La deriva genética es la evolución de una población o una especie provocada por eventos aleatorios , impredecibles. Desde un punto de vista genético , es la modificación de la frecuencia de un alelo , o de un genotipo , dentro de una población, independientemente de mutaciones , selección natural y migraciones . La deriva genética es causada por eventos aleatorios e impredecibles, como el encuentro aleatorio de espermatozoides y óvulos , en el caso de la reproducción sexual . La teoría de la deriva genética fue establecida por Motoo Kimura en 1968.
Los efectos de la deriva genética son tanto más importantes cuanto que la población es pequeña, porque las diferencias observadas en relación con las frecuencias alélicas serán tanto más notables allí. Esta situación puede ocurrir en el momento de la aparición de una especie, o después de un cuello de botella (cuando una gran parte de una especie ha desaparecido, como consecuencia de fenómenos epidémicos o una crisis climática o un desastre por ejemplo). También puede ocurrir en una situación de verdadera insularización ecológica (insularización provocada por una subida del mar) o por fragmentación ecológica .
La deriva genética afecta a todos los alelos incluso si el impacto sobre los alelos neutrales (es decir, que no confieren ni ventajas ni desventajas) es mayor. A pesar de todo, un alelo favorable puede desaparecer o un alelo desfavorable se adhiere a una población por deriva, lo cual es frecuente en poblaciones con tamaños muy pequeños.
En el marco de una reproducción sexual, un individuo que se reproduce solo una vez, transmitirá a su descendiente solo la mitad de sus alelos. Es durante la mezcla genética aleatoria, durante la meiosis, que se transmitirán ciertos alelos y no otros. Para que un individuo pueda transmitir con certeza todos sus alelos, el número de descendientes debería tender al infinito.
En consecuencia, en cualquier población, es estadísticamente inevitable que ciertos alelos (cada variante del mismo gen ) no sean transmitidos por ningún adulto a su descendencia. Además, algunos individuos no tienen descendencia. Por tanto, se reduce el número de alelos (variabilidad genética). Entre los alelos "supervivientes", algunos verán que su frecuencia original disminuye o, por el contrario, aumenta.
Es por esta razón que el principio de Hardy-Weinberg , se basa, entre otros, en el supuesto de un tamaño infinito de población. En una población de tamaño infinito, las frecuencias genotípicas observadas serán iguales a su expectativa, ya que la desviación potencial de las extracciones en las frecuencias alélicas (varianza) es tanto mayor cuanto que la población es pequeña (por ejemplo, después de una alta mortalidad o durante la fundación de una nueva población).
Desde el punto de vista de un gen, la deriva genética conduce a un aumento o disminución de la frecuencia en la población, de una de sus versiones (= alelo ). Dos ejemplos concretos son un efecto de base y una disminución de la diversidad genética .
La población de la región quebequense de Saguenay - Lac-Saint-Jean tiene una peculiaridad: presenta ciertas enfermedades genéticas con frecuencias mucho más altas que en otras regiones. Estas enfermedades son, por ejemplo, ataxia espástica , síndrome de Andermann o distrofia miotónica . En esta región, hay 189 casos de distrofia miotónica por cada 100.000 habitantes frente a 4 de cada 100.000 en Europa. Esto se explica, entre otras cosas, por un efecto fundacional:
En el XVII ° siglo, varios miles de individuos colonizan la región, que hoy cuenta con 300 000 habitantes. Debe entenderse que luego de este inicio de la colonización, al grupo fundador se sumaron pocos colonos que luego se reprodujeron durante un cierto número de años sin aporte externo (aún hoy, pocas personas vienen a establecerse en esta región por falta de empleo e incluso sufre un éxodo parcial de su población más joven) . El estudio de las genealogías ha demostrado que cada una de las enfermedades fue introducida por un solo pionero. Fue por casualidad que en la población fundadora se encontró un pionero portador del alelo enfermo. En el caso de la distrofia miotónica, la diferencia en el número de casos se debe a una frecuencia del alelo de la enfermedad superior a la normal en una población colonizadora muy pequeña que ha abandonado Vendée y Charente-Maritime, en Francia, para establecerse en Quebec.
Cuando un pequeño número de individuos se separa de una población más grande, para ir a colonizar una isla o un nuevo ambiente, estos individuos solo "tomarán" una muestra de alelos del grupo de alelos de la población madre. manera que suponemos que es aleatoria. Por tanto, la nueva población puede tener frecuencias genotípicas muy diferentes de la población inicial. Esta desviación puede cambiar radicalmente el perfil (alélico, genotípico y fenotípico) de la población fundadora, en comparación con la población inicial.
Otro ejemplo se refiere a una pequeña colonia británica de 15 personas en Tristan da Cunha, un archipiélago en medio del Atlántico. Esto se debe a que una persona ha introducido el alelo recesivo de la retinopatía pigmentosa. Como la población es pequeña, la frecuencia de este alelo es mucho mayor en el archipiélago que en las poblaciones de colonos originales.
El efecto fundacional puede, si conduce al aislamiento reproductivo, es decir, el cese del intercambio de versiones génicas entre todos los individuos de la especie, conducir a la especiación. El efecto fundador es, por tanto, uno de los factores de la especiación alopátrica (junto con la selección natural ).
En las simulaciones numéricas de enfrente, con una población de 10 individuos, de los 20 ensayos:
En la mayoría de los casos (17 de 20 casos), la deriva genética resulta, por tanto, en una disminución de la diversidad genética , lo que no favorece la adaptación de las especies a un cambio en el medio.
En una población más grande (100 individuos), un alelo solo se fija en 2 de cada 20 casos. Se puede concluir que cuanto más pequeña sea una población, mayores serán los efectos de la deriva genética y la diversidad genética de la población estará amenazada.
La deriva genética y la pérdida de diversidad genética son fenómenos naturales, pero pueden ser amplificados por prácticas artificiales, lo que lleva a la reducción, depredación ( caza ) o fragmentación del paisaje ( deforestación , uso agrícola); o incluso depresión endogámica , en particular por el efecto Allee que tiene el efecto de reducir el número de determinadas especies: orangutanes , tigres , Centaurea corymbosa, etc.
De hecho, la llegada de un nuevo parásito, por ejemplo, puede ser "apoyada" por una población si es lo suficientemente grande, porque habrá una selección natural de genotipos resistentes. Si la población es demasiado pequeña, la probabilidad de que haya un alelo adecuado para el nuevo factor ambiental es baja. El riesgo de extinción de la especie será significativo. Por eso es necesario mantener especies en estado salvaje en un número significativo, para prevenir los efectos nocivos de la deriva genética.