Podstawy genetyki populacji

Podstawy genetyki populacji
Genetyka mendlowska i ewolucja
Syntetyczna teoria ewolucji
} 
Pierwsza synteza: połączenie teorii ewolucji Darwina z
genetyką mendlowską na poziomie populacji
} 
} 
} 
2
W naturalnych populacjach występują różne allele genów
Częstość cech fenotypowych w populacji zależy od częstości
alleli i genotypów
Ewolucja jako zmiana częstości alleli w populacji z
pokolenia na pokolenie
Populacja
} 
Grupa krzyżujących się ze sobą osobników oraz ich
potomstwo
} 
Zbiór wszystkich alleli populacji – pula genowa
3
Populacja w stanie równowagi
} 
} 
} 
} 
} 
4
Liczebność populacji bardzo duża (N ~ ∞)
Całkowicie losowe krzyżowanie (panmiksja)
Sukces reprodukcyjny nie zależy od genotypu genu A
Brak migracji
Nie zachodzą mutacje zmieniające A1 w A2 i vice versa
Równowaga Hardy’ego-Weinberga
Jeżeli częstości alleli A1 i A2 to odpowiednio p i q
to częstości genotypów
A1A1
A1A2
A2A2
5
p2
pq + qp = 2pq
q2
Równowaga Hardy’ego-Weinberga
W populacji będącej w równowadze H-W częstości
alleli nie zmieniają się
}  Nie przebiega ewolucja
}  Mechanizmy zaburzające równowagę H-W mogą być
mechanizmami ewolucji
} 
6
Mechanizmy zmieniające częstość alleli
} 
} 
} 
} 
7
Mutacje
Dobór
Migracje
Dryf
Dobór
Dostosowanie (w) – prawdopodobieństwo odniesienia
sukcesu reprodukcyjnego przez osobnika o danym
genotypie
A1A1 : w11
A1A2 : w12
A2A2 : w22
w=1–s
gdzie s to współczynnik selekcji
Nie ma znaczenia, czy chodzi o prawdopodobieństwo
przeżycia, czy o liczbę wyprodukowanych gamet, czy o
kondycję potomstwa itp.
} 
8
“walka o byt” – uproszczona i niekiedy myląca metafora
Dobór zmienia częstość alleli
9
Dobór – model ogólny
Dostosowanie (w)
A1A1 – w11
A1A2 – w12
A2A2 – w22
Średnie dostosowanie populacji:
w = p 2 w11 + 2 pqw12 + q 2 w22
Nowe częstości genotypów
A1A1
A1A2
2 pqw12
p 2 w11
w
w
10
A2A2
q 2 w22
w
Silna i słaba selekcja - symulacje
11
Przykład empiryczny
12
CCR5 i AIDS u człowieka
} 
} 
CCR5 koduje receptor cytokin
Jest wykorzystywany jako koreceptor przez wirusa HIV
13
Allel CCR5-Δ32
Rzadko spotykany
}  Homozygoty Δ32/Δ32 są oporne na infekcję HIV
}  Allel najczęściej występuje w Europie, w Afryce jest
rzadki
} 
14
Allel CCR5-Δ32
Epidemia AIDS trwa zbyt krótko, by wpłynąć na
częstości allelu (u człowieka 1 pokolenie to ~25 lat)
}  Możliwe przyczyny takiego rozmieszczenia
} 
} 
} 
} 
} 
Nadaje częściową oporność na inny patogen (np. dżuma)
Dryf genetyczny – allel pojawił się w Skandynawii i
rozprzestrzeniał po Europie podczas najazdów Wikingów
(VIII-X w.)
Homozygoty Δ32/Δ32 są bardziej podatne na infekcję
wirusem gorączki Zachodniego Nilu – kontrselekcja w
Afryce
Czy presja selekcyjna HIV spowoduje znaczący wzrost
częstości allelu Δ32 u człowieka?
15
Czy presja selekcyjna HIV spowoduje znaczący wzrost
częstości allelu Δ32 u człowieka?
} 
Wysoka częstość początkowa i silny dobór
} 
} 
p = 0,2 (najwyższa notowana wartość)
25% osobników +/+ i +/Δ32 umiera na AIDS nie wydawszy
na świat potomstwa
A1A1: w11 = 1
A1A2: w12 = 0,75
A2A2: w22 = 0,75
16
Czy presja selekcyjna HIV spowoduje znaczący wzrost
częstości allelu Δ32 u człowieka?
} 
} 
p = 0,2 (najwyższa notowana wartość)
25% osobników +/+ i +/Δ32 umiera na AIDS nie wydawszy
na świat potomstwa
Wartości te nie są realistyczne
} 
} 
17
p = 0,2 tylko w niektórych
populacjach w Europie
(Aszkenazyjczycy)
25% śmiertelność tylko w niektórych
rejonach Afryki (Botswana,
Namibia, Zmimbabwe)
Czy presja selekcyjna HIV spowoduje znaczący wzrost
częstości allelu Δ32 u człowieka?
} 
Wysoka częstość początkowa i słaby dobór
} 
} 
p = 0,2 (najwyższa notowana wartość)
0,5% osobników +/+ i +/Δ32 umiera na AIDS nie
wydawszy na świat potomstwa
A1A1: w11 = 1
A1A2: w12 = 0,995
A2A2: w22 = 0,995
18
Czy presja selekcyjna HIV spowoduje znaczący wzrost
częstości allelu Δ32 u człowieka?
} 
} 
p = 0,2 (najwyższa notowana wartość)
0.5% osobników +/+ i +/Δ32 umiera na AIDS nie
wydawszy na świat potomstwa
Wartości te są realistyczne dla
Europy
19
Czy presja selekcyjna HIV spowoduje znaczący wzrost
częstości allelu Δ32 u człowieka?
} 
Niska częstość początkowa i silny dobór
} 
} 
p = 0,01
25% osobników +/+ i +/Δ32 umiera na AIDS nie wydawszy
na świat potomstwa
A1A1: w11 = 1
A1A2: w12 = 0,75
A2A2: w22 = 0,75
20
Czy presja selekcyjna HIV spowoduje znaczący wzrost
częstości allelu Δ32 u człowieka?
} 
} 
p = 0,01
25% osobników +/+ i +/Δ32 umiera na AIDS nie wydawszy
na świat potomstwa
Wartości te są realistyczne dla
niektórych części Afryki
21
Dobór i dominacja allelu
Selekcja przeciwko allelowi recesywnemu
Dostosowanie (w)
} 
A1A1: w11 = 1
A1A2: w12 = 1
A2A2: w22 = 1 - s
p = 0,01
A1A1: w11 = 1
A1A2: w12 = 1
A2A2: w22 = 0,4
22
Dobór i dominacja allelu
Selekcja przeciwko allelowi recesywnemu
Dostosowanie (w)
} 
A1A1: w11 = 1
A1A2: w12 = 1
A2A2: w22 = 1 - s
p = 0,01
A1A1: w11 = 1
A1A2: w12 = 1
A2A2: w22 = 0,4
23
Dobór i dominacja allelu
Selekcja przeciwko allelowi dominującemu
Dostosowanie (w)
} 
A1A1: w11 = 1
A1A2: w12 = 1 - s
A2A2: w22 = 1 - s
p = 0,01
A1A1: w11 = 1
A1A2: w12 = 0,4
A2A2: w22 = 0,4
24
Dobór i dominacja allelu
Selekcja przeciwko allelowi dominującemu
Dostosowanie (w)
} 
A1A1: w11 = 1
A1A2: w12 = 1 - s
A2A2: w22 = 1 - s
p = 0,01
A1A1: w11 = 1
A1A2: w12 = 0,4
A2A2: w22 = 0,4
25
Dobór i dominacja allelu
Tempo zmian zależy od częstości genotypu
podlegającego selekcji w populacji
}  Tempo selekcji przeciwko allelowi recesywnemu spada
wraz ze spadkiem jego częstości
} 
} 
} 
26
Liczba homozygot spada z kwadratem częstości allelu
Większość puli rzadkiego allelu jest w heterozygotach
Konsekwencje dla człowieka
} 
} 
Czy można wyeliminować rzadkie cechy recesywne?
Eugenika
} 
} 
} 
program poprawy puli genowej populacji
XIX do połowy XX w.
Przymusowe sterylizacje
} 
} 
27
64 000 osób w USA (1907-1963)
>60 000 osób w Szwecji (1934-1975)
Eugenika
Pomijając kwestie etyczne – czy to ma sens?
}  Przymusowe sterylizacje w USA – “opóźnienie
umysłowe”, ~1% populacji, q = 0,1
} 
Po 10 pokoleniach
q = 0,05
Po 40 pokoleniach
q = 0,02
28
Dobór heterozygot
} 
} 
} 
Przewaga heterozygot nad obiema homozygotami –
naddominacja
Przykład: recesywny allel l u Drosophila, homozygoty ll –
letalne
Mimo to, allel utrzymuje się w populacji z p = 0.79,
niezależnie od początkowych wartości p i q
29
Dobór heterozygot
A1A1: w11 = 0,735
A1A2: w12 = 1,0
A2A2: w22 = 0
30
Równowaga
Przy naddominacji (przewaga selekcyjna heterozygot)
ustala się równowaga, dobór stabilizuje obecność obu
alleli w populacji.
31
Przykłady u człowieka
Anemia sierpowata (w obszarach występowania
malarii)
}  Mukowiscydoza (dla najczęstszego allelu ΔF508)
} 
32
Dobór heterozygot
Jeżeli dobór jest skierowany przeciwko heterozygotom, to
doprowadzi to utrwalenia jednego z dwóch alleli
33
Dobór zależny od częstości
Kwiaty Dactylorhiza sambucina to tzw. fałszywy
sygnał – nie zawierają nektaru
Owady po pierwszym kontakcie szukają kwiatu
odmiennego koloru
Sukces reprodukcyjny odwrotnie proporcjonalny
do częstości allelu
34
Dobór zależny od częstości - apostatyczny
} 
Wstężyk (Cepea nemoralis)
} 
} 
Bardzo duża zmienność wzorów i barw skorupki
Selekcja przez drapieżniki – ptaki
} 
35
Uczą się najszybciej rozpoznawać osobniki typowe, co faworyzuje
te nietypowe
Mutacje
W modelu typu H-W (o bardzo dużej liczebności
populacji) same mutacje w niewielkim stopniu
zmieniają częstości alleli
}  Częstość mutacji - µ
} 
p! = p − µ p
q! = q + µ p
Δp = p! − p = −µ p
po n pokoleniach
pn = p0 e− µn
36
µ=10-5
Mutacje i dobór
} 
Mutacje stają się istotną siłą w ewolucji gdy:
} 
} 
37
działa dobór naturalny
działa dryf genetyczny (populacje o skończonym N)
38
Równowaga mutacje-selekcja
Większość mutacji obniża dostosowanie, dobór je
eliminuje
}  Wytwarza się równowaga, utrzymująca w populacji
pulę allelu o szkodliwym działaniu
} 
µ
q̂ =
s
} 
Dla allelu recesywnego
} 
Dla dominującego allelu letalnego
39
q̂ = µ
Migracje
} 
Przepływ alleli z innej populacji, w której częstości
alleli są odmienne
} 
40
np. na skutek odmiennego działania doboru, dryfu itp.
Prosty model
Dopływ alleli z kontynentu do populacji wyspowej
}  Przy braku doboru doprowadzi do wyrównania
częstości alleli obu populacji
} 
41
Równowaga migracja - dobór
} 
Ubarwienie u węży Nerodia
sipedon
} 
} 
} 
Na wyspach dominuje forma
jednolita
} 
} 
} 
forma jednolita: homozygota
recesywna
forma prążkowana: allel dominujący
presja drapieżników – prążkowane
lepiej widoczne na skałach
na lądzie dominuje forma
prążkowana
Migracja powoduje dopływ allelu
dominującego do populacji wysp
42
Parametry symulacji
Początkowe częstości alleli
wyspy p=0; q=1
ląd p=1; q=0
Tempo migracji: 2% na pokolenie z lądu na wyspy
Dostosowanie na wyspach:
A1A1: w11 = 0,9
A1A2: w12 = 0,9
A2A2: w22 = 1
43
Parametry symulacji
Początkowe częstości alleli
wyspy p=0; q=1
ląd p=1; q=0
Tempo migracji: 2% na pokolenie z lądu na wyspy
Dostosowanie na wyspach:
A1A1: w11 = 0,9
A1A2: w12 = 0,9
A2A2: w22 = 1
44
Wsobność
Częstsze krzyżowanie osobników spokrewnionych
}  Jedna z form krzyżowania asortatywnego – preferencji
wobec osobników o zbliżonym genotypie
}  Forma skrajna - samozapłodnienie
} 
45
Wsobność
Krzyżowanie wsobne nie zmienia częstości alleli, ale
wpływa na częstość genotypów.
Populacja wsobna – niedobór heterozygot, nadmiar
homozygot.
46
Współczynnik wsobności
F – prawdopodobieństwo, że oba allele u osobnika są
identyczne przez wspólne pochodzenie
}  Przy samozapłodnieniu (1 pokolenie) F = ½
}  Przy krzyżowaniu rodzeństwa F=1/4
}  Ogólnie częstości genotypów
} 
A1A1
p2(1-F)+pF
} 
A1A2
2pq(1-F)
A2A2
q2(1-F)+qF
Odchylenie liczby heterozygot od przewidywanej
pozwala oszacować wsobność
47
Depresja wsobna
Rzadkie allele recesywne ujawniają się w fenotypach w
populacji
48
Dryf genetyczny a ewolucja
Dobór naturalny nie jest jedynym mechanizmem
kształtującym zmiany ewolucyjne
}  Losowe procesy w populacjach o skończonej liczebności
– dryf genetyczny
} 
49
Dryf genetyczny
W populacjach o skończonej liczebności może
dochodzić do zmian częstości alleli nawet jeżeli nie
działa na nie dobór
}  Nowy allel (mutacja) może się utrwalić w populacji
nawet bez selekcji
} 
} 
} 
50
częściowo (polimorfizm)
całkowicie
Model dryfu
Populacja reprezentowana przez kulki w worku
} 
} 
Losujemy 10 kulek
Uzupełniamy liczbę kulek znowu do 100
} 
} 
} 
} 
50 brązowych i 50 zielonych (allele)
w takiej samej proporcji, jak wylosowane 10 (model losowego
sukcesu reprodukcyjnego)
Efekt:
Działanie dryfu
1. 
2. 
3. 
Zmiana częstości alleli w populacji, może
zredukować zróżnicowanie populacji.
Działa szybciej w małych populacjach.
Może przyczynić się do specjacji
“Wąskie gardło” populacji
1. 
Wąskie gardło (bottleneck)
} 
Epizod znacznego zmniejszenia
liczebności populacji
Znaczenie dla gatunku
} 
Wąskie gardło znacznie zmniejsza
różnorodność genetyczną populacji przez
dryf i wsobność
} 
Ogranicza to możliwości adaptacji do
środowiska i stwarza zagrożenie dla
populacji
} 
Słoń morski północny
Gdy liczebność populacji spadnie
poniżej wartości krytycznej, gatunku
nie da się utrzymać
} 
54
główne zagrożenie – choroby zakaźne
Gepard
Słoń morski północny
} 
Polowania w XVIII-XIX wieku zmniejszyły liczebność
do <100 sztuk
} 
} 
} 
} 
Na początku XX wieku jedna kolonia u wybrzeży Meksyku
W XX wieku pod ochroną
Obecnie >100 000 sztuk
Małe zróżnicowanie genetyczne
55
Efekt założyciela
} 
Mała grupa oderwana od macierzystej populacji –
efekt wąskiego gardła
} 
} 
kolonizacja nowych siedlisk
fragmentacja zasięgu
Redukcja różnorodności allelicznej
}  Powstaje populacja, w której częstości alleli mogą się
znacznie różnić od obserwowanych w populacji
macierzystej
} 
56
Efekt założyciela
} 
} 
} 
Nowa populacja powstająca z
niewielkiej liczby osobników może
znacząco różnić się częstościami alleli
od populacji wyjściowej
U człowieka – niektore rzadkie choroby
genetyczne występują częściej w
pewnych grupach etnicznych
Utrata różnorodności genetycznej
człowieka – seria efektów
założycielskich
} 
57
Im dalej od Afryki, tym mniejsza
różnorodność
Wyspa niewidzących kolorów
} 
} 
} 
W 1775 wyspę Pingelap spustoszył tajfun, zginęło 90% ludności,
ocalało ~20 osób
Wśród ocalałych był władca Nahnmwarki Mwanenised, który był
nosicielem rzadkiej recesywnej mutacji powodującej achromatopsję
Obecnie 10% ludności wyspy nie widzi barw, a 30% to nosiciele
} 
} 
Dla porównania, w USA choroba występuje z częstością 1:33 000 osób
Achromatopsja to nie to samo, co daltonizm!
58
Dryf genetyczny
} 
Dryf genetyczny jest błędem próby przy losowaniu
skończonej liczby gamet z populacji
Dla p=0,6; N = 10
59
Dryf a wielkość populacji
Efekty dryfu genetycznego są wyraźniejsze w
populacjach o mniejszej wielkości
}  Z czasem dryf doprowadzi do utraty jednego z alleli i
utrwalenia drugiego – utrata heterozygotyczności
} 
60
61
Utrata heterozygotyczności
} 
Przy braku działania doboru dryf
doprowadzi do utraty jednego allelu
i utrwalenia (fiksacji) drugiego
} 
Może powodować powstanie
populacji odmiennych genetycznie,
bez udziału doboru
62
Utrata heterozygotyczności
t
"
1 %
H t = H 0 $1−
'
# 2N &
S. Wright, 1931
Ht =
63
1
1
H 0 dla t = −2N ⋅ ln( ) ≈ 1, 39N
2
2
czas półtrwania heterozygotycznności
Efektywna wielkość populacji
We wszystkich modelach zakładaliśmy panmiksję –
jednakowe prawdopodobieństwo wydania potomstwa
przez każdego osobnika
}  Rzeczywiste populacje nie spełniają tego warunku
} 
} 
} 
64
nierównomierne stosunki płci (haremy)
zróżnicowanie sukcesu reprodukcyjnego
Efektywna wielkość populacji
} 
Efektywna wielkość populacji Ne jest to liczebność
idealnej populacji panmiktycznej, w której tempo dryfu
byłoby takie same, jak w badanej populacji o
rzeczywistej liczebności N
} 
We wszystkich dotychczasowych rozważaniach podając
N tak naprawdę mieliśmy na myśli Ne
65
Efektywna wielkość populacji
Ne można zbadać analizując neutralne polimorfizmy w
populacji i porównać z N (zliczeniem osobników)
}  Przykłady Ne/N
} 
} 
} 
} 
66
kot domowy: 0,4
traszka grzebieniasta: 0,16
grizzly: 0,27
Przykład eksperymentalny
N = 10, ale spadek heterozygotyczności jak dla N = 9
67
Utrwalenie allelu
Prawdopodobieństwo utrwalenia konkretnego allelu
}  W populacji N osobników diploidalnych jest 2N alleli
}  Utrwalenie oznacza, że wszystkie allele obecne w
populacji pochodzą od jednego
}  Prawdopodobieństwo tego jest 1/2N
}  Jeżeli częstość allelu jest p, to wyjściowo jest 2Np
kopii
}  Czyli prawdopodobieństwo utrwalenia wynosi:
2Np×1/2N = p
68
Dryf i mutacje
} 
} 
} 
} 
Mutacja powoduje powstanie nowego allelu
Przy założeniu braku doboru (neutralność)
Prawdopodobieństwo, że nowy allel się utrwali wynosi
1/2N
Utrwalanie się kolejnych mutacji powoduje ewolucję
populacji – ewolucja neutralna
69
Tempo ewolucji neutralnej
Prawdopodobieństwo utrwalenia mutacji neutralnej: 1/2N
Prawdopodobieństwo powstania zmutowanego allelu: 2Nµ
(µ - tempo mutacji)
Prawdopodobieństwo powstania i utrwalenia się
zmutowanego allelu (tempo ewolucji neutralnej):
1
2N µ ⋅
=µ
2N
70
Czas i częstość utrwalania alleli neutralnych
Tempo ewolucji neutralnej odpowiada częstości mutacji
}  Czas od powstania do utrwalenia mutacji średnio 4N
(2N u haploidów)
} 
71
Ewolucja neutralna
Dryf zmniejsza różnorodność alleli (prowadzi do
utrwalania jednego z alleli)
}  Mutacje powodują powstawanie nowych alleli
}  Dzięki temu różnorodność zostanie zachowana, ale
skład konkretnych alleli się będzie zmieniał
} 
72
Dryf i dobór
} 
Dryf może doprowadzić do utraty allelu korzystnego,
albo do utrwalenia allelu niekorzystnego
} 
Równowaga między dryfem a doborem zależy od
wielkości populacji i siły (współczynnika) selekcji
Prosty model (kodominacja)
A1A2
A1A2
w
1
1+s
} 
73
A2A2
1+2s
Dryf i dobór
w
Prosty model (kodominacja)
A1A2
A1A2
1
1+s
A2A2
1+2s
Model nie jest trywialny do wyprowadzenia (Kimura
1962)
Rezultat:
−4 N e sq
1− e
P=
−4 N e s
1− e
74
Dryf i dobór
−4 N e sq
1− e
P=
−4 N e s
1− e
Gdy s ≈ 0 to P ≈ q (prawdopodobieństwo utrwalenia
allelu neutralnego jest równe jego częstości)
75
Dryf i dobór – allele nieznacznie korzystne
} 
} 
Jeżeli s > 0 i N jest duże to P ≈ 2s
98% mutacji o s = 0,01 się nie utrwali
76
Dryf i dobór - przykład
Prawdopodobieństwa utrwalenia mutacji
Wielkość
populacji
Mutacja
neutralna
Mutacja
korzystna (s =
0,01)
Mutacja
niekorzystna
(s = -0,001)
1000
0,05%
2%
0,004%
10000
0,005%
2%
~10-20
77
Dryf i dobór
} 
Tempo utrwalania mutacji neutralnych
1
2N µ ⋅
=µ
2N
} 
Tempo utrwalania mutacji korzystnych
2N µ ⋅ 2s = 4Nsµ
78
Dryf i dobór - dynamika
79
Dryf i dobór - podsumowanie
Większość mutacji (korzystnych, neutralnych i
niekorzystnych) nie utrwali się w populacji
}  Gdy dobór przeciwko allelowi niekorzystnemu jest
nieznaczny mutacja szkodliwa jest efektywnie
neutralna – zostanie utrwalona z
prawdopodobieństwem takim, jak neutralna
}  Dobór jest nieznaczny gdy:
} 
1
s≤
4N e
80
Dryf i dobór – podsumowanie
Gdy Ne jest duże, mutacje szkodliwe są skutecznie
usuwane
}  Nawet gdy Ne jest duże, wiele mutacji korzystnych jest
traconych, jeżeli s nie jest bardzo duże
} 
81
Modele wielogenowe
82
Modele wielogenowe
} 
Efekty związane ze sprzężeniem loci
} 
} 
} 
równowaga i nierównowaga sprzężeń
zmiatanie selekcyjne i genetic hitchhiking
Cechy wielogenowe i wieloczynnikowe
} 
} 
83
loci cech ilościowych (QTL)
supergeny
Sprzężenia i równowaga sprzężeń
} 
Równowaga sprzężeń – genotyp w jednym locus jest
niezależny od genotypu w drugim
} 
Haplotyp – genotyp (zbiór alleli) dla wielu loci danego
chromosomu (lub gamety)
84
Równowaga sprzężeń
85
Równowaga sprzężeń
} 
W populacji będącej w stanie równowagi częstość
haplotypu to iloczyn częstości alleli
A
p
a
q
Haplotypy
AB Ab
ps
pt
86
B
s
b
t
aB
qs
ab
qt
Nierównowaga sprzężęń
87
Nierównowaga sprzężeń
} 
Nielosowa korelacja genotypu (allelu) w jednym locus
z allelem w drugim locus
} 
Współczynnik nierównowagi D
D = gAB gab − gAb gaB
gdzie gAB to częstość haplotypu AB itd.
} 
D przyjmuje wartości od -1/4 do +1/4, dla populacji w
równowadze sprzężeń D = 0
88
Inna miara nierównowago sprzężeń
Korelacja alleliczna r
r=
D
pqst
gdzie p, q, s, t to częstości alleli (p i q w locus A, s i t w
locus B).
Wartości od -1 do +1.
Czasmi podawana też wartość r2
89
Skąd bierze się nierównowaga sprzężeń
} 
Migracje
} 
Dobór na genotyp wielu loci
} 
} 
} 
efekty kumulatywne
supergeny
Kombinacja doboru w jednym z loci i dryfu
90
Hitch-hiking i zmiatanie selekcyjne
W jednym locus pojawia się korzystna mutacja
}  Dobór naturalny szybko utrwala ten korzystny allel
}  Wraz z nim utrwalają się neutralne (a nawet
niekorzystne) allele w loci blisko sprzężonych –
genetic hitch-hiking
}  W sąsiedztwie niedawno utrwalonego korzystnego
allelu obserwuje się zmniejszoną różnorodność
alleliczną – zmiatanie selekcyjne (selective sweep)
} 
91
Zmiatanie selekcyjne
92
© Nature Edutaction, 2008
Ślady zmiatania selekcyjnego
93
Zmiatanie selekcyjne jest zjawiskiem
krótkotrwałym
Powstała w wyniku zmiatania selekcyjnego
nierównowaga sprzężeń z czasem zanika na skutek
rekombinacji i kolejnych mutacji
D! = D − rD = D(1− r)
94
Procesy płciowe redukują nierównowagę
sprzężeń
} 
Tempo zaniku zależy od odległości genetycznej loci
95
Zastosowanie
} 
Zakładając, że mutacja korzystna pojawiła się w
populacji jednokrotnie, badanie różnorodności
neutralnych alleli (markerów) w pobliżu locus mutacji
pozwoli oszacować wiek mutacji.
} 
Podobny efekt daje też epizod wąskiego gardła
liczebności populacji – badając nierównowagę sprzężeń
można badać historię demograficzną populacji
96
Wykrywanie doboru dodatniego
} 
Pojawienie się nowej mutacji tworzy nierównowagę
sprzężeń
} 
Jeżeli nierównowaga jest wyraźna, to oznacza to, że
mutacja pojawiła się niedawno (rekombinacja nie
zdążyła jej zaburzyć)
} 
Jeżeli taka niedawna mutacja ma wysoką częstość w
populacji, to znaczy, że utrwalał ją dobór dodatni
97
Dryf i dobór - dynamika
98
Przykład – G6PD
} 
Różne allele genu dehydrogenazy glukozo-6-fosforanu
(G6PD)
99
Przykład – G6PD
Allel G6PD-202A wykazuje ślady doboru dodatniego
(zmiatanie selekcyjne)
}  Oporność na malarię
} 
100