על מנגנוני שינוי ושונות גנטית

מוטציות

מוטציה היא שינוי בגן מסוים ויצירת גרסה (אלל) חדשה שלו. כתוצאה ממוטציה, הורה בעל גן לצבע ירוק יכול להעמיד צאצאים בעלי גן לצבע חום. עקב כך יכול להשתנות צבע הצאצאים בדורות שאחרי התרחשות מוטציה. אולם, מוטציה היא אירוע נדיר והשפעתה על שכיחות התכונה באוכלוסייה תהיה קטנה, אלא אם כן קיימים מנגנונים נוספים שיכולים להעלות את שכיחות המוטציה. מנגנונים אלה, המפורטים להלן, הם הברירה הטבעית והסחיפה הגנטית. [עוד על מוטציות]

ברירה טבעית (סלקציה)

דמיינו לעצמכם שציפורים מצליחות להבחין ביתר קלות בחיפושיות ירוקות, ולכן גם מצליחות ללכוד אותן בקלות רבה יותר. במצב כזה, לחיפושיות החומות סיכויים טובים יותר לשרוד ולהעמיד צאצאים, כלומר להעביר את הגנים שלהן לדורות הבאים. לכן, בדורות הבאים תגדל באוכלוסייה שכיחות האלל לצבע חום. שימו לב, שבדרך זו, גם אם חיפושית חומה הופיעה כמוטציה נדירה באוכלוסייה של חיפושיות ירוקות, שכיחותה באוכלוסייה יכולה לעלות בהדרגה עד שאוכלוסייה של חיפושיות ירוקות תוחלף במהלך כמה דורות בצאצאי (ובנכדי – וכן הלאה) אותו מוטנט נדיר של חיפושית חומה. [עוד על ברירה טבעית]

סחיפה גנטית

בכל דור, כתוצאה מיד המקרה בלבד, חלק מהפרטים עשויים להתרבות יותר מאחרים ולהשאיר לדורות הבאים יותר צאצאים, וכך גם יותר מהגנים שלהם. הגנים בדורות הבאים יהיו הגנים של הפרטים ברי-המזל, ולא בהכרח רק של הפרטים המתאימים יותר או הכשירים יותר. סחיפה גנטית מתרחשת בכל האוכלוסיות, ואין מקום שבו האקראיות והמזל אינם משחקים תפקיד. עם זאת, כאשר גן לצבע חום, לדוגמה, מקנה יתרון בולט על פני גן לצבע ירוק, הרי שהכוח העיקרי שיקבע את השכיחות היחסית של שני הגנים באוכלוסייה יהיה הברירה הטבעית. הסחיפה הגנטית תשפיע יותר כאשר שני הצבעים טובים במידה דומה, ולכן ייצוגם בדורות הבאים יהיה בעיקר עניין של מזל.
חשוב להבין שבמקרה של גנים ניטרליים (שלא נבדלים בהשפעתם על כשירות האורגניזם), סחיפה גנטית גורמת כמעט תמיד להיעלמות גן אחד ולהשתלטות האחר, וזאת למרות שאין לאחרון כל יתרון על פני הראשון. זהו תהליך שבו רצף הצלחות מקריות של אחד הגנים גורם לסחיפה לטובתו (בדומה לניצחון אחד השחקנים במשחק "מלחמה" בקלפים), וזאת הסיבה שהתהליך נקרא סחיפה (Drift). סחיפה גנטית משפיעה כמובן על השכיחות היחסית של גנים באוכלוסייה (ובדרך כלל מקטינה את השונות הגנטית באוכלוסייה), אך בשונה מברירה טבעית, מכיוון שהסחיפה הגנטית מתרחשת באופן אקראי לחלוטין, היא אינה מייצרת התאמות אבולוציוניות.

זרימת גנים (נדידת גנים או הגירה)

גורם נוסף שיכול לשנות את שכיחות התכונה באוכלוסייה, ללא קשר למוטציה, סלקציה או סחיפה, הוא הגירה של פרטים, שיוצרת זרימה של גנים בין אוכלוסיות. לדוגמה, חלק מהפרטים באוכלוסייה של חיפושיות חומות יכול לנדוד ולעבור לאוכלוסייה של חיפושיות ירוקות. כתוצאה מכך תעלה שכיחות גרסת הגן (האלל) לצבע חום באוכלוסייה הירוקה.

כל המנגנונים האלו יכולים לגרום לשינוי בשכיחות הגנים באוכלוסייה, כלומר הם תורמים לשונות הגנטית באוכלוסייה. מנגנון חשוב נוסף שתורם לשונות הגנטית ולשינויים אבולוציוניים הוא הרבייה המינית. 

הרבייה המינית כמקור לשונות גנטית

צאצאים אינם זהים גנטית להוריהם ואחים אינם זהים זה לזה (אלא במקרה של תאומים זהים). שונות זו נובעת מכך שבתהליך הרבייה המינית מתרחש עירוב גנים משני ההורים, שיוצר הרכב חדש של הגרסאות של הגנים (האללים). כולנו מכירים את התחביב המשפחתי לחפש בתינוק חדש שמצטרף למשפחה את הדמיון לאבא ואמא, סבתא וסבא; ממי קיבל את צורת האוזניים?
עירוב הגנים ויצירת ההרכבים החדשים בכל דור מגדילים את השונות הגנטית בתוך האוכלוסייה מדור לדור. ההרכבים החדשים יכולים להיות טובים, מזיקים או ניטרליים. בתמונה למטה, הבן קיבל מאביו גנים לאף גדול ורחב, צורת שפתיים, צבע שיער וצבע עיניים. מאמו הוא קיבל גנים לגבות עבותות, צורת סנטר ותלתלים.