Wat is het verschil tussen het founders effect en het flessenhals effect?

Het founders effect en het flessenhals effect zijn beide vormen van genetische drift, wat betekent dat ze leiden tot veranderingen in allelfrequenties in een populatie door toeval, los van selectiedruk door milieu-invloeden. De belangrijkste verschillen zitten in de oorzaak en context:

• Founders effect: Dit treedt op wanneer een klein deel van een grotere populatie zich afsplitst en een nieuw, geïsoleerd gebied koloniseert. De genenpool van deze nieuwe 'stichterspopulatie' is dan een toevallige afspiegeling van de oorspronkelijke populatie. Het kan voorkomen dat bepaalde allelen oververtegenwoordigd zijn, terwijl andere allelen juist ontbreken, puur door toeval bij de selectie van de individuen die de nieuwe populatie stichten. De kern hier is isolatie en de vestiging in een nieuw gebied door een klein deel van de populatie.
• Flessenhals effect: Dit ontstaat wanneer een bestaande populatie drastisch in omvang afneemt door een externe gebeurtenis, zoals een natuurramp, ziekte of menselijk ingrijpen. De overlevende individuen vormen de basis voor de volgende generatie. Hun genenpool is een willekeurige selectie van de oorspronkelijke, grotere genenpool, wat kan leiden tot een aanzienlijke verandering in allelfrequenties en een vermindering van genetische variatie. De kern hier is een ramp of gebeurtenis die de bestaande populatie in hetzelfde gebied drastisch verkleint.

Beide effecten hebben vergelijkbare gevolgen: de allelfrequenties veranderen en de genetische diversiteit neemt vaak af. Dit gebeurt onafhankelijk van directe milieu-invloeden die selectie uitoefenen. Het is een kwestie van welke allelen toevallig in de kleine groep terechtkomen die een nieuwe populatie sticht, of welke allelen toevallig overleven na een ramp.

De Hardy-Weinberg theorie Volgens de Hardy-Weinberg theorie blijven de allelfrequenties en genotypefrequenties constant van de oudergeneratie (P) naar de volgende generaties (F1, F2, enzovoort), mits aan een aantal strikte voorwaarden wordt voldaan:

• De populatie is zeer groot.
• Er vindt willekeurige voortplanting plaats.
• Er treden geen mutaties op.
• Er is geen gene flow (geen migratie van genen in of uit de populatie).
• Er is geen natuurlijke selectie.

Deze theorie beschrijft een ideale situatie waarin geen evolutie plaatsvindt, aangezien evolutie een verandering van allelfrequenties is. In de praktijk komen deze ideale omstandigheden zelden voor; er zijn altijd factoren zoals mutaties, gene flow, selectie en genetische drift (zoals het founders- en flessenhals effect) die de allelfrequenties beïnvloeden. Dit betekent dat er in de realiteit bijna altijd evolutie optreedt. De Hardy-Weinberg theorie dient als een nulhypothese om te meten hoeveel evolutie er plaatsvindt door te kijken in hoeverre de allelfrequenties afwijken van wat het model voorspelt.

Berekening van allelfrequenties voor de F1-generatie Om de allelfrequenties voor de volgende generatie (F1) te bepalen, houd je alleen rekening met de individuen die zich voortplanten, omdat de allelen van niet-voortplantende individuen niet worden doorgegeven.

Laten we jouw voorbeeld gebruiken:

• 20 'aa' individuen (kunnen niet voortplanten)
• 60 'Aa' individuen (kunnen wel voortplanten)
• 20 'AA' individuen (kunnen wel voortplanten)

Stap 1: Bepaal het aantal allelen van de voortplantende individuen.

• De 60 'Aa' individuen dragen elk één A-allel en één a-allel bij. Dit zijn dus 60 A-allelen en 60 a-allelen.
• De 20 'AA' individuen dragen elk twee A-allelen bij. Dit zijn dus $2 \times 20 = 40$ A-allelen.
• De 'aa' individuen tellen niet mee voor de voortplanting.

Stap 2: Tel het totale aantal van elk allel in de genenpool van de voortplantende populatie.

• Totaal aantal A-allelen: 60 (van Aa) + 40 (van AA) = 100 A-allelen.
• Totaal aantal a-allelen: 60 (van Aa) + 0 (van AA) = 60 a-allelen.

Stap 3: Bereken het totale aantal allelen in de voortplantende populatie.

• Het totale aantal allelen in de genenpool van de voortplantende populatie is de som van alle A-allelen en alle a-allelen: $100 + 60 = 160$ allelen.
  • Een andere manier om dit te controleren is het aantal voortplantende individuen vermenigvuldigen met 2 (elk individu heeft twee allelen): $(60 \text{ Aa} + 20 \text{ AA}) \times 2 = 80 \times 2 = 160$ allelen.

Stap 4: Bereken de frequentie van elk allel. De allelfrequentie is het aantal van een specifiek allel gedeeld door het totale aantal allelen in de voortplantende populatie.

• Frequentie van allel A (aangeduid als $p$): $p = \frac{\text{Aantal A-allelen}}{\text{Totaal aantal allelen}} = \frac{100}{160} = 0,625$
• Frequentie van allel a (aangeduid als $q$): $q = \frac{\text{Aantal a-allelen}}{\text{Totaal aantal allelen}} = \frac{60}{160} = 0,375$

Controle: De som van de allelfrequenties moet altijd 1 zijn: $p + q = 0,625 + 0,375 = 1$. Dit klopt.

Deze frequenties ($p = 0,625$ en $q = 0,375$) zijn de verwachte allelfrequenties in de F1-generatie, ervan uitgaande dat de voortplantende individuen willekeurig paren en er geen andere evolutionaire krachten werkzaam zijn.