Das cinco condições necessárias para manter o Equilíbrio de Hardy-Weinberg, o tamanho infinito da população será sempre violado; isto significa que algum grau de deriva genética está sempre ocorrendo. O tamanho menor da população leva a um aumento do desvio genético, o que tem sido hipotético para dar a estes grupos uma vantagem evolutiva para a aquisição da complexidade do genoma. Uma hipótese alternativa postula que enquanto a deriva genética tem um papel maior em pequenas populações que desenvolvem complexidade, a seleção é o mecanismo pelo qual grandes populações desenvolvem complexidade.
Gargalos populacionais e efeito fundadorEditar
Garragalos populacionais ocorrem quando o tamanho da população diminui por um curto período de tempo, diminuindo a diversidade genética na população.
O efeito fundador ocorre quando poucos indivíduos de uma população maior estabelecem uma nova população e também diminuem a diversidade genética, e foi originalmente delineado por Ernst Mayr. O efeito fundador é um caso único de deriva genética, pois a menor população fundadora diminuiu a diversidade genética que moverá os alelos dentro da população mais rapidamente em direção à fixação.
Modelagem da deriva genéticaEditar
A deriva genética é tipicamente modelada em ambientes de laboratório usando populações bacterianas ou simulação digital. Em organismos digitais, uma população gerada sofre evolução baseada em parâmetros variáveis, incluindo aptidão diferencial, variação e hereditariedade definida para organismos individuais.
Rozen et al. usam estirpes bacterianas separadas em dois meios diferentes, um com componentes de nutrientes simples e outro com nutrientes anotados para ajudar as populações de bactérias a evoluir mais heterogeneamente. Também foi utilizada uma simulação digital baseada no desenho do experimento bacteriano, com várias designações de aptidão e tamanhos populacionais efetivos comparáveis aos das bactérias utilizadas com base em designações de populações pequenas e grandes Dentro de ambientes simples e complexos, populações menores demonstraram maior variação populacional do que populações maiores, que não mostraram diversidade significativa de aptidão. As populações mais pequenas tinham aumentado a aptidão física e adaptaram-se mais rapidamente no ambiente complexo, enquanto que as populações grandes se adaptaram mais rapidamente do que as populações pequenas no ambiente simples. Estes dados demonstram que as consequências do aumento da variação dentro de populações pequenas dependem do ambiente: ambientes mais desafiadores ou complexos permitem que a variação presente dentro de populações pequenas confira maior vantagem. A análise demonstra que populações menores têm níveis mais significativos de aptidão física a partir da heterogeneidade dentro do grupo, independentemente da complexidade do ambiente; as respostas adaptativas são aumentadas em ambientes mais complexos. As adaptações em populações assexuadas também não são limitadas por mutações, já que a variação genética dentro dessas populações pode impulsionar a adaptação. Embora pequenas populações tendam a enfrentar mais desafios devido ao acesso limitado a uma adaptação de mutação benéfica generalizada dentro dessas populações é menos previsível e permite que as populações sejam mais plásticas em suas respostas ambientais. Sabe-se que o aumento da adaptação ao longo do tempo em pequenas populações assexuadas está fortemente correlacionado positivamente com o tamanho da população e taxa de mutação, e a probabilidade de fixação de uma mutação benéfica está inversamente relacionada ao tamanho da população e taxa de mutação.
LaBar e Adami usam organismos haplóides digitais para avaliar estratégias diferentes para acumular a complexidade genômica. Este estudo demonstrou que tanto a deriva quanto a seleção são eficazes em populações pequenas e grandes, respectivamente, mas que esse sucesso depende de vários fatores. Dados da observação de mutações de inserção neste sistema digital demonstram que pequenas populações evoluem tamanhos maiores de genoma a partir da fixação de mutações deletérias e grandes populações evoluem tamanhos maiores de genoma a partir da fixação de mutações benéficas. Pequenas populações foram observadas como tendo uma vantagem em atingir a complexidade genômica total devido à complexidade fenotípica derivada da deriva. Quando as mutações deletérias foram simuladas, apenas as maiores populações tinham alguma vantagem significativa em termos de aptidão física. Essas simulações demonstram que populações menores fixam mutações deletérias através do aumento da derivação genética. Esta vantagem é provavelmente limitada por altas taxas de extinção. Populações maiores desenvolvem complexidade através de mutações que aumentam a expressão de genes particulares; a remoção de alelos deletérios não limita o desenvolvimento de genomas mais complexos nos grupos maiores e um grande número de mutações de inserção que resultaram em elementos benéficos ou não funcionais dentro do genoma não foram necessárias. Quando as mutações deletérias ocorrem com maior freqüência, as maiores populações têm uma vantagem que sugere que populações maiores geralmente têm uma vantagem evolutiva para o desenvolvimento de novos traços.