Xác suất và tần số alen Trôi_dạt_di_truyền

Cơ chế của trôi dạt gen có thể được minh họa bằng một ví dụ đơn giản. Xét một tập đoàn vi khuẩn rất lớn bị cô lập trong một giọt dung dịch. Các vi khuẩn có kiểu gen giống hệt nhau ngoại trừ một gen có hai alen là AB. AB là những alen trung tính, tức chúng không ảnh hưởng đến khả năng sinh tồn và sinh sản của vi khuẩn; tất cả các cá thể trong tập đoàn đều có khả năng sinh tồn và sinh sản như nhau. Giả sử ban đầu một nửa số vi khuẩn mang alen A và nửa còn lại mang alen B. Do đó AB đều có tần số alen là 1/2.

Giọt dung dịch này sau đó thu nhỏ lại cho đến khi chỉ còn thức ăn để cung cấp cho bốn vi khuẩn. Tất cả những con vi khuẩn khác chết mà không sinh sản. Trong bốn con vi khuẩn còn lại này, có 16 tổ hợp khả dĩ cho các alen AB:

(A-A-A-A), (B-A-A-A), (A-B-A-A), (B-B-A-A),
(A-A-B-A), (B-A-B-A), (A-B-B-A), (B-B-B-A),
(A-A-A-B), (B-A-A-B), (A-B-A-B), (B-B-A-B),
(A-A-B-B), (B-A-B-B), (A-B-B-B), (B-B-B-B).

Do tất cả các cá thể có xác suất sống sót bằng nhau, bốn cá thể này là một mẫu ngẫu nhiên lấy từ tập đoàn vi khuẩn ban đầu. Xác suất một trong bốn vi khuẩn này mang một alen nào đó là 1/2, do đó xác suất của một tổ hợp alen xuất hiện là

1 2 ⋅ 1 2 ⋅ 1 2 ⋅ 1 2 = 1 16 . {\displaystyle {\frac {1}{2}}\cdot {\frac {1}{2}}\cdot {\frac {1}{2}}\cdot {\frac {1}{2}}={\frac {1}{16}}.}

Nói cách khác, mỗi tổ hợp trong mười sáu tổ hợp alen trên có xác suất diễn ra là bằng nhau và đều bằng 1/16.

Đếm số tổ hợp theo số lượng alen AB, ta được bảng sau.

Số alen ASố alen BSố tổ hợpXác suất
4011/16
3144/16
2266/16
1344/16
0411/16

Số tổ hợp có số alen A bằng số alen B là sáu, và xác suất trường hợp này xảy ra là 6/16. Số tổ hợp còn lại là 10, do đó xác suất số alen A khác số alen B là 10/16. Như vậy, mặc dù tập đoàn ban đầu có số alen A bằng số alen B, có nhiều khả năng số alen trong quần thể với bốn cá thể không còn phân bố đều nữa. Trong trường hợp đó, đã xảy ra sự trôi dạt gen: tần số alen của quần thể đã thay đổi do lấy mẫu ngẫu nhiên. Trong ví dụ này quần thể thu nhỏ chỉ còn bốn cá thể, một hiện tượng gọi là cổ chai di truyền.

Xác suất có k bản sao của alen A (hoặc B) tồn tại (cột cuối cùng của bảng trên) có thể được tính sử dụng phân bố nhị thức với xác suất "thành công" (xác suất alen đó có mặt) là p là

( n k ) p k ( 1 − p ) n − k . {\displaystyle {n \choose k}p^{k}\left(1-p\right)^{n-k}.}

Trong ví dụ trên, ta có n = 4 và p = 1/2.