Gendrift

Medizinische Qualitätssicherung von Dr. med. Nonnenmacher (Facharzt für innere Medizin) am 8. Januar 2017
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Bei der Gendrift handelt es sich um eine Änderung der Allelfrequenz innerhalb eines Genpools einer Population. Die Gendrift wird dabei in der Regel durch ein zufälliges Ereignis ausgelöst, etwa eine Naturkatastrophe, die Verschiebung von Kontinentalplatten oder den Ausbruch von Vulkanen. Damit stellt die Gendrift einen Evolutionsfaktor dar.

Inhaltsverzeichnis

Was ist die Gendrift?

Die Gendrift stellt auf gewisse Weise das Gegenteil zu der natürlichen Selektion dar. Denn die natürliche Selektion erfolgt nicht zufällig. Stattdessen sind die Veränderungen in den Genen einer Population abhängig vom Reproduktions- und Überlebenserfolg der einzelnen Mitglieder der Population. Sie drücken deren Anpassungsfähigkeit an die Umwelt aus.

Auf der anderen Seite besitzt die Gendrift keine solchen Gründe, sondern erfolgt ausschließlich durch Zufall und ist damit stochastisch. Grundsätzlich handelt es sich bei der Gendrift um ein wichtiges Kriterium zur Entstehung von neuen Arten. Insbesondere in Populationen von geringer Größe wirken sich zufällige Veränderungen in der Allelfrequenz, wie sie bei der Gendrift vorkommen, stark auf die Entwicklung der Individuen aus. Wird eine kleine Population von der Gesamtpopulation abgeschnitten, so verfügt diese Population lediglich über einen Ausschnitt an Genen. Die vorhandene Allelfrequenz ist jedoch entscheidend für die evolutionäre Entwicklung der Teilpopulation.

Die Gendrift stellt einen wichtigen Faktor zur Ausbildung und Weitergabe neuer genetischer Anpassungen an die Umwelt dar.

Innerhalb der Gendrift existiert zudem eine besondere Form: der Flaschenhalseffekt. Bei diesem Effekt wird die Größe der Population bedingt durch ein zufälliges Ereignis erheblich reduziert. In einer Folge davon vermindert sich die genetische Variabilität, die in der Population vorhanden ist. Nach dem Zufallsereignis unterscheiden sich die Allelfrequenzen im überwiegenden Teil der Fälle deutlich von denen der Ursprungspopulation. Die geringere genetische Vielfalt in der abgeschnittenen Population erschwert dann Anpassungen an die Umwelt und kann die Lebewesen vor Überlebensschwierigkeiten stellen.

Die Gendrift kommt unter Umständen jedoch auch in größeren Populationen vor, die sich in kleine Teilpopulationen unterteilt hat. Die Bedingung ist hierbei, dass sich Gene zufällig verändern und diese Veränderungen an die Nachkommen weitergegeben werden.

Funktion & Aufgabe

Die Bedeutung der Gendrift für den Menschen liegt in erster Linie in der evolutionären Entwicklungsgeschichte der Menschheit. Die Gendrift stellt einen wichtigen Faktor zur Ausbildung und Weitergabe neuer genetischer Anpassungen an die Umwelt dar. Ebenso wie die Selektion, die genetische Variation und die Isolation zählt auch die Gendrift zu den sogenannten Evolutionsfaktoren. Damit spielt sie eine große Rolle bei der Entstehung und Weiterentwicklung von Populationen.

Bei der Gendrift handelt es sich um einen Wahrscheinlichkeitseffekt. Jene Gene, die von einer Generation an die nächste vererbt werden, stellen keine exakte Kopie dar. Stattdessen werden die vererbten Gene zufällig ausgewählt. Dieser Effekt macht sich umso stärker bemerkbar, je geringer die Größe der Population ist, denn kleinere Populationen weisen höhere Fluktuationen im Hinblick auf die Allelfrequenzen auf als größere Populationen.

Die Gendrift wirkt gleichzeitig mit der natürlichen Selektion. Durch beide Faktoren verändert sich der Genpool einer Population. Dabei erfolgen Veränderungen in der Zusammensetzung und der Häufigkeit von Allelfrequenzen. In der Folge verändern sich die phänotypischen Eigenschaften der Individuen und damit der Population.

Hierbei ist zu beachten, dass die Gendrift unabhängig davon erfolgt, ob sich die Ergebnisse positiv oder negativ auf das Überleben und die Anpassungsfähigkeit der Nachkommen auswirken. Denn die Gendrift wird durch zufällige Ereignisse ausgelöst und findet damit unabhängig von der genetischen Anpassung statt.

Auf der anderen Seite werden durch die natürliche Selektion jene phänotypischen Eigenschaften gestärkt, die die genetische Fitness von Individuen und damit schließlich Populationen steigern. In Populationen mit vielen Mitgliedern übt in der Regel die natürliche Selektion einen größeren Einfluss auf die Veränderung von Allelfrequenzen aus. Anders verhält es sich bei zahlenmäßig kleinen Populationen, in denen im überwiegenden Teil der Fälle die Gendrift einen stärkeren Effekt hat.




Krankheiten & Beschwerden

Die Gendrift wirkt sich unter Umständen erheblich auf menschliche Populationen aus und hat im Lauf der Evolutionsgeschichte teils zum Aussterben von Populationen geführt. Wenn sich eine Population zahlenmäßig stark verringert, was während der Evolution des Menschen häufig vorkam, führt die Gendrift in manchen Fällen drastische Veränderungen in der Allelfrequenz herbei. Diese Änderungen ergeben sich unabhängig von der natürlichen Selektion. Dabei gehen unter Umständen bereits erworbene vorteilhafte Anpassungen an die Umwelt verloren. Dies wird als der beschriebene Flaschenhalseffekt bezeichnet. Die entstehenden Nachteile werden teilweise durch das sogenannte Purging relativiert.

Der Gründereffekt spielt zum Beispiel bei nomadischen Populationen eine große Rolle. Wenn hier eine geringe Zahl von Individuen durch Abspaltung von der Ausgangspopulation eine neue Population gründet, ergibt sich zum Teil ein Widerspruch zur natürlichen Selektion. Dies gilt insbesondere dann, wenn sich die Mitglieder der neu gegründeten Population durch seltene Genfrequenzen auszeichnen. Durch den Gründereffekt bei der Gendrift können sich Erbkrankheiten in menschlichen Populationen häufen.

Verändert sich die Häufigkeit von speziellen Genen bei nachkommenden Generationen, geht mitunter ein Allel innerhalb einer Population vollständig verloren. Andererseits kann es auch das einzige Allel werden. Insgesamt reduziert sich dadurch die genetische Variabilität und der Genpool wird kleiner, was sich letztlich negativ auf die Überlebenschancen auswirkt.

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