Genetički drift

Genetički drift (alelski drift ili Sivol Rajtov efekat) je promena u učestalosti postojeće varijante gena (alela) u populaciji usled slučajnog uzorkovanja organizama. Aleli u potomstvu su uzorak onih kod roditelja, a slučaj ima ulogu u određivanju da li jedinka preživi i reprodukuje se. Frekvencija alela populacije je deo kopija jednog gena koji dele određeni oblik.

Ako se od jedne velike populacije izdvoji manja grupa jedinki i oformi novu populaciju, ona ne mora biti ista već se čak može veoma razlikovati od matične populacije. U tako malobrojnoj populaciji su efekti genetičkog drifta najizraženiji. Ilustrativan primer za humane populacije je učestalost krvnih grupa kod Indijanaca u Severnoj Americi. Većina tih Indijanaca ima krvnu grupu O, ali jedna izolovana grupa usled genetičkog drifta ima najučestaliju krvnu grupu A. Ova učestalost je veća ne samo u poređenju sa ostalim severnoameričkim Indijancima nego je veća i od učestalosti u bilo kojoj humanoj populaciji.

Genetski drift može dovesti do potpunog nestanka varijanti gena i na taj način smanjiti genetske varijacije. On takođe može prouzrokovati da u početku retki aleli postanu mnogo češći, pa čak i fiksirani.

Kada postoji nekoliko kopija alela, efekat genetskog pomeranja je veći, a kada postoji mnogo kopija, efekat je manji. Sredinom 20. veka vodile su se žestoke debate o relativnom značaju prirodne selekcije u odnosu na neutralne procese, uključujući genetski drift. Ronald Fišer, koji je objasnio prirodnu selekciju koristeći Mendelovu genetiku, smatrao je da genetski drift igra u najmanju ruku manju ulogu u evoluciji, i to je ostalo dominantno gledište nekoliko decenija. Godine 1968, populacioni genetičar Moto Kimura ponovo je pokrenuo debatu svojom neutralnom teorijom molekularne evolucije, koja tvrdi da je većina slučajeva u kojima se genetska promena širi kroz populaciju (iako ne nužno promene u fenotipovima) uzrokovana genetskim driftom koji deluje na neutralne mutacije. Devedesetih godina prošlog veka predložena je konstruktivna neutralna evolucija koja nastoji da objasni kako kompleksni sistemi nastaju kroz neutralne tranzicije.

Analogija sa klikerima u tegli

Proces genetskog pomeranja može se ilustrovati korišćenjem 20 klikera u tegli da bi se predstavilo 20 organizama u populaciji. Razmotrite ovu teglu s klikerima kao početnu populaciju. Polovina klikera u tegli je crvena, a polovina plava, pri čemu svaka boja odgovara različitom alelu jednog gena u populaciji. U svakoj novoj generaciji, organizmi se nasumično razmnožavaju. Da biste predstavili ovu reprodukciju, nasumično izaberite kliker iz originalne tegle i stavite novi kliker iste boje u novu teglu. Ovo je „potomak” originalnog klikera, što znači da originalni kliker ostaje u svojoj tegli. Ovaj proces se ponavlja sve dok se u drugoj tegli ne nađe 20 novih klikera. Druga tegla će sada sadržati 20 „potomaka” ili klikera raznih boja. Osim ako druga tegla ne sadrži tačno 10 crvenih klikera i 10 plavih klikera, došlo je do nasumične promene u frekvencijama alela.

Ako se ovaj proces ponovi nekoliko puta, broj crvenih i plavih klikera koji su izabrani za svaku generaciju varira. Ponekad tegla ima više crvenih klikera od „roditeljske” tegle, a ponekad više plavih. Ova fluktuacija je analogna genetskom driftu – promena u frekvenciji alela populacije koja je rezultat nasumične varijacije u distribuciji alela iz jedne generacije u drugu.

U bilo kojoj generaciji, može doći do toga se ne može izabrati kliker određene boje, što znači da nemaju potomstvo. U ovom primeru, ako nije izabran nijedan crveni kliker, tegla koja predstavlja novu generaciju sadrži samo plavo potomstvo. Ako se to dogodi, crveni alel je trajno izgubljen u populaciji, dok je preostali plavi alel postao fiksiran; sve buduće generacije su potpuno plave. U malim populacijama, fiksacija se može desiti za samo nekoliko generacija.

U ovoj simulaciji, svaka crna tačka na klikeru označava da je izabran za kopiranje (reprodukciju) jednom. fiksacija u plavom „alelu” se dešava u roku od pet generacija.

Literatura

• Dumanović, J, marinković, D, Denić, M: Genetički rečnik, Beograd, 1985.
• Kosanović, M, Diklić, V: Odabrana poglavlja iz humane genetike, Beograd, 1986.
• Marinković, D, Tucić, N, Kekić, V: Genetika, Naučna knjiga, Beograd
• Prentis S: Biotehnologija, Školska knjiga, Zagreb, 1991.
• Ridli, M: Genom - autobiografija vrste u 23 poglavlja, Plato, Beograd, 2001.
• Tucić, N, Matić, Gordana: O genima i ljudima, Centar za primenjenu psihologiju, Beograd, 2002.
• Švob, T. i sradnici: Osnovi opće i humane genetike, Školska knjiga, Zagreb, 1990.
• Avers, Charlotte J. (1989). Process and Pattern in Evolution. New York: Oxford University Press. ISBN 0-19-505275-7. LCCN 88005368. OCLC 17677554. 
• Barton, Nicholas H.; Briggs, Derek E.G.; Eisen, Jonathan A.; Goldstein, David B.; Patel, Nipam H. (2007). Evolution. Cold Spring Harbor, NY: Cold Spring Harbor Laboratory Press. ISBN 978-0-87969-684-9. LCCN 2007010767. OCLC 86090399. 
• Campbell, Neil A. (1996). Biology. Benjamin/Cummings Series in the Life Sciences (4th izd.). Menlo Park, CA: Benjamin/Cummings Pub. Co. ISBN 0-8053-1940-9. LCCN 95045572. OCLC 33333455. 
• Cavalli-Sforza, L. Luca; Menozzi, Paolo; Piazza, Alberto (1996). The History and Geography of Human Genes (Abridged paperback izd.). Princeton, N.J.: Princeton University Press. ISBN 0-691-02905-9. OCLC 35527063. 
• Ewens, Warren J. (2004). Mathematical Population Genetics I. Theoretical Introduction. Interdisciplinary Applied Mathematics. 27 (2nd izd.). New York: Springer-Verlag. ISBN 0-387-20191-2. LCCN 2003065728. OCLC 53231891. 
• Freeman, Scott; Herron, Jon C. (2007). Evolutionary Analysis (4th izd.). Upper Saddle River, NJ: Pearson Prentice Hall. ISBN 978-0-13-227584-2. LCCN 2006034384. OCLC 73502978. 
• Futuyma, Douglas (1998). Evolutionary Biology (3rd izd.). Sunderland, MA: Sinauer Associates. ISBN 0-87893-189-9. LCCN 97037947. OCLC 37560100. 
• Golding, Brian, ur. (1994). Non-Neutral Evolution: Theories and Molecular Data. New York: Chapman & Hall. ISBN 0-412-05391-8. LCCN 93047006. OCLC 29638235.  "Papers from a workshop sponsored by the Canadian Institute for Advanced Research."
• Hartl, Daniel L.; Clark, Andrew G. (2007). Principles of Population Genetics (4th izd.). Sunderland, MA: Sinauer Associates. ISBN 978-0-87893-308-2. LCCN 2006036153. OCLC 75087956. 
• Hedrick, Philip W. (2005). Genetics of Populations (3rd izd.). Boston, MA: Jones and Bartlett Publishers. ISBN 0-7637-4772-6. LCCN 2004056666. OCLC 56194719. 
• Hey, Jody; Fitch, Walter M.; Ayala, Francisco J., ur. (2005). Systematics and the Origin of Species: On Ernst Mayr's 100th Anniversary. Washington, D.C.: National Academies Press. ISBN 978-0-309-09536-5. LCCN 2005017917. OCLC 70745851. 
• Howard, Daniel J.; Berlocher, Steward H., ur. (1998). Endless Forms: Species and Speciation. New York: Oxford University Press. ISBN 978-0-19-510901-6. LCCN 97031461. OCLC 37545522. 
• Kimura, Motoo; Ohta, Tomoko (1971). Theoretical Aspects of Population Genetics. Monographs in Population Biology. 4. Princeton, NJ: Princeton University Press. str. 1—219. ISBN 0-691-08096-8. LCCN 75155963. OCLC 299867647. PMID 5162676. 
• Larson, Edward J. (2004). Evolution: The Remarkable History of a Scientific Theory. Modern Library Chronicles. 17. New York: Modern Library. ISBN 0-679-64288-9. LCCN 2003064888. OCLC 53483597. 
• Li, Wen-Hsiung; Graur, Dan (1991). Fundamentals of Molecular Evolution. Sunderland, MA: Sinauer Associates. ISBN 0-87893-452-9. LCCN 90043581. OCLC 22113526. 
• Lynch, Michael (2007). The Origins of Genome Architecture. Sunderland, MA: Sinauer Associates. ISBN 978-0-87893-484-3. LCCN 2007000012. OCLC 77574049. 
• Miller, Geoffrey (2000). The Mating Mind: How Sexual Choice Shaped the Evolution of Human Nature. New York: Doubleday. ISBN 0-385-49516-1. LCCN 00022673. OCLC 43648482. 
• Sadava, David; Heller, H. Craig; Orians, Gordon H.; Purves, William K.; Hillis, David M. (2008). Life: The Science of Biology. II: Evolution, Diversity and Ecology (8th izd.). Sunderland, MA; Gordonsville, VA: Sinauer Associates; W. H. Freeman and Company. ISBN 978-0-7167-7674-1. LCCN 2006031320. OCLC 71632224. 
• Stevenson, Joan C. (1991). Dictionary of Concepts in Physical Anthropology. Reference Sources for the Social Sciences and Humanities. 10. Westport, CT: Greenwood Press. ISBN 0-313-24756-0. LCCN 90022815. OCLC 22732327. 
• Tian, Jianjun Paul (2008). Evolution Algebras and their Applications. Lecture Notes in Mathematics. 1921. Berlin; New York: Springer. ISBN 978-3-540-74283-8. LCCN 2007933498. OCLC 173807298. Zbl 1136.17001. doi:10.1007/978-3-540-74284-5. 
• Wolf, Jason B.; Brodie, Edmund D.; Wade, Michael J., ur. (2000). Epistasis and the Evolutionary Process. Oxford, UK; New York: Oxford University Press. ISBN 0-19-512806-0. LCCN 99046515. OCLC 42603105. 
• Zimmer, Carl (2001). Evolution: The Triumph of an Idea. Introduction by Stephen Jay Gould; foreword by Richard Hutton (1st izd.). New York: HarperCollins. ISBN 0-06-019906-7. LCCN 2001024077. OCLC 46359440. 

Spoljašnje veze

• Sheehy, Bob. „Population genetics simulation program”. Radford, VA: Radford University. Pristupljeno 2015-12-21. 
• Grimes, Bill. „Genetic Drift Simulation”. Tucson, Arizona: The University of Arizona. Pristupljeno 2016-08-25.