Gendrift

Was ist Gendrift?  

Gendrift oder genetische Drift ist die zufällige Veränderung der Häufigkeit bestimmter Genvarianten (Allele) im Genpool einer Population. Im Genpool sind alle Gene einer bestimmten Population zusammengefasst, sie „schwimmen“ also praktisch darin.

Eine Population kann zum Beispiel eine Vogelart auf einer Insel sein, die ein bestimmtes Gen für die Federfarbe besitzt. In unserem Fall gibt es von diesem Gen zwei Allele:

• Ein Allel, das für die Ausprägung grüner Federn sorgt
• Ein Allel, das für die Ausprägung gelber Federn sorgt

Die jeweiligen Allele kommen im Genpool in unterschiedlichen Häufigkeiten vor. Das bezeichnest du als Allelhäufigkeit oder Allelfrequenz.

In Bezug auf Gendrift fallen auch häufig die Begriffe Flaschenhalseffekt und Gründereffekt. Beide Effekte führen zu einer verringerten genetischen Variabilität (Vielfalt) in einer Population. 

Flaschenhalseffekt  

Beim Flaschenhalseffekt schrumpft die Größe einer bestimmten Population drastisch.

Für die plötzliche Verkleinerung der Population sind Katastrophen wie Seuchen, Vulkanismus, Überschwemmungen, anhaltende Dürre oder Kälte verantwortlich. Aber auch Menschen können aktiv dazu beitragen, dass bestimmte Populationen schrumpfen. Das passiert unter anderem durch Luft- oder Wasserverschmutzung.

Zum Beispiel könnten bei einer Vogelpopulation mit drei verschiedenen Federfarben – gelb, grün und rot – aufgrund eines Vulkanausbruchs vor allem rote und grüne Vögel überleben. Die gelben Vögel waren vorher schon selten und sind durch den Ausbruch fast „verschwunden“.

Folgen

Durch den Flaschenhalseffekt überlebt also zufällig nur ein kleiner Teil der Ausgangspopulation. Das wirkt sich auch auf die Allelfrequenz im Genpool aus: Bestimmte Allele bleiben erhalten und andere können durch den Tod der Individuen sogar ganz aus dem Genpool verschwinden.

Dabei haben seltene Allele eine größere Wahrscheinlichkeit nicht mehr im neuen Genpool enthalten zu sein. 

Merke: Die Gendrift führt zu einer „Verarmung“ der genetischen Variabilität. Das nennst du auch genetischer Flaschenhals.

Diese „Verarmung“ kann bestimmte Probleme zur Folge haben:

• Erhöhte Inzucht
• Geringere Resistenz gegenüber Krankheiten, wenn vorteilhafte Allele verschwinden
• Besonders bei bedrohten Arten mit geringen Beständen: Aussterben der gesamten Arten

Flaschenhalseffekt Modell

Der Flaschenhalseffekt ähnelt dem Modell einer Flasche mit verschiedenfarbigen Kugeln.

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1. Nehmen wir an, in der Flasche sind blaue und gelbe Kugeln. Sie kommen im ungefähr gleichen Verhältnis vor und stehen für zwei Allele einer Population (=Ursprungspopulation). 

2. Wir drehen die Flasche und dabei fallen ein paar Kugeln heraus. Da der Flaschenhals sehr schmal ist, passt auch nur ein kleiner Teil der Kugeln hindurch. Dieser Flaschenhals steht für ein zufälliges Umweltereignis wie ein Tsunami, der die Population stark verkleinert.

3. Wir haben jetzt nur noch sehr wenig gelbe, dafür aber viele blaue Kugeln. Die Allelfrequenz der überlebenden Population weicht also von der ursprünglichen Population ab (=Gendrift).

4. Nach Überwinden der Katastrophe wächst die Population wieder an. Ihre Allelfrequenzen (wenig Allele für Gelb, viele Allele für Blau) spiegeln sich jetzt in der Regel in der überlebenden Population wider.

Gründereffekt  

Beim Gründereffekt besteht eine ähnliche Situation wie beim Flaschenhalseffekt. Hier verringert sich die Ausgangspopulation allerdings nicht drastisch. Stattdessen besiedeln wenige Individuen einer Population einen neuen Lebensraum. Sie gründen demnach eine neue Population.

Beispiele

Schau dir zum Gründereffekt einmal folgende drei Beispiele an: 

• Ein Sturm weht einige Vögel einer Art auf eine andere Insel („Darwin Finken” )
• Menschen bringen bestimmte Arten, beispielsweise per Schiff, zu einem anderen Kontinent, an dem sie zuvor noch nicht heimisch waren (Waschbär aus Amerika nach Deutschland)
• Meeresströmungen sorgen dafür, dass wasserlebende Tiere an neue Lebensräume gelangen 

Folgen

In der „neuen“ kleineren Population – der Gründerpopulation – ist jetzt nur noch ein Bruchteil der Allele aus der Ausgangspopulation vorhanden. Welche das sind, entscheidet der Zufall. Die Allelhäufigkeiten zwischen Ausgangspopulation (P1) und Gründerpopulation (P2) unterscheiden sich (=Gendrift). 

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Durch die Isolation ist kein Genfluss (=gegenseitiger Austausch der Gene) zwischen den Populationen mehr möglich. Das führt zu einer geringeren genetischen Vielfalt, weil manche Allele der Ursprungspopulation zum Beispiel nicht mehr in der neuen Gründerpopulation zu finden sind. 

Fazit: Die Voraussetzung des Gründereffekts ist eine Isolation zwischen der Ausgangspopulation und der Gründerpopulation, wie zum Beispiel durch eine räumliche Trennung („Separation“). Hieraus können auch neue Arten entstehen. Das bezeichnest du als allopatrische Artbildung.

Gendrift — häufigste Fragen

• Was ist die Gendrift Definition?
  Gendrift beschreibt die zufällige Abwandlung der Häufigkeit von Allelen in einer Population. Verkleinert sich diese Gruppe aufgrund von äußeren Einflüssen (Flaschenhalseffekt), verschwinden auch einige der Allele. Wird eine Population isoliert, weicht sie genetisch von der Ausgangspopulation ab (Gründereffekt).
   
• Was ist der Flaschenhalseffekt?
  Wenn sich eine Population aufgrund von äußeren Einflüssen stark verkleinert, ist das der Flaschenhalseffekt. Durch diese Verkleinerung der Population gehen auch einige Allele aus dem Genpool verloren. Die Folge daraus ist die sogenannte „Gendrift“.
   
• Was besagt der Gründereffekt Biologie?
  Der Gründereffekt ist eine Art der Gendrift. Er besagt, dass eine Population eine sehr unterschiedliche Allelhäufigkeit zu einer anderen Population haben kann, wenn ihre Gründungsmitglieder weniger genetische Varianz besitzen.
   
• Was passiert beim Gendrift?
  Beim Gendrift wird der Genpool stark reduziert, weil meist ein Großteil einer Population vernichtet wird. Das passiert vor allem bei zufälligen Naturereignissen, wie Blitzeinschlägen, Vulkanausbrüchen oder Überschwemmungen.

Allopatrische Artbildung

Prima! Mit dem Thema Gendrift und ihren verschiedenen Varianten kennst du dich jetzt aus. Wie aus einer Art gleich mehrere neue Arten entstehen können, erfährst du in unserem Video zur allopatrischen Artbildung!