В популяции, которая не находится в состоянии равновесия Харди-Вайнберга, частота аллелей со временем меняется. Следовательно, любые отклонения от пяти условий равновесия Харди-Вайнберга могут изменить генетическую изменчивость данной популяции. Условия, которые изменяют генетическую изменчивость популяции, включают мутации, естественный отбор, неслучайное спаривание, поток генов и генетический дрейф (небольшой размер популяции).
Первоначальными источниками генетической изменчивости являются мутации, которые представляют собой изменения нуклеотидной последовательности ДНК. Мутации создают новые аллели и увеличивают генетическое разнообразие. Большинство мутаций не вызывают значительных изменений в здоровье или функционировании организма. Однако, если мутация снижает шансы на выживание, организм может умереть до того, как воспроизведется. Следовательно, такие вредные мутации, вероятно, будут устранены естественным отбором.
Особи в естественных популяциях также могут выбирать себе партнеров на основе определенных характеристик и, следовательно, не могут воспроизводиться случайным образом. В этом случае аллели по признакам, по которым проводится отбор, станут менее частыми в популяции.
Кроме того, популяции могут испытывать поток генов, перенос аллелей в генофонд и из него в результате миграции. Классический пример потока генов наблюдается у большинства видов бабуинов. Самки бабуинов чаще всего спариваются с доминирующими самцами в стае. Молодые самцы бабуинов почти всегда покидают свои родовые отряды, чтобы избежать инбридинга, и присоединяются к новому отряду, где они могут передать свои гены потомству.
При генетическом дрейфе случайные события изменяют частоту аллелей в популяции. Серьезное нарушение, такое как стихийное бедствие, может резко сократить размер популяции и тем самым уменьшить генетическую изменчивость. Результирующий состав генофонда был выбран случайным образом (то есть выживание в условиях нарушения не определялось генетическим составом особи). Такое сокращение генетического разнообразия называется «узким местом».
Иногда популяция может дробиться на более мелкие из-за городского развития или других событий. Новая популяция создается небольшой группой членов первоначальной популяции, и случайно ранее редкий аллель может встречаться относительно часто. Этот эффект на частоты генов известен как эффект основателя.
Генетическая изменчивость – основа эволюции. Естественный отбор может происходить только в том случае, если в популяции присутствуют несколько форм генов (аллелей), благоприятствующих аллелям, которые дают преимущество приспособляемости в текущих условиях. С другой стороны, потеря генетической изменчивости может иметь пагубные последствия для популяций. Если генофонд не содержит вариантов генов, способствующих выживанию и воспроизводству при изменении окружающей среды, популяция не сможет адаптироваться и может исчезнуть. Эти негативные эффекты более выражены в небольших популяциях, поскольку генофонд изначально меньше. Следовательно, меньшие группы населения более уязвимы для случайных событий. Усилия по сохранению часто сосредоточены на увеличении генетической изменчивости посредством селективного разведения особей в небольших и находящихся под угрозой исчезновения популяциях.
Serieys, Laurel E. K., Amanda Lea, John P. Pollinger, Seth P. D. Riley, and Robert K. Wayne. “Disease and Freeways Drive Genetic Change in Urban Bobcat Populations.” Evolutionary Applications 8, no. 1 (2015): 75–92. [Source]
Miller, Webb, Vanessa M. Hayes, Aakrosh Ratan, Desiree C. Petersen, Nicola E. Wittekindt, Jason Miller, Brian Walenz, et al. “Genetic Diversity and Population Structure of the Endangered Marsupial Sarcophilus harrisii (Tasmanian Devil).” Proceedings of the National Academy of Sciences 108, no. 30 (July 26, 2011): 12348–53. [Source]