-B-A), (B-B-B-A),
(A-A-A-B), (B-A-A-B), (A-B-A-B), (B-B-A-B),
(A-B-B-B), (B-A-B-B), (A-B-B-B), (B-B-B-B).

A probabilidade de cada combinação

onde 1/2 (probabilidade do alelo A ou B para cada bactéria sobrevivente) é multiplicado 4 vezes (o tamanho total da população resultante de bactérias sobreviventes)

Se você agrupar as opções pelo número de alelos, obterá a seguinte tabela:

Como pode ser visto na tabela, em seis das 16 variantes a colônia terá o mesmo número de alelos A E B. A probabilidade de tal evento é 6/16. A probabilidade de todas as outras opções, onde o número de alelos A E B desigualmente ligeiramente superior e equivale a 16/10.

A deriva genética ocorre quando as frequências alélicas mudam em uma população devido a eventos aleatórios. Neste exemplo, a população bacteriana foi reduzida para 4 sobreviventes (efeito gargalo). No início a colônia tinha as mesmas frequências alélicas A E B, mas as chances de que as frequências mudem (a colônia sofrerá deriva genética) são maiores do que as chances de que as frequências alélicas originais permaneçam as mesmas. Há também uma alta probabilidade (2/16) de que, como resultado da deriva genética, um alelo seja completamente perdido.

Prova experimental por S. Wright

S. Wright provou experimentalmente que em pequenas populações a frequência do alelo mutante muda rápida e aleatoriamente. Seu experimento foi simples: em tubos de ensaio com comida ele colocou duas fêmeas e dois machos de moscas Drosophila, heterozigotos para o gene A (seu genótipo pode ser escrito Aa). Nessas populações criadas artificialmente, a concentração de alelos normais (A) e de mutação (a) foi de 50%. Depois de várias gerações, descobriu-se que em algumas populações todos os indivíduos se tornaram homozigotos para o alelo mutante (a), em outras populações ele foi completamente perdido e, finalmente, algumas populações continham um alelo normal e um mutante. É importante ressaltar que, apesar da diminuição da viabilidade dos indivíduos mutantes e, portanto, contrariamente à seleção natural, em algumas populações o alelo mutante substituiu completamente o normal. Este é o resultado de um processo aleatório - deriva genética.

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