Troisième force évolutive : la dérive génétique

L'expression "dérive génétique" signifie essentiellement "évolution par hasard". Au fil du temps, les fréquences alléliques d'une population changent simplement en raison du hasard. Même dans une population isolée sans mutation ni sélection, les fréquences alléliques fluctuent de manière aléatoire.

À titre d'expérience, prenons trois Bactéries vertes et trois Bactéries roses. Chaque ellipse représente une Bactérie, avec une des deux couleurs possibles.

Puis, en continuant et toujours au hasard : 

Puis :

Et enfin :

L'évolution s'est produite uniquement grâce au hasard. La population est passée de 50 % de Bactéries vertes et 50 % de Bactéries roses à 67 % de Bactéries vertes et 33 % de Bactéries roses. Lorsqu'une Bactérie se reproduisait, elle se reproduisait exactement (donnant un clone) sans mutation. De plus, chaque Bactérie avait une chance égale de se reproduire, donc aucune sélection n'a eu lieu. Vous pouvez refaire cette simulation : vous constaterez très souvent que les fréquences des allèles changent.

La dérive génétique se produit dans toutes les populations, mais elle a un effet plus important dans les populations plus petites. Dans l’exemple ci-dessus, quand on passe de trois Bactéries vertes et trois Bactéries roses à quatre Bactéries vertes et deux Bactéries roses, cela a modifié les fréquences alléliques de 50 %-50 % à 67 %-33 %.
Alors qu’il suffisait d'une Bactérie verte supplémentaire dans une population de six au total pour obtenir ce changement de fréquences alléliques, il faudrait trente-quatre Bactéries vertes supplémentaires pour observer le même changement (de 50 %-50 % à 67 %-33 %) dans une population de cent Bactéries au total. Plus la population est grande, moins il est probable que les fréquences alléliques s’écartent des valeurs d’origine. Si on imagine une population théoriquement infinie, il n'y aurait donc pas de dérive génétique.

La dérive génétique est souvent considérée comme une force opposée à la sélection. La sélection tend à rendre les populations avec des nouveaux individus plus adaptés à l'environnement au fil du temps. À mesure que les allèles bénéfiques augmentent dans la population et que la fréquence des allèles délétères diminue dans la population, cette population dans son ensemble devient plus adaptée. La dérive génétique, cependant, peut entraîner la disparition des allèles bénéfiques et la fixation des allèles délétères, par pur hasard. Dans les très petites populations, la dérive génétique est une force plus puissante que la sélection.

Lorsqu'il s'agit de populations réelles, cela devient critique principalement dans deux situations :

• l'effet goulot d'étranglement se produit lorsqu'une grande population diminue soudainement de manière très importante. Cela peut être dû à une catastrophe naturelle ou à des facteurs humains. Actuellement, la destruction des habitats par l'homme est peut-être le facteur le plus important de l'effet goulot d'étranglement ;
  
• l'effet fondateur se produit lorsqu'une très petite partie d'une population plus importante quitte la région et fonde une nouvelle population. Cette nouvelle population commence souvent avec seulement quelques individus.

Dans ces deux situations, la population devient extrêmement réduite, et la dérive génétique devient alors une force très puissante. Ce phénomène est important car, dans ces populations très petites, il est beaucoup plus probable que les allèles bénéfiques disparaissent et que les allèles délétères augmentent en fréquence. Par exemple, la maladie neurodégénérative dévastatrice connue sous le nom de chorée de Huntington trouve son origine dans un seul individu qui a fondé un petit village au Venezuela ! 

La dérive génétique, comme la sélection, tend à réduire la diversité d'une population (alors que les mutations augmentent la diversité). Si l'on prend une suffisamment longue, la dérive génétique à elle seule éliminera ou fixera un allèle. Par exemple, si la simulation ci-dessus était effectuée de manière répétée d'une génération à l'autre, la population entière finirait par n'être que d'une seule couleur.