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Genetische Drift – Wright-Fisher-Modell, Flaschenhals und Gründereffekt

BiologieEvolutionAlter 17–18

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Mehrere gleich große Populationen der Größe N starten mit derselben Häufigkeit p₀ des Allels A; in jeder Generation werden die 2N Allele der Nachkommen zufällig aus dem Genpool der Eltern gezogen, ohne Selektion und ohne Mutation. Diagramme zeigen die Allelhäufigkeit jeder Population, die Verteilung von p über die Populationen und die mittlere Heterozygotie im Vergleich zur erwarteten Kurve H₀(1 − 1/2N)ᵗ. Die Lernenden ändern N, lösen einen Flaschenhals aus oder gründen neue Populationen aus wenigen Individuen und sehen, wie Allele allein durch Zufall fixiert werden oder verloren gehen.

Lektion: Synthetische Evolutionstheorie: genetische Drift (Zufallseffekte), Flaschenhalseffekt und Gründereffekt

Was sie zeigt

Genetische Drift ist die Veränderung von Allelhäufigkeiten allein durch Zufall, denn jede Generation erbt nur eine Zufallsstichprobe der Allele ihrer Eltern. Die Simulation nutzt das Wright-Fisher-Modell: In jeder Generation werden die 2N Allele der Nachkommen zufällig aus dem Genpool gezogen, ohne Selektion, Mutation oder Migration. Mehrere Populationen laufen nebeneinander, sodass Sie sehen, dass kleine Populationen schnell zur Fixierung oder zum Verlust driften, die Heterozygotie wie vorhergesagt sinkt und Flaschenhälse sowie Gründerereignisse den Zufall noch verstärken.

So funktioniert es

Klicken Sie auf Pause, stellen Sie N und p₀ ein, dann Zurücksetzen, und beobachten Sie, wie die Linien auseinanderlaufen, bis jede 0 oder 1 erreicht. Vergleichen Sie N = 10 mit N = 500. Flaschenhals lässt eine Generation lang nur wenige Individuen überleben, Gründereffekt startet neue Populationen aus wenigen Siedlern. Die Anzahl stellen Sie mit Überlebende/Gründer ein; tippen Sie auf eine Linie, um sie hervorzuheben.

Einstellbare Parameter

  • Größe jeder Population N 4–1000 Individuen
  • Anfangshäufigkeit des Allels A p₀ 0,05–0,95
  • Anzahl parallel laufender Populationen 1–20
  • Überlebende (Flaschenhals) oder Gründer 2–50 Individuen
  • Generationen auf der Diagrammachse 20–1000 Generationen

Fragen zum Erkunden

  1. Warum fixieren oder verlieren Populationen mit 10 Individuen das Allel A viel früher als Populationen mit 500?
  2. Wie viel Prozent der Populationen sollten bei p₀ = 0,2 ungefähr am Ende Allel A fixiert haben?
  3. Nach einem Flaschenhals wächst die Population wieder auf N – warum erholt sich die Heterozygotie nicht?

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