La fissazione è il processo attraverso il quale un allele diventa un allele fisso all’interno di una popolazione. Ci sono molti modi in cui un allele diventa fisso, ma il più delle volte è attraverso l’azione di più processi che lavorano insieme. Le due forze chiave dietro la fissazione sono la selezione naturale e la deriva genetica. La selezione naturale è stata postulata da Darwin e comprende molti processi che portano alla sopravvivenza differenziale degli organismi a causa di differenze genetiche o fenotipiche. La deriva genetica è il processo attraverso il quale le frequenze alleliche fluttuano all’interno delle popolazioni. La selezione naturale e la deriva genetica spingono l’evoluzione in avanti, e attraverso l’evoluzione gli alleli possono fissarsi.
I processi di selezione naturale come la selezione sessuale, convergente, divergente o stabilizzante aprono la strada alla fissazione degli alleli. Un modo in cui alcuni di questi processi di selezione naturale causano la fissazione è attraverso un genotipo o fenotipo specifico che viene favorito, il che porta alla convergenza della variabilità fino a quando un allele diventa fisso. La selezione naturale può funzionare nell’altro modo, dove due alleli diventano fissi attraverso due genotipi o fenotipi specifici che vengono favoriti, portando alla divergenza all’interno della popolazione fino a quando le popolazioni diventano così separate che ora sono due specie ciascuna con il proprio allele fisso.
Le pressioni selettive possono favorire certi genotipi o fenotipi. Un esempio comunemente noto di questo è il processo di resistenza agli antibiotici all’interno delle popolazioni batteriche. Quando gli antibiotici vengono usati per uccidere i batteri, un piccolo numero di essi con mutazioni favorevoli può sopravvivere e ripopolarsi in un ambiente che ora è libero dalla concorrenza. L’allele per la resistenza agli antibiotici diventa quindi un allele fisso all’interno delle popolazioni sopravvissute e future. Questo è un esempio dell’effetto collo di bottiglia. Un collo di bottiglia si verifica quando una popolazione è sottoposta a una forte pressione selettiva e solo alcuni individui sopravvivono. Questi individui che sopravvivono hanno un numero inferiore di alleli presenti all’interno della loro popolazione rispetto a quelli presenti nella popolazione iniziale, tuttavia questi alleli rimanenti sono gli unici rimasti nelle popolazioni future, assumendo che non ci siano mutazioni o migrazioni. Questo effetto collo di bottiglia può essere visto anche nei disastri naturali, come mostrato nell’esempio del coniglio qui sopra.
Simile all’effetto collo di bottiglia, anche l’effetto del fondatore può causare la fissazione degli alleli. L’effetto fondatore si verifica quando una piccola popolazione fondatrice viene spostata in una nuova area e propaga la popolazione futura. Questo può essere visto nella popolazione di alci Alces alces a Terranova, Canada. Le alci non sono native di Terranova, e nel 1878 e nel 1904 sei alci totali furono introdotte nell’isola. Le sei alci fondatrici hanno propagato l’attuale popolazione di circa 4000-6000 alci. Questo ha avuto effetti drammatici sulla prole delle alci fondatrici e ha portato a una grande diminuzione della variabilità genetica all’interno della popolazione di alci di Terranova rispetto alla popolazione della terraferma.
Altri processi casuali come la deriva genetica possono portare alla fissazione. Attraverso questi processi casuali, alcuni individui o alleli casuali vengono rimossi dalla popolazione. Queste fluttuazioni casuali all’interno delle frequenze alleliche possono portare alla fissazione o alla perdita di certi alleli all’interno di una popolazione. A destra c’è un’immagine che mostra le generazioni successive; le frequenze alleliche fluttuano casualmente all’interno di una popolazione. Più piccola è la dimensione della popolazione, più velocemente avverrà la fissazione o la perdita di alleli. Tuttavia, tutte le popolazioni sono portate alla fissazione degli alleli ed è inevitabile; ci vuole solo una quantità di tempo variabile perché ciò avvenga a causa della dimensione della popolazione.
Alcune altre cause di fissazione degli alleli sono l’inbreeding, poiché questo diminuisce la variabilità genetica della popolazione e quindi diminuisce la dimensione effettiva della popolazione. Questo permette alla deriva genetica di causare la fissazione più velocemente del previsto.
Anche l’isolamento può causare la fissazione, poiché impedisce l’afflusso di nuovi alleli variabili nella popolazione. Questo può essere visto spesso nelle popolazioni insulari, dove le popolazioni hanno un insieme limitato di alleli. L’unica variabilità che può essere aggiunta a queste popolazioni è attraverso le mutazioni.