유전적 다양성은 한 종의 유전적 구성에 포함된 총 유전적 특성의 수로 종의 수부터 종 내 차이에 이르기까지 광범위하며 한 종의 생존 기간에 기인할 수 있습니다. 유전적 특성이 변화하는 경향을 설명하는 유전적 변동성과는 구별됩니다. 유전적 다양성은 개체군이 변화하는 환경에 적응하는 수단으로 작용합니다. 변이가 많을수록 집단 내 일부 개인이 환경에 적합한 다양한 대립유전자를 보유할 가능성이 높아집니다. 이러한 개체는 살아남아 해당 대립유전자를 가진 자손을 생산할 가능성이 더 높습니다. 이러한 개체의 성공으로 인해 인구는 더 많은 세대에 걸쳐 지속될 것입니다.
인구 유전학의 학문 분야에는 쥬전적 다양성에 관한 여러 가설과 이론이 있습니다. 중립적 진화 이론은 다양성이 중립적 치환의 축적 결과라고 말합니다. 다양화 선택은 한 종의 두 하위 집단이 특정 유전자 위치에서 서로 다른 대립유전자를 선택하는 서로 다른 환경에 살고 있다는 가설입니다. 예를 들어 한 종의 범위가 그 안에 있는 개체의 이동성에 비해 큰 경우 이러한 현상이 발생할 수 있습니다. 빈도 의존적 선택은 대립 유전자가 더 흔해지면 더 취약해진다는 가설입니다. 이는 숙주와 병원체의 상호 작용에서 발생하는데 숙주 사이에서 방어 대립유전자의 빈도가 높으면 병원체가 해당 대립유전자를 극복할 수 있을 경우 병원체가 확산될 가능성이 높다는 것을 의미합니다.
종 내 다양성
2007년 국립과학재단에서 실시한 연구에 따르면 유전적 다양성과 생물 다양성은 서로 의존적이며 즉 종 내 다양성이 종 간의 다양성을 유지하는 데 필요하고 그 반대의 경우도 마찬가지라는 사실이 밝혀졌습니다. 이 연구의 수석 연구원인 리처드 란카우 박사는 어느 한 유형이 시스템에서 제거되면 순환이 끊어지고 한 종에 의해 커뮤니티가 지배될 수 있다고 말합니다. 유전형 및 표현형 다양성은 단백질, DNA, 유기체 수준에서 모든 종에서 발견되었으며 자연에서 이러한 다양성은 무작위가 아니며 고도로 구조화되어 있으며 환경 변화 및 스트레스와 상관관계가 있습니다.
유전적 다양성과 종 다양성 간의 상호 의존성은 미묘합니다. 종 다양성의 변화는 환경의 변화로 이어져 나머지 종의 적응으로 이어집니다. 종의 손실과 같은 유전적 다양성의 변화는 생물학적 다양성의 손실로 이어집니다. 국내 동물 개체군의 유전적 다양성 손실도 시장 확대와 경제 세계화에 기인하는 연구 결과가 있습니다.
중립적, 적응적인 유전자 다양성
중립적 유전적 다양성은 체력을 증가시키지 않고 적응력에 영향을 미치지 않는 유전자로 구성됩니다. 자연선택은 이러한 중립 유전자에는 작용하지 않습니다. 적응적 유전적 다양성은 체력을 증가시키고 환경 변화에 대한 적응력을 담당하는 유전자로 구성됩니다. 적응 유전자는 생태적, 형태적, 행동적 특성을 담당합니다. 자연선택은 적응 유전자에 작용하여 유기체가 진화할 수 있도록 합니다. 적응 유전자의 진화 속도는 선택의 영향으로 인해 중립 유전자보다 더 빠릅니다. 그러나 적응 유전자의 대립 듀전자를 확인하는 것은 어려웠기 때문에 적응 유전적 다양성은 대부분 간접적으로 측정됩니다.
특히 기후 변화에 따라 종의 적응 잠재력이 생존 또는 멸종 여부를 결정할 수 있기 때문에 적응 유전적 다양성을 파악하는 것은 보존에 중요합니다. 낮은 중립적 유전적 다양성이 높은 유전적 이동 및 높은 돌연변이 부하와 상관관계가 있는지 여부에 대한 이해가 부족하기 때문에 이러한 문제는 더욱 커지고 있습니다. 현재 연구를 검토한 테이세이라와 후버는 애기장대 속과 같은 일부 종은 심각한 병목 현상으로 인해 전반적으로 낮은 유전적 다양성을 겪고 있음에도 불구하고 높은 적응 잠재력을 가진 것으로 보인다는 사실을 발견했습니다. 따라서 중립적 유전적 다양성이 낮은 종은 높은 적응적 유전적 다양성을 가질 수 있지만 적응 유전자를 식별하기 어렵기 때문에 보전 노력을 계획하기 위해서는 전반적인 유전적 다양성을 측정하는 것이 중요하며 유전적 다양성이 급격히 감소한 종은 멸종에 매우 취약할 수 있습니다.
유전적 다양성의 전화적 중요성
개체군 유전자 풀의 다양성은 자연선택이 변화하는 환경에 적응할 수 있는 형질에 작용할 수 있도록 합니다. 환경 변화에 따라 형질에 대한 선택 또는 반선택이 발생할 수 있으며 그 결과 유전적 다양성이 증가하거나 유전적 다양성이 감소할 수 있습니다. 따라서 유전적 다양성은 종의 생존과 적응력에 중요한 역할을 합니다. 변화하는 환경에 적응하는 개체군의 능력은 필요한 유전적 다양성의 존재 여부에 따라 달라집니다. 유전적 다양성이 많을수록 개체군이 적응하고 생존할 수 있는 가능성이 높아집니다. 반대로 유전적 다양성이 감소하면 기후 변화나 신종 질병과 같은 변화에 대한 인구의 취약성이 증가합니다. 예를 들어 코알라가 클라미디아와 코알라 레트로바이러스에 적응하지 못하는 것은 코알라의 낮은 유전적 다양성과 관련이 있습니다. 유전학자들은 이러한 낮은 유전적 다양성으로 인해 향후 기후 변화와 인간이 유발한 환경 변화에 적응할 수 있는 코알라의 능력에 대해 우려를 표하고 있습니다.
대규모 집단은 유전 물질을 유지할 가능성이 높기 때문에 일반적으로 유전적 다양성이 더 높습니다. 소규모 집단은 시간이 니잠에 따라 무작위적인 우연에 의해 다양성이 상실될 가능성이 더 높으며 이를 유전적 드리프트라고 합니다. 대립 유전자가 고정으로 표류하면 같은 유전자 위치에 있는 다른 대립 유전자가 사라져 유전적 다양성이 감소합니다. 인구 규모가 작을 경우 근친교배 또는 유사한 유전자 구성을 가진 개체 간의 교채가 발생할 가능성이 높아져 더 일반적인 대립 유전자가 고정 지점까지 영속화되어 유전적 다양성이 감소합니다. 따라서 유전적 다양성에 대한 우려는 개체 수가 적고 인간에 의한 개체군 영향인 큰 대형 포유류에서 특히 중요합니다.
유전적 병목 현상은 개체 수가 적은 시기를 겪을 때 발생할 수 있으며 그 결과 유전적 다양성이 급격히 감소합니다. 개체 수가 증가하더라도 전체 종의 시작이 작은 개체 수였다면 유익한 돌연변이가 드물고 작은 시작 개체 수로 인해 유전자 풀이 제한되기 때문에 유전적 다양성은 계속해서 낮은 수준을 유지하는 경우가 많습니다. 이는 보존 유적한 분야에서 유전적으로 건강한 개체군이나 종을 구조하기 위해 노력할 때 중요한 고려 사항입니다.