Le frequenze genetiche possono cambiare da una generazione all’altra con un processo di pura casualità noto come deriva genetica. Ciò si verifica perché il numero di individui in qualsiasi popolazione è finito, e quindi la frequenza di un gene può cambiare nella generazione successiva da incidenti di campionamento, così come è possibile ottenere più o meno di 50 “teste” in 100 lanci di una moneta semplicemente per caso.,
L’entità dei cambiamenti di frequenza del gene dovuti alla deriva genetica è inversamente correlata alla dimensione della popolazione: maggiore è il numero di individui riproduttori, minori sono gli effetti della deriva genetica. Questa relazione inversa tra la dimensione del campione e la grandezza degli errori di campionamento può essere illustrata facendo nuovamente riferimento al lancio di una moneta. Quando un centesimo viene lanciato due volte, due teste non sono sorprendenti. Ma sarà sorprendente, e sospetto, se 20 lancia tutte le teste di rendimento. La proporzione di teste ottenute in una serie di lanci si avvicina a 0.,5 man mano che il numero di lanci aumenta.
La relazione è la stessa nelle popolazioni, sebbene il valore importante qui non sia il numero effettivo di individui nella popolazione ma la dimensione “effettiva” della popolazione. Questo è il numero di individui che producono prole, perché solo gli individui riproduttori trasmettono i loro geni alla generazione successiva. Non è insolito, sia nelle piante che negli animali, che alcuni individui abbiano un gran numero di progenie mentre altri non ne hanno., In foche marine, antilopi, babbuini, e molti altri mammiferi, per esempio, un maschio dominante può mantenere un grande harem di femmine a scapito di molti altri maschi che non possono trovare compagni. Accade spesso che la dimensione effettiva della popolazione sia sostanzialmente inferiore al numero di individui in una generazione.
Gli effetti della deriva genetica nel cambiare le frequenze geniche da una generazione all’altra sono piuttosto piccoli nella maggior parte delle popolazioni naturali, che generalmente consistono in migliaia di individui riproduttori. Gli effetti su molte generazioni sono più importanti., Infatti, in assenza di altri processi di cambiamento (come la selezione naturale e la mutazione), le popolazioni finirebbero per diventare fisse, avendo un allele in ogni locus dopo la graduale eliminazione di tutti gli altri. Con la deriva genetica come unica forza in funzione, la probabilità che un dato allele raggiunga alla fine una frequenza di 1 sarebbe precisamente la frequenza dell’allele—cioè, un allele con una frequenza di 0,8 avrebbe una probabilità dell ‘ 80% di diventare l’unico allele presente nella popolazione., Il processo, tuttavia, richiederebbe molto tempo, perché è probabile che aumenti e diminuzioni si alternino con uguale probabilità. Più importante, la selezione naturale e altri processi cambiano le frequenze geniche in modi non governati dal puro caso, in modo che nessun allele abbia l’opportunità di fissarsi come conseguenza della deriva genetica da solo.
La deriva genetica può avere importanti conseguenze evolutive quando una nuova popolazione viene stabilita solo da pochi individui—un fenomeno noto come principio fondatore., Isole, laghi e altri siti ecologici isolati sono spesso colonizzati da uno o pochissimi semi o animali di una specie, che vengono trasportati lì passivamente dal vento, nella pelliccia di animali più grandi o in qualche altro modo. È probabile che le frequenze alleliche presenti in questi pochi colonizzatori differiscano in molti loci da quelle della popolazione che hanno lasciato, e queste differenze hanno un impatto duraturo sull’evoluzione della nuova popolazione., Il principio fondatore è uno dei motivi per cui le specie nelle isole vicine, come quelle dell’arcipelago hawaiano, sono spesso più eterogenee delle specie in aree continentali comparabili adiacenti l’una all’altra.
Condizioni climatiche o di altro tipo, se sfavorevoli, possono talvolta ridurre drasticamente il numero di individui in una popolazione e persino minacciarla di estinzione. Tali riduzioni occasionali sono chiamate strozzature della popolazione., Le popolazioni possono in seguito recuperare la loro dimensione tipica, ma le frequenze alleliche possono essere state notevolmente alterate e quindi influenzare la futura evoluzione della specie. I colli di bottiglia sono più probabili in animali e piante relativamente grandi che in quelli più piccoli, perché le popolazioni di organismi di grandi dimensioni in genere consistono in un minor numero di individui. Le popolazioni umane primitive del passato erano suddivise in molte piccole tribù che furono più volte decimate da malattie, guerre e altri disastri., Le differenze tra le attuali popolazioni umane nelle frequenze alleliche di molti geni—come quelli che determinano l’ABO e altri gruppi sanguigni-potrebbero essere sorte almeno in parte come conseguenza di colli di bottiglia nelle popolazioni ancestrali. Le strozzature persistenti della popolazione possono ridurre la variazione genetica complessiva in modo tale da alterare l’evoluzione futura e mettere in pericolo la sopravvivenza della specie. Un caso ben autenticato è quello del ghepardo, dove nessuna variazione allelica è stata trovata tra i molti punteggi di gene loci studiati.