Эффект бутылочного горлышка (или «эффект горлышка бутылки» англ. Population bottleneck) — сокращение численности популяции или вида, сопровождается усилением генетического дрейфа, поскольку интенсивность генетического дрейфа находится в обратно пропорциональном отношении к численности популяции. В результате таких событий происходит также рост частоты инбридинга за уменьшения множества потенциальных партнеров для размножения.

Особым случаем генетического эффекта горловины популяции является «эффект основателя», когда небольшая группа в репродуктивном плане отделяется от ядра популяции.

При сильном снижении численности популяции, которое происходит периодически (в связи с ежегодным наступлением сезона, неблагоприятного для поддержания численности популяции) или апериодически (напр., В результате катастроф), создаются условия для случайного варьирования частот аллелей в популяции — дрейфа генов.

Название

Название «эффект горловины популяции» связана с одним из способов отображения численности популяций. Если схематично изобразить численность популяции в один момент времени в виде горизонтальной полоски или эллипса, а численность в последующие моменты — таким же образом, но на пропорциональную величину над первым изображением, то случаи резкого снижения численности будут выглядеть как сужение рисунка в верхней части — подобно до горловины (шейки) бутылки.

Эффект горловины популяции в реальных популяциях

Прохождение через «горлышко бутылки» характерно для популяций многих видов насекомых, которые резко сокращают численность в осенне-весенний период. В частности, популяции Drosophila melanogaster резко сокращают численность зимой и ежегодно восстанавливают размер в летний период. Такие сокращения численности приводят к существенным сдвигам в частотах исследуемых генетических маркеров. В случае восстановления численности видов, находящихся на грани вымирания, так же происходит снижение генетического разнообразия, обусловленное горловины популяции.

Эффект горловины популяции в эволюции человека

Эволюционный биолог Ричард Докинз утверждает, что человеческая митохондриальная ДНК (которая наследуется только от матери) и Y-хромосомная ДНК (получаемая только от отца) указывают на наличие одного предка около 140 тыс. И 60 тыс. Лет назад соответственно. Иначе говоря, предки всех ныне живущих людей чисто по женской линии происходят от одной женщины (которую называют «митохондриальной Евой», которая жила около 140 тыс. Лет назад. А чисто по мужской линии все люди происходят от одного-единственного человека (т. Н . «Y-хромосомного Адама», который жил где-то 60 -90 тыс. лет назад

Впрочем, такое восхождение к одному предку генетически ожидаемым событием и само собой еще не свидетельствует о прохождении популяции через эффект горловины популяции, поскольку митохондриальная ДНК и Y-хромосомная ДНК является лишь небольшой и нетипичной частью всего генома. Их нетипичные заключается в том, что они передаются исключительно через мать или отцу соответственно. Вместе с тем большинство генов генома наследуется или от матери или от отца, поэтому их можно отслеживать назад в прошлое с любой из этих линий. Исследования многих (но не большинства) генов также демонстрировали аналогичные восхождение между 2 млн и 60 тыс. Лет назад, тем самым опровергнув гипотезу о более близкую к нам во времени острую генетическую горлышко бутылки (т.е. гипотезу о единой репродуктивную пару).

Эти данные согласуются с теорией катастрофы Тоба, согласно которой в популяционной истории человечества около 70 тыс. Лет назад имел место эффект горловины популяции, через который численность популяции сократилась примерно до 15 тыс. Человек. Произошло это в результате извержения надвулкану Тоба на Суматре (Индонезия), который нанес большой вред окружающей среде. Эта теория опирается на геологические следы резкого изменения климата, а также на факты восхождение некоторых генов (среди них митохондриальная ДНК, Y-хромосомная ДНК и некоторые гены ядра). и на относительно низкий показатель генетического разнообразия внутри человеческой популяции

В противовес теории катастрофической экологической изменения в 2000 году в журнале «Molecular Biology and Evolution» появилась статья, в которой ограничена генетическое разнообразие объясняется «затяжным эффектом горловины популяции». Эти взгляды согласуются с предположением о том, что в субсахарской Африке численность людей на протяжении где-то 100 тыс. Лет время от времени снижалась до 2000 особей, а затем начала заново расти в течение позднего палеолита.