Viidestä Hardy-Weinbergin tasapainon ylläpitämiseen vaadittavasta ehdosta ääretön populaatiokoko rikkoutuu aina; tämä tarkoittaa, että jonkinasteista geneettistä ajautumista tapahtuu aina. Pienempi populaatiokoko johtaa lisääntyneeseen geneettiseen ajelehtimiseen, minkä on oletettu antavan näille ryhmille evolutiivisen edun genomin monimutkaisuuden hankkimisessa. Vaihtoehtoisen hypoteesin mukaan geneettisellä ajelehtimisella on suurempi rooli pienten populaatioiden monimutkaisuuden kehittymisessä, mutta valinta on mekanismi, jonka avulla suuret populaatiot kehittävät monimutkaisuutta.
Populaation pullonkaulat ja perustajavaikutusEdit
Populaation pullonkauloja syntyy, kun populaatiokoko pienenee lyhyen aikaa, jolloin populaation geneettinen diversiteetti vähenee.
Perustajaefekti ilmenee, kun muutamat yksilöt suuremmasta populaatiosta perustavat uuden populaation, ja myös se vähentää geneettistä monimuotoisuutta, ja sen hahmotteli alun perin Ernst Mayr. Perustajavaikutus on ainutlaatuinen geneettisen ajautumisen tapaus, sillä pienemmässä perustajapopulaatiossa on vähentynyt geneettinen monimuotoisuus, joka siirtää alleeleja populaation sisällä nopeammin kohti fiksaatiota.
Geneettisen ajautumisen mallintaminenMuokkaa
Geneettistä ajautumista mallinnetaan tyypillisesti laboratorioympäristöissä bakteeripopulaatioiden tai digitaalisen simuloinnin avulla. Digitaalisissa eliöissä luotu populaatio käy läpi evoluutiota, joka perustuu vaihteleviin parametreihin, mukaan lukien erilainen kelpoisuus, variaatio ja yksittäisille eliöille asetettu perinnöllisyys.
Rozen et al. käyttävät erillisiä bakteerikantoja kahdessa eri väliaineessa, joista toisessa on yksinkertaisia ravintoainekomponentteja ja toisessa ravintoaineita, jotka on huomioitu, auttaakseen bakteeripopulaatioita kehittymään heterogeenisemmiksi. Lisäksi käytettiin digitaalista simulaatiota, joka perustui bakteerien koeasetelmaan, jossa käytettiin lajiteltuja kuntoarvoja ja tehokkaita populaatiokokoja, jotka olivat verrattavissa käytettyihin bakteereihin sekä pienten että suurten populaatioiden määritysten perusteella Sekä yksinkertaisissa että monimutkaisissa ympäristöissä pienemmät populaatiot osoittivat suurempaa populaatiovaihtelua kuin suuret populaatiot, joissa ei havaittu merkittävää kuntoarvojen vaihtelua. Pienemmillä populaatioilla oli suurempi kunto ja ne sopeutuivat nopeammin monimutkaisessa ympäristössä, kun taas suuret populaatiot sopeutuivat nopeammin kuin pienet populaatiot yksinkertaisessa ympäristössä. Nämä tiedot osoittavat, että pienten populaatioiden lisääntyneen vaihtelun seuraukset riippuvat ympäristöstä: haastavammat tai monimutkaisemmat ympäristöt mahdollistavat sen, että pienissä populaatioissa esiintyvä vaihtelu antaa suuremman edun. Analyysi osoittaa, että pienemmillä populaatioilla on ryhmän sisäisestä heterogeenisuudesta johtuva merkittävämpi kuntotaso ympäristön monimutkaisuudesta riippumatta; sopeutumisreaktiot lisääntyvät monimutkaisemmissa ympäristöissä. Mutaatiot eivät myöskään rajoita sopeutumista suvuttomissa populaatioissa, sillä näiden populaatioiden sisäinen geneettinen vaihtelu voi edistää sopeutumista. Vaikka pienillä populaatioilla on taipumus kohdata enemmän haasteita, koska laajalle levinneiden hyödyllisten mutaatioiden saatavuus on rajallista, sopeutuminen näissä populaatioissa on vähemmän ennustettavaa ja antaa populaatioille mahdollisuuden reagoida ympäristöön joustavammin. Pienten suvuttomien populaatioiden kelpoisuuden lisääntymisen ajan myötä tiedetään korreloivan vahvasti positiivisesti populaation koon ja mutaationopeuden kanssa, ja hyödyllisen mutaation kiinnittymistodennäköisyys on kääntäen verrannollinen populaation kokoon ja mutaationopeuteen.
LaBar ja Adami käyttävät digitaalisia haploideja organismeja arvioidakseen erilaisia strategioita, joilla voidaan kerryttää perimän monimutkaisuutta. Tämä tutkimus osoitti, että sekä ajautuminen että valinta ovat tehokkaita pienissä ja suurissa populaatioissa, mutta että tämä menestys riippuu useista tekijöistä. Insertiomutaatioiden havainnoinnista tässä digitaalisessa järjestelmässä saadut tiedot osoittavat, että pienet populaatiot kehittävät suurempia genomikokoja haitallisten mutaatioiden kiinnittymisen seurauksena ja suuret populaatiot kehittävät suurempia genomikokoja hyödyllisten mutaatioiden kiinnittymisen seurauksena. Pienten populaatioiden todettiin olevan etulyöntiasemassa täydellisen genomisen monimutkaisuuden saavuttamisessa driftin aiheuttaman fenotyyppisen monimutkaisuuden vuoksi. Kun poistomutaatioita simuloitiin, vain suurimmilla populaatioilla oli merkittävää fitness-etua. Nämä simulaatiot osoittavat, että pienemmät populaatiot korjaavat haitallisia mutaatioita lisääntyneen geneettisen ajautumisen avulla. Tätä etua rajoittaa todennäköisesti suuri sukupuutto. Suuremmat populaatiot kehittävät monimutkaisuutta mutaatioiden avulla, jotka lisäävät tiettyjen geenien ilmentymistä; haitallisten alleelien poistaminen ei rajoita monimutkaisempien genomien kehittymistä suuremmissa ryhmissä, eikä suuria määriä insertiomutaatioita, jotka johtivat hyödyllisiin tai ei-toimiviin elementteihin genomissa, tarvittu. Kun poistomutaatioita esiintyy useammin, suurimmat populaatiot ovat etulyöntiasemassa, mikä viittaa siihen, että suuremmilla populaatioilla on yleensä evolutiivinen etu uusien ominaisuuksien kehittymisessä.