La fixation est le processus par lequel un allèle devient un allèle fixe au sein d’une population. Il existe de nombreuses façons pour un allèle de devenir fixe, mais le plus souvent, c’est par l’action de plusieurs processus travaillant ensemble. Les deux principales forces motrices de la fixation sont la sélection naturelle et la dérive génétique. La sélection naturelle a été postulée par Darwin et englobe de nombreux processus qui conduisent à la survie différentielle des organismes en raison de différences génétiques ou phénotypiques. La dérive génétique est le processus par lequel les fréquences des allèles fluctuent au sein des populations. La sélection naturelle et la dérive génétique propulsent l’évolution vers l’avant, et à travers l’évolution les allèles peuvent devenir fixes.
Les processus de sélection naturelle tels que la sélection sexuelle, convergente, divergente ou stabilisante ouvrent la voie à la fixation des allèles. Une façon dont certains de ces processus de sélection naturelle provoquent la fixation est qu’un génotype ou un phénotype spécifique est favorisé, ce qui conduit à la convergence de la variabilité jusqu’à ce qu’un allèle devienne fixe. La sélection naturelle peut fonctionner dans l’autre sens, où deux allèles deviennent fixes par le biais de deux génotypes ou phénotypes spécifiques étant favorisés, ce qui conduit à la divergence au sein de la population jusqu’à ce que les populations deviennent si séparées qu’elles sont maintenant deux espèces, chacune avec son propre allèle fixe.
Les pressions sélectives peuvent favoriser certains génotypes ou phénotypes. Un exemple communément connu de ceci est le processus de résistance aux antibiotiques au sein des populations bactériennes. Lorsque les antibiotiques sont utilisés pour tuer les bactéries, un petit nombre d’entre elles présentant des mutations favorables peuvent survivre et se repeupler dans un environnement désormais sans concurrence. L’allèle de résistance aux antibiotiques devient alors un allèle fixe au sein des populations survivantes et futures. Il s’agit d’un exemple de l’effet de goulot d’étranglement. Un goulot d’étranglement se produit lorsqu’une population est soumise à une forte pression sélective et que seuls certains individus survivent. Ces individus survivants présentent un nombre d’allèles inférieur à celui de la population initiale, mais ces allèles restants sont les seuls qui subsistent dans les populations futures, en l’absence de mutation ou de migration. Cet effet de goulot d’étranglement peut également être observé dans les catastrophes naturelles, comme le montre l’exemple du lapin ci-dessus.
Similaire à l’effet de goulot d’étranglement, l’effet fondateur peut également provoquer une fixation des allèles. L’effet fondateur se produit lorsqu’une petite population fondatrice est déplacée une nouvelle zone et propage la future population. Cela peut être observé dans la population d’élans Alces alces à Terre-Neuve, au Canada. Les élans ne sont pas originaires de Terre-Neuve, et en 1878 et 1904, six élans au total ont été introduits sur l’île. Les six orignaux fondateurs ont propagé la population actuelle, estimée à 4000-6000 orignaux. Cela a eu des effets dramatiques sur la progéniture des orignaux fondateurs et a conduit à une grande diminution de la variabilité génétique au sein de la population d’orignaux de Terre-Neuve par rapport à la population du continent.
D’autres processus aléatoires tels que la dérive génétique peuvent conduire à la fixation. Grâce à ces processus aléatoires, certains individus ou allèles aléatoires sont retirés de la population. Ces fluctuations aléatoires au sein des fréquences alléliques peuvent conduire à la fixation ou à la perte de certains allèles au sein d’une population. L’image de droite montre que, au fil des générations successives, les fréquences alléliques fluctuent de manière aléatoire au sein d’une population. Plus la taille de la population est petite, plus la fixation ou la perte d’allèles est rapide. Cependant, toutes les populations sont amenées à la fixation des allèles et c’est inévitable ; il faut juste plus ou moins de temps pour que cela se produise en raison de la taille de la population.
Certaines autres causes de la fixation des allèles sont la consanguinité, car cela diminue la variabilité génétique de la population et donc diminue la taille effective de la population. Cela permet à la dérive génétique de provoquer une fixation plus rapide que prévu.
L’isolement peut également provoquer la fixation, car il empêche l’afflux de nouveaux allèles variables dans la population. Cela peut souvent être observé sur les populations insulaires, où les populations ont un ensemble limité d’allèles. La seule variabilité qui peut être ajoutée à ces populations est par des mutations.