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Balancierter Polymorphismus

Autor: Leandro Alegsa

03-11-2020

Die ausgleichende Selektion bezieht sich auf selektive Prozesse, durch die verschiedene Allele (verschiedene Versionen eines Gens) im Genpool einer Population mit Frequenzen oberhalb der Frequenz der Genmutation gehalten werden.

Dies geschieht in der Regel, wenn der Heterozygote für ein Gen eine höhere relative Fitness aufweist als der Homozygote. Auf diese Weise bleibt der genetische Polymorphismus erhalten.

Belege für eine ausgleichende Selektion finden sich in der Anzahl der Allele in einer Population, die oberhalb der Häufigkeit von Mutationsraten gehalten werden. Alle modernen Forschungsarbeiten haben gezeigt, dass diese signifikante genetische Variation in panmiktischen Populationen häufig vorkommt. Es ist die Felderfahrung von Darwin, Wallace und anderen, dass natürliche Wildpopulationen ausserordentlich vielfältig sind. Museumssammlungen einzelner Arten erzählen die gleiche Geschichte.

Es gibt mehrere Möglichkeiten, die Selektionsarbeiten auszugleichen, um den Polymorphismus aufrechtzuerhalten. Die beiden wichtigsten und am meisten untersuchten sind der heterozygote Vorteil und die frequenzabhängige Selektion.

Mechanismen der ausgleichenden Auswahl

Heterozygotischer Vorteil

Bei der heterozygoten Advantage oder heterotischen ausgleichenden Selektion hat ein Individuum, das an einem bestimmten Genlocus heterozygot ist, eine größere Fitness als ein homozygotes Individuum. Polymorphismen, die durch diesen Mechanismus aufrechterhalten werden, sind balancierte Polymorphismen.

Ein gut untersuchter Fall ist die Sichelzellenanämie beim Menschen, eine erbliche Krankheit, die die roten Blutkörperchen schädigt. Die Sichelzellenanämie wird durch die Vererbung einer Variante des Hämoglobin-Gens (HgbS) von beiden Elternteilen verursacht. Bei diesen Personen reagiert das Hämoglobin in den roten Blutkörperchen extrem empfindlich auf Sauerstoffmangel, was zu einer verkürzten Lebenserwartung führt.

Eine Person, die das Sichelzellgen von einem Elternteil und ein normales Hämoglobin-Gen (HgbA) von dem anderen Elternteil erbt, hat eine normale Lebenserwartung. Der Heterozygote ist resistent gegen den Malariaparasiten, an dem jedes Jahr eine große Zahl von Menschen stirbt. Die Häufigkeit der Heterozygoten wird durch die heftige Selektion gegen beide Homozygoten hoch gehalten.

Der Heterozygote hat überall dort, wo Malaria besteht, einen dauerhaften Vorteil (eine höhere Fitness).

Frequenzabhängige Auswahl

Eine frequenzabhängige Selektion liegt vor, wenn die Fitness eines Phänotyps von seiner Häufigkeit abhängt.

Bei positiver frequenzabhängiger Selektion nimmt die Fitness eines Phänotyps mit zunehmender Häufigkeit zu. Bei negativer frequenzabhängiger Selektion nimmt die Fitness eines Phänotyps mit zunehmender Häufigkeit zu. Zum Beispiel sind bei der Beutevertauschung seltene Morphs von Beutetieren fitter, weil sich die Räuber auf häufigere Morphs konzentrieren.

Fitness variiert in Zeit und Raum

Die Fitness eines Genotyps kann zwischen Larven- und Adultenstadium oder zwischen Teilen eines Habitatbereichs stark variieren.

Selektionshandlungen auf verschiedenen Ebenen

Die Tauglichkeit eines Genotyps kann von der Tauglichkeit anderer Genotypen in der Bevölkerung abhängen: Dies umfasst viele natürliche Situationen, in denen die beste Vorgehensweise (unter dem Gesichtspunkt des Überlebens und der Fortpflanzung) davon abhängt, was andere Mitglieder der Bevölkerung zu diesem Zeitpunkt tun.

Sichelförmige rote Blutkörperchen. Dieser nicht-tödliche Zustand bei Heterozygoten wird bei Menschen in Afrika und Indien aufgrund seiner Resistenz gegen den Malariaparasiten durch ausgleichende Selektion aufrechterhalten.

Fragen und Antworten

F: Was ist eine ausgewogene Auswahl?

A: Die ausgleichende Selektion ist ein Prozess, durch den verschiedene Allele im Genpool einer Population in einer Häufigkeit erhalten werden, die über der der Genmutation liegt.

F: Warum kommt es zu einer ausgleichenden Selektion?

A: Eine ausgleichende Selektion findet statt, wenn die Heterozygote für ein Gen eine höhere relative Fitness aufweist als die Homozygote.

F: Was ist genetischer Polymorphismus?

A: Genetischer Polymorphismus bezieht sich auf das Vorkommen verschiedener Formen eines Merkmals, wie z.B. verschiedener Allele, in einer Population.

F: Wie kann man Beweise für eine ausgleichende Selektion finden?

A: Beweise für eine ausgleichende Selektion finden sich in der Anzahl der Allele in einer Population, die oberhalb der Häufigkeit der Mutationsrate erhalten bleiben.

F: Ist genetische Variation in panmiktischen Populationen üblich?

A: Ja, alle modernen Forschungen haben gezeigt, dass eine erhebliche genetische Variation in panmiktischen Populationen üblich ist.

F: Was ist die Erfahrung von Darwin und Wallace in Bezug auf natürliche Populationen?

A: Darwin, Wallace und andere Forscher haben beobachtet, dass natürliche Populationen in freier Wildbahn außerordentlich vielfältig sind.

F: Welches sind die beiden Hauptwege, auf denen die ausgleichende Selektion zur Erhaltung des Polymorphismus wirkt?

A: Die beiden wichtigsten Methoden, mit denen die ausgleichende Selektion zur Erhaltung des Polymorphismus beiträgt, sind der Heterozygotenvorteil und die frequenzabhängige Selektion.