علم الوراثة السكانية

طُوِّرت رياضيات علم الوراثة السكانية في الأصل كبداية للتركيب الحديث . وقد أكد مؤلفون مثل بيتي ^{[ 6 ]} أن علم الوراثة السكانية يُحدد جوهر التركيب الحديث. خلال العقود الأولى من القرن العشرين، استمر معظم علماء الطبيعة الميدانيين في الاعتقاد بأن اللاماركية والتطور الموجه تُقدمان أفضل تفسير للتعقيد الذي لاحظوه في عالم الأحياء. ^{[ 7 ]} خلال التركيب الحديث، تم استبعاد هذه الأفكار، ولم يُحتفظ إلا بالأسباب التطورية التي يُمكن التعبير عنها في الإطار الرياضي لعلم الوراثة السكانية. ^{[ 8 ]} تم التوصل إلى إجماع حول العوامل التطورية التي قد تؤثر على التطور، ولكن ليس حول الأهمية النسبية للعوامل المختلفة. ^{[ 8 ]}

تأثر ثيودوسيوس دوبزانسكي ، الباحث ما بعد الدكتوراه في مختبر تي إتش مورغان ، بأعمال علماء الوراثة الروس، مثل سيرجي تشيتفيريكوف ، حول التنوع الجيني . وقد ساهم، من خلال كتابه "علم الوراثة وأصل الأنواع " الصادر عام 1937، في سد الفجوة بين أسس التطور الجزئي التي وضعها علماء وراثة السكان وأنماط التطور الكلي التي لاحظها علماء الأحياء الميدانيون. درس دوبزانسكي التنوع الجيني للسكان البرية، وأظهر أنه، خلافًا لافتراضات علماء وراثة السكان، تتمتع هذه السكان بتنوع جيني كبير، مع وجود اختلافات ملحوظة بين المجموعات الفرعية. كما بسط الكتاب العمل الرياضي المعقد لعلماء وراثة السكان، وقدمه في شكل أكثر سهولة. وقد تأثر عدد أكبر بكثير من علماء الأحياء بعلم وراثة السكان من خلال دوبزانسكي، مقارنةً بمن استطاعوا قراءة الأعمال الرياضية المعقدة في الأصل. ^{[ 9 ]}

في بريطانيا العظمى، واصل إي. بي. فورد ، رائد علم الوراثة البيئية ، ^{[ 10 ]} طوال ثلاثينيات وأربعينيات القرن العشرين، إثبات قوة الانتقاء الطبيعي تجريبياً بفعل العوامل البيئية، بما في ذلك القدرة على الحفاظ على التنوع الجيني من خلال التعدد الشكلي الجيني، مثل فصائل الدم البشرية . وقد أسهم عمل فورد، بالتعاون مع فيشر، في تحول التركيز خلال التوليف الحديث نحو اعتبار الانتقاء الطبيعي القوة المهيمنة. ^{[ 4 ] [ 5 ] [ 11 ] [ 12 ]}

يفترض المنظور التركيبي الحديث الأصلي لعلم الوراثة السكانية أن الطفرات توفر مادة خام وفيرة، ويركز فقط على التغير في تردد الأليلات داخل التجمعات السكانية . ^{[ 13 ]} وتتمثل العمليات الرئيسية المؤثرة على ترددات الأليلات في الانتقاء الطبيعي ، والانحراف الوراثي ، وتدفق الجينات ، والطفرات المتكررة . وقد اختلف فيشر ورايت اختلافًا جوهريًا حول الأدوار النسبية للانتقاء والانحراف. ^{[ 14 ]} أدى توفر البيانات الجزيئية حول جميع الاختلافات الجينية إلى ظهور النظرية المحايدة للتطور الجزيئي . ووفقًا لهذا المنظور، فإن العديد من الطفرات ضارة، وبالتالي لا تُلاحظ أبدًا، ومعظم الطفرات المتبقية محايدة، أي أنها لا تخضع للانتقاء. ومع ترك مصير كل طفرة محايدة للصدفة (الانحراف الوراثي)، فإن اتجاه التغير التطوري يتحدد بنوع الطفرات التي تحدث، وبالتالي لا يمكن رصده من خلال نماذج التغير في تردد الأليلات (الموجودة) وحدها. ^{[ 13 ] [ 15 ]}

إن منظور الأصل والتثبيت في علم الوراثة السكانية يعمم هذا النهج إلى ما هو أبعد من الطفرات المحايدة تمامًا، ويرى أن معدل حدوث تغيير معين هو نتاج معدل الطفرة واحتمالية التثبيت . ^{[ 13 ]}

الانتخاب الطبيعي ، الذي يشمل الانتخاب الجنسي ، هو حقيقة أن بعض الصفات تزيد من احتمالية بقاء الكائن الحي وتكاثره . يصف علم الوراثة السكانية الانتخاب الطبيعي بتعريف اللياقة بأنها ميل أو احتمال البقاء والتكاثر في بيئة معينة. تُعطى اللياقة عادةً بالرمز w = 1 - s ، حيث s هو معامل الانتخاب . يؤثر الانتخاب الطبيعي على الأنماط الظاهرية ، لذا تفترض نماذج علم الوراثة السكانية علاقات بسيطة نسبيًا للتنبؤ بالنمط الظاهري، وبالتالي اللياقة، من الأليل في موقع جيني واحد أو عدد قليل من المواقع. وبهذه الطريقة، يحوّل الانتخاب الطبيعي الاختلافات في لياقة الأفراد ذوي الأنماط الظاهرية المختلفة إلى تغيرات في تردد الأليل في مجتمع ما عبر الأجيال المتعاقبة.

قبل ظهور علم الوراثة السكانية، شكك العديد من علماء الأحياء في أن الاختلافات الطفيفة في اللياقة كافية لإحداث فرق كبير في التطور. ^{[ 9 ]} وقد عالج علماء الوراثة السكانية هذا القلق جزئيًا من خلال مقارنة الانتقاء بالانحراف الوراثي . يمكن للانتقاء التغلب على الانحراف الوراثي عندما يكون الانحراف الوراثي أكبر من 1 مقسومًا على حجم السكان الفعال . عندما يتحقق هذا المعيار، فإن احتمال تثبيت طفرة جديدة مفيدة يساوي تقريبًا 2σ . ^{[ 16 ] [ 17 ]} والوقت اللازم لتثبيت مثل هذا الأليل هو تقريبًا${\displaystyle (2log(sN)+\gamma )/s}$[ ^{18 ]​}

التفاعل الجيني

تعني ظاهرة التفاعل الجيني (Epistasis) أن تأثير النمط الظاهري و/أو اللياقة البدنية لأليل في موقع جيني معين يعتمد على الأليلات الموجودة في مواقع جينية أخرى. لا يؤثر الانتقاء على موقع جيني واحد، بل على نمط ظاهري ينشأ من خلال تطور نمط جيني كامل. ^{[ 20 ]} مع ذلك، فإن العديد من نماذج علم الوراثة السكانية للأنواع الجنسية هي نماذج "موقع جيني واحد"، حيث تُحسب لياقة الفرد كحاصل ضرب مساهمات كل موقع جيني فيه، ما يفترض فعليًا عدم وجود تفاعل جيني.

في الواقع، يُعدّ تأثير النمط الجيني على اللياقة أكثر تعقيدًا. ويتعين على علم الوراثة السكانية إما نمذجة هذا التعقيد بتفصيل دقيق، أو استيعابه من خلال قاعدة متوسطة أبسط. عمليًا، تميل الطفرات المفيدة إلى أن يكون لها فائدة لياقة أقل عند إضافتها إلى خلفية جينية تتمتع بالفعل بلياقة عالية: يُعرف هذا باسم "التفاعل الجيني المتناقص العائد". ^{[ 21 ]} عندما يكون للطفرات الضارة أيضًا تأثير لياقة أقل على الخلفيات ذات اللياقة العالية، يُعرف هذا باسم "التفاعل الجيني التآزري". ومع ذلك، يميل تأثير الطفرات الضارة في المتوسط ​​إلى أن يكون قريبًا جدًا من التأثير المضاعف، أو قد يُظهر النمط المعاكس، المعروف باسم "التفاعل الجيني التضادي". ^{[ 22 ]}

تعتبر التفاعلات الجينية التآزرية أساسية لبعض النظريات المتعلقة بتطهير عبء الطفرات ^{[ 23 ]} ولتطور التكاثر الجنسي .

تحدث عملية الطفرة الجينية داخل الفرد، مما يؤدي إلى تغييرات وراثية في المادة الوراثية. غالبًا ما تُوصف هذه العملية بوصف حالتي البداية والنهاية، أو نوع التغيير الذي حدث على مستوى الحمض النووي (مثل طفرة من T إلى C، أو حذف زوج قاعدي واحد)، أو على مستوى الجينات أو البروتينات (مثل طفرة مُلغية، أو طفرة فقدان الوظيفة)، أو على مستوى ظاهري أعلى (مثل طفرة العين الحمراء). تُعد تغييرات النوكليوتيدات المفردة النوع الأكثر شيوعًا من الطفرات، ولكن هناك أنواع أخرى كثيرة ممكنة ، وتحدث بمعدلات متفاوتة على نطاق واسع، وقد تُظهر تباينات أو تحيزات منهجية ( تحيز الطفرة ).

قد تشمل الطفرات تضاعف أجزاء كبيرة من الحمض النووي ، عادةً من خلال إعادة التركيب الجيني . ^{[ 24 ]} يؤدي هذا إلى تباين في عدد النسخ داخل المجموعة السكانية. تُعدّ عمليات التضاعف مصدرًا رئيسيًا للمادة الخام لتطوير جينات جديدة. ^{[ 25 ]} كما تُنتج أنواع أخرى من الطفرات أحيانًا جينات جديدة من الحمض النووي غير المشفر سابقًا. ^{[ 26 ] [ 27 ]}

في توزيع تأثيرات اللياقة (DFE) للطفرات الجديدة، تكون نسبة ضئيلة فقط من الطفرات مفيدة. أما الطفرات ذات التأثيرات الجسيمة فعادةً ما تكون ضارة. تشير الدراسات التي أُجريت على ذبابة الفاكهة (دروسوفيلا ميلانوجاستر) إلى أنه إذا غيّرت طفرة ما بروتينًا ينتجه جين معين، فمن المرجح أن يكون ذلك ضارًا، حيث أن حوالي 70% من هذه الطفرات لها تأثيرات ضارة، بينما تكون النسبة المتبقية إما محايدة أو ذات فائدة طفيفة. ^{[ 28 ]}

تُمثَّل عملية الطفرة البيولوجية هذه في نماذج علم الوراثة السكانية بإحدى طريقتين: إما كضغط حتمي للطفرات المتكررة على ترددات الأليلات، أو كمصدر للتنوع. في النظرية الحتمية، يبدأ التطور بمجموعة محددة مسبقًا من الأليلات، ويستمر بتحولات في الترددات المستمرة، كما لو كان عدد السكان لانهائيًا. يُمثَّل حدوث الطفرات في الأفراد بـ"قوة" أو "ضغط" طفرات على مستوى السكان، أي قوة عدد لا يُحصى من أحداث الطفرات ذات مقدار مُقاس u، تُطبَّق على تحويل الترددات من f(A1) إلى f(A2). على سبيل المثال، في نموذج توازن الطفرة والانتقاء الكلاسيكي ^{[ 29 ]} ، تدفع قوة ضغط الطفرة تردد الأليل إلى الأعلى، بينما يدفع الانتقاء ضد آثاره الضارة التردد إلى الأسفل، بحيث يتحقق التوازن عند حالة الاتزان، ويُعطى (في أبسط الحالات) بالمعادلة f = u/s.

يُعدّ مفهوم ضغط الطفرات مفيدًا في الغالب لدراسة آثار الطفرات الضارة، مثل عبء الطفرات وتأثيره على تطور معدل الطفرات. ^{[ 30 ]} من غير المرجح أن يؤدي ضغط الطفرات إلى تحوّل التجمعات السكانية. جادل هالدين ^{[ 31 ]}  بأن ذلك يتطلب معدلات طفرات عالية غير مُعارضة بالانتقاء، وخلص كيمورا ^{[ 32 ]} بتشاؤم أكبر إلى أن هذا الأمر غير مرجح أيضًا، لأن العملية ستستغرق وقتًا طويلًا جدًا (انظر التطور عن طريق ضغط الطفرات ).

مع ذلك، يُعدّ التطور بفعل ضغط الطفرات ممكنًا في بعض الظروف، وقد طُرح منذ زمن طويل كسبب محتمل لفقدان الصفات غير المستخدمة. ^{[ 33 ]} على سبيل المثال، تفقد الأصباغ فائدتها عندما تعيش الحيوانات في ظلام الكهوف، وتميل إلى الاختفاء. ^{[ 34 ]} ومن الأمثلة التجريبية فقدان القدرة على تكوين الأبواغ في مجموعات تجريبية من بكتيريا Bacillus subtilis . تُعدّ القدرة على تكوين الأبواغ صفة معقدة مشفرة بواسطة العديد من المواقع الجينية، ولذلك قُدّر معدل الطفرات لفقدان هذه الصفة بقيمة عالية بشكل غير معتاد.${\displaystyle \mu =0.003}$[ ^{35 ] في هذه الحالة ،} يمكن أن يحدث فقدان القدرة على التبوغ نتيجةً للطفرات المتكررة، دون الحاجة إلى انتقاءٍ لفقدان هذه القدرة. عندما لا يكون هناك انتقاءٌ لفقدان الوظيفة، فإن سرعة تطور الفقدان تعتمد على معدل الطفرات أكثر من اعتمادها على حجم التجمع الفعال ، ^{[ 36 ]} مما يشير إلى أن الطفرات هي المحرك الرئيسي له، وليس الانحراف الوراثي.

يختلف دور الطفرة كمصدر للتجديد عن النماذج الكلاسيكية لضغط الطفرة. فعندما تتضمن نماذج علم الوراثة السكانية عملية إدخال أو نشأة طفرات تعتمد على المعدل، أي عملية تُدخل أليلات جديدة، بما فيها أليلات محايدة ومفيدة، فإن خصائص الطفرة قد يكون لها تأثير مباشر على معدل واتجاه التطور، حتى لو كان معدل الطفرة منخفضًا جدًا. ^{[ 37 ] [ 38 ]} أي أن نطاق الطفرة قد يصبح بالغ الأهمية، ولا سيما تحيزات الطفرة ، والاختلافات المتوقعة في معدلات حدوث أنواع مختلفة من الطفرات، لأن التحيز في إدخال التباين قد يفرض تحيزات على مسار التطور. ^{[ 39 ]}

تلعب الطفرة دورًا رئيسيًا في النظريات الكلاسيكية والحديثة الأخرى بما في ذلك نظرية مولر ، والتخصص الوظيفي الفرعي ، ومفهوم إيجن لكارثة الخطأ ، وفرضية لينش للمخاطر الطفرية .

الانحراف الوراثي هو تغير في ترددات الأليلات ناتج عن أخذ عينات عشوائية . ^{[ 40 ]} أي أن الأليلات الموجودة في النسل هي عينة عشوائية من تلك الموجودة في الآباء. ^{[ 41 ]} قد يؤدي الانحراف الوراثي إلى اختفاء بعض المتغيرات الجينية تمامًا، وبالتالي تقليل التباين الوراثي. على عكس الانتقاء الطبيعي، الذي يجعل المتغيرات الجينية أكثر أو أقل شيوعًا اعتمادًا على نجاحها التناسلي، ^{[ 42 ]} فإن التغيرات الناتجة عن الانحراف الوراثي لا تحركها ضغوط بيئية أو تكيفية، ومن المرجح أن تجعل الأليل أكثر شيوعًا أو أقل شيوعًا بنفس القدر.

يكون تأثير الانحراف الوراثي أكبر بالنسبة للأليلات الموجودة بنسخ قليلة مقارنةً بالأليلات الموجودة بنسخ كثيرة. تُوصف الوراثة السكانية للانحراف الوراثي باستخدام عمليات التفرع أو معادلة الانتشار التي تصف التغيرات في تردد الأليلات. ^{[ 43 ]} تُطبق هذه المناهج عادةً على نموذجي رايت-فيشر وموران للوراثة السكانية. بافتراض أن الانحراف الوراثي هو القوة التطورية الوحيدة المؤثرة على الأليل، فبعد t جيلًا في العديد من التجمعات السكانية المتكررة، بدءًا بترددات أليلية p وq، يكون التباين في تردد الأليلات عبر تلك التجمعات السكانية هو

${\displaystyle V_{t}\approx pq\left(1-\exp \left\{-{\frac {t}{2N_{e}}}\right\}\right).}$^{[ 44 ]}

كان رونالد فيشر يرى أن الانحراف الوراثي لا يلعب سوى دور ثانوي في التطور، وظل هذا الرأي سائداً لعقود. لم تُعطِ أيٌّ من نظريات علم الوراثة السكانية الانحراف الوراثي دوراً محورياً بمفرده، لكن بعضها جعله مهماً بالاقتران مع قوة أخرى غير انتقائية. وقد نصّت نظرية التوازن المتغير لسيوول رايت على أهمية الجمع بين بنية السكان والانحراف الوراثي. وتزعم نظرية موتو كيمورا المحايدة للتطور الجزيئي أن معظم الاختلافات الوراثية داخل وبين المجموعات السكانية ناتجة عن مزيج من الطفرات المحايدة والانحراف الوراثي. ^{[ 45 ]}

انتقد جون إتش جيليسبي ^{[ 46 ]} وويل بروفين ^{[ 47 ]} دور الانحراف الوراثي الناتج عن خطأ المعاينة في التطور ، إذ يجادلان بأن الانتقاء على المواقع المرتبطة قوة عشوائية أكثر أهمية، تقوم بالعمل الذي يُنسب تقليديًا إلى الانحراف الوراثي الناتج عن خطأ المعاينة. وتختلف الخصائص الرياضية للانجراف الوراثي عن خصائص الانحراف الوراثي ^{[ 48 ]} . كما أن اتجاه التغير العشوائي في تردد الأليلات مرتبط ذاتيًا عبر الأجيال ^{[ 40 ] .}

بسبب العوائق المادية التي تحول دون الهجرة، إلى جانب محدودية ميل الأفراد إلى التنقل أو الانتشار ( القدرة على التنقل )، وميلهم إلى البقاء أو العودة إلى موطنهم الأصلي ( الولاء للموطن )، نادرًا ما تتزاوج جميع المجموعات السكانية الطبيعية فيما بينها كما هو مفترض في النماذج العشوائية النظرية ( التزاوج العشوائي ). ^{[ 49 ]} عادةً ما يكون هناك نطاق جغرافي تكون فيه صلة القرابة بين الأفراد أقوى من تلك التي تربطهم ببعضهم البعض عند اختيارهم عشوائيًا من عامة السكان. ويُعرف هذا النطاق بمدى تنظيم التركيب الجيني للسكان. ^{[ 50 ]}

قد ينتج التكوين الجيني عن الهجرة بسبب تغير المناخ التاريخي، أو توسع نطاق الأنواع ، أو توافر الموائل حاليًا . ويُعيق تدفق الجينات وجود سلاسل جبلية، أو محيطات، أو صحاري، أو حتى منشآت من صنع الإنسان مثل سور الصين العظيم ، الذي أعاق تدفق جينات النباتات. ^{[ 51 ]}

يُعرَّف تدفق الجينات بأنه تبادل الجينات بين الجماعات أو الأنواع، مما يؤدي إلى تفكك البنية الوراثية. ومن أمثلة تدفق الجينات داخل النوع الواحد هجرة الكائنات الحية ثم تكاثرها، أو تبادل حبوب اللقاح . أما انتقال الجينات بين الأنواع فيشمل تكوين الكائنات الهجينة والانتقال الأفقي للجينات . ويمكن استخدام نماذج علم الوراثة السكانية لتحديد الجماعات التي تُظهر عزلة جينية كبيرة عن بعضها البعض، ولإعادة بناء تاريخها. ^{[ 52 ]}

يؤدي عزل مجموعة سكانية إلى انخفاض اللياقة الناتج عن التزاوج الداخلي . ويمكن أن تُدخل الهجرة إلى مجموعة سكانية متغيرات جينية جديدة، ^{[ 53 ]} مما قد يُسهم في إنقاذها تطوريًا . وإذا هاجرت نسبة كبيرة من الأفراد أو الأمشاج، فقد يُغير ذلك أيضًا ترددات الأليلات، مما قد يُؤدي إلى زيادة عبء الهجرة . ^{[ 54 ]}

في حالة وجود تدفق جيني، يلزم وجود حواجز أخرى أمام التهجين بين مجموعتين متباعدتين من نوع التزاوج الخارجي حتى تصبح المجموعات أنواعًا جديدة .

نقل الجينات الأفقي

يُعرَّف الانتقال الجيني الأفقي بأنه انتقال المادة الوراثية من كائن حي إلى آخر ليس من نسله، وهو شائع بين بدائيات النوى . ^{[ 55 ]} في الطب، يُسهم هذا في انتشار مقاومة المضادات الحيوية ، إذ عندما تكتسب بكتيريا ما جينات مقاومة، يمكنها نقلها بسرعة إلى أنواع أخرى. ^{[ 56 ]} وقد يكون حدث أيضًا انتقال أفقي للجينات من البكتيريا إلى حقيقيات النوى، مثل خميرة Saccharomyces cerevisiae وخنفساء الفاصوليا الحمراء Callosobruchus chinensis . ^{[ 57 ] [ 58 ]} ومن الأمثلة على عمليات النقل واسعة النطاق، الديدان الدوارة من نوع bdelloid حقيقية النوى ، والتي يبدو أنها تلقت مجموعة من الجينات من البكتيريا والفطريات والنباتات. ^{[ 59 ]} كما يمكن للفيروسات أن تحمل الحمض النووي بين الكائنات الحية، مما يسمح بانتقال الجينات حتى عبر المجالات البيولوجية المختلفة . ^{[ 60 ]} حدث أيضًا نقل جيني واسع النطاق بين أسلاف الخلايا حقيقية النواة والخلايا بدائية النواة ، أثناء اكتساب البلاستيدات الخضراء والميتوكوندريا . ^{[ 61 ]}

تتنبأ النظرية المحايدة بأن مستوى تنوع النيوكليوتيدات في أي جماعة سكانية يتناسب طرديًا مع حاصل ضرب حجم الجماعة السكانية ومعدل الطفرات المحايدة. وتُعرف حقيقة أن مستويات التنوع الجيني تتفاوت بشكل أقل بكثير من أحجام الجماعات السكانية بـ "مفارقة التباين". ^{[ 66 ]} وبينما كانت المستويات العالية من التنوع الجيني إحدى الحجج الأصلية المؤيدة للنظرية المحايدة، أصبحت مفارقة التباين إحدى أقوى الحجج المعارضة لها.

من الواضح أن مستويات التنوع الجيني تتباين بشكل كبير داخل النوع الواحد تبعًا لمعدل إعادة التركيب المحلي، وذلك نتيجةً لكلٍ من التوارث الجيني والانتقاء الخلفي . وتستند معظم الحلول الحالية لمفارقة التباين إلى وجود مستوى معين من الانتقاء في المواقع المرتبطة. ^{[ 67 ]} فعلى سبيل المثال، تشير إحدى الدراسات إلى أن التجمعات السكانية الأكبر حجمًا تشهد عمليات انتقاء أكثر صرامة، مما يؤدي إلى إزالة المزيد من التنوع الجيني المحايد. ^{[ 68 ]} وقد يُسهم أيضًا وجود علاقة عكسية بين معدل الطفرات وحجم التجمع السكاني. ^{[ 69 ]}

يؤثر تاريخ الحياة على التنوع الجيني أكثر من تأثير تاريخ السكان، على سبيل المثال، يتمتع أصحاب استراتيجية التكاثر السريع (r-strategists) بتنوع جيني أكبر. ^{[ 67 ]}

تُستخدم نماذج علم الوراثة السكانية لاستنتاج أي الجينات تخضع لعملية الانتخاب. يتمثل أحد الأساليب الشائعة في البحث عن مناطق ذات اختلال ارتباط عالٍ وتباين وراثي منخفض على طول الكروموسوم، للكشف عن عمليات الانتخاب الحديثة .

ثمة نهج شائع آخر هو اختبار ماكدونالد-كريتمان ، الذي يقارن مقدار التباين داخل النوع الواحد ( تعدد الأشكال ) بالتباين بين الأنواع (الاستبدالات) في نوعين من المواقع؛ أحدهما يُفترض أنه محايد. عادةً ما تُفترض المواقع المترادفة محايدة. ^{[ 70 ]} تتميز الجينات الخاضعة للانتقاء الإيجابي بوجود فائض من المواقع المتباينة مقارنةً بالمواقع متعددة الأشكال. يمكن أيضًا استخدام الاختبار للحصول على تقدير على مستوى الجينوم لنسبة الاستبدالات التي يُثبتها الانتقاء الإيجابي، α. ^{[ 71 ] [ 72 ]} وفقًا لنظرية الحياد في التطور الجزيئي ، يجب أن يكون هذا الرقم قريبًا من الصفر. لذلك، فُسرت الأرقام المرتفعة على أنها دحض لنظرية الحياد على مستوى الجينوم. ^{[ 73 ]}

أبسط اختبار لبنية التجمع السكاني في الأنواع ثنائية الصيغة الصبغية التي تتكاثر جنسيًا هو التحقق مما إذا كانت ترددات الأنماط الجينية تتبع نسب هاردي-واينبرغ كدالة لترددات الأليلات. على سبيل المثال، في أبسط حالة لموقع جيني واحد بأليلين يُرمز لهما بـ A و a بترددين p و q ، يتنبأ التزاوج العشوائي بأن تردد النمط الجيني ^AA يساوي p² للأفراد  متماثلي الأليلات AA ، وتردد النمط الجيني aa يساوي ^q² للأفراد متماثلي الأليلات aa ، وتردد النمط الجيني Aa يساوي 2pq للأفراد غير متماثلي الأليلات . في غياب بنية التجمع السكاني ، تتحقق نسب هاردي-واينبرغ خلال جيل أو جيلين من التزاوج العشوائي. في أغلب الأحيان، يكون هناك فائض من الأفراد متماثلي الأليلات، مما يدل على وجود بنية للتجمع السكاني. يمكن قياس مدى هذا الفائض بمعامل زواج الأقارب، F.     

يمكن تجميع الأفراد في K مجموعة فرعية. ^{[ 74 ] [ 75 ]} ويمكن حساب درجة بنية السكان باستخدام FST ، وهو مقياس لنسبة التباين الجيني الذي يمكن تفسيره ببنية السكان. ومن ثم، يمكن ربط بنية السكان الجينية بالبنية الجغرافية، ويمكن _الكشف عن الاختلاط الجيني .

تربط نظرية الاندماج التنوع الجيني في عينة ما بالتاريخ الديموغرافي للسكان الذين أُخذت منهم. وتفترض هذه النظرية عادةً الحياد ، ولذلك تُختار التسلسلات من أجزاء الجينوم الأكثر حيادية في التطور لمثل هذه التحليلات. ويمكن استخدامها لاستنتاج العلاقات بين الأنواع ( علم الوراثة العرقي )، بالإضافة إلى بنية السكان، والتاريخ الديموغرافي (مثل اختناقات السكان ، ونمو السكان )، والانتشار البيولوجي ، وديناميكيات المصدر والمستقبل ^{[ 76 ]} ، والتهجين داخل النوع الواحد.

يعتمد نهج آخر للاستدلال الديموغرافي على طيف تردد الأليلات . ^{[ 77 ]}

بافتراض وجود مواقع جينية تتحكم في النظام الوراثي نفسه، تُصاغ نماذج علم الوراثة السكانية لوصف تطور السيادة وأشكال أخرى من المتانة ، وتطور التكاثر الجنسي ومعدلات إعادة التركيب، وتطور معدلات الطفرات ، وتطور المكثفات التطورية ، وتطور سمات الإشارة المكلفة ، وتطور الشيخوخة ، وتطور التعاون . على سبيل المثال، معظم الطفرات ضارة، لذا قد يكون معدل الطفرات الأمثل لنوع ما بمثابة مفاضلة بين الضرر الناتج عن ارتفاع معدل الطفرات الضارة والتكاليف الأيضية للحفاظ على أنظمة خفض معدل الطفرات، مثل إنزيمات إصلاح الحمض النووي. ^{[ 78 ]}

من أهم جوانب هذه النماذج أن الانتقاء يكون قويًا بما يكفي لتطهير الطفرات الضارة، وبالتالي التغلب على التحيز الطفري نحو التدهور، فقط إذا كان معامل الانتقاء (s) أكبر من مقلوب حجم التجمع الفعال . يُعرف هذا بحاجز الانحراف، ويرتبط بنظرية شبه الحياد في التطور الجزيئي . تتنبأ نظرية حاجز الانحراف بأن الأنواع ذات أحجام التجمعات الفعالة الكبيرة تمتلك أنظمة جينية مبسطة وفعالة للغاية، بينما تلك ذات أحجام التجمعات الصغيرة تمتلك جينومات متضخمة ومعقدة تحتوي، على سبيل المثال، على الإنترونات والعناصر القابلة للنقل . ^{[ 79 ]} مع ذلك، ومن المفارقات، قد تكون الأنواع ذات أحجام التجمعات الكبيرة متسامحة جدًا مع عواقب أنواع معينة من الأخطاء لدرجة أنها تُطور معدلات خطأ أعلى، على سبيل المثال في النسخ والترجمة ، مقارنةً بالتجمعات الصغيرة. ^{[ 80 ]}