Mutatie, Genenstroom en Genetische Drift

In een populatie die zich niet in het Hardy-Weinberg-evenwicht bevindt, verandert de frequentie van allelen in de loop van tijd. Daarom kunnen afwijkingen van de vijf condities van het Hardy-Weinberg-evenwicht de genetische variatie van een bepaalde populatie veranderen. Omstandigheden die de genetische variabiliteit van een populatie veranderen, zijn onder meer mutaties, natuurlijke selectie, niet-willekeurige paring, genenstroom en genetische drift (kleine populatiegrootte).

Mechanismen van genetische variatie

De oorspronkelijke bronnen van genetische variatie zijn mutaties, dit zijn veranderingen in de nucleotidesequentie van DNA. Mutaties creëren nieuwe allelen en vergroten de genetische variabiliteit. De meeste mutaties veroorzaken geen significante veranderingen in de gezondheid of het functioneren van een organisme. Als een mutatie echter de overlevingskansen verkleint, kan het organisme sterven voordat het zich voortplant. Daarom zullen dergelijke schadelijke mutaties waarschijnlijk worden geëlimineerd door natuurlijke selectie.

Individuen in natuurlijke populaties kunnen ook hun partner selecteren op basis van bepaalde kenmerken, en dus niet willekeurig reproduceren. In dit geval zullen allelen voor de eigenschappen die niet worden geselecteerd minder frequent voorkomen in de populatie.

Bovendien kunnen populaties genenstroom ervaren, de overdracht van allelen in en uit genenpools, als gevolg van migratie. Een klassiek voorbeeld van genenstroom wordt waargenomen bij de meeste soorten bavianen. Vrouwelijke bavianen paren het vaakst met dominante mannetjes in een troep. Jonge mannelijke bavianen verlaten bijna altijd hun geboortetroepen, waarschijnlijk om inteelt te vermijden, en voegen zich bij een nieuwe troep, waar ze hun genen aan nakomelingen kunnen doorgeven.

Bij genetische drift veranderen toevallige gebeurtenissen de allelfrequenties van een populatie. Een grote verstoring, zoals een natuurramp, kan de populatieomvang drastisch verkleinen en daarmee de genetische variatie verminderen. De resulterende samenstelling van de genenpool is willekeurig gekozen (dwz het overleven van de verstoring werd niet bepaald door de genetische samenstelling van het individu). Een dergelijke vermindering van genetische diversiteit is een genetische knelpunt.

Soms kan een populatie worden opgesplitst in kleinere populaties als gevolg van stadsontwikkeling of andere gebeurtenissen. Een nieuwe populatie worden samengesteld uit een kleine groep leden van de oorspronkelijke populatie, waardoor een voorheen zeldzaam allel bij toeval opeens relatief vaak voor kan komen. Dit effect op genfrequenties staat bekend als het stichtereffect.

Belang van genetische variabiliteit

Genetische variatie is de basis voor evolutie. Natuurlijke selectie kan alleen plaatsvinden als er meerdere vormen van genen (allelen) in de populatie aanwezig zijn. Allelen die onder de huidige omstandigheden een fitnessvoordeel opleveren, krijgen de voorkeur. Aan de andere kant kan het verlies van genetische variatie nadelige gevolgen hebben voor populaties. Als de genenpool geen genvarianten bevat die overleving en voortplanting bevorderen als de omgeving verandert, kan de populatie zich niet aanpassen en kan het verdwijnen. Deze negatieve effecten komen meer voor in kleinere populaties, omdat de genenpool kleiner is. Kleinere populaties zijn daardoor kwetsbaarder voor stochastische gebeurtenissen. Conservatie is vaak gericht op het vergroten van de genetische variabiliteit door selectief individuen in kleine en bedreigde populaties te fokken.