奠基者效应:一个小样本定下规则
当少数几个个体分离出去、开创一个新群体时——比如登上海岛的定居者,或几粒被风吹到新土地的种子——这个新基因库就只是那几位奠基者恰好携带的东西。这就是奠基者效应:一种特殊而戏剧性的遗传漂变,发生在*一个群体开始的那一刻*。
由于奠基样本极小,它的等位基因频率可能纯粹因机遇而与源群体相差悬殊。一个在故土稀有的等位基因,可能恰好被某位奠基者携带,结果在新群体中变得常见;另一个则可能完全缺失。如果某位奠基者碰巧携带某个特定的疾病变异,该变异就可能在其后代中变得异常常见——这就是奠基者突变。
Founder effect: sampling 5 founders from a large source Source population: freq(rare allele R) = 0.05 (1 in 20 copies) Founders: 5 diploid individuals = 10 allele copies sampled Expected copies of R among founders = 10 * 0.05 = 0.5 → most likely the founders carry 0 or 1 copy of R If, by chance, ONE founder is a carrier (1 of 10 copies): new freq(R) = 1/10 = 0.10 -> DOUBLE the source frequency If no founder carries it: new freq(R) = 0 -> the allele is simply absent The outcome is dominated by chance, not by the source frequency.
瓶颈:被挤压得纤细的群体
遗传瓶颈是与之相关的事件:一个已有群体因疾病、灾难或过度捕猎而骤减到很小,然后恢复。幸存者是旧基因库中一个小而随机的样本,因此即便数量回升,恢复后的群体也可能永久丧失它原有的大部分多态性。
持久的损害在于变异,而不仅仅是数量。一个物种可以回升到数百万个体,却仍然带着当初挤过瓶颈那少数个体的低多样性——因为群体曾短暂地拥有极小的有效大小,而那正是漂变发挥最强作用的时刻。低多样性和升高的近交,正是为什么在头数恢复很久之后,瓶颈仍让保护生物学家忧心的原因。
把各种力量合在一起
真实群体会同时感受到这一切。突变创造新的等位基因;迁移在群体之间传播它们;选择把频率拉向更高的适合度;漂变加入随机性,尤其当有效大小较小时。你实际观察到的变异格局,是这四者持续累加的总和。
- 突变提供原材料——崭新的等位基因,一次一个。
- 基因流在群体间分享等位基因,减小它们的差异。
- 选择按适合度对等位基因进行筛选——一种有方向的推力。
- 漂变(包括奠基者效应和瓶颈)加入随机性,在群体小时最强。