ドリフトバリア仮説

ドリフト障壁仮説は、マイケル・リンチが2010年に提唱した進化論的仮説である。 ^[1]これは、特定の環境において、自然選択によって形質の性能が完璧になろうとすると、仮説上の障壁にぶつかるという仮説である。形質が完璧に近づくほど、適応度の利点は小さくなる。この障壁に達すると、さらなる有益な突然変異の影響は、ランダムな遺伝的ドリフトの力を克服するほど大きくはならない可能性が高い。突然変異率が高いと有害な突然変異の負荷が伴うため、選択は一般に、突然変異率が低い方を好む。^[2]

すべての集団には一定量の遺伝的変異が含まれており、異なる機能的形質をコード化しています。集団が生息する環境が変化すると、これらの形質の一部は、他の形質よりも新しい状況に有利になります。自然淘汰とランダムな遺伝的浮動により、集団の適応度にマイナスの影響を与える形質は遺伝子プールから消えていきます。集団の突然変異率に対する自然淘汰と遺伝的浮動の影響のバランスは、主に集団のサイズによって決まります。^{[5]大規模な集団は、一般に小規模な集団よりも}突然変異率が低いと予測されます。^{[2] [6]}突然変異率の高い個体を含む集団は、環境の変化に適応しやすいです。このような集団は遺伝子プールが大きいため、新しい環境に有利な機能的形質を含む可能性が高くなります。これらの有利な機能的形質は、正の方向性選択により集団内で固定されます。集団は時間の経過とともにこれらの有利な形質を固定し続け、環境に関連する遺伝的完全性に向かって集団を押し進めます。この完全性の向上により、突然変異が有害になる可能性が高くなります。^[2]突然変異率の高い個体は集団の適応度を低下させ、選択によって突然変異率は再び低下します。同時に、有利な新しい対立遺伝子は適応度に減少するプラスの効果をもたらします。ある時点で、自然選択、突然変異率、ランダムな遺伝的ドリフトはバランスに達します。^[7]これはドリフト障壁と呼ばれます。

トラバースとオクマンは、ドリフト障壁仮説の顕著な例外を示した。^[8] 2016年に、彼らは大腸菌と2つの共生原核生物であるブフネラ・アフィディコラとカルソネラ・ルディの転写エラー率を測定した。共生細菌はゲノムサイズが劇的に縮小し、突然変異率が増加し、小規模な個体群に典型的な他の特徴を示した。これには、いくつかの転写忠実度因子の喪失も含まれていた。トラバースとオクマンの結果は、個体群サイズが大きく異なっていたにもかかわらず、大腸菌と2つの共生細菌の転写エラー率がほぼ同じであることを示した。彼らは当初、共生細菌は大量の遺伝的ドリフトを受けるため、転写エラー率が高くなると予測した。これは、共生細菌がより有害な突然変異を起こすことを意味する。しかし、ブフネラ・アフィディコラとカルソネラ・ルディのどちらも転写エラー率は高くなかった。