Fixierung ist der Prozess, durch den ein Allel innerhalb einer Population zu einem fixen Allel wird. Es gibt viele Möglichkeiten, wie ein Allel fixiert werden kann, aber meistens ist es das Ergebnis des Zusammenwirkens mehrerer Prozesse. Die beiden wichtigsten treibenden Kräfte hinter der Fixierung sind die natürliche Selektion und die genetische Drift. Die natürliche Auslese wurde von Darwin postuliert und umfasst viele Prozesse, die zum unterschiedlichen Überleben von Organismen aufgrund von genetischen oder phänotypischen Unterschieden führen. Genetische Drift ist der Prozess, durch den Allelfrequenzen innerhalb von Populationen schwanken. Natürliche Selektion und genetische Drift treiben die Evolution voran, und durch die Evolution können Allele fixiert werden.
Die natürlichen Selektionsprozesse wie sexuelle, konvergente, divergente oder stabilisierende Selektion ebnen den Weg zur Allelfixierung. Einige dieser natürlichen Selektionsprozesse führen zur Fixierung, indem ein bestimmter Genotyp oder Phänotyp bevorzugt wird, was zu einer Konvergenz der Variabilität führt, bis ein Allel fixiert ist. Die natürliche Auslese kann auch in die andere Richtung wirken, wo zwei Allele durch die Bevorzugung zweier bestimmter Genotypen oder Phänotypen fixiert werden, was zu einer Divergenz innerhalb der Population führt, bis die Populationen so weit voneinander getrennt sind, dass sie nun zwei Arten mit jeweils einem eigenen fixierten Allel sind.
Selektiver Druck kann bestimmte Genotypen oder Phänotypen begünstigen. Ein allgemein bekanntes Beispiel dafür ist der Prozess der Antibiotikaresistenz in Bakterienpopulationen. Wenn Antibiotika eingesetzt werden, um Bakterien abzutöten, kann eine kleine Anzahl von ihnen mit günstigen Mutationen überleben und sich in einer nun konkurrenzfreien Umgebung neu ansiedeln. Das Allel für die Antibiotikaresistenz wird dann zu einem festen Allel innerhalb der überlebenden und zukünftigen Populationen. Dies ist ein Beispiel für den Flaschenhalseffekt. Ein Engpass tritt auf, wenn eine Population einem starken Selektionsdruck ausgesetzt ist und nur bestimmte Individuen überleben. Diese überlebenden Individuen haben in ihrer Population eine geringere Anzahl von Allelen als in der Ausgangspopulation, aber diese verbleibenden Allele sind die einzigen, die in zukünftigen Populationen übrig bleiben, wenn man davon ausgeht, dass keine Mutation oder Migration stattfindet. Dieser Flaschenhalseffekt ist auch bei Naturkatastrophen zu beobachten, wie das obige Beispiel des Kaninchens zeigt.
Ähnlich wie der Flaschenhalseffekt kann auch der Gründereffekt eine Allelfixierung verursachen. Der Gründereffekt tritt auf, wenn eine kleine Gründerpopulation in ein neues Gebiet umgesiedelt wird und die zukünftige Population vermehrt. Dies lässt sich an der Elchpopulation Alces alces in Neufundland, Kanada, beobachten. Elche sind auf Neufundland nicht heimisch, und in den Jahren 1878 und 1904 wurden insgesamt sechs Elche auf der Insel eingeführt. Die sechs Gründungselche vermehrten den heutigen Bestand von schätzungsweise 4000-6000 Elchen. Dies hatte dramatische Auswirkungen auf die Nachkommen der Gründungselche und führte zu einem starken Rückgang der genetischen Variabilität innerhalb der neufundländischen Elchpopulation im Vergleich zur Festlandspopulation.
Auch andere Zufallsprozesse wie die genetische Drift können zu einer Fixierung führen. Durch diese Zufallsprozesse werden einige zufällige Individuen oder Allele aus der Population entfernt. Diese zufälligen Schwankungen in den Allelfrequenzen können zur Fixierung oder zum Verlust bestimmter Allele innerhalb einer Population führen. Rechts sehen Sie ein Bild, das gründlich aufeinanderfolgende Generationen zeigt; die Allelhäufigkeiten fluktuieren zufällig innerhalb einer Population. Je kleiner die Population ist, desto schneller kommt es zur Fixierung oder zum Verlust von Allelen. Allerdings werden alle Populationen zur Allelfixierung getrieben und es ist unvermeidlich; es dauert nur unterschiedlich lange, bis dies aufgrund der Populationsgröße eintritt.
Eine weitere Ursache für die Fixierung von Allelen ist die Inzucht, die die genetische Variabilität der Population verringert und somit die effektive Populationsgröße reduziert. Dadurch kann die genetische Drift schneller als erwartet eine Fixierung bewirken.
Isolation kann ebenfalls zur Fixierung führen, da sie den Zufluss neuer variabler Allele in die Population verhindert. Dies ist häufig bei Inselpopulationen zu beobachten, die nur über eine begrenzte Anzahl von Allelen verfügen. Die einzige Variabilität, die diesen Populationen hinzugefügt werden kann, ist durch Mutationen.