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.
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.