DSCN6282 (Kopiowanie)

264

Biologia - repetytorium dla kandydatów na

akadei

6.12. Genetyka populacji

Mianem populacji określamy pewną liczbę osobników Jednego gatunku, zasiedlających jakiś obszar i tworzących na tym obszarze

pewną biologiczną całość___

W odniesieniu do ludzi możemy zatem mówić o populacji wielkiego miasta (np Rzymu. Warszawy, Nowego Jorku), kraju, kontynentu. Populacje mogą być małe lub duże. Mogą leż zasiedlać małe lub duże terytoria - zależy to głównie od ruchliwości osobników.

Osobniki jednej populacji w zasadzie mogą bez przeszkód i losowo kojarzyć się ze sobą, dając płodne potomstwo (należą przecież do jednego gatunku). Taką populację nazywamy mcndlowską. Jeżeli jest ona dostatecznie duża, to osobniki homozygotycznc i hetcruzygotycznc w stosunku do allcli danych genów będą w kolejnych pokoleniach występować w tych samych proporcjach liczbowych. Stwierdzili to niezależnie od siebie w 1908 roku matematyk Hardy i lekarz Wfeinberg.

/.pndnle z prawem llardy'ego-Welnberga częstość występowania różnych genotypów w populacji jest stała i zależna jedynie od częstości występowania allcli w danej populacji.

Prawo to stosuje się do dużych, mendlowskich populacji. Dla przypadków występowania dwóch alleli rozkład genotypów w populacji możemy przedstawić matematycznie jako kwadrat dwumianu.

Genetyka współczesna tłumaczy ten fakt następująco. Załóżmy, że badamy populację ślimaka ogrodowego (Cepaea hortensis) na terenie występowania, np. w Polsce. O ubarwieniu muszli tego mięczaka decyduje para allcli: A (jednolicie ubarwiona) i a (pasiasta) - por. tyc. 6-17. Każdy osobnik w danej populacji może mieć zatem albo genotyp AA, albo Aa bądź też aa; innej możliwości nie ma. Jeżeli wymienione wyżej genotypy występują w populacji w stosunku W - AA: W - Aa: 'A - aa, jeśli poza tym kojarzenie par w populacji jest losowe i płodność krzyżówek jest mniej więcej jednakowa, to stosunek ten w następnych pokoleniach też będzie wynosił !4 : Vi: 14.

Możemy ilość genów A i a w populacji ślimaka oznaczyć odpowiednio symbolami p (ilość genów A) i q (ilość genów a). Wówczas p + q - I (ponieważ każdy gen musi być albo p albo q). W każdym . pokoleniu określona liczba p plemników zawierających czynnik A i pewna liczba q plemników zawierających czynnik a zapładnia liczbę p jaj z czynnikiem A i liczbę q jaj posiadających gen a. W ten sposób: (pA + qa) x (pA + qa>” (pA + ąaj². Kwadrat dwumianu rozwinięty matematycznie przybiera postać: p² AA + 2 pq Aa+q²aa. Oznacza to, że w każdym pokoleniu liczba heterozygot będzie dwukrotnie wyższa niż liczba homozygot dominujących i niż liczba homozygot recesywnych.

Matematyczna formuła prawa Hardy’ego-Weinberga pozwala na obliczenie częstości występowania poszczególnych alleli w populacji. Jeżeli znamy wartość p¹ (częstość genotypu AA) i lub wartość (f (częstość genotypu aa), możemy obliczyć częstość pozostałych genotypów. Jedynym warunkiem jest, aby cecha była determinowana jedną parą genów (gdy liczba alleli jest większa, stosujemy inne wzory). Na przykładalbinizm, polegający na niewytwarzaniu melaniny - barwnika skóry (por. lyc.

6-41) występuje w populacjach ludzkich z częstością I /20 000. Jest to cecha rccesywna, a więc ujawnia się jedynie u homozygot. Zatem częstość występowania homozygot (wartość q*) wynosi 1/20 000. Obliczamy q jako pierwiastek z ą²: wynosi on w przybliżeniu I /141. Następnie obliczamy p, wychodząc ze wzoru: I - q • p (bo: p ■* q= l):p= 140/141. Możemy teraz korzystając ze wzoru Hordy ’ego-Wcinbcrga - obliczyć częstość występowania heterozygot Aa (czyli ludzi przenoszących gen albin izmu, lecz nie ujawniających go): 2 pq = 2 x 140/141 x 1/141 - 1/70. A zatem co 70 człowiek nie będący albinosem jest nosicielem genu wurunkująccgo albinizm. Jak obliczył H.J. Muller, ptzeciętiuc biotąc każdy człowiek jem nosicielem mniej więcej 8 genów recesywnych. które ze społecznego punka* widzenia tą niepożądane.