Введение
В популяционной генетике и популяционной экологии размер популяции (обычно обозначается как N) – это численное значение, представляющее количество отдельных организмов в популяции. Размер популяции напрямую связан со степенью генетического дрейфа и является первопричиной таких явлений, как популяционные «бутылочные горлышки» и эффект основателя. Генетический дрейф – основной фактор снижения генетического разнообразия внутри популяций, приводящий к фиксации аллелей и потенциально способствующий видообразованию. Альтернативная гипотеза утверждает, что, хотя генетический дрейф играет более значительную роль в развитии сложности у небольших популяций, именно отбор является механизмом, посредством которого большие популяции приобретают сложность.
Узкие места в населении и эффект учредителя
Популяционные «бутылочные горлышки» возникают, когда численность популяции временно сокращается, что приводит к снижению генетического разнообразия. Эффект основателя возникает, когда небольшое число особей из более крупной популяции основывает новую популяцию, также снижая генетическое разнообразие, и был впервые описан Эрнстом Майром. Эффект основателя является частным случаем генетического дрейфа, поскольку у малочисленной основательской популяции снижено генетическое разнообразие, что ускоряет изменение частот аллелей и их фиксацию в популяции.
Моделирование генетического дрейфа
Генетический дрейф обычно моделируется в лабораторных условиях, используя бактериальные популяции или цифровое моделирование. В цифровых организмах сгенерированная популяция подвергается эволюции на основе различных параметров, включая дифференциальную приспособленность, изменчивость и наследственность, заданные для отдельных организмов. Хотя небольшие популяции, как правило, сталкиваются с большими трудностями из-за ограниченного доступа к широко распространенным полезным мутациям, адаптация в этих популяциях менее предсказуема и позволяет им быть более пластичными в своих реакциях на окружающую среду. ЛаБар и Адами используют цифровые гаплоидные организмы для оценки различных стратегий накопления геномной сложности. Это исследование показало, что дрейф и отбор эффективны в небольших и больших популяциях соответственно, однако этот успех зависит от нескольких факторов. Вопреки результатам предыдущих исследований, критическая частота мутаций была обнаружена зависимой от размера популяции как у гаплоидных, так и у диплоидных популяций. Когда численность популяции составляет менее 100 особей, критическая частота мутаций может быть превышена, что приведет к потере генетического материала, дальнейшему сокращению численности популяции и повышению вероятности вымирания.
Эффективный размер популяции (Ne)
Эффективный размер популяции (Ne) определяется как "число размножающихся особей в идеализированной популяции, которое демонстрировало бы тот же уровень разброса частот аллелей под действием случайного генетического дрейфа или тот же уровень инбридинга, что и рассматриваемая популяция". Ne обычно меньше N (абсолютной численности популяции), и это имеет важное значение в генетике сохранения. Перенаселение может означать любую ситуацию, когда численность популяции какого-либо вида животных превышает емкость его экологической ниши.