Beim Genfluss handelt es sich um einen Evolutionsfaktor, der für die Veränderung des Genpools einer Population zuständig ist. Dies geschieht durch die Weitergabe von Genen einer Population an eine andere artgleiche Population durch eine Zu- oder Abwanderung von Individuen. Dieser Effekt wird auch als Migration bezeichnet.
Genfluss ist für die Evolution so wichtig, weil sich die Individuen so leichter an neue Umweltbedingungen anpassen können. Zudem sorgen neue Allele dafür, die genetische Variabilität (Vielfalt) innerhalb einer Population zu erhöhen.
Allele bezeichnen verschiedene Variationen eines Gens, die bspw. die Augenfarbe oder die Fellfarbe etc. betreffen.
Der Genfluss trägt zur Durchmischung bzw. zur Erhöhung der genetischen Vielfalt bei. Man spricht in diesem Fall auch von der sogenannten Allelhäufigkeit oder Allelfrequenz einer Art. Ohne Migration würde der Genfluss unterbrochen werden. Unter diesen Umständen können bspw. durch die allopatrische Artbildung neue Arten entstehen.
Man spricht von Artbildung, wenn sich eine Art in zwei oder mehr Tochterarten teilt, bei denen kein Genfluss mehr stattfindet oder stattfinden kann.
Genfluss zwischen Populationen
In Abbildung 1 ist der Genfluss zwischen zwei artgleichen Populationen grafisch dargestellt. Grundsätzlich wird unter Genfluss der Austausch von genetischem Material zwischen zwei oder auch mehreren Populationen derselben Art verstanden. Dieser ist generell nur bei Individuen möglich, die sich fortpflanzen können.
Der Genfluss sorgt dabei für das Einfließen neuer Allele in eine Population und erhöht somit die genetische Variabilität. Zudem ist er abhängig von der räumlichen Entfernung zwischen verschiedenen Populationen einer Art.
Abbildung 1: Genfluss zwischen zwei artgleichen Populationen.Quelle: abiblick.de
Genfluss-Modelle
Zur Beschreibung verschiedener Populationsstrukturen gibt es folgende Modelle:
- Kontinent-Insel-Modell
- Insel-Modell
- Trittstein-Modell
- Isolation-durch-Entfernung-Modell
Genfluss: Kontinent-Insel-Modell
Bei dem Kontinent-Insel-Modell verläuft der Genfluss von einer größeren, kontinentalen Population zu einer kleineren, isolierten Population (siehe Abbildung 2). Zu genetischen Unterschieden kommt es durch den Gendrift und dem damit verbundenen Gründereffekt.
Abbildung 2: Kontinent-Insel-Modell
Ein Beispiel für das Kontinent-Insel-Modell ist die Entstehung der Darwinfinken. Diese kommen nur auf den Galapagos-Inseln vor – deswegen werden die Vögel auch als Galapagos-Finken bezeichnet. Eine eng verwandte Art ist der Kokosinsel-Darwinfink, der so nur auf der Kokos-Insel zu finden ist. Die Arten beider Inseln haben einen gemeinsamen Vorfahren und haben sich mit der Zeit durch die räumliche Separation entwickelt.
Genfluss: Insel-Modell
Bei dem Insel-Modell tritt der Genfluss nur zufällig innerhalb mehrerer kleinerer artgleicher Populationen auf (siehe Abbildung 3). Das Modell dient generell eher als eine theoretische Basis und kommt exakt so im realen Leben nicht unbedingt vor.
Abbildung 3: Insel-Modell.
Genfluss: Trittstein-Modell
Beim Trittstein-Modell – auch Sprungbrett-Modell genannt – erfolgt der Genfluss lediglich aus der direkten Nachbarpopulation (siehe Abbildung 4). Es gibt sowohl eindimensionale (Abbildung 4) als auch zweidimensionale Trittstein-Modelle – das ist abhängig vom Aufbau des Lebensraumes.
Abbildung 4: Trittstein-Modell.
Das Trittstein-Modell kann bspw. auf die Verbreitung der verschiedenen Lemurenarten auf Madagaskar angewandt werden. Ein anderes Beispiel ist die Distelbohrfliege, die von Europa bis Vorderasien zu finden ist.
Genfluss: Isolation-durch-Entfernung-Modell
Beim Isolation-durch-Entfernung-Modell tritt der Genfluss nur innerhalb von lokalen Nachbarschaften einer kontinuierlich verteilten Population auf. Mit anderen Worten: Ist eine Art über einen größeren Bereich, bspw. einen ganzen Kontinent, verteilt, nimmt der Genfluss ab. Das liegt einfach daran, dass die einzelnen Populationen sich zu weit auseinander befinden und der Genfluss nur zwischen benachbarten Populationen möglich ist (siehe Abbildung 5).
Abbildung 5: Isolation-durch-Entfernung-Modell
Als Beispiel für das Isolation-durch-Entfernung-Modell kann man die sogenannte Wandermuschel nehmen. Diese hat ihre Verbreitungsgebiete über die Zeit immer wieder etwas verändert. Die Muscheln verbreiten sich hauptsächlich durch Schiffe, an dessen Rümpfe sie sich anheften.
Genfluss: Genpool Definition Biologie
In einem Genpool befinden sich alle Erbanlagen bzw. alle genetischen Variationen (Allele) einer Population. Voraussetzung ist, dass sich die Art fortpflanzen kann. Grundsätzlich muss sich eine Population nicht am gleichen Ort befinden. Es können auch mehrere Populationen der gleichen Art an unterschiedlichen Orten – also räumlich voneinander getrennt – auftreten.
Der Genpool kann durch Evolutionsfaktoren, wie bspw. dem Genfluss, beeinflusst werden und sich somit verändern. Dazu zählen: Mutation, Rekombination, Selektion und der Gendrift (Flaschenhalseffekt und Gründereffekt).
Weitere Infos zu den Evolutionsfaktoren findest du in den verlinkten Erklärungen – die Sonderformen der Gendrift werden im Artikel Flaschenhalseffekt und Gendrift beschrieben.
Genfluss und Migration
Bei einer Migration wandern meistens nur Teile einer Population weiter. In der Regel trennen sich die Tochterpopulationen irgendwann von der Elternpopulation und tragen somit deren Genpool weiter. Wenn sich die Individuen dann an einem anderen Ort mit anderen Populationen derselben Art fortpflanzen, vermischt sich der ursprüngliche Genpool mit dem Genpool der anderen Population. Der ganze Prozess kann etwas Zeit in Anspruch nehmen.
Bei einer Abwanderung von Individuen spricht man von einer Emigration. Kommen neue Tiere zur bestehenden Population hinzu, spricht man von einer Immigration. Die dritte Möglichkeit wäre lediglich eine Durchwanderung des Gebietes, das wird dann als Permigration bezeichnet. Kommt eine Art in einem Gebiet noch gar nicht vor, siedelt sich also neu dort an, wird von einer Invasion gesprochen.
Migration verringert die Unterschiede in den Allelfrequenzen und beeinflusst somit den Genpool. Durch diese Veränderungen können sich letzten Endes neue Arten bilden. Dadurch können wiederum die Folgen des Gendrifts verringert werden.
Findet keine Migration mehr statt, stoppt logischerweise auch der Genfluss. Eine andere Möglichkeit, die trotzdem zur Entstehung der Artenvielfalt beiträgt, ist die allopatrische Artbildung.
Genfluss: Allopatrische Artbildung
Bei der allopatrischen Artbildung (Allopatrie) liegt die räumliche Trennung einer Population vor. Dieser Effekt wird auch als Separation oder geografische Isolation bezeichnet. Durch die Trennung entwickeln sich die Populationen unterschiedlich voneinander weiter. Das geht so lange, bis keine Fortpflanzung mehr zwischen ihnen möglich ist. Also, selbst wenn die beiden Populationen wieder aufeinandertreffen würden, könnten sie sich nicht mehr miteinander paaren.
Neben der allopatrischen Artbildung gibt es auch noch die sympatrische und die parapatrische Artbildung. Alle drei Themen findest du noch einmal genauer unter dem Oberkapitel Artbildung beschrieben.
Genfluss - Das Wichtigste
- Der Genfluss ist ein Evolutionsfaktor und sorgt für die Veränderung des Genpools innerhalb von Populationen.
- Gene werden durch Zu- oder Abwanderung (Migration) von Individuen an andere Populationen derselben Art weitergegeben.
- Durch den Austausch von Genen können sich Arten leichter an sich verändernde Umwelteinflüsse anpassen.
- Genfluss sorgt zudem für eine höhere genetische Vielfalt.
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