Gene Flow og Genetisk Drift

Genetisk drift og geneflow

Geneflow og genetisk drift ændrer en populations genetiske sammensætning. Evolution formes altså både af naturlig selektion, tilfældigheder og gener, der bevæger sig mellem populationer.

Det kaldes genetisk drift og geneflow – to fascinerende mekanismer, som over generationer kan ændre en population markant.

I videoen nedenfor forklarers, hvordan genetisk drift og geneflow fungerer:

Herunder forklares det stof der blev gennemgået i videoen.Først geneflow og derefter genetisk drift, herunder de to mekanismer flaskehalseffekt og grundlæggereffekt.

Geneflow

Geneflow betyder, at gener bevæger sig mellem populationer, når individer flytter fra én population til en anden og får afkom der. På den måde kan de bringe genvarianter (alleler) med sig, som tidligere var sjældne eller måske slet ikke fandtes i den nye population.

Forestil dig for eksempel to populationer af sommerfugle, der lever i hver sin skov. I den ene population findes en genvariant, der giver mørke vinger, mens denne variant ikke findes i den anden population. Hvis nogle af de mørke sommerfugle flyver til den anden skov og får afkom, bliver genvarianten for mørke vinger ført ind i denne population.

Gene flow kan derfor øge den genetiske variation inden for en population. Samtidig vil geneflow ofte gøre forskellige populationer mere genetisk ens, fordi de begynder at dele flere af de samme genvarianter.

Geneflow behøver ikke altid skyldes, at hele individer flytter. Hos planter kan gener for eksempel spredes mellem populationer gennem pollen eller frø.

Det afgørende er, at geneflow kan ændre, hvor almindelige forskellige genvarianter er i en population. Derfor kan geneflow – ligesom naturlig selektion og genetisk drift – være med til at skabe evolutionære ændringer i en population over generationer.

Geneflow er samtidig med til at holde forskellige populationer genetisk ens. Hvis geneflowet mellem to populationer ophører, kan de derimod begynde at udvikle sig uafhængigt af hinanden. Over mange generationer kan mutationer, genetisk drift og naturlig selektion få populationerne til at blive mere og mere forskellige.

Forskellene kan efter meget lang tid blive så store, at individer fra de to populationer ikke længere kan få fertilt afkom sammen. Man siger da, at der er opstået reproduktiv isolation, og populationerne betragtes som to forskellige arter. Dette er en almindelig måde, hvorpå nye arter kan opstå.

Genetisk drift

Genetisk drift er forskellig fra naturlig selektion. Genetisk drift drejer sig om tilfældige ændringer i, hvor almindelige forskellige genvarianter (alleler) er i en population.

I hver generation vil nogle individer helt tilfældigt få flere unger end andre. Deres alleler bliver derfor mere almindelige i den næste generation. Andre individer får måske ingen unger, og deres alleler kan derfor blive sjældnere eller helt forsvinde.

Det vigtige er, at genetisk drift skyldes tilfældigheder. Det handler altså ikke om, at bestemte alleler nødvendigvis er bedre end andre. Det adskiller genetisk drift fra naturlig selektion, hvor individer med fordelagtige egenskaber typisk har større chance for at overleve og få afkom.

Effekter af genetisk drift

• Mindre genetisk variation: Nogle alleler kan tilfældigt forsvinde helt fra populationen. Andre kan blive så almindelige, at de til sidst er den eneste variant tilbage. Man siger da, at allelen er fikseret.
• Størst effekt i små populationer: Genetisk drift har især stor betydning i små populationer. Her kan tilfældigheder hurtigt ændre, hvilke alleler der er almindelige, fordi hvert enkelt individ udgør en forholdsvis stor del af populationen.

To typer af genetisk drift: Flaskehals effekt og Grundlægger effekt:

Flaskehalseffekt

Flaskehalseffekt opstår, når en population pludselig reduceres kraftigt i størrelse, ofte på grund af en katastrofal begivenhed som en naturkatastrofe. Dette kan drastisk ændre antallet af forskellige gener i en population, da kun en lille del af den oprindelige genpulje der forbliver i populationen.

Hvordan fungerer flaskehalseffekten?

For at forstå flaskehalseffekten, kan vi bruge et eksempel med en ulvebestand:

1. Før flaskehalsen: Forestil dig en stor, sund ulvebestand på 1000 individer i en skov. Denne population har en bred vifte af genetiske variationer, som giver dem forskellige egenskaber som pelsfarve, størrelse, og modstandsdygtighed over for sygdomme.
2. Flaskehalsbegivenheden: Pludselig rammer en voldsom skovbrand området og dræber de fleste ulve. Kun 20 ulve overlever.
3. Efter flaskehalsen: De overlevende 20 ulve er nu de eneste, der kan videregive deres gener til fremtidige generationer. Denne lille gruppe repræsenterer måske ikke den fulde genetiske diversitet, som fandtes i den oprindelige population. Det kan være at nogen pelsfarver ikke længere eksisterer, da de individer der havde generne for denne pelsfarve døde i skovbranden.

Konsekvenser af flaskehalseffekten:

1. Reduceret genetisk diversitet: Mange genetiske varianter, som fandtes i den oprindelige population, kan være gået tabt. For eksempel kunne alle de overlevende ulve tilfældigvis have grå pels, selvom der oprindeligt også var sorte og hvide ulve i bestanden.
2. Øget risiko for indavl: Med færre individer er der større sandsynlighed for, at nært beslægtede ulve parrer sig, hvilket kan føre til indavlsdepression og svækkelse af bestanden.
3. Ændret evolutionær kurs: Den nye genetiske sammensætning kan påvirke ulvenes fremtidige tilpasningsevne. For eksempel kunne de overlevende ulve tilfældigvis alle bære et gen, der gør dem mere modtagelige for en bestemt sygdom.
4. Tilfældige genetiske ændringer: Nogle egenskaber, som måske ikke var særligt udbredte før, kan nu blive dominerende i den nye, mindre population. Dette skyldes ikke naturlig selektion, men simpelthen tilfældigheder i hvilke individer der overlevede

Grundlægger-effekt:

Dette sker, når en lille gruppe individer fra en større population etablerer en ny population, f.eks. hvis en ny fugleart flyver til en ø hvor denne art ikke findes endnu. Den nye population vil sandsynligvis have en lidt anderledes genetisk sammensætning end den oprindelige population, da den kun repræsenterer et lille udsnit af den oprindelige populations genetiske diversitet.

Eksempel på grundlæggereffekt med sommerfugle

Forestil dig en opdigtet art af sommerfugle vi kalder “Blåvingen” i en stor skov:

I den oprindelige skov:

• Der er 1000 sommerfugle
• 70% har blå vinger
• 20% har grønne vinger
• 10% har røde vinger

En dag blæser en stærk vind, 10 sommerfugle blæser ud til en ubeboet ø.

På den nye ø:

• Af de 10 sommerfugle der lander på øen:
  • 9 har blå vinger
  • 1 har grønne vinger

Over tid formerer disse 10 sommerfugle sig og skaber en ny population på øen.

Resultat på øen efter nogle generationer:

• Den nye population har nu 500 sommerfugle
• Omkring 90% har blå vinger
• Kun 10% har grønne vinger

Dette er grundlægger-effekten: Den lille gruppe, der startede den nye population, havde tilfældigvis en anderledes sammensætning end den oprindelige gruppe. Dette førte til en ny population med en anden fordeling af vingefarverne, og den røde farve forsvandt fuldstændig.

Sammenlign de tilfældige ændringer med evolution gennem naturlig selektion, hvor arvelige egenskaber påvirker individernes mulighed for at få afkom.