גנטיקה של אוכלוסיות

גנטיקה של אוכלוסיות היא ענף בביולוגיה, תת-תחום של הגנטיקה וביולוגיה אבולוציונית, העוסק בההרכב הגנטי של אוכלוסיות ביולוגיות ואת השינויים בהרכב זה הנגרמים כתוצאה מפעולתם של גורמים שונים, כולל ברירה טבעית. חוקרי גנטיקה של אוכלוסיות מפתחים מודלים מתמטיים מופשטים של דינמיקה של תדירויות גנים, מפיקים מהם תחזיות לגבי דפוסי שונות גנטית צפויים באוכלוסיות ממשיות, ובוחנים את התחזיות מול נתונים אמפיריים.

מחקרים בתחום זה בוחנים תופעות כגון הסתגלות, היווצרות מינים חדשים ומבנה האוכלוסייה. התחום חוקר את תדירותם, תפוצתם והשתנותם של אללים באוכלוסייה, תחת השפעתם של הכוחות האבולוציוניים: ברירה טבעית, מוטציה, סחף גנטי, זרימת גנים, וכן ברירה זוויגית. גנטיקה של אוכלוסיות עוסקת גם בהתפצלותן של אוכלוסיות ובפיזורן במרחב, וככזו מנסה להסביר תהליכים מיקרואבולוציוניים כמו הסתגלות אבולוציונית (אדפטציה) והיווצרות מינים (ספציאציה).

גנטיקה של אוכלוסיות הייתה בעלת תפקיד מרכזי בהתפתחות סינתזה האבולוציונית המודרנית. מייסדיה העיקריים היו סיואל רייט, ג'. ב. ס. הלדיין ורונלד פישר, שהניחו גם את היסודות לתחום קרוב – גנטיקה כמותית. באופן מסורתי זהו תחום מתמטי מאוד, אך הוא כולל גם מחקר תאורטי, ניסויי מעבדה ועבודת שטח. מודלים בגנטיקה של אוכלוסיות משמשים הן לאמידה סטטיסטית מתוך נתוני רצפי DNA והן כאישוש/הפרכת רעיונות תאורטיים.

גנטיקה של אוכלוסיות נתפסת לעיתים כאבן היסוד התאורטית של הביולוגיה האבולוציונית. זאת משום ש“אבולוציה” הוגדרה באופן מסורתי כשינוי בהרכב הגנטי של אוכלוסייה (אם כי הגדרה זו ספגה ביקורת); וברירה טבעית היא אחד הגורמים המרכזיים (אך לא היחיד) שיכולים להוביל לשינוי כזה. ברירה טבעית מתרחשת כאשר וריאנטים מסוימים של גנים באוכלוסייה מתרבים יותר מאחרים, כתוצאה מכך שהתכונות שהם יוצרים מותאמות יותר לסביבה או "כשירים" יותר. בהנחה שהבדלי הכשירות נובעים לפחות בחלקם מהבדלים גנטיים, הדבר יגרום לשינוי בהרכב הגנטי של האוכלוסייה, כאשר הווריאנטים הגנטיים הקשורים לכשירות גבוהה יותר עולים בתדירותם. על ידי פיתוח מודלים של שינוי בתדירויות גנים, יכולים חוקרי הגנטיקה של אוכלוסיות להאיר את הבסיס הגנטי של שינוי אבולוציוני, ולאפשר בחינה מדויקת וכמותית של השלכותיהן של השערות אבולוציוניות שונות.

מה שמייחד את הגנטיקה של אוכלוסיות לעומת גישות חדשות יותר המבוססות על תכונות פנוטיפיות, כגון תורת המשחקים האבולוציונית ודינמיקה אדפטיבית , הוא הדגש שלה על תופעות גנטיות כמו דומיננטיות, אפיסטזה, המידה שבה רקומבינציה גנטית שוברת שיווי משקל קישור, וכן תופעות אקראיות כגון מוטציה וסחף גנטי. תכונות אלו הופכות אותה מתאימה להשוואה עם נתוני גנומים של אוכלוסיות.

היסטוריה של המחקר

גנטיקה של אוכלוסיות החלה להתגבש בשנות ה־20 וה־30 של המאה ה־20, בזכות עבודתם שלרונלד פישר, ג'. ב. ס. הלדיין וסיואל רייט. הישגם המרכזי שלהם היה סינתזה של עקרונות הגנטיקה המנדלית, שהתגלתה מחדש בראשית המאה, עם הברירה הטבעית הדרוויניסטית.

היום נחשבת התאמת הדרוויניזם לגנטיקה המנדלית לדבר מובן מאליו, אך בראשית המאה ה־20 זה לא היה כך. רבים מן התומכים הראשונים בתאוריה של מנדל לא קיבלו את תיאורו של צ'ארלס דרווין לאבולוציה כתהליך הדרגתי, אלא סברו כי התאמות חדשות חייבות להופיע בצעד מוטציוני יחיד. כמו כן רבים מן הדרוויניסטים המוקדמים לא האמינו בתורשה מנדלית. לעיתים קרוובת הדבר נבע מאמונה שגויה כי הגנטיקה של מנדל אינה מתיישבת עם תהליך השינוי האבולוציוני שתיאר דרווין. פישר, הלדיין ורייט הראו באמצעות חישובים מתמטיים של תוצאות הברירה הפועלת על אוכלוסייה הכפופה לכללי התורשה של מנדל, כי הדרוויניזם והמנדליזם אינם רק תואמים זה לזה אלא גם משתלבים היטב יחד. הישג זה מילא תפקיד מרכזי ביצירת ה"סינתזה הניאו־דרוויניסטית", ומסביר מדוע לגנטיקה של אוכלוסיות יש תפקיד כה מרכזי בתיאוריה האבולוציונית.

ראו גם

• חשיבה אוכלוסייתית
• עקרון הארדי-ויינברג
• מחקרים גנטיים על יהודים

קישורים חיצוניים

מדיה וקבצים בנושא גנטיקה של אוכלוסיות בוויקישיתוף

• גנטיקה של אוכלוסייה, דף שער בספרייה הלאומית