История открытия и терминология
Явление случайного изменения генофонда было открыто и описано практически одновременно несколькими независимыми группами исследователей. В России огромный вклад внесли Н.П. Дубинин и Д.Д. Ромашов, которые предложили термин «генетико-автоматические процессы». Параллельно с ними А.С. Серебровский описал этот же феномен под названием «стохастические процессы».
В США изучением проблемы занимался Сьюэл Райт, именно он ввел в международную практику классический термин «дрейф генов». В Англии аналогичные концепции развивал генетик Рональд Фишер. Сегодня все эти термины используются в популяционной генетике для описания случайных колебаний частот аллелей.
Концепция Сьюэла Райта
Концепция, сформулированная в 1931 году, также известна в науке как «эффект Райта». Ее центральная идея заключается в том, что генофонд малой популяции (дема) формируется как абсолютно случайная и небольшая выборка из генофонда всей исходной популяции.
Главные причины запуска дрейфа генов — это массовая гибель значительной части особей или их внезапная миграция за пределы привычного ареала. Важнейшая особенность эффекта Райта состоит в том, что любое полностью случайное событие в эволюции абсолютно неповторимо и непроверяемо в естественной среде. Прямым следствием дрейфа становится утрата части генофонда, нарастание гомозиготизации и общее затухание изменчивости.
Лабораторные доказательства
Несмотря на то что наличие дрейфа генов в природных популяциях до сих пор окончательно не доказано (существуют лишь различные оценки его вклада в эволюцию), в лабораторных условиях процесс подтвержден экспериментально.
Сьюэл Райт провел масштабный опыт с плодовой мушкой дрозофилой:
- Было заложено 108 микропопуляций, в каждую пробирку поместили ровно по 8 пар мушек.
- Начальное соотношение аллелей (дикого типа и мутантного) установили на уровне 0,5.
- Эксперимент поддерживался на протяжении 17 поколений.
Результаты эксперимента четко продемонстрировали случайный характер выживания генов. В 98 пробирках сохранился исключительно дикий аллель. В 3 пробирках произошла полная фиксация мутантного аллеля. И лишь в 10 микропопуляциях сохранились оба варианта аллелей.
Дрейф генов в человеческих популяциях
В истории человечества наиболее показательным периодом для действия дрейфа генов является стадия собирательства и охоты. В ту эпоху структура популяций представляла собой небольшие изолированные или полуизолированные группы, насчитывающие от 200 до 500 взрослых особей. Скрещивание происходило строго внутри этих замкнутых коллективов.
В подобных изолятах наблюдаются резкие, непредсказуемые колебания частот аллелей, вплоть до их полной утраты из-за случайных событий. Классические примеры:
- Полярные эскимосы: зафиксирована аномально высокая частота аллеля $I^0$, достигающая 84%.
- Племя эскимосов в Гренландии (область Туле): длительная полная изоляция группы из 271 человека привела к тому, что частота аллеля $I^A$ зафиксировалась на уровне 9%.
К дрейфу генов также относят инбридинг (близкородственные браки). Генетический механизм этого явления заключается в резком повышении гомозиготности. Фенотипические последствия инбридинга чаще всего крайне неблагоприятные, так как приводят к проявлению скрытых рецессивных патологий.
Коротко: ответы на вопросы по теме
Чем дрейф генов принципиально отличается от естественного отбора?
Дрейф генов представляет собой случайное ненаправленное изменение частот аллелей вне зависимости от их адаптивной ценности. Естественный отбор указан в источниках как направляющий фактор эволюции; пример его действия — селективное давление инфекционных заболеваний, связанное с различиями в устойчивости при разных группах крови.
Что такое эффект основателя и как он связан с дрейфом генов?
Эффект основателя — это частный пример дрейфа генов, при котором новая популяция развивается от одной или нескольких особей, оказавшихся в изолированных местах. При заселении новой территории малым количеством особей генофонд будущей популяции формируется исключительно на основе генотипов этих «основателей», поэтому он значительно отличается от исходной популяции.
Запомните авторов терминов по странам: Россия — Дубинин и Ромашов (автоматика), США — Райт (дрейф), Англия — Фишер.
Вопросы с занятий и экзамена
В каких популяциях эффект дрейфа генов проявляется сильнее всего?
В небольших изолированных или полуизолированных группах. Например, в истории человечества дрейф был наиболее выражен на стадии охоты и собирательства в группах численностью 200–500 человек.
Доказан ли дрейф генов в дикой природе?
Согласно классическим учебным материалам, наличие дрейфа в природных популяциях до сих пор не доказано, так как любое полностью случайное событие неповторимо и непроверяемо.
К каким генетическим последствиям приводит инбридинг?
Близкородственные браки вызывают резкое повышение гомозиготности организмов. Это часто приводит к неблагоприятным фенотипическим последствиям — проявлению рецессивных заболеваний.
Что ещё разобрать по теме
- Эффект основателя и эффект бутылочного горлышка в рамках концепции Райта
- Природные механизмы, компенсирующие снижение биоразнообразия при дрейфе
- Специфика утраты генофонда и исчезновения редких аллелей в демах
- Межвидовое скрещивание и нарушение передачи генов (на примере мула от лошади и осла)
Разберите тему целиком в курсе «Биология»
Здесь — выжимка. В курсе — всё, что спрашивают на занятии и экзамене.
- Полная методичка по теме «Дрейф генов» и ещё 3 793 страниц предмета
- Задания и тесты после каждой темы — как на коллоквиуме
- AI-тьютор ответит на вопрос по теме в любое время
- 124 видеоуроков по предмету
Другие темы раздела «Элементарные эволюционные факторы»
Бесплатные видеоуроки: биологияКороткие уроки с конспектами — без регистрации.
Материал подготовлен преподавателями Школы Сеченова по учебной программе медицинских вузов. Носит образовательный характер.