A Hardy-Weinberg-egyensúly fenntartásához szükséges öt feltétel közül a végtelen népességméret mindig sérül; ez azt jelenti, hogy bizonyos mértékű genetikai sodródás mindig bekövetkezik. A kisebb populációméret fokozott genetikai sodródáshoz vezet, ami a feltételezések szerint evolúciós előnyt biztosít ezeknek a csoportoknak a genom komplexitásának megszerzésében. Egy alternatív hipotézis szerint, míg a genetikai sodródás nagyobb szerepet játszik a kis populációk komplexitásának kialakulásában, addig a szelekció az a mechanizmus, amelynek révén a nagy populációk komplexitása kialakul.
Populációs szűk keresztmetszetek és az alapító hatásSzerkesztés
Populációs szűk keresztmetszetek akkor fordulnak elő, amikor a populáció mérete rövid időre csökken, csökkentve a populáció genetikai változatosságát.
Az alapító hatás akkor jelentkezik, amikor egy nagyobb populációból néhány egyed új populációt hoz létre, és szintén csökkenti a genetikai sokféleséget, és eredetileg Ernst Mayr vázolta fel. Az alapítóeffektus a genetikai drift egyedi esete, mivel a kisebb alapító populációban csökken a genetikai diverzitás, ami a populáción belüli allélokat gyorsabban mozgatja a fixáció felé.
A genetikai drift modellezéseSzerkesztés
A genetikai driftet általában laboratóriumi környezetben modellezik baktériumpopulációk vagy digitális szimuláció segítségével. A digitális organizmusokban egy generált populáció változó paraméterek alapján megy keresztül az evolúción, beleértve az egyes organizmusok számára beállított eltérő fitnesz, variáció és öröklődés.
Rozen és munkatársai külön baktériumtörzseket használnak két különböző táptalajon, egy egyszerű tápanyagkomponenseket tartalmazó és egy jegyzett tápanyagokat tartalmazó táptalajon, hogy a baktériumok populációi nagyobb heterogenitást fejlesszenek ki. Egy digitális szimulációt is használtak, amely a bakteriális kísérleti terven alapul, a fitnesz és az effektív populációméretek válogatott hozzárendeléseivel, amelyek hasonlóak a kis és nagy populációk kijelölése alapján használt baktériumokhoz Mind az egyszerű, mind az összetett környezeteken belül a kisebb populációk nagyobb populációs változatosságot mutattak, mint a nagyobb populációk, amelyek nem mutattak jelentős fitneszdiverzitást. A kisebb populációknak nagyobb volt a fitneszük és gyorsabban alkalmazkodtak a komplex környezetben, míg a nagy populációk gyorsabban alkalmazkodtak, mint a kis populációk az egyszerű környezetben. Ezek az adatok azt mutatják, hogy a kis populációkon belüli nagyobb változatosság következményei a környezettől függenek: a nagyobb kihívást jelentő vagy összetettebb környezetek lehetővé teszik, hogy a kis populációkon belüli változatosság nagyobb előnyt biztosítson. Az elemzés azt mutatja, hogy a kisebb populációk a környezet összetettségétől függetlenül a csoporton belüli heterogenitásból fakadóan jelentősebb fittségi szintet érnek el; az adaptív válaszok a bonyolultabb környezetben fokozódnak. Az aszexuális populációk adaptációit a mutációk sem korlátozzák, mivel az ezeken a populációkon belüli genetikai változatosság is képes az alkalmazkodásra. Bár a kis populációk általában több kihívással néznek szembe, mivel a széles körű hasznos mutációhoz való korlátozott hozzáférés miatt az alkalmazkodás ezeken a populációkon belül kevésbé kiszámítható, és lehetővé teszi, hogy a populációk plasztikusabban reagáljanak a környezetre. A kis aszexuális populációk időbeli fitnesznövekedéséről ismert, hogy erősen pozitívan korrelál a populációmérettel és a mutációs rátával, és a hasznos mutáció rögzülési valószínűsége fordítottan arányos a populációmérettel és a mutációs rátával.
LaBar és Adami digitális haploid szervezeteket használ a genomikus komplexitás felhalmozásának különböző stratégiáinak értékelésére. Ez a tanulmány kimutatta, hogy mind a drift, mind a szelekció hatékony kis, illetve nagy populációkban, de ez a siker több tényezőtől függ. Az inszerciós mutációk megfigyeléséből származó adatok ebben a digitális rendszerben azt mutatják, hogy a kis populációk a káros mutációk rögzítéséből, a nagy populációk pedig a hasznos mutációk rögzítéséből fejlődnek nagyobb genomméretekre. Megállapították, hogy a kis populációk előnyben vannak a teljes genomi komplexitás elérésében a drift által vezérelt fenotípusos komplexitás miatt. Amikor deléciós mutációkat szimuláltak, csak a legnagyobb populációknak volt jelentős fitneszelőnye. Ezek a szimulációk azt mutatják, hogy a kisebb populációk a megnövekedett genetikai sodródás révén rögzítik a káros mutációkat. Ezt az előnyt valószínűleg a magas kihalási arányok korlátozzák. A nagyobb populációk az egyes gének kifejeződését növelő mutációk révén fejlesztik a komplexitást; a káros allélok eltávolítása nem korlátozza a nagyobb csoportokban a komplexebb genomok kialakulását, és nem volt szükség nagyszámú inszerciós mutációra, amelyek a genomon belül hasznos vagy nem funkcionális elemeket eredményeztek. Amikor a deléciós mutációk gyakrabban fordulnak elő, a legnagyobb populációk előnyben vannak, ami arra utal, hogy a nagyobb populációk általában evolúciós előnyt élveznek az új tulajdonságok kialakulásában.