INS Genetyka_07

Cz II. ELEMENTY GENETYKI POPULACYJNEJ
 
 

1. Częstości genów i genotypów

2. Reguła Hardy’ego-Weinberga

3. Wpływ czynników kształtujacych częstości

genów

•

doboru naturalnego,

•

mutacji

•

migracji

- polega na zróżnicowanych

reprodukcji

i

przeżywaniu

osobników różniących się cechami

dziedzicznymi
- powoduje zmiany częstości genów
- podstawa teorii ewolucji
- pozbawiony celu
- dobór działa lokalnie w obrębie genomu – na te
geny, które odpowiedzialne są za kształtowanie cech
będących pod jego działaniem doboru
- dobór ma wiele składników, które należy rozważyć
badając dostosowanie

Dobór naturalny

Dobór naturalny

reprodukcja

i

przeżywanie

R – współczynnik reprodukcji netto. Liczba

potomków (B) przypadających na jednego
osobnika, którzy to potomkowie dożywają do
kolejnej reprodukcji. (S)

S – prawdopodobieństwo przeżycia
B – liczba potomków

R = B x S

Jeśli R = 1 to co to oznacza
dla liczności populacji?

Co jeśli R > 1 a co jeśli R <
1 ???

Czy możliwe są dwa fenotypy o
takim samym R ale różnych B i S?
Przykłady? Jaki to populacje?

Dobór naturalny

Dostosowanie W, w, w

śr

• zdolność do przeżycia i wyprodukowania potomstwa
• dostosowanie często mierzy się liczbą potomków dożywających

wieku rozmnażania i rozmnażających się

• tempo wzrostu u organizmów jednokomórkowych (bakterie,

drożdże)

• bezwzględne (W) mierzy się np. tempem wzrostu liczebności

danego genotypu (czyli jest to równa R)

• w analizie doboru znaczenie ma dostosowanie względne (w),

mierzone w stosunku do genotypu o najwyższym dostosowaniu

• dostosowanie średnie (to średnia dostosowań wszystkich

genotypów ważona przez ich częstości w populacji

FAWORYZOWANE PRZEZ
DOBÓR

ELIMINOWANE PRZEZ
DOBÓR

Zadania
1. Osobniki o genotypie DD dają średnio 10 potomków, Dd 8, a

dd 4 (Załóż prawdopodobieństwo przeżycia S = 1). Podaj
wartości dostosowania i współczynniki doboru dla
poszczególnych genotypów.

2. U pewnego gatunku owadów, których samice dają raz w życiu

20 osobników potomnych (w proporcji samice: samce =
0,5) występują dwa fenotypy: osobniki ciemne z genotypów
AA i Aa oraz jasne homozygoty recesywne aa. Do czasu
reprodukcji przeżywa tylko 10% osobników ciemnych i 3%
osobników jasnych. Oblicz współczynnik reprodukcji netto,
dostosowanie względne, oraz współczynnik doboru dla
każdego z trzech genotypów.

Ogólny model doboru ze stałym

dostosowaniem

Locus z dwoma allelami A

1

i A

2

o częstościach p i q

genotyp

A

1

A

1

A

1

A

2

A

2

A

2

częstość

p

2

2pq

q

2

dostosowanie (względne)

w

11

w

12

w

22

dostosowanie średnie
populacji

• interesują nas zmiany częstości alleli z pokolenia na pokolenie,

częstość allelu po doborze wynosi

• zmiana częstości allelu po jednym pokoleniu

• Szybkość zmiany częstości allelu zależy od

wariancji częstości

alleli i

różnic w dostosowaniu

między genotypami

22

2

12

11

2

2

w

q

pqw

w

p

w











w

qw

pw

p

w

q

pqw

w

p

pqw

w

p

p

12

11

22

2

12

11

2

12

11

2

2

'



















 







w

w

w

q

w

w

p

pq

w

w

p

qw

pw

p

p

p

p

22

12

12

11

12

11

'





















Zadania
3. U pewnego gatunku owadów, których samice dają raz w

życiu 20 osobników potomnych (w proporcji samice: samce
= 0,5) występują dwa fenotypy: osobniki ciemne z
genotypów AA i Aa oraz jasne homozygoty recesywne aa.
Do czasu reprodukcji przeżywa tylko 10% osobników
ciemnych i 3% osobników jasnych.

A) Oblicz współczynnik reprodukcji netto, dostosowanie, oraz

współczynnik doboru dla każdego z trzech genotypów.

B) oblicz średnie dostosowanie przy założeniu, ze częstość

allelu recesywnego wynosi 70% a następnie oblicz zmianę
w częstości allelu A w wyniku doboru.

Znaczenie mutacji i ich interakcje z doborem w ochronie środowiska

• Regeneracja zmienności genetycznej dzięki mutacjom
• Utrzymywanie zmienności genetycznej
• Obecność mutacji szkodliwych

• Nowe mutacje:
- neutralne
- szkodliwe
- korzystne
- korzystne w pewnych warunkach i w innych niekorzystne

• u= częstość mutacji/locus/pokolenie
• q1 = q + (1-q) u
• Δ q = (1-q)u

Mutacje

Presja mutacyjna

Przykład 1 Szukamy Δ q

q = 0 (brak a);
p = (1-q) = 1

Populacja N = 10

8

mutacja A – a

u -

(częstość mutacji/locus/pokolenie)

u

~ 10

-6

(jeden A na milion zmienia się w a)

tylko allele A = 2N = 2 x 10

8

Δq = u

Zmiana A w a w każdym pokoleniu=
2Nu = 2x10

8

x

10

-6

= 200 alleli A zmieni się w a

Przykład 2

Szukamy Δ q
obecny również allel a: q(a) = 0,3 (p(A) = 0,7)

Populacja N = 10

8

mutacja A – a μ ~ 10

-6

- liczba alleli A = 2N x p = 2x10

8

x 0,7 =1,4 10

8

- w każdym pokoleniu 2x10

8

x 0,7 x 10

-6

= 140 A

będzie a

q

1

= q + (1-q) x

μ

ogólnie

Δ q = (1-q) x

μ

Presja mutacyjna

Δ q = (1-q)

μ

• u = zmiany a A

• v = zmiana A a

•

Δ p = (1-p)v

Δq

Δp

q

v

u

q

e =

u/u+v

Δ q = Δ p

Zadania:
4. W populacji składającej się z miliona osobników, częstość

allelu a wynosi 10%, zaś mutacja allelu A w allel a

przebiega z częstością 10

-4

na allel na pokolenie. Określ

liczbę alleli A, które zmieniły się w allel a w jednym

pokoleniu

5.Częstość mutacji A a wynosi 10

-4

zaś a A 10

-5.

Oblicz

zmianę częstości allelu a w jednym pokoleniu jeśli

częstość początkowa allelu a wynosi 5%?

Znaczenie migracji i ich interakcje z doborem w ochronie środowiska

• Regeneracja zmienności genetycznej dzięki migracjom
• Migracje zapobiegają depresji wsobnej
• Wpływ przepływu genów od spokrewnionych gatunków

(introgresja)

• Utrzymywanie zmienności genetycznej

Migracje

Migracje

)

(

0

1

0

0

1

o

m

d

q

q

m

q

q

mq

mq

q

q













Model zakładający taka sama liczbę imigrantów i emigrantów

m = tempo migracji, = frekwencja osobników o danej częstości genu
q

1

= frekwencja allelu po migracji

q

0

= frekwencja allelu przed migracją

q

m

= frekwencja allelu w populacji oryginalnej migrantów

m

q

m

q

0

q

0

1 -
m

pop.
biorców

q

m

Zadania
6. W populacji składającej się z 1000 osobników częstość

pewnego genu wynosiła 80%. Ile wyniesie częstość tego

genu, jeśli populację opuści 400 osobników, a na ich

miejsce wejdzie 400 osobników, u których częstość tego

genu wynosi 10%?

7. Dla powyższego przykładu oblicz częstość rozpatrywanego

allelu po imigracji 400 osobników, ale bez emigracji z

populacji 400 osobników tubylczych.

8. W populacji liczącej 10000 osobników częstość allelu D

wynosiła 0,5. pewnego razu 30% osobników odeszło w

poszukiwaniu lepszego jutra. Na ich miejsce przybyła taka

sama liczba osobników z sąsiedniej populacji, w której

częstość D wynosiła 10%.
A) Wylicz nowa częstość allelu D w rozpatrywanej

populacji.
B) Jakie będą częstości genotypów (DD, Dd, dd) w tej

populacjo po osiągnięciu stanu równowagi H-W?

Dziękuję

• Powodzenia na egzaminie!

• P.0.1.1. (aula w INoŚ), 03.02.11 o

godz. 10:00,

• POPRAWA:

26.01.11 godz.8:00 – 9:00 sala 2.0.6
27.01.11 godz. 11:00 - 12:00 sala 1.1.3