La deriva genetica è un meccanismo di evoluzione che si verifica per caso casuale piuttosto che per selezione naturale. Nella deriva genetica, una popolazione sperimenta un cambiamento nella frequenza di un dato allele, provocato dalla fortuna casuale piuttosto che dalla necessità di adattamento. Ciò differisce dalla selezione naturale, in cui la frequenza allelica viene alterata in base ai geni più adatti che sopravvivono alla riproduzione e ai geni più deboli che muoiono. La deriva genetica tende ad essere un fenomeno tra le popolazioni più piccole, mentre la selezione naturale domina nelle popolazioni più grandi.
Un allele, o variante genetica, è un componente di un gene che produce un determinato tratto. Immagina che ci siano sia vermi rossi che vermi bianchi nella stessa popolazione. Se un verme rosso si accoppia con un verme bianco, ciascuno trasmetterà un allele alla sua progenie, rossa o bianca, per formare un gene. L’allele dominante, o forte, determinerà quale tratto presenta il piccolo verme. Se il bianco è dominante, il verme bambino sarà bianco, se il rosso è dominante, il verme bambino sarà rosso e se il piccolo verme riceve due degli stessi alleli recessivi, mostrerà quella caratteristica recessiva. La genetica è molto più complessa di quanto consenta questo esempio, ma questo è il concetto generale.
Ora immagina che questi vermi vivano in una palude piena di fango rosso e siano circondati da uccelli che vogliono mangiarli. I vermi rossi hanno maggiori probabilità di sopravvivere perché sono mimetizzati dal fango e non saranno facilmente visti dai predatori. Pertanto, più vermi rossi vivranno per riprodursi e più alleli rossi verranno trasmessi alla prole, aumentando la frequenza allelica rossa. Altri vermi bianchi, che sono facilmente visibili dagli uccelli, verranno mangiati prima che siano in grado di trasmettere i loro geni, diminuendo così la loro frequenza allelica. Questa è selezione naturale.
Ora, immagina che ci siano dieci vermi rossi e dieci vermi bianchi con uguali possibilità di sopravvivere per riprodursi. Un albero cade sulla palude, uccidendo otto vermi; sei bianchi e due rossi. Quindi supponiamo che due vermi bianchi e un verme rosso si ammalino e muoiano. Per caso, ora ci sono sette vermi rossi e solo due bianchi rimasti. Questo è un esempio di deriva genetica.
La deriva genetica può verificarsi anche attraverso un errore di campionamento casuale. Un errore di campionamento si verifica quando un campione mostra risultati diversi rispetto a quelli dell’intera popolazione. Ad esempio, supponiamo che ci siano cinquanta vermi rossi e cinquanta vermi bianchi in una popolazione e che gli scienziati selezionino a caso dieci vermi da osservare. Poiché il campione è più piccolo, gli alleli trasmessi nel gruppo di dieci potrebbero non uniformarsi come farebbero in un gruppo di cento. Inoltre, se il gruppo contiene più vermi rossi che bianchi, la presentazione degli alleli nella prole sarà distorta.
La deriva genetica si fissa quando un allele ne sostituisce completamente un altro o un allele muore. Immagina i sette vermi rossi e i due vermi bianchi rimasti nella palude dopo che la catastrofe dell’albero e la malattia hanno ucciso gli altri undici vermi. Man mano che i vermi si riproducono, appariranno meno vermi bianchi fino a quando non saranno rimasti più vermi bianchi. La deriva genetica sarà quindi corretta, perché tutte le generazioni future saranno rosse.
Poiché la deriva genetica funziona molto più rapidamente nelle piccole popolazioni, un collo di bottiglia della popolazione o un effetto fondatore può aumentare il processo di deriva genetica. Un collo di bottiglia della popolazione si verifica quando una popolazione subisce improvvisamente un calo delle dimensioni. L’albero che cade nella palude e uccide quasi la metà della popolazione di vermi è un esempio dell’effetto collo di bottiglia. Un effetto fondatore si verifica quando una piccola parte di una popolazione viene isolata dal resto del gruppo e si evolve separatamente.