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遺傳漂變

一種基因頻率的隨機波動

遺傳漂變是指種群中基因庫在代際發生隨機改變的一種現象。由於任何一個個體的生存與繁殖都受到隨機因素的影響,繁殖過程可視作一種抽樣,子代攜帶的等位基因即是對親代抽取的一種樣本。這一過程中的抽樣誤差使子代中的等位基因頻率與親代並不相等,尤其是在小種群中。遺傳漂變可能改變某一等位基因的頻率,甚至致其完全消失,進而降低種群的遺傳多樣性。一般情況下,種群的生物個體的數量越少,遺傳漂變的效應就越強。遺傳漂變是生物進化的關鍵機制之一。

簡介


青蛙的遺傳漂變
青蛙的遺傳漂變
一般情況下,族群的生物個體的數量越少,族群中基因就越容易發生遺傳漂變。它和選擇、突變、近親繁殖等等都是影響等位基因頻率的因素。

原因


遺傳漂變
遺傳漂變
這種波動變化導致某些等位基因的消失,另一些等位基因的固定,從而改變了群體的遺傳結構。在大群體中,不同基因型個體所生子女數的波動,對基因頻率不會有明顯影響。小群體的人數少,並與總人群相隔離,這種社會和地理因素形成的小群體,A基因固定(A=1),而a基因人很少,a基因的人如無子女,則a基因就會較快在人群中消失,造成此小群體中基因頻率的隨機波動。這種漂變與群體大小有關,群體越小,漂變速度越快,甚至1-2代就造成某個基因的固定和另一基因的消失而改變其遺傳結構,而大群體漂變則慢,可隨機達到遺傳平衡。

案例


例如:在一個種群中,某種基因的頻率為1%,如果這個種群有100萬個個體,含這種基因的個體就有成千上萬個。如果這個種群只有50個個體,那麼就只有1個個體具有這種基因。在這種情況下,可能會由於這個個體的偶然死亡或沒有交配,而使這種基因在種群中消失。這種現象就是遺傳漂變。
一些異常基因頻率在小隔離群體中特別高,可能是由於該群體中中少數始祖所具有的基因,由於遺傳漂變而逐漸達到較高水平,這種現象稱為建立者效應(founder effect)。例如,太平洋的東卡羅林島中有5%的人患先天性失明。據調查,在18世紀末,因颱風侵襲,島上只剩30人,由他們繁殖成今天1600餘人的小群體,這5%的失明,可能只是最初30人建立者的某一個人是攜帶者,其基因頻率q=1/60≈0.016,經若干世代的隔離繁殖,q很快上升至0.22,這就是建立者效應。