رانش ژنتیکی چیست؟ تعریف، انواع، مثال‌ها

مقدمه‌ای بر رانش ژنتیکی

رانش ژنتیکی را می‌توان به عنوان از دست دادن الل‌های یک جمعیت به طور تصادفی تعریف کرد. این یکی از چهار عنصری است که همراه با جهش، شارش ژن و انتخاب طبیعی بر تکامل یک مخزن ژنی تأثیر می‌گذارد.

همچنین بر اساس نظریه ارائه شده توسط محقق در سال 1969 به عنوان “اثر Sewall Wright” نامیده می‌شود. همه جمعیت‌ها رانش ژنتیکی را تجربه می‌کنند. با این حال، جمعیت‌های کوچک بیشتر تحت تاثیر آن قرار می‌گیرند. تغییرات تصادفی در فراوانی آلل در جمعیت‌های کوچک، تنوع ژنتیکی را محدود می‌کند، هموزیگوسیتی را افزایش می‌دهد و ظرفیت یک ارگانیسم را برای سازگاری از طریق تکامل کاهش می‌دهد.

مثالی از رانش ژنتیکی

یک جمعیت کوچک خرگوش متشکل از 8 ژنوتیپ قهوه ای رنگ (BB یا Bb) و 2 فرد سفید (ژنوتیپ bb).

فراوانی آلل B و b در ابتدا در نسل اول برابر است.

اگر کاملاً تصادفی فرض شود، فقط جمعیت 5 خرگوش تولید مثل می‌شود (در یک دایره نشان داده شده است). در مقابل، بقیه خرگوش‌ها به دلایلی مردند، فراوانی آلل B ، 0.7و فراوانی آلل b در گروه بازمانده 0.3 خواهد بود.

فراوانی B و b در جمعیت به ترتیب به 0.7 و 0.3 تغییر کرد، زیرا 5 خرگوش در نسل قبلی دارای فراوانی آللی متفاوت با جمعیت بودند.

از این نسل دوم، اگر تنها دو نفر از فرزندان BB زنده مانده و تکثیر شوند، تا نسل سوم، آلل b به طور کامل از جمعیت از بین خواهد رفت.

تأثیر اندازه جمعیت بر رانش ژنتیکی

جمعیت‌های کوچک در برابر اثرات رانش ژنتیکی آسیب‌پذیرتر هستند. برعکس، جمعیت‌های بزرگ در برابر اثرات آن شانس محافظت بیشتری دارند.

اگر جمعیتی از 1000 خرگوش وجود داشته باشد، به طور قابل توجهی کمتر احتمال دارد که آلل b از بین برود و آلل B در چنین مدت زمان کوتاهی به 100 درصد فراوانی یا تثبیت برسد.

آلل‌ها در کوچک‌ترین جمعیت به سرعت به سمت تثبیت سوق داده می‌شوند، در حالی که فراوانی‌های آللی در جمعیت‌های بزرگ‌تر پایدارتر هستند.

انواع رانش ژنتیکی

دو نوع عمده از رانش ژنتیکی وجود دارد. که عبارت هستند از:

• تنگنای جمعیتی (bottleneck effect)
• اثر بنیان‌گذار (founder effect)

1. تنگنای جمعیتی

می‌تواند در مدت زمان بسیار کوتاهی باعث تغییر اساسی در بسامدهای آللی شود.

تنگنای جمعیتی زمانی رخ می‌دهد که به دلیل شرایط پیش‌بینی‌نشده، مانند مرگ غیرمنتظره افراد در اثر یک فاجعه زیست محیطی، تخریب زیستگاه، شکار یا… اندازه جمعیت به طور ناگهانی کاهش می‌یابد.

هنگامی که تعداد کمی از افراد زنده می‌مانند، یک جمعیت جدید تشکیل می‌شود و فراوانی ژنی این جمعیت جدید دستخوش تغییر شدیدی می‌شود.

مستقل از انتخاب، برخی از ژن‌ها (از جمله آلل‌های نادر) جمعیت اصلی ممکن است افزایش قابل توجهی در نسبت داشته باشند، در حالی که برخی دیگر ممکن است کاهش قابل توجهی داشته باشند یا به طور کامل ناپدید شوند.

علاوه بر این، جمعیت حاصل شامل بخش کوچکی از تنوع ژنتیکی جمعیت اصلی است.

نمونه‌ای از تنگنای جمعیتی در رانش ژنتیکی

به دلیل تنگنای جمعیتی ناشی از فعالیت انسانی در دهه 1890، تنوع ژنتیکی فیل‌های شمالی کاهش یافت.

در پایان قرن نوزدهم، شکار جمعیت آنها را به 20 نفر کاهش داد.

تعداد آنها در حال حاضر به حدود 30000 افزایش یافته است، اما ژن‌های آنها هنوز زخم‌های این تنگنا را در خود دارند.

آنها تنوع ژنتیکی بسیار کمتری نسبت به گروهی از فیل‌های جنوبی که تحت تأثیر شدید شکار قرار نگرفتند، دارند.

2. اثر بنیانگذار

هنگامی که تعداد کمی از افراد جمعیتی را ترک می‌کنند تا یک زیرجمعیت جدید را ایجاد کنند، به عنوان اثر بنیان‌گذار شناخته می‌شود.

اثر بنیان‌گذار به طور قابل توجهی تنوع ژنتیکی را در جمعیت اصلی کاهش می‌دهد.

آللی که فراوانی آن در جمعیت اصلی بسیار کم بود ممکن است به دلیل اثر بنیان‌گذار، افزایش قابل توجهی در فراوانی در جمعیت جدید داشته باشد.

نمونه‌ای از اثر بنیان‌گذار در رانش ژنتیکی

به دلیل وجود آلل‌های مرتبط با بیماری، می‌توان آن را در شیوع بیماری در جمعیت جدید مشاهده کرد.

آمیش‌های راسته قدیمی پنسیلوانیا شرقی

• جامعه آمیش‌های کنونی از نسل کوچکی از مهاجران آلمانی تشکیل شده است که در قرن هجدهم به آمریکا آمده‌اند.
• سندرم الیسوان کرولد، نوعی کوتولگی که با پلی داکتیلی، ناهنجاری‌های ناخن‌ها و دندان‌ها و مشکلات قلبی مشخص می‌شود، در بین جمعیت آمیش‌ها بسیار شایع‌تر از همه آمریکایی‌ها است.
• زوجی به نام ساموئل کینگ و همسرش که در سال 1744 وارد منطقه شدند، مسئول منشاء بیماری هستند.
• فرزندان پادشاه ژن جهش یافته مسئول این سندرم را به ارث بردند.
• اندوگامی (جفت گیری در زیر گروه خود) یک عمل رایج در میان مردم آمیش است.
• به طور مشابه، هیچ ژن خارجی به مخزن ژنی آمیش وارد نشده است که این امر جریان ژن را گریز از مرکز می‌کند (اعضا ممکن است جامعه را ترک کنند، اما افراد خارجی نمی‌توانند به جامعه بپیوندند)
• در نتیجه ژن بیماری به سرعت در طول نسل‌ها افزایش یافته است.

جمعیت افریکانر (سفیدپوستان آفریقا) آفریقای جنوبی

• اکثر مردم آفریکان ساکن در آفریقای جنوبی از یک گروه از مهاجران اروپایی هستند که در سال 1652 به آنجا رسیدند.
• این مهاجران عمدتاً هلندی بودند، اما شامل آلمانی‌ها و فرانسوی‌ها نیز می‌شدند.
• بیماری هانتینگتون در جمعیت آفریکان‌های امروزی بسیار شایع است.
• یک مولد معمولی در قرن هفدهم کشف شد که از نظر اجداد با بیش از 200 فرد مبتلا در بیش از 50 خانواده ظاهراً نامرتبط مرتبط است.
• منشأ این بیماری را می‌توان در 14 نسل به جد مشترکی که حامل ژن بیماری هانتینگتون بود، ردیابی کرد.

مطالب مرتبط با رانش ژنتیکی:

• همه چیز در مورد ژنتیک
• تکامل چیست؟

منبع

مترجم: مریم محجوب