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Die Gendrift

Auf einer kleinen Insel kann ein einziger Sturm darüber entscheiden, welche Allele die nächste Generation noch trägt — ganz gleich, wie gut sie angepasst sind.

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Zufall im Genpool

Nicht nur Selektion verändert den Genpool. Die Allele einer neuen Generation sind immer nur eine Stichprobe aus den Allelen der Eltern — und kleine Stichproben weichen stark vom Ganzen ab.

  • Gendrift:zufällige Veränderung der Allelfrequenzen im Genpool einer Population von Generation zu Generation, unabhängig davon, ob ein Allel Vorteile oder Nachteile bringt.
  • Ursache:Welche Individuen sich fortpflanzen, welche Keimzellen verschmelzen und wer vorher durch Unwetter oder Unfall stirbt, hängt auch vom Zufall ab — nicht von der Fitness.
  • Populationsgröße:In kleinen Populationen schwanken die Allelfrequenzen stark, in großen kaum; so weichen 10 Münzwürfe viel stärker von „halb Kopf, halb Zahl“ ab als 1000.
  • Fixierung und Verlust:Erreicht ein Allel die Frequenz 100 %, ist es fixiert; bei 0 % ist es verloren. Ohne neue Mutation oder Zuwanderung bleibt dieser Zustand bestehen.
  • Richtung:Gendrift ist ungerichtet: Welches Allel fixiert wird, lässt sich nicht vorhersagen; die Wahrscheinlichkeit dafür entspricht der Anfangsfrequenz des Allels.
  • Simulation:Ein Computermodell zieht in jeder Generation die Allele der Nachkommen zufällig aus dem Genpool der Eltern und wiederholt das für viele Populationen gleichzeitig.
Merke

Gendrift: zufällige, ungerichtete Veränderung der Allelfrequenzen — umso stärker, je kleiner die Population; sie führt ohne neue Allele zur Fixierung oder zum Verlust von Allelen.

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Wenn nur wenige übrig bleiben

Besonders stark wirkt Gendrift, wenn eine Population für kurze Zeit sehr klein ist. Die wenigen Individuen geben nur einen zufälligen Ausschnitt der ursprünglichen Allele weiter.

  • Flaschenhalseffekt:Eine Population schrumpft durch ein Ereignis wie Bejagung, Seuche oder Naturkatastrophe auf wenige Individuen; ihr Genpool bestimmt den der Population, auch wenn sie danach wieder wächst.
  • Beispiele Flaschenhals:Der Nördliche See-Elefant wurde im 19. Jahrhundert bis auf wenige Dutzend Tiere bejagt; heute leben wieder über 200 000, genetisch aber auffällig einheitlich. Auch die Geparde gingen vermutlich durch einen Flaschenhals am Ende der letzten Eiszeit.
  • Gründereffekt:Wenige Individuen besiedeln einen neuen Lebensraum, etwa eine Insel; der Genpool der neuen Population ist eine Zufallsstichprobe aus dem der Ausgangspopulation, die daneben weiterbesteht.
  • Beispiel Gründer:Die Amischen in Pennsylvania gehen auf wenige Hundert Einwanderer aus dem 18. Jahrhundert zurück; eine seltene Erbkrankheit mit Kleinwuchs und zusätzlichen Fingern (Ellis-van-Creveld-Syndrom) ist bei ihnen weit häufiger als anderswo.
  • Folgen:Die genetische Variabilität sinkt; seltene, auch nachteilige Allele können häufig werden. Eine Population mit wenig Variabilität kann sich schlechter an neue Bedingungen, etwa neue Krankheitserreger, anpassen.

Jede Linie ist eine eigene Population mit den Allelen A und a — keines der beiden bringt einen Vorteil. Stelle N und die Startfrequenz ein und starte mit ▶, oder gehe mit „+1 Generation“ schrittweise vor. Löse unterwegs einen Flaschenhals aus oder lass je fünf Tiere vom Festland eine Insel besiedeln. Vergleiche N = 10 mit N = 1000.

Zufall im Genpool

Halte fest: In kleinen Populationen schwanken die Linien stark, und schon nach wenigen Dutzend Generationen ist A in vielen Populationen fixiert oder verloren — in welchen, entscheidet der Zufall. Bei N = 1000 bleiben die Linien fast waagerecht. Ein Flaschenhals oder eine Gründung durch wenige Tiere verschiebt die Allelfrequenzen auf einen Schlag; verlorene Allele kehren danach nicht zurück, auch wenn die Population wieder groß ist.

Merke

Flaschenhals- und Gründereffekt: Sonderfälle der Gendrift — wenige Individuen tragen eine zufällige Auswahl der Allele weiter; die genetische Variabilität der Population sinkt.

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Allgemeine Hinweise

Drift passt nicht an

Durch Gendrift können nachteilige Allele häufig werden und vorteilhafte verloren gehen. Anders als Selektion führt Drift deshalb nicht gezielt zu besserer Angepasstheit.

Grenzen des Modells

Die Simulation setzt konstante Populationsgröße, zufällige Paarung und getrennte Generationen voraus und lässt Selektion, Mutation und Zuwanderung weg. Sie zeigt, was der Zufall allein bewirken kann, sagt aber nicht den Verlauf in einer bestimmten realen Population voraus.

Es zählen die Eltern

Für die Stärke der Drift ist die Zahl der Individuen entscheidend, die sich tatsächlich fortpflanzen. Pflanzt sich in einem Rudel nur ein Paar fort, driften die Allelfrequenzen so stark wie in einer Population aus zwei Tieren.

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