Ewolucjonizm zaliczenie ćwiczeń

Ewolucjonizm – zaliczenie ćwiczeń

Kumulatywne działanie doboru.

Z losowych nie przystosowawczych mutacji które są jedynie błędami w kopiowaniu informacji genetycznej mogą w wyniku doboru powstać układy o dużym stopniu komplikacji czyli układy bardzo mało prawdopodobne.

Każda zasada może zostać zamieniona z bardzo małym prawdopodobieństwem (równa częstości mutacji) na inna zasadę, a interesujący nas gen powielany jest w wielu kopiach (rozrodczość). Z tych wielu kopii dobór wybiera tylko te, które charakteryzują się wysokim dostosowanie i tylko te dopuszcza do rozrodu, a inne czyli te z niskim dostosowaniem eliminuje.

W efekcie w wyniku kumulatywnego sumowania się drobnych ale korzystnych zmian na, które działa dobór mogą powstać struktury mało prawdopodobne i bardzo skomplikowane ale takie, które zwiększają dostosowanie danego osobnika.

Liczy się jedynie bardziej efektywny sposób replikacji materiału genetycznego jednych form w stosunku do drugich w określonych warunkach środowiskowych.

Należy pamiętać, że nie występuje tu żaden z góry założony plan, a jedyny mechanizm który tutaj działa to ten gdzie dobór faworyzuje osobniki lepiej dostosowane, a eliminuje te o niższym dostosowaniu.

Co to jest odziedziczalność i jak ją można najprościej wyznaczyć eksperymentalnie?

Odziedziczalność – określa udział wariancji addytywnej w wariancji fenotypowej czyli jak duża część zmienności ma podłoże genetyczne a zatem może zostać odziedziczona w następnych pokoleniach.

$$\mathbf{h}^{\mathbf{2}}\mathbf{-}\frac{\mathbf{\text{VA}}}{\mathbf{\text{VP}}}$$

Podobieństwo miedzy rodzicami, a potomstwem wynika prawie wyłącznie z addytywnych efektów genów, a różnice miedzy potomstwem z segregacji genów odziedziczonych po rodzicach.

Odziedziczalność cechy można obliczyć z korelacji pomiędzy rodzicami a potomstwem.

Dla genów addytywnych średnia wartość cechy potomstwa jest równa średniej tych cech rodziców. (nie może jednak działać dobór naturalny co oznacza ze albo całe potomstwo przeżywa albo też przeżywalność jest losowa i nie zależy od fenotypu. )

Natomiast stosunki dominacji, interakcji epistatycznych czy wpływu środowiska korelacje te obniżają.

Osobniki spokrewnione ze sobą, w zależności od stopnia pokrewieństwa, posiadają większa lub mniejsza liczbę identycznych genów . jeśli zatem osobniki te żyją w warunkach w miarę podobnych to różnice miedzy nimi będą uzależnione głownie od zmienności genetycznej

Korelacje w obrebie rodzeństwa, połrdzenstwa czy potomstwa i rodziców sa miara odziedziczalności. Ale tajkze VD I VI

Co wpływa na presję mutacyjną?

-jeśli w rozpatrywanym locus allel A zmienia się w allel a z prawdopodobieństwem u to zmiana w czestosci allelu a czyli Δq, zależy od czestości allelu A.

-dla p=(1-q)=1 czyli w sytuacji gdy w populacji występuje tylko allel A to Δq=u. czyli w każdym pokoleniu q wrazta o u.

- jeśli w populacji w rozpatrywanym locus wystepuje tylko allel a to wówczas mutacja z A na a jest niemożlkiwa czyli Δq =0

- im rzadszy jest allel a tym więcej w danej populacji mutacji A na a

- zmiana czestosci allelu a czyli Δq w wyniku mutacji A na a jest linowo zależna od czestosci allelu A czyli Δq=(1-q)u bo p=1-q

4. Przyczyny zmienności w populacjach rozmnażających się płciowo.

- Mutacje

- losowa segregacja alleli, rekombinacje genetyczne (mejoza i zapłodnienie), crosing over

- wpływ srodowiska(temperatura, wilgotnosc, oświetlenie, rodzaj pokarmu czy podłoza, obecnosc osobników obcegolub tego samego gatunku), zmiany onogenetyczne (wiek, pora roku,sezon rozrodczy) – zmiany fenotypowe (bez zmian genotypu)

5. Naddominacja i jej biologiczny przykład.

Naddominacja czyli lepsze dostosowanie heterozygoty w stosunku do homozygot. Wystepuje tutaj dobór przeciwko obu homozygotom. Klasycznym przykładem na ten typ doboru jest allel anemii sierpowatej w populacjach ludzkich narażonych na malarie.

OsobniekiHBsHBsposiedaja krwinki czerwone w kształcie sierpu a nosiciele tego genotyucierpia na anemie sierpowatą konczacą się często śmiercia. Ok 80% tych osobników nie dozywa okresu reprodukcji czyli ich współczynnik doboru wynosi s=0.8

Heterozygoty HBA HBssa bardziej odporne na malarie niż homozygoty HBA HBA (czyli przy zagrożeniu malarią dostosowanie tych homozygot jest nizsze niż heterozygot)

W(AA) = 1-s(AA)

W(Aa) = 1

W(aa) = 1-s(aa)

∆q = $\frac{\mathbf{\text{pq}}}{\overset{\overline{}}{\mathbf{w}}}\mathbf{\ (ps}\left( \mathbf{\text{AA}} \right)\mathbf{- qs(aa)}$

PRZYKŁAD:

S(AA) = 0,4 s(aa) = 0.8 (przedstawienie Δq jako funkcje q) otrzymamy wykres na którym Δq będzie większe od 0 dla 0<q<$\frac{1}{3}\ $i mniejsze od 0 dla $\frac{1}{3}$<q<1

Przy niskich wartościach q wzrasta, a przy wysokich maleje dążąc do punktu równowagi qe = $\frac{1}{3}\ $i p=$\frac{2}{3}$

Oznacza to ze żaden allel nie może być wyeliminowany czyli ze w populacji istnieje dla tego locus polimorfizm genetyczny

Inny sposób przedstawienia:

Kierunek zmian czestosci q zależy od wyrażenia(PS(AA) – qs(aa)). Gdy allel a jest czestszy czyli q jest wysokie to wówczas wyrażenie jest ujemne i q maleje, gdy q jest niskie to wyrażenie to jest dodatnie a q wzrasta.

Inny sposób przedstawienia

Δq>0 tylko wtedy gdy ps(AA)-ps(aa)> 0

q <$\mathbf{\ }\frac{\mathbf{s}\mathbf{(}\mathbf{\text{AA}}\mathbf{)}}{\mathbf{s}\left( \mathbf{\text{AA}} \right)\mathbf{+}\mathbf{s}\mathbf{(}\mathbf{\text{aa}}\mathbf{)}}$

qe =$\mathbf{\ }\frac{\mathbf{s}\mathbf{(}\mathbf{\text{AA}}\mathbf{)}}{\mathbf{s}\left( \mathbf{\text{AA}} \right)\mathbf{+}\mathbf{s}\mathbf{(}\mathbf{\text{aa}}\mathbf{)}}$

Stan równowagi nie zależy od początkowej częstości ale jest określany przez ich względne dostosowanie opisane w tym równaniu współczynnikami doboru s.

W tym przykładzie qe=1/3 to 2pq=4/9 osobników odpornych na malarie i 1/9 homozygot cierpiących na anemie.

Odejscie od stanu równowagi powoduje powrót do tego stanu , ma trzy punkty równowagi jeden trwały i dwa niertrwałe.

6. Czym różni się działanie presji mutacyjnej w małych i dużych populacjach?

7. Co to jest intensywność doboru?

Intensywność doboru dla doboru kierunkowego:

I = $\frac{\mathbf{Za\ - \ Zb}}{\sqrt{\mathbf{\text{Vp}}}}$

I- intensywność doboru

Za - średnia cechy po zadziałaniu doboru

Zb - średnia cechy przed zadziałaniem doboru

Vp - zmienność fenotypowa

Intensywność doboru dla doboru stabilizującego lub rozrywającego:

I = $\frac{\mathbf{Va - \ Vb}}{\mathbf{\text{Vb}}}$

Va - wariancja cechy po zadziałaniu doboru

Vb - wariancja cechy przed zadziałaniem doboru

8. Wyjaśnić zjawisko melanizmu przemysłowego.

Melanizm przemysłowy – przykład działania doboru naturalnego stwierdzone na przykładzie krępaka brzozowego. Motyl ten w terenach wysoko uprzemysłowionych występuje w formie ciemno ubarwionej dzięki czemu jest mniej widoczny na ciemnych korach drzew na których brak jasnych porostów ze względu na zanieczyszczenia a wiec forma ma wyższe dostosowanie i jest rzadziej zjadana przez ptaki niż forma o barwie białej która jest dobrze widoczna na korze drzew w tych terenach i przez to częściej zjadana a wiec ma nizsze dostosowanie. Odwrotna sytuacja jest w terenach nieuprzemysłowionych gdzie zanieczyszczenie jest niskie i wystepuja porosty na drzewach. W efekcie w obszarach przemysłowych zaczęła dominować forma ciemno ubarwiona a na terenach niezanieczyszczonych forma jasno ubarwiona.

9. Kiedy presja mutacyjna przewaza nad dryfem?

Dryf przewaza nad naciskiem mutacyjnym gdy 1/u >4Ne . dryf ma znaczenie tam gdzie wielkość populacji jest niewielka a pozostałe presje takie jak mutacje , migracje dobór sa słabe.

W stosunkowo małej populacji np. 100 osobników dryf nie ujawni się gdy presja mutacyjna czy róznica w dostosowaniu jest mniejsza niż 1%. ????????????

Wszędzie tam gdzie działa dobór i przepływ genów i gdzie populacje nie sa skrajnie małe dryf nie ma większego znaczenia.

10. Wpływ dryfu na mutacje neutralne.

Rozpatrzmy przykład gdzie w populacji równej N gdzie wystepuje 2N genów pojawiła sie pojedyncza neutralna mutacja . jeśli jeden z tych genów jest nowo powstałym mutantem to jego częstość poczatkowa qo wynosi q0=1/2N

Jeżeli przed pojawieniem się mutacji w danym locus był tyko jeden allel to jesgo czestosc wynosi 1-1/2N

Powstała mutacja ma prawdopodobieństwo utrwalenia czyli zastąpienia isniejacego tam allelu równe swojej czestosci początkowej czyli q0=1/2N.

Gdy q0 jest bardzo małe czyli zbliza się do zera to srednie n – 4Ne

Przy czestosci mutacji wynoszcej u na allel na pokolenie w każdym pokoleniu należy spodziewać się 2Nu mutacji na populacje.

Ponieważ jest to proces ciągły trwający tysiące pokoleń to liczba mutacji które utrwalają się w każdym pokoleniu jest iloczynem liczby mutacji które w każdym pokoleniu powstają (2Nu) i prawdopodobieństwa ich utrwalenia (1/2N) czyli zastąpienia istniejący tam allel przez allel zmutowany.

Zastepowanie jednych neutralych alleli przez nowo powstałe mutacje odbywa się w tempie

(2Nu) * (1/2N) = u

Na populacje na pokolenie czyli równe czestosci mutacji na pokolenie na jeden allel.

W małej populacji mutacja pojawia się bardzo rzadko, a jeśli się już pojawi i utrwali to utrwalana jest szybko. Dryf prowadzi zatem do spadku zmienności genetycznej.

W dużej populacji liczącej średnio pół miliona osobników mutacja pojawi się średnio 2Nu – 10 razy na kazde pokolenie (dużo więcej razy niż w populacji małej) i choć utrwali się tak jak w małej populacji raz na 100 000 pokolen to jednak proces tego utrwalenia będzie długi.

W populacji małej gdzie dryf jest efektywna siła ewolucyjna sredni czas miedzy dwoma utrwaleniami mutacji jest bardzo dugi natomiast czas samego utrwalania bardzo krótki. Datego nalezy się spodziewać ze małe populacje będą homogeniczne i czestosc każdego allelu wynosic będzie q=0 lub q=1.

W populacjach dużych mamy do czynienia ze zjawiskiem przeciwnym : sredni czas utrwalenia pojedynczego alelu jest długi i wynosi 4Ne natomiast czas miedzy dwoma utrwaleniami jest stosunkowo krótki i wynosi 1/u. z tego własnie powodu nacisk mutacyjny uniemożliwi utrwalenie się w każdym z locus jednego allelu.

11. Warunki jakie mają być spełnione przy prawie Hardy’ego i Weinberga (równowaga Harde’ego i Weinberga)?

Prawo Harde’go i Weinberga mówi ze jeśli zostana spełnione załozenia:

1- organizmy w populacji sa diplidalne

2- rozmnazaja się płciowo

3- pokolenia nie zachodza na siebie

4- osobniki kojarza się losowo ( populacja jest panmiktyczne)

5- populacja jest bardzo duza ( nieskonczenie wielka)

6- nie ma migracji

7- nie ma mutacji

8- dobór naturalny nie wpływa na badany locus

To frekwencje alleli i genotypów w populacji nie będą się zmieniały z pokolenia na pokolenie, dla locus o dwu allelach A i a których frekwencje wynosza odpowiednio p i q przy czym p+q=1 to frekwencje genotypów będą odpowiadały rozwinieciu dwumianu (p + q)². Populacja będzie spełniała również te warunki nawet wtedy gdy czynniki w punktach 6,7,8beda się równoważyć.

12. Najważniejsze składowe wariancji genetycznej?

VG = VA+VD+VI

VA- wariancja addytywna opisuje sumujące się efekty alleli poszczególnych loci przy założeniu ze efekty wszystkich loci SA takie same a heterozygoty maja fenotyp posredni w stosunku do alternatywnych homozygot.

VD- wariancja wynikła z dominacji

VI- wariancja epistatyczna spowodowana interakcja czyli oddziaływan miedzy allelami różnych loci.

13. Wyjasnij pojecie samolubny gen Darwinksa.

Określenie "samolubny" nie oznacza przypisania genom jakiejś woli czy motywacji, a tylko opisanie sposobu działania. Przetrwają tylko te geny, których skutki służą ich własnym interesom, przy czym dobro organizmu ma tu mniejsze znaczenie, a wyższe poziomy analizy żadnego. Pewną analogią mogłoby być stwierdzenie, że kurczak jest dla jajka metodą na wytworzenie większej ilości jajek. W ten właśnie sposób Dawkins opisuje organizmy jako "pojazdy" lub maszyny przetrwania, dla których geny są "replikatorami tworzącymi te organizmy dla pozyskiwania zasobów i kopiowania się w jak największej ilości". Z perspektywy organizmu geny są czymś w rodzaju planu konstrukcyjnego zwierającego pewne korzystne dla niego właściwości, ale z perspektywy genu organizm jest tylko metodą na wytworzenie większej ilości genów.

Geny, które pomagają organizmowi przetrwać i reprodukować się, zwiększają w ten sposób swoje szanse przetrwania, więc - w większości przypadków - osiągające taki sukces geny będą również pożyteczne dla organizmu. Geny ulegają zmianom w wyniku mutacji i krzyżowania. W przypadku rozmnażania płciowego mieszają się również z innymi genami, tak że dany gen może występować u różnych osobników w towarzystwie różnych innych genów. Osobnik, który ma więcej "dobrych" (ułatwiających przetrwanie) genów, ma zwykle większe szanse na przetrwanie niż ten, który ma ich mniej. Przykładem mogą być geny, które chronią organizm przed chorobami, co pomaga samemu organizmowi przetrwać, a tym genom rozprzestrzenić się. Stąd lepszy gen statystycznie częściej będzie przekazywany następnym pokoleniom. W ten sposób osobniki stają się sprawdzianem przystosowania genów i umożliwiają im przetrwanie. Dawkins nazywa osobniki "maszynami przetrwania", podkreślając, że w tym ujęciu jedyną ich rolą jest przedłużenie istnienia genów.

Model "samolubnego genu" pozwala zrozumieć wiele zjawisk przedtem trudnych do wyjaśnienia. W szczególności dotyczy to zachowań altruistycznych takich jak dobór krewniaczy i eusocjalność, gdzie działania altruistyczne wbrew własnym egoistycznym interesom (zdrowie, bezpieczeństwo czy reprodukcja) pomagają spokrewnionym osobnikom. Wyjaśnieniem jest tu korzyść w postaci reprodukcji własnych genów. Interesujące, że wyglądające na altruistyczne zachowania osobników powodowane są jak najbardziej "egoistycznymi" działaniami genów. Na przykład owady społeczne (mrówki, pszczoły, termity) potrafią poświęcić życie jednostki dla dobra społeczności. Innym przykładem są zachowania niektórych zwierząt w stosunku do osobników spokrewnionych, np. opieka nad rodzeństwem.

Tego typu zachowania były (i czasem są nadal) często tłumaczone "dobrem gatunku". Dawkins przekonuje, że nie ma mechanizmu, który dbałby o dobro całego gatunku. W modelu doboru grupowego nie dało się uzyskać stabilnej strategii ewolucyjnej, ponieważ wystarczył pojedynczy osobnik z genami powodującymi mniej altruistyczne zachowania by wyprzeć geny z puli populacyjnej. Istnieją natomiast mechanizmy, które bronią "interesów" poszczególnych genów.

Są przypadki kiedy interesy pojazdu i replikatora są w jawnym konflikcie, tak jak np. geny powodujące ryzykowne dla osobników rodzaju męskiego zachowania seksualne (modliszki), czy też geny oszukujące mechanizm podziału mejotycznego. W ten sposób można też wyjaśnić istnienie tzw. "śmieciowego DNA" nieprzynoszące organizmowi żadnych korzyści i starzenie, dzięki któremu śmierć starych organizmów tworzy przestrzeń dla potomstwa, co jest korzyścią dla genów i stratą dla umierających organizmów.

Przykłady te mogłyby tworzyć wrażenie, że istnieje jakaś walka pomiędzy genami a ich nosicielami. Ale zawsze w przypadku konfliktu interesów z łatwością wygrywają geny. Wyjątkiem jest sytuacja, kiedy nosiciel genów jest istotą inteligentną na tyle, że kieruje się kryterium własnej korzyści. Przykładem jest osoba stosująca antykoncepcję.

14. Zapisać ogólny model doboru.

Ogólny model doboru dla dwóch alleli w jednym loku nie biorąc pod uwagę który z trzech genotypów będzie faworyzowany a który eliminowany

Genotypy: AA Aa aa

Dostosowanie: W(AA) W(Aa) W(aa)

W równowadze

Harde’go i Weinberga częstości: p² 2pq q²

Po zadziałaniu doboru: p²W(AA) 2pqW(Aa) q²W(aa)

Średnie dostosowanie (suma tych częstości) $\overset{\overline{}}{W} = p^{2}W\left( \text{AA} \right) + 2pqW\left( \text{Aa} \right) + q^{2}W(aa)$

Dobór zmniejsza częstości genotypów o mniejszym dostosowaniu W a zwiększa częstości genotypów o wyższym dostosowaniu W zatem prowadzi on do wzrostu średniego dostosowania $\overset{\overline{}}{W}$ średnie dostosowanie dotyczy poszczególnych osobników (dobór indywidualny) a nie całej populacji lub gatunku

Częstość q1 dla allelu a w następnym pokoleniu w wyniku doboru.

q1 – suma heterozygot i 2 razy homozygot recesywnych dzielona przez 2 razy liczbę wszystkich genotypów ale już po doborze.

q= $\frac{2\text{pqNW}\left( \text{Aa} \right) + 2q^{2}\text{NW}(\text{aa})}{\text{aN}\overset{\overline{}}{W}}$

q= $\frac{\mathbf{q}\mathbf{(}\mathbf{\text{pW}}\left( \mathbf{\text{Aa}} \right)\mathbf{+}\mathbf{\text{qW}}\left( \mathbf{\text{aa}} \right)\mathbf{)}}{\overset{\overline{}}{\mathbf{W}}}$

Zmiana w częstościach Δq= q1-q

∆q =$\ \frac{q(pW\left( \text{Aa} \right) + qW\left( \text{aa} \right))}{\overset{\overline{}}{W}}$ - $\frac{q\overset{\overline{}}{W}}{\overset{\overline{}}{W}}$ = $\frac{q(pW\left( \text{Aa} \right) + qW\left( \text{aa} \right) - p^{2}W\left( \text{AA} \right) + 2pqW\left( \text{Aa} \right) + q^{2}W\left( \text{aa} \right))}{\overset{\overline{}}{W}}$

Biorąc pod uwagę p+q=1, q-q²=pq, 1-2q=p-q

∆q = $\mathbf{\text{pq}}\frac{\mathbf{q}\left( \mathbf{W}\left( \mathbf{\text{aa}} \right)\mathbf{- W}\left( \mathbf{\text{Aa}} \right) \right)\mathbf{+ p(W}\left( \mathbf{\text{Aa}} \right)\mathbf{- W}\left( \mathbf{\text{AA}} \right)\mathbf{)}}{\overset{\overline{}}{\mathbf{W}}}$

Tempo zmian w częstościach genów Δq zależy od ;

- różnic w dostosowaniu miedzy genotypami ( gdyby wszystkie były identyczne to Δq = 0 i nie byłoby zmian w częstościach genów)

- wariancji w częstości allelu. ( wariancja proporcji p = p(1-p) , jeżeli w populacji jest tylko jeden allel czyli albo q=0 lub p=0 to wariancja tez =0. Wariancja wzrasta przy pojawieniu się drugiego allelu a osiąga max gdy oba allele sa równie liczne.

Zmiany w częstościach alleli są proporcjonalne do wariancji w częstości alleli,

Jeśli w danym locus jest tylko jeden allel to zmian w częstościach nie ma

Jeśli frekwecja jednego allelu jest niewielka to zmiany są tez niewielkie.

Dobór jest tym silniejszy im większa jest zmienność genetyczna.

15. Dobór i najczęstsze miary mierzalności doboru.

Dobór naturalny jest procesem któremu podlegają populacje roślin zwierząt i mikroorganizmów dzięki temu ze są one obdarzone najstępującymi właściwościami:

- rozmnażają się

- ich potomstwo jest podobne do rodziców a wiec występuje dziedziczenie cech

- różnią się miedzy sobą czyli charakteryzują się zmiennością,

- różnice te wiążą się z różnicami w prawdopodobieństwie przeżycia i liczbie wydanego potomstwa czyli różnią się dostosowaniem.

Te właściwości powodują ze w populacji może zajść zmiana polegająca na tym iż wzrośnie proporcja osobników z cechami umożliwiającymi zwiększenie udziału swego potomstwa w przyszłych pokoleniach.

Bez dziedziczenie zmienności nie ma doboru naturalnego.

Jeżeli zróżnicowana przeżywalność i rozrodczość jest związana ze zróżnicowanie genetycznym to efekty doboru fenotypowego powinny się pojawić w następnym pokoleniu.

Miarą doboru naturalnego jest dostosowanie

16. Rodzaje doboru działające na cechy ilościowe.

Gdy mamy do czynie z cechą ilosciowa czyli metryczna zdeterminowana genetycznie przez wiele loci to dobór może zmieniać rozkład tej cechy w populacji na różne sposoby:

Dobór kierunkowy – eliminowane są osobniki o skrajnej wartości danej cechy np. osobniki najmniejsze. W wyniku tego po kilku pokoleniach następuje przesuniecie w średniej tej cechy w danej populacji.

Taki dobór często stosuje się przy doskonaleniu pewnych cech roślin czy zwierząt np. zwiększenie mleczności krów poprzez pozostawienie do rozrodu krów o najwyższej mleczności lub buhajów których siostry i córki wykazują najwyzsza mleczność.

W warunkach naturalnych kierunek działania doboru może się zmieniać np. zieby darwina z rodzaju Geospiza zamieszkujące wyspy Galapagos. W latach suchych zmniejsza się tam ilość dostępnych dla ptaków nasion, a nasiona dostępne dla ptaków są większe i z twarda łupiną. Daje to przewagę ptaka o większych dziobach. W latach wilgotnych dobór faworyzuje osobniki mniejsze które maja dostatecznie dużo łatwo dostępnego pokarmu. Mamy tu do czynienia z doborem kierunkowym zmieniajacy kierunek w różnych latach,

Rysunek

Dobór stabilizujący – faworyzuje osobniki o średniej wartości pewnej cechy, eliminuje natomiast osobniki o wymiarach skrajnych. Np. noworodki gdzie najgorzej przeżywają te o najmniejszych masach ciała ale także te o największych masach natomiast najlepiej przeżywają te o posrednich masach ciała.

Zmniejszenie zmienności w przypadku gdy osobniki o wartościach pośrednich są heterozygotami rozpatrujemy na podstawie średniego wymiaru danej cechy gdzie każdy allel dominujący zwiększa wymiar rozważanej cechy o 1.

Dobór stabilizujący dla posrednich wartości danej cechy nie prowadzi do eliminacji żadnego z alleli czyli nie zmniejsza zmienności genetycznej

Rysunek

Dobór rozrywający- faworyzuje osobniki o skrajnych wymiarach swych cech.

Dla prostego przykładu jednego locus z dwoma allelami dobór taki odpowiada doborowi przeciw heterozygotom czyli przeciw mieszańcom i osobnikom o pośrednich wymiarach pewnych cech a tym samy do zmniejszenia ich dostosowania. W wyniku działania tego doboru może dojść do izolacji rozrodczej i powstania dwóch różnych gatunków.

Rysunek

17. Na czym polega kumulatywne działanie dryfu?

Dryf genetyczny opisuje zmiany w frekwencji genów nie wynikające z doboru mutacji lub migracji ale z czystego przypadku z tym ze przypadek ten ujawnia sie w małych populacjach w tym większym stopniu im populacja mniejsza.

Z przyczyn losowych frekwecja genów może się zmieniać , prawdopodobieństwo zajścia takiej zmiany dane jest rozkładem dwumianowym a dla większych populacji rozkładem normalnym ze średnią q1 =q0 i wariancja V(q1)= $\frac{q0(1 - q0)}{2N}$

Czyli srednia czestosc jakiegoś allelu obliczona na podstawie częstości tego allelu w tych wszystkich małych populacjach powinna być taka sama jak srednia czestosc tego allelu w populacji rodzicielskiej.

Można obliczyć prawdopodobieństwo ze allel a zniknie ze wzoru.

Znikniecie lub utrwalenie allelu zmienia taka populacje jakościowo, od tego czasu ani dobór ani dryf nie mogą zmieniac czestosci już utrwalonego allelu. Zmiana może nastąpić tylko przez mutacje lub imigracje osobnika z odmiennym allelem.

Rozbicie dużej populacji na wiele małych. Po pobraniu pewnej próby z każdej małej populacji otrzymujemy pewien rozkład frekwencji allelu a dla jednego pokolenia i mówi nam on jak kształtują się frekwencje genów w zbiorze wielu populacji. Następne pobranie próby odbywa się z proporcji określonej we wcześniejszym pobieraniu prób. Powoduje to spłaszczenie rozkładu frekwencji genów. Populacje nie zmieniają już się czyli proporcja populacji o frekwencji q=0 lub q=1 nie może malec ale może jedynie wzrastać. Na końcu prawie wszystkie populacje maja frekwencje q=0 lub q=1. Czyli w wyniku dryfu srednia czestosc alleli dla wszystkich populacji łącznie Ne zmienia się ale zmienia się rozmieszczenie w małych populacjach.

Kumulatywne działanie dryfu:

Duża populacja o frekwencji allelu wynoszącej q0 rozstała rozbita na wiele małych populacji o efektywnej wiekszosci Ne każda, a rozbicie to utrzymuje się przez wiele pokoleń.

W pierwszym pokoleniu średnia frekwencja q1 i wariancja tej frekwencji określone są: wzory

W następnych pokoleniach rozkład frekwencji genów odbiega już od rozkładu dwumianowego lub normalnego natomiast wariancja we frekwencji q miedzy populacjami rośnie w każdym pokoleniu

V(q) = q0(1-q0)[1-${(1 - \frac{1}{2Ne})}^{n}$]

Zgodnie ze wzorem wariancja rośnie tym szybciej im mniejsza jest efektywna wielkość populacji

Po odpowiednio dużej liczbie pokoleń dryf prowadzi do utrwalenia jednego z alleli w jednych populacjach , innych w innych populacjach.

Dryf nie powoduje zmiany średniej frekwencji q liczonej dla wszystkich populacji czyli ze po utrwaleniu w pokoleniu n : srednieqn=q0

Jeśli częstość jakiegoś allelu wynosi q to jest to tym samym prawdopodobieństwo jego utrwalenia pod warunkiem jeżeli do niego dojdzie

Po n pokoleniach dryf nie zmienia sredniej frekwencji we wszystkich populacjach ale może prowadzić do bardzo dużych zmian we frekwencji genów w pojedynczej populacji szczególnie gdy populacja ta jest mała.

Proces ten jest znacznie efektywniejszy od doboru ponieważ dobór z trudem eliminuje geny recesywne w dużych populacjach i nie jest w stanie doprowadzić do pełnego utrwalenia się jednego allelu.

Można obliczyć średnia liczbę pokoleń potrzebna do utrwalenia danego allelu ale należy pamiętać ze mamy do czynienia ze zjawiskiem losowym i może zdarzyć się nawet tak ze dojdzie do utrwalenia nawet po jednym pokoleniu lub ze mała populacja z dwoma allelami będzie utrzymywać się bardzo długo

$\overset{\overline{}}{\mathbf{n}}\mathbf{= \ - \ }\frac{\mathbf{4}\mathbf{\text{Ne}}}{\mathbf{q}\mathbf{0}}$ (1-q0)ln(1-q0)

Im niższa frakwencja danego allelu tym dłuższy średni czas utrwalenia.

Im populacja liczniejsza tym dłuższy czas do utrwalenia allelu.

W małych populacjach zmiany w częstościach alleli mogą być poważne pomimo braku doboru oraz prędzej czy później allele utrwala się luz znikną co ostatecznie prowadzi do genetycznej homogeniczności na wszystkich loci czyli do utraty zmienności.

Dryf genetyczny prowadzi do zwiększenia wariancji / zmienności we frekwencji genów miedzy populacjami a zmniejszenia tej wariancji wewnątrz poszczególnych populacji az do zupełnego utrwalenia alleli każdego w osobnej populacji. Można powiedzieć ze po dostatecznym czasie trwania dryfu ustala się stacjonarny rozkład frekwencji genów. Jeśli działa sam dryf to ten stacjonarny rozkład polega na istnieniu populacji z frekwencją q=0 lub q=1 bez frekwencji pośrednich.

18. Kiedy presja mutacyjna jest większa niż dobór?

Porównując łączny efekt presji mutacyjnej i doboru, przy doborze przeciw homozygotom recesywnym podać można równanie opisujące łączny wpływ presji mutacyjnej i doboru na zmianę czestości alelu a.

Δq=(1-q)u – $\frac{pq^{2}s}{1 - sq^{2}}$

W równaniu tym presja mutacyjna prowadzi do wzrostu czestosci allelu q natomiast dobór do spadku tej częstości.

Gdy q zbliża się do 0 wówczas nieżalenie od wartości innych parametrów licznik drugiego członu po prawej stronie równania także zbliża się do zera i presja mutacyjna opisana pierwszym członem prawej strony równania przeważa nad presją doboru.

Przy wyższych wartościach q presja mutacyjna maleje zaś wpływ doboru rośnie.

Łączne działanie presji mutacyjnej i doboru powinno równoważyć się przy wartości q która można obliczyć gdy przyrównamy Δq do 0.

qe= $\sqrt{\frac{u}{\left( 1 + u \right)s}}$

qe= $\sqrt{\frac{u}{s}}$

Wniosek ze bardzo rzadka mutacja recesywna może utrzymywać się w populacji wbrew doborowi przeciwko jej homozygotom

Jeżeli genotypy recesywne aa podlegają zupełnej eliminacji w każdym pokoleniu czyli s=1 to czestosc allelu a w stanie równowagi

qe= $\sqrt{u}$

Wniosek ze w populacji mogą się utrzymać liczne allele o niskim dostosowaniu swych homozygot z tym ze występują one wówczas w bardzo niskich częstościach poniżej 1%.

19. Podać i scharakteryzować składowe zmienności fenotypowej (Komponenty zmienności)

VP=VG+VE

VP- wariancja / zmienność fenotypowa

VG – wariancja genetyczna

VE – wariancja środowiskowa

VG = VA+VD+VI

VA- wariancja addytywna opisuje sumujące się efekty alleli poszczególnych loci przy założeniu ze efekty wszystkich loci SA takie same a heterozygoty maja fenotyp pośredni w stosunku do alternatywnych homozygot.

VD- wariancja wynikła z dominacji

VI- wariancja epistatyczna spowodowana interakcja czyli oddziaływan miedzy allelami różnych loci.

Czyli: VP=VA+VD+VI+VE

20. Dostosowanie jak się je mierzy?

Dostosowanie – względna zdolność genotypu do przekazania materiału genetycznego kolejnym pokoleniom, które dojdą do czasu reprodukcji, będąca zarazem miara efektywności organizmu w rywalizacji o osiągniecie sukcesu rozrodczego.

Dostosowanie określa w jakiej mierze dobór będzie faworyzował dany genotyp.

Dobór faworyzuje genotypy o wysokim dostosowaniu czyli o wysokich wartością R – współczynniki reprodukcji netto r = przyrost naturalny i dającym sobie dobrze rade w konkurencji w warunkach braku zasobów.

R i r są miara dostosowania

21. Dobór zależny od częstości allelu.

Dobór faworyzujący odstępców (dobór apostatyczny) dotyczy układów zjadający-zjadany.Np drozdy polujące na ślimaka gajowego częściej znajdują i zabijają formy typowe niż formy rzadkie. Oznacza to ze jeśli w populacji ślimaków przeważają formy paskowane to wśród ślimaków zabitych przez drozdy proporcja paskowanych będzie jeszcze wyższa niż w populacji natomiast proporcja ślimaków bez pasków będzie wśród zabitych niższa niż w populacji.

Podobnie można stwierdzić podajac róznie ubarwiony pokarm innym gatunkom ptaków lub rybom. Uczą się one rozpoznawać i wybierać formy typowe.

Bardzo często dochodzi do specjalizacji w rodzaju pobieranego pokarmu np. roślinożercy nabierają przystosowań pozwalających odnialezc odpowiedajacy im gatunek rośliny i zneutralizować substacjie które rośliny produkują do obrony przed zjadaniem. Zatem roślina o odmiennym zapachu może unikać ataków owadów a roślina produkująca odmienne substancje których owad nie potrafi zneutralizować może uniknąć ataków roślinożerców.

Model

Niższe dostosowanie formy częstszej.

W(aa) = 1-sq²

Współczynnik doboru s rośnie prostoliniowo do q²

Dobór przeciw AA i Aa wzrasta prostoliniowo ze wzrostem ich częstości czyli (1-q²) czyli s(AA) = s(Aa) = s(1-q²)

W(AA) = W(Aa) = 1-s(1-q²)

Zmiana frekwencji Δq w wyniku doboru

$$\overset{\overline{}}{W} = 1 - p^{2}\left( 1 - q^{2} \right)s - 2pq\left( 1 - q^{2} \right)s - q^{4}s$$

∆q= - $\frac{\mathbf{\text{sp}}\mathbf{q}^{\mathbf{2}}\mathbf{(2}\mathbf{q}^{\mathbf{2}}\mathbf{- 1)}}{\mathbf{1 - s}{\mathbf{(1 -}\mathbf{q}^{\mathbf{2}}\mathbf{)}}^{\mathbf{2}}\mathbf{- s}\mathbf{q}^{\mathbf{4}}}$

Gdy q bardzo małe ale większe od zera to wyrażenie w nawiasie w liczniku mniejsze od zera, czyli cała prawa strona równania większa od zera a w konsekwencji q wzrasta,

Jeśli q duże ale mniejsze od jedności to wtedy maleje.

Częstość allelu a za wyjątkiem częstości q=0 i q=1 system dąży do stanu równowagi qe. Który można wyliczyć porównując prawa stronę do zera.

Tutaj dostosowanie zależne od genów

W stanie równowagi dostosowanie wszystkich genotypów jest identyczne a spada po odchyleniu od stanu równowagi. Wynika to z tego ze fenotyp występujący częściej ma niższe dostosowanie co ostatecznie prowadzi do polimorfizmu zrównoważonego.

Dobór ten może również działać faworyzując formy częstsze np. przy zapyleniu kwiatów przez owady. Wybierają one formy typowe dlatego rośliny rzadkie i nietypowe będą rzadziej zapylane dlatego dobór będzie faworyzować formy czesze.

22. Jak dobór działa na cechy ilościowe?

Jak wiemy z prostych modeli dla jednego locus w wyniku doboru może spadać zmienność genetyczna. Jeśli przy doborze cech ilościowych w kolejnych pokoleniach do rozrodu będziemy pozostawiać osobniki największe to we wszystkich loci determinujących genetycznie wzrost poszastana jedynie allele dużego wzrostu. Takie zmniejszenie zmienności genetycznej prowadzi do spadku odziedziczalności i zwolnienia tempa zmian cechy ilościowej poddanej działania doboru.

Jeśli mamy do czynienia z cecha ilościowa zdeterminowana przez wiele loci oraz przez wpływy środowiska to możliwe jest badanie efektow takiego doboru bez określenia częstości alleli we wszystkich loci. Cecha ilościowa ma pewien rozkład ze średnią M (zazwyczaj rozkład zbliżony do normalnego jeśli jest on natomiast skośny to można użyć odpowiedniej transformacji np. zlogarytmowanie i sprowadzić go do rozkładu normalnego)

- przykład gdzie mamy do czynienia z cecha której zmienność jest w pełni zdeterminowana genetycznie bez wpływu środowiska a wiec h do 2 = 1. Wybierając do rozrodu osobniki największe o średnie M1 to w następnym pokoleniu należy się spodziewać średniej również M1 dla całej populacji

- przykład gdzie osobniki są ze względu na badana cechę genetycznie identyczne a różnice miedzy nimi wynikają jedynie z wpływu środowiska a wiec h do 2 = 0 wybór do rozrodu osobników największych o identycznej jak poprzednio średniej M1 nie da tu żadnych efektów i średnia badanej cechy w następnym pokoleniu wyniesie M.

Przypadki takie są bardzo rzadkie, najczęściej odziedziczalność mieści się pomiędzy 0 i 1 a średnia wartość M danej cechy znajdzie się w nastepnym pokoleniu pomiędzy M i M1.

Różnica selekcyjna (M1 – M) (odpowiada jej dobór fenotypowy) – różnica miedzy osobnikami wybranymi do rozrodu a cała populacją,

Reakcja na dobór – (Ms – M) – opisuje jak w wyniku doboru zmieniła się średnia dla całej populacji.

$$h^{2} = \ \frac{Ms - M}{M1 - M}$$

23. Co to są mutacje neutralne?

mutacje neutralne – nie mają wpływu na zdolności przystosowawcze organizmu do środowiska (nie maja wpływu na dostosowanie osobnika), gdyż na ogół nie ujawniają się w fenotypie

- mutacje w odcinkach kodujących czyli eksonach (mutacje punktowe: synonimowe które nie zmieniają sensu aminokwasu,

- zachodzić w częściach intronowych genów czyli w sekwencjach niekodujących jeżeli nie dotyczą sekwencji regulatorowych albo sekwencji mających znaczenie dla prawidłowego wycinania intronów itd.)

- prowadzić do powstawania tzw. pseudogenów lub dotyczyć materiału genetycznego pseudogenów (Pseudogeny to niedziałające kopie genu, które na ogół zawierają błędy w obszarze kodującym, co sprawia, że niemożna odczytać zawartej w nich informacji. Powstają w wyniku duplikacji genu i jego uszkodzenia lub na drodze retropozycji (odwrotnej transkrypcji mRNA)i włączenia do genomu.)

24. Zmienność fenotypowa.

Zmienność fenotypowa – zróznicowana przezywalnosc i rozrodczość czyli dostosowanie zależne od fenotypu, które występuje tylko w jednym pokoleniu, nie dziedziczy się i nie pojawi się w nastepnym pokoleniu.

Dobór fenotypowy odpowiada różnicy selekcyjnej czyli róznica miedzy osobnikami wybranymi do rozrodu a cała populacja.

25. Cechy jakościowe i ilościowe po 3 przykłady.

Cechy jakościowe:

- Polimorfizm wynikający w najprostszym przypadku gdy występują dwa allele jednego genu czyli cechy jednogenowe.

- Zmienność nieciągła, można wydzielić odredbne klasy

- Np. kolor skorupki i obecność pasków u ślimaka gajowego, barwa krokusów, grupy krwi systemu ABO człowieka.

- w badaniach analizuje się czestosc występowania czyli frekwencje poszczególnych form.

Cechy Ilościowe:

- cechy poligenowe wynikające z ekspresji wielu genów z których każdy posiada dwie lub więcej form allelicznych

- zmienność ciągła, można wydzielić odrębne klasy

- cechy merystyczne np. liczby kręgów, liczba złozonych jaj , liczba szczecinek na odwłoku

-no, wzrost, barwa skóry, tempo metabolizmu.

26. Dlaczego mutacje są losowe?

Bardzo wazna cechą mutacji jest ich losowość. W prawdzie w genomie mogą być pewne miejsca bardziej narażone na wystąpienie mutacji jednak nie można przewidzieć czasu ani miejsca w którym ta mutacja nastapi. środki mutageniczne takie jak promienie jonizujące czy różne mutageny chemiczne zwiększają prawdopodobieństwo mutacji ale nie maja wpływu na miejsce i czas zajścia zmiany w komórce.

27. Co to znaczy ze mutacje nie maja charakteru przystosowawczego?

Losowość mutacji polega tez na tym ze nie maja one charakteru przystosowawczego zatem prawdopodobieństwo ich powstania nie ma związku z tym czy i jaka zmianę spowodują w dostosowaniu osobnika do warunków środowiska inaczej mówiąc mutacje są bezkierunkowe. Pojawienie się danej korzystnej mutacji nie wynika z kierunkowosci mutacji lecz powstała w wyniku działania doboru faworyzującego nosicieli mutacji zwiększających dostosowanie.

28. jak liczebność wpływa na kumulatywne działanie dryfu?

W małych populacjach lepiej jest widoczne działanie dryfu i szybciej zachodzi utrwalenie lub wyeliminowanie danego allelu natomiast im większa liczebność populacji tym gorzej jest widoczne działanie dryfu a tym samem potrzeba więcej czasu do utrwalenia lub wyeliminowania danego allelu.

29. Jak presja mutacyjna i dobór przeciw homozygotom wpływa na czestosc allelu q?

Δq=(1-q)u – $\frac{pq^{2}s}{1 - sq^{2}}$

W równaniu tym presja mutacyjna prowadzi do wzrostu częstości allelu q natomiast dobór do spadku tej częstości.

Przy wyższych wartościach q presja mutacyjna maleje zaś wpływ doboru rośnie.

Łączne działanie presji mutacyjnej i doboru powinno równoważyć się przy wartości q która można obliczyć gdy przyrównamy Δq do 0.

qe= $\sqrt{\frac{u}{\left( 1 + u \right)s}}$

qe= $\sqrt{\frac{u}{s}}$

Wniosek ze bardzo rzadka mutacja recesywna może utrzymywać się w populacji wbrew doborowi przeciwko jej homozygotom

Jeżeli genotypy recesywne aa podlegają zupełnej eliminacji w każdym pokoleniu czyli s=1 to częstość allelu a w stanie równowagi

qe= $\sqrt{u}$

Wniosek ze w populacji mogą się utrzymać liczne allele o niskim dostosowaniu swych homozygot z tym ze występują one wówczas w bardzo niskich częstościach poniżej 1%.

30. Efekt walunda.

31. odpowiedz na dobór cech ilościowych.

R=h²s

R – odpowiedz na dobór

h² − odzedziczalnosc

S – różnica selekcyjna (współczynnik selekcji)

32. Dlaczego mutacje niekorzystne i neutralne są częste?

Szacuje się ze wiele mutacji zachodzących w przyrodzie nie wywołuje widocznych skutków czyli mutacje neutralne. Ale pozostałe są najczęściej niekorzystne. Wynika to właśnie z losowości mutacji gdyż przypadkowa zmiana w precyzyjnie wyważonym mechanizmie jest najczęściej szkodliwa. na podstawie danych ( np. dotyczących częstości mutacji zachodzących w pseudogenie globin myszy która wynosi 5 * 10 do -9 na zasadę na rok) można wyliczyć ze w toku ewolucji 1 na 1000 par zasad azotowych ( co odpowiada w przybliżeniu długości sekwencji kodujących jednego genu) zmienia się co 200 000 lat. Zatem w czasie miliona lat trwania gatunku w populacji 10 000 osobników wszystkie możliwe podstawienia mogły się już zdarzyć 50 razy. Na tej podstawie można przypuszczać ze w każdym gatunku funkcja większości genów została zoptymalizowana dzięki przetestowaniu różnych mutacji punktowych z których najkorzystniejsze zostały już utrwalone jako allele typu dzikiego. W takim razie mutacje pojawiające się znowu będą najczęściej szkodliwe.

33. Co to jest efektywna wielkość populacji i od czego zależy?

Efektywna wielkość populacji jest to liczba osobników biorących udział w rozrodzie, a nie liczba wszystkich samców i samic.

Ne = $\frac{\mathbf{4}\mathbf{\text{NmNf}}}{\mathbf{Nm + Nf}}$

Nm – liczba samców

Nf – liczba samic

Płeć która jest mniej liczna ma znacznie większy wpływ na efektywna wielkość populacji niż płeć liczniejsza.

Jeżeli w populacji jest równa liczba samic i samców biorących udział w rozrodzie czyli gdy Nf=Nm = N/2 to wtedy ze wzoru Ne = N.

Jeżeli liczba samców w populacji jest równa liczbie samic i wszystkie biorą udział w rozrodzie lecz wielkość populacji zmienia się z pokolenia na pokolenie to efektywna wielkość populacji Ne nie jest średnią arytmetyczna wielkości populacji w poszczególnych pokoleniach ale średnią harmoniczną określaną wzorem:

$\frac{\mathbf{1}}{\mathbf{\text{Ne}}}$ = $\frac{\mathbf{1}}{\mathbf{n}}\mathbf{(}\frac{\mathbf{1}}{\mathbf{N}\mathbf{1}}\mathbf{+}\frac{\mathbf{1}}{\mathbf{N}\mathbf{2}}\mathbf{+ \ldots +}\frac{\mathbf{1}}{\mathbf{\text{Nn}}}\mathbf{)}$

n – liczba pokoleń

Nn – wielkość populacji po pokoleniu n

Ne zależy od liczby samic i samców biorących udział w rozrodzie, od tego czy populacja zmienia się z pokolenia na pokolenie czy jest stała, od zmienności w ilości wydanego potomstwa (duża zmienność liczby potomstwa zmniejsza efektywną wielkość populacji a mała zmienność zwiększa) oraz od rozmieszczenia osobników w warunkach naturalnych.

34. Jak dobór działa na duże i małe populacje?

- dobór z trudem eliminuje geny recesywne w dużych populacjach i nie jest w stanie doprowadzić do pełnego utrwalenia się jedenego allelu.

35. Dobór krewniaczy i altruizm biologiczny.

Altruizm biologiczny polega na takim zachowaniu osobnika które zmniejsza jego dostosowanie a zwiększa dostosowanie sąsiada. Np. jeśli lwice dzielą się z innymi lwicami upolowanym pokarmem to takie zachowanie nie zwiększa ich szans na przeżycie i wydania potomstwa , zwiększa natomiast te szanse u obdarowanych.

Zjawisko altruizmu biologicznego polega na tym ze osobniki przejawiające taki altruizm zmniejszaj w wyniku tego swe dostosowanie o c jednostek zwiększając tym samym dostosowanie odbiorców aktu altruistycznego o b jednostek. taki altruizm ma sens tylko wówczas gdy b>c czyli gdy zyski w dostosowaniu odbiorcy aktu altruistycznego są wyższe od strat altruisty. Jeśli jakiś drapieżnik dysponuje dużym łupem z którego zjadł już tyle ze jest prawie najedzony to może zjeść jeszcze więcej zwiększając niewiele swoja szanse przeżycia i wydania potomstwa, lub może podzielić się ze swym głodnym sąsiadem zwiększając bardzo jego szanse. W takiej sytuacji strata c altruisty może być wielokrotnie mniejsza od zysku b odbiorcy aktu altruistycznego.

Częstość alleli determinujących zachowania altruistyczne będzie wzrastać jeśli zostanie spełnony warunek c/b>r czyli rb>c

Jeśli nasz brat jest nosicielem genu odpowiedzialnego za zachowanie altruistyczne z prawdopodobieństwem 0,5 to tracąc jednostkę dostosowania i zwiększając dostosowanie brata o więcej niż dwie jednostki przyczynić się możemy do rozpowszechnienia tego genu bardziej aniżeli wówczas gdy powstrzymamy się od działań altruistycznych.

U rodzin diploidalnych opierając się na prawdopodobieństwie pojawienia się jakiegokolwiek genu u spokrewnionego osobnika, można obliczyć współczynniki pokrewieństwa r.

Miedzy rodzicami a rodzenstwem=o,5

Miedzy pełnym rodzeństwem gdzie obydwoje rodzice pomiedzy rodzeństwem przyrodnim = 0,25

Natomiast u rodzin haplo-diploidalnych rodzin np. u błonkówek współczynniki pokrewieństwa r wynoszą:

Miedzy siostrami 0,75

Matki z córkami =0,5

Sióstr z braćmi = 0,5

Braci z siostrami =0,25

Poniewaz samice tych owadów spokrewnione są silniej ze swymi siostramu niż swym potomstwem zatem samica może często bardziej przyczyniając się do rozpowszechniania swych genów pozostając w gnieździe i opiekujac się sirotami niż zakładać własne gniazdo.

Dobór krewniaczy– mechanizm ewolucji biologicznej, który prowadzi do adaptacji organizmów, polegającej na zwiększaniu szansy przeżycia osobników z nimi spokrewnionych.

Pszczele królowe są diploidalne (posiadają dwa zestawy genów), a trutnie haploidalne (tylko jeden zestaw). Komórki jajowe zawierają tylko jeden zestaw genów będący losową kombinacją obu zestawów genów królowej. Wszystkie plemniki zawarte w nasieniu jednego trutnia zawierają cały jego zestaw genów i są identyczne. Robotnice powstają w efekcie zapłodnienia komórki jajowej pochodzącej od królowej, przez plemnik dostarczony przez jednego z trutni, z którym uprzednio kopulowała.

Taki system haplo-diploidalny powoduje, że współczynnik pokrewieństwa pomiędzy robotnicami w ulu, a królową wynosi (zakładając tego samego ojca, trutnia) 0,75.

Jeżeli wykonamy obliczenia dla pszczół to, okaże się, że gen nakazujący robotnicy oddanie życia (koszt 1 – zero szans na potomstwo) za dwie inne robotnice mające tego samego ojca (pokrewieństwo 0,75):

będzie rozprzestrzeniać się w populacji tych produkujących miód owadów. Co więcej, robotnica oddaje zwykle życie nie za dwie siostry lecz za tysiące, co jeszcze zwiększa "zysk" jej genów. Po przeprowadzeniu tego rozumowania, można pojąć jak na drodze ewolucji mógł powstać gen nakazujący robotnicy samobójczy atak na każdego amatora miodu, aby obronić cały ul.

Wyszukiwarka