Buzz
Trong di truyền học quần thể, ngẫu phối ám chỉ quá trình giao phối diễn ra hoàn toàn ngẫu nhiên mà không có sự chọn lọc, dẫn đến sự kết hợp hoàn toàn ngẫu nhiên giữa các kiểu gen của giao tử đực và cái trong quá trình thụ tinh. Nói cách khác, theo lý thuyết xác suất, tất cả các giao tử cái có cùng khả năng được thụ tinh bởi bất kỳ loại giao tử đực nào; tương tự, tất cả các giao tử đực đều có cơ hội thụ tinh với mọi loại giao tử cái.
Khái niệm 'ngẫu phối' xuất phát từ thuật ngữ panmixia (hoặc panmixis) có nguồn gốc từ khoảng năm 1885 - 1890, từ Hy Lạp: pan- (tất cả) + míx (trộn lẫn) + -ia. Thuật ngữ này cũng được dịch sang tiếng Anh là random mating, và trong nhiều tài liệu sinh học tiếng Việt, nó được gọi là giao phối ngẫu nhiên.
Trong trường hợp giao phối ngẫu nhiên, việc kết hợp giữa giao tử đực và cái có thể được mô tả bằng toán học thống kê, mà trong đó, phương trình Hardy-Weinberg do Godfrey Harold Hardy và Wilhelm Weinberg phát triển, đã trở thành một công cụ phổ biến trong sinh học. Theo phương trình này, dưới những điều kiện nhất định, tần số các alen thuộc cùng một lô-cut gen sẽ ổn định qua nhiều thế hệ (xem hình đầu trang).
Tuy nhiên, ngẫu phối cũng dẫn đến một hiện tượng không thể tránh khỏi là sự khác biệt về tỷ lệ dị hợp tử so với dự đoán của phương trình Hardy-Weinberg, tức là có sự phân tán so với phương trình này. Sự phân tán này được gọi là hiệu ứng Wahlund (Wahlund effect).
Nội dung và ví dụ minh họa
Các hiện tượng dưới đây giúp minh họa khái niệm giao phối ngẫu nhiên (ngẫu phối).
- Ở nhiều loài thực vật hạt kín, phấn hoa (giao tử đực) được gió hoặc côn trùng mang đi và rơi vào núm nhuỵ của bất kỳ cây cùng loài nào, dẫn đến sự thụ tinh. Hình ảnh bên cho thấy các 'lông' (chứa mầm giao tử đực) của hoa bồ công anh (thuộc Chi Địa đinh) bay theo gió, dẫn đến sự giao phấn hoàn toàn ngẫu nhiên với bất kỳ cây cùng loài nào trong quần thể. Thụ phấn nhờ gió, nước, hoặc côn trùng ở thực vật thường không có xu hướng chọn lọc đối tác thụ tinh.
- Ở người, hôn nhân thường dựa vào sự lựa chọn cá nhân. Mặc dù các yếu tố sinh học như sắc đẹp và thể hình thường là tiêu chí lựa chọn chính, nhưng có những yếu tố ít được chú ý hơn, chẳng hạn như nhóm máu ABO. Do đó, trong quần thể người, các alen I, I và i quy định nhóm máu được coi là tổ hợp ngẫu nhiên và hoàn toàn phù hợp với phương trình Hardy-Weinberg để nghiên cứu hoặc phân tích.
Ngược lại với ngẫu phối hoặc các hình thức hạn chế ngẫu phối như tự thụ phấn, giao phối gần, giao phối có sự chọn lọc, và chọn lọc giới tính, đều được gọi chung là giao phối không ngẫu nhiên.
Loài thực hiện ngẫu phối
Trong tự nhiên, có những loài chủ yếu tự thụ phấn (như cây đậu Hà Lan) hoặc thường xuyên giao phối gần (như chim bồ câu), và có những loài hoàn toàn thực hiện ngẫu phối, được gọi là loài ngẫu phối. Chuồn chuồn ngô Pantala flavescens là một ví dụ về loài ngẫu phối với phạm vi ngẫu phối toàn cầu. Ngẫu phối tạo ra đa dạng di truyền trong quần thể, góp phần làm tăng sự đa dạng kiểu gen và khả năng thích nghi. Loài tảo lục Monostroma latissimum ở Nhật Bản cũng là loài ngẫu phối và được xem là một ví dụ của tiến hoá chồng chéo (sympatric speciation), nơi loài mới hình thành trong cùng một khu vực với tổ tiên của nó.
Loài ong sa mạc Amegilla dawsoni cũng thuộc nhóm giao phối ngẫu nhiên, nhưng mức độ hạn chế hơn nhiều so với chuồn chuồn chuồn ngô đã đề cập, do sự phân bố của loài này trên sa mạc rất hạn chế, bởi môi trường sống khắc nghiệt làm giảm khả năng phân bố của chúng.
- Giao phối lựa chọn (assortative mating - loại giao phối không ngẫu nhiên).
- Giao phối gần (inbreeding - giao phối cận huyết).
- Tự thụ phấn (self-pollination).
- Chọn lọc giới tính (sexual selection).
- Di truyền học quần thể (population genetics).
