瓶頸效應

瓶頸效應 (Bottleneck effect)
國立臺灣師範大學生命科學系研究助理胡琬琳

瓶頸效應 (bottleneck effect) 說明原本數量很多的族群因各種因素（天災、出生率下降、棲地破碎化、過度開發…等）造成族群數量銳減的現象。族群數量銳減，種內世代間的雜交降低不同基因傳遞至下一世代的數量，使得族群內有效族群的遺傳歧異度大幅降低，較無法抵抗天擇等選汰壓力（溫度驟變、族群競爭、捕食……等因素），最終將使族群面臨滅亡危機；瓶頸效應的影響在小族群內尤其明顯。

瓶頸效應和基因選汰類似；兩者皆會使族群中基因歧異度降低，同一基因的複製片段在族群譜系中提高。兩者最大的差別在於基因選汰將不利生存的片段被淘汰，而針對特定有利於適應環境的基因片段保留或大量複製。瓶頸效應則針對整個族群的基因作淘汰，無挑選特定片段。

北美的海象族群是瓶頸效應的典型例子，因為人類的頻繁活動以及打獵影響，19世紀末，北美海象族群的個體數已銳減至20隻左右。儘管後來施予保育措施使族群數回復到3000隻左右，但此時海象族群內的基因歧異度已不如大量被獵捕前豐富，明顯證實了瓶頸效應（獵捕海象）造成此一族群基因歧異度下降且無法回復。

奠基者效應（或稱拓荒者效應，founder effect）亦為遺傳歧異度減損而產生的極端瓶頸效應。1952年，Ernst Mayer提出奠基者效應的理論模型：某些族群中的部分個體可能因為成熟長大、天災人禍……等因素脫離原本的族群，到新環境建立自己的族群。但因為此一小族群的母體來源皆為同一族群，基因組成非常類似，亦即此一小族群中能夠產生下一代的個體基因歧異度相當低；經數代繁衍後，此一小族群最終仍面臨基因歧異度大幅下降，新族群內有遺傳疾病的產生或更甚者有滅亡的危機，但也有可能獨立產生一新的種族。

德國移民至美國的阿米什人(Amish)即為一歷史上有名的例子，Amish係德國孟諾教派一教封閉的宗教分支，以過著簡樸生活聞名。約莫200人的Amish移民至美國賓州後，並無對外聯姻，同族通婚的結果是造成阿米什人的基因容易突變產生罕見疾病。埃利偉氏症候群（Ellis-van Creveld syndrome，EVC syndrome）在阿米什人的族群中有明顯發生率的偏高的情形，患者通常會有身材矮小、多指（趾）症、心房中隔缺損或是單一心房的情形。

參考資料

1. Effects of Genetic Drift – Bottleneck and Founder effect
   http://www.biotecharticles.com/Genetics-Article/Effects-of-Genetic-Drift-Bottleneck-and-Founder-effect-726.html
2. Evolution 101: Bottlenecks and Founder Effects
   http://evolution.berkeley.edu/evosite/evo101/IIID3Bottlenecks.shtml
3. Futuyma, Douglas J. 2009. Evolution. Second Edition. Sinauer Associates, Inc.