Genetyka populacji

advertisement
Bliskie Spotkanie z Biologią
Genetyka populacji
Plan wykładu
1)
2)
3)
4)
5)
Częstości alleli i genotypów w populacji
Prawo Hardy’ego-Weinberga
Dryf genetyczny
Efekt założyciela i efekt wąskiego gardła
Podsumowanie
Częstości alleli w populacji
3 × 2 + 6 × 1 = 12 kopii „czerwonego” allelu
3 × 2 + 6 × 1 = 12 kopii „zielonego” allelu
2 × 12 = 24 kopii obu alleli
Frekwencja (częstość) allelu w populacji to proporcja liczby kopii tego allelu
do liczby kopii wszystkich (obu) alleli w populacji:
częstość(„czerwony”) = p = 12 / 24 = 0.5
częstość(„zielony”) = q = 12 / 24 = 0.5
p+q=1
Częstości alleli w populacji
3 × 2 + 6 × 1 = 12 kopii „czerwonego” allelu
3 × 2 + 6 × 1 = 12 kopii „zielonego” allelu
2 × 12 = 24 kopii obu alleli
częstości alleli w populacji:
p = D + H/2
q = R + H/2 (lub q = 1 – p)
gdy
D – częstość homozygot dominujących (3 „czerwone homozygoty” / 12 osob.)
R – częstość homozygot recesywnych (3 „zielone homozygoty” / 12 osob.)
H – częstość heterozygot (6 „czerwono-zielonych heterozygot” / 12 osob.)
D+H+R=1
(częstości wszystkich genotypów sumują się do 1)
G.H. Hardy
W. Weinberg
Prawo Hardy’ego - Weinberga
Pojedynczy cykl życia diploidalnej i rozmnażającej się
płciowo populacji
1n
2n
Faza haploidalna (1n) populacji (pula genowa)
Jeżeli pula genowa jest nieskończenie liczna, to…
prawdopodobieństwo jednoczesnego wylosowania komórki
jajowej (♀) z allelem A i plemnika (♂) z allelem A wynosi
Pr(♀=A, ♂=A) = p × p
Podobnie:
Pr(♀=A, ♂=a) = p × q
Pr(♀=a, ♂=A) = q × p
Pr(♀=a, ♂=a) = q × q
AA
Aa
aa
p2
2pq
q2
Jeżeli populacja spełnia następujące warunki:
1. Nieskończona liczebność
2. Brak mutacji
3. Brak migracji
4. Brak doboru/selekcji
5. Dyskretne pokolenia (nie zachodzące)
6. Obupłciowość i zdolność do samozapłodnienia
Wówczas częstości alleli pozostają bez zmian
(tzw. stan równowagi Hardy’ego-Weinberga)
Zastosowanie prawa Hardy’ego-Weinberga (H-W)
Zakładając, że populacja spełnia warunki H-W
Jeżeli znane są częstości alleli to proporcje genotypów
wynoszą:
D = p2 H = 2pq i R = q2
W przypadku cech uwarunkowanych według pełnej dominacji
q2 = R
=> q = √R i p = 1 – q
Przykład:
Wśród rasy białej populacji ludzkiej 84% osób ma czynnik krwi Rh +
(uwarunkowany dominującym genem D). Jaka będzie częstość
genotypów DD i Dd, jeśli kojarzenie jest losowe? Jaka będzie
częstość genów D i d, pod tym samym założeniem?
D – cz. genotypu DD
H – cz. genotypu Dd
R – cz. genotypu dd
D + H = 0.84
R = 1 – 0.84 = 0.16
q – częstość allelu recesywnego (d)
q = √R = √0.16 = 0.4
p = 1 – q = 1 – 0.4 = 0.6
N≈∞
Wielkość populacji (N)
http://ekoblogia.pl/energia-z-blota-w-zasiegu-reki
N >> 1000
średnio
N ≈ 45 / populację
http://www.survoldefrance.fr/
Z ekologicznego punktu widzenia właściwością populacji jest
całkowita liczebność (wielkość) populacji.
Ograniczenie miejsca
Ograniczenie zasobów pokarmowych
Presja drapieżców
Z genetycznego punktu widzenia właściwością populacji jest
efektywna liczebność (wielkość) populacji, która wiąże się ze
zdolnością do przekazywania informacji genetycznej (poprzez reprodukcję).
Efektywna wielkość populacji jest to
wielkość populacji idealnej, w której każdy
osobnik ma jednakowy udział w reprodukcji
Ograniczona wielkość populacji
powoduje losowe zmiany w częstości
alleli.
Zmiany te postępujące w czasie mogą
spowodować utrwalenie (p = 1) lub
utratę (p = 0) danego allela.
Tempo zmian jest odwrotnie
proporcjonalne do wielkości populacji.
Losowe zmiany częstości alleli będące
efektem niewielkiej liczebności
populacji nazywamy dryfem
genetycznym.
Główna populacja:
Przeważają osoby z
normalnym owłosieniem
głowy
Łysi stanowią 3 / 27
całej populacji
Kolonizacja
niezaludnionego
obszaru:
Przeważają osoby z
normalnym owłosieniem
głowy
Łysi stanowią 3 / 8
populacji założycielskiej
Okres wzrostu
populacji:
Losowe kojarzenie
Okres wzrostu
populacji:
Dryf genetyczny
powoduje wzrost
proporcji łysych
Okres wzrostu
populacji:
Dryf genetyczny
powoduje wzrost
proporcji łysych
Populacja
ustabilizowana:
Proporcja łysych 29/36
Kataklizm
demograficzny:
Czynnik redukujący
liczebność działa losowo
(bez względu na
fenotyp)
Zredukowana
populacja:
Proporcja łysych: 3/5
Okres wzrostu
populacji:
Kojarzenie losowe
Okres wzrostu
populacji:
Kojarzenie losowe –
przewaga łysych
Jako efekt kataklizmu…
Okres wzrostu
populacji:
Dryf genetyczny działą
bezkierunkowo – tu
zwiększając proporcję
owłosionych
Okres wzrostu
populacji:
Proporcja łysych: 7/19
Efekt założyciela
Efekt założyciela:
skutek szczególnej postaci dryfu genetycznego zachodzący, gdy populacja w
przeszłości przeszła przez stadium zredukowanej liczebności wskutek kolonizacji
nowego terytorium przez niewielką liczbę osobników
Efekt wąskiego gardła
Efekt wąskiego gardła:
skutek szczególnej postaci dryfu genetycznego zachodzący, gdy populacja w
przeszłości przeszła przez stadium zredukowanej liczebności wskutek katastrofy
demograficznej
Film w całości dostępny na stronie serwisu YouTube pod tytułem
„Founder Effect, Bottle Necking, and Genetic Drift „
Link:
http://www.youtube.com/watch?v=Q6JEA2olNts
Przykład efektu założyciela:
W 1814 roku 15 Brytyjczyków zasiedliło wyspę Tristan da Cunha na południowym
Atlantyku. Wśród założycieli jeden cierpiał na rzadką dziedziczną chorobę wzroku
(retinopatia barwnikowa). W latach 60-tych XX w. spośród 240 potomków
dawnych założycieli aż 4 cierpiało na tę przypadłość.
Częstość recesywnego genu retinopatii
0.15
0.1
0.05
0
Tristan
Populacja ogółem
Genetyka populacji
• Podejmuje problemy dziedziczenia z perspektywy
populacji
• Łączy darwinowską teorię ewolucji z mendlowską
teorią dziedziczenia
• Rozważa ewolucję jako zmianę częstości alleli,
któta następuje w efekcie działania 4 głównych
czynników: doboru naturalnego, dryfu
genetycznego, migracji i mutacji.
• Pozwala badać historię populacji i gatunków na
podstawie zmienności genetycznej (zapisanej w
sekwencji DNA)
Download
Random flashcards
ALICJA

4 Cards oauth2_google_3d22cb2e-d639-45de-a1f9-1584cfd7eea2

bvbzbx

2 Cards oauth2_google_e1804830-50f6-410f-8885-745c7a100970

66+6+6+

2 Cards basiek49

Pomiary elektr

2 Cards m.duchnowski

Create flashcards