Dintre cele cinci condiții necesare pentru a menține echilibrul Hardy-Weinberg, dimensiunea infinită a populației va fi întotdeauna încălcată; aceasta înseamnă că un anumit grad de derivă genetică are loc întotdeauna. Mărimea mai mică a populației duce la o derivă genetică mai mare, ceea ce, conform ipotezei, ar conferi acestor grupuri un avantaj evolutiv pentru dobândirea complexității genomului. O ipoteză alternativă postulează că, în timp ce deriva genetică joacă un rol mai mare în dezvoltarea complexității la populațiile mici, selecția este mecanismul prin care populațiile mari dezvoltă complexitatea.
Gâturile de îmbulzeală ale populației și efectul fondatorEdit
Gâturile de îmbulzeală ale populației apar atunci când mărimea populației se reduce pentru o perioadă scurtă de timp, scăzând diversitatea genetică din populație.
Efectul fondator apare atunci când câțiva indivizi dintr-o populație mai mare stabilesc o nouă populație și, de asemenea, scade diversitatea genetică, și a fost inițial subliniat de Ernst Mayr. Efectul fondator este un caz unic de derivă genetică, deoarece populația fondatoare mai mică are o diversitate genetică diminuată care va deplasa mai rapid alelele din cadrul populației spre fixare.
Modelarea derivei geneticeEdit
Deriva genetică este de obicei modelată în medii de laborator folosind populații bacteriene sau simulări digitale. În organismele digitale, o populație generată suferă o evoluție bazată pe parametrii variați, inclusiv fitnessul diferențial, variația și ereditatea stabilită pentru organismele individuale.
Rozen et al. folosesc tulpini bacteriene separate pe două medii diferite, unul cu componente nutritive simple și unul cu nutrienți notați pentru a ajuta populațiile de bacterii să evolueze mai eterogen. S-a folosit, de asemenea, o simulare digitală bazată pe designul experimentului cu bacterii, cu atribuiri asortate de fitness și dimensiuni efective ale populației comparabile cu cele ale bacteriilor utilizate pe baza desemnărilor de populații mici și mari În cadrul mediilor simple și complexe, populațiile mai mici au demonstrat o variație mai mare a populației decât populațiile mai mari, care nu au prezentat o diversitate semnificativă a fitness-ului. Populațiile mai mici au avut o fitness crescută și s-au adaptat mai rapid în mediul complex, în timp ce populațiile mari s-au adaptat mai rapid decât populațiile mici în mediul simplu. Aceste date demonstrează că consecințele variației crescute în cadrul populațiilor mici depind de mediu: mediile mai dificile sau mai complexe permit ca variația prezentă în cadrul populațiilor mici să confere un avantaj mai mare. Analiza demonstrează că populațiile mici au niveluri mai semnificative de fitness din cauza eterogenității în cadrul grupului, indiferent de complexitatea mediului; răspunsurile de adaptare sunt sporite în mediile mai complexe. De asemenea, adaptările în cadrul populațiilor asexuate nu sunt limitate de mutații, deoarece variația genetică din cadrul acestor populații poate determina adaptarea. Deși populațiile mici tind să se confrunte cu mai multe provocări din cauza accesului limitat la mutații benefice răspândite, adaptarea în cadrul acestor populații este mai puțin previzibilă și permite populațiilor să fie mai plastice în răspunsurile lor la mediu. Se știe că, în cazul populațiilor asexuate mici, creșterea fitness-ului în timp este puternic corelată pozitiv cu dimensiunea populației și rata de mutație, iar probabilitatea de fixare a unei mutații benefice este invers legată de dimensiunea populației și de rata de mutație.
LaBar și Adami utilizează organisme haploide digitale pentru a evalua diferite strategii de acumulare a complexității genomice. Acest studiu a demonstrat că atât deriva, cât și selecția sunt eficiente în populațiile mici și, respectiv, mari, dar că acest succes depinde de mai mulți factori. Datele obținute din observarea mutațiilor de inserție în acest sistem digital demonstrează că populațiile mici evoluează cu dimensiuni mai mari ale genomului în urma fixării mutațiilor dăunătoare, iar populațiile mari evoluează cu dimensiuni mai mari ale genomului în urma fixării mutațiilor benefice. S-a observat că populațiile mici au un avantaj în atingerea complexității genomice complete datorită complexității fenotipice determinate de derivă. Atunci când au fost simulate mutații de ștergere, numai cele mai mari populații au avut un avantaj de fitness semnificativ. Aceste simulări demonstrează că populațiile mai mici fixează mutațiile dăunătoare prin derivă genetică sporită. Acest avantaj este probabil limitat de ratele ridicate de extincție. Populațiile mai mari evoluează complexitatea prin mutații care sporesc expresia anumitor gene; eliminarea alelelor dăunătoare nu limitează dezvoltarea unor genomuri mai complexe în grupurile mai mari și nu a fost necesar un număr mare de mutații de inserție care au dus la apariția unor elemente benefice sau nefuncționale în cadrul genomului. Atunci când mutațiile de deleție apar mai frecvent, cele mai mari populații au un avantaj care sugerează că populațiile mai mari au în general un avantaj evolutiv pentru dezvoltarea de noi trăsături.
.