Informácie

Otázka o dôsledkoch nenáhodného párenia a frekvencie alel

Otázka o dôsledkoch nenáhodného párenia a frekvencie alel



We are searching data for your request:

Forums and discussions:
Manuals and reference books:
Data from registers:
Wait the end of the search in all databases.
Upon completion, a link will appear to access the found materials.

Práve som začal študovať populačnú genetiku a nerozumiem niečomu, čo je napísané v mojej prednáške:

Dôsledky nenáhodného párenia:

  1. Viac homozygotných a menej heterozygotných jedincov v populácii
  2. Frekvencie alel sú konštantné (nie v prípade negatívnej závislosti na hustote)
  3. Genotypové frekvencie sa menia

Čomu nerozumiem je druhý bod. Ak sa zmenia frekvencie genotypov, nemali by sa zmeniť aj frekvencie alel? Okrem toho naozaj nerozumiem ani tomu, ako to má súvisieť s prípadom negatívnej závislosti na hustote…

Akákoľvek pomoc je vítaná! :)


Vytrhnutý z kontextu je aspoň malý kúsok textu, ktorý citujete, veľmi zle formulovaný a čiastočne chybný.

Najprv by ste sa mali pozrieť na Riešenie problémov Hardyho Weinberga. Nájdite si čas a prečítajte si tento príspevok... Hotovo? Dobre.

Viac homozygotných a menej heterozygotných jedincov v populácii

To je nesprávne, pretože neasortatívne párenie môže byť disassortatívne párenie, keď sú jednotlivci priťahovaní k jednotlivcom rôznych genotypov.

Je však pravda, že štruktúra populácie spôsobí nadbytok homozygotov. Toto sa nazýva Alleeho efekt. Strata heterozygotnosti v dôsledku štruktúry populácie sa rovná dvojnásobku rozptylu strednej frekvencie alel medzi týmito populáciami. Tieto podrobnosti sa však zdajú byť pre vaše potreby príliš pokročilé, takže nebudem pokračovať.

Frekvencie alel sú konštantné (nie v prípade negatívnej závislosti na hustote) Frekvencie genotypu sa menia

Neustále nad čím? Zmeniť čo? Nie nevyhnutne časom (aspoň nie, pokiaľ sa nevytvoria nejaké iné predpoklady).

Myslím, že to znamená, že ak v danej generácii nie je párenie náhodné (napríklad kvôli štruktúre populácie), potom očakávate rovnakú frekvenciu alel, ako keby bola náhodná, ale nie rovnakú frekvenciu genotypu. Ak nie je jasné prečo, pravdepodobne by ste si mali znova prečítať príspevok „Riešenie problémov Hardy-Weinberga“


Ďalšiu diskusiu v angličtine a francúzštine o nedorozumení @AlissaDeschamps nájdete tu.


Ako genetický drift, tok génov, mutácia, nenáhodné párenie a prirodzený výber spôsobujú mikroevolúciu?

Toto je poriadna otázka! Všetkých 5 týchto faktorov spôsobuje zmenu vo frekvenciách alel v populácii, čo je evolúcia.

Vysvetlenie:

Začnime genetickým driftom. Genetický drift je zmena frekvencie alel v dôsledku náhody. Hoci evolúcia ako celok nie je náhodný proces, náhoda hrá úlohu. Ak by teda napríklad populácia mala 30 % alel T a 70 % alel t pre konkrétny gén, v ďalšej generácii by ste mohli vidieť rozdiel len vďaka náhode (možno 28 % T, 72 % t).

Génový tok je pohyb jednotlivcov do alebo z populácie (t. j. migrácia). Ak by vaša populácia zaznamenala prílev nových jedincov, zmenilo by to genofond populácie, keďže noví prišelci by mali nejaké odlišné črty. Ak jednotlivci opustia populáciu, teraz bude mať populácia mierne odlišnú genetickú výbavu.

Mutácia je spontánna zmena v DNA. Ak dôjde k zmene v géne, môže u jedinca vytvoriť nové vlastnosti a ovplyvniť genofond populácie.

Nenáhodné párenie znamená, že jednotlivci si vyberajú partnerov na základe špecifických vlastností. To je veľmi bežné u mnohých druhov, ale spomeňme si na kardinálov ako príklad. Samce kardinálov sú jasne červené, čo je do značnej miery spôsobené tým, že samice si vyberajú svojich partnerov podľa toho, aké svetlé je ich sfarbenie. Vďaka tomu je táto vlastnosť v populácii bežnejšia, ako by tomu bolo inak. Majte na pamäti, že ženy kardinálky sú hnedé, nič ako ich jasne červené mužské náprotivky!

Napokon, prirodzený výber hovorí, že tí jedinci, ktorí sa lepšie hodia do svojho prostredia, sa budú množiť a produkovať viac potomkov ako iní jedinci. Napríklad, ak ste mali populáciu hnedých a zelených chrobákov a vtáky boli schopné oveľa lepšie rozpoznať zelené chrobáky, tieto chrobáky by mohli zožrať oveľa viac. To by znamenalo, že hnedé chrobáky by sa viac rozmnožovali a časom by bola väčšia časť populácie hnedá.


Esej č. 1. Význam genetickej variácie:

Evolúcia si vyžaduje genetickú variáciu. Ak by neexistovali tmavé mory, populácia by sa nemohla vyvinúť z prevažne svetlej na prevažne tmavú. Aby evolúcia pokračovala, musia existovať mechanizmy na zvýšenie alebo vytvorenie genetickej variácie a mechanizmy na jej zníženie. Mutácia je zmena v géne. Tieto zmeny sú zdrojom nových genetických variácií. Prirodzený výber funguje na tejto variácii.

Genetická variácia má dve zložky – alelickú diverzitu a nenáhodné asociácie alel. Alely sú rôzne verzie toho istého génu. Ľudia môžu mať napríklad alely A, B alebo O, ktoré určujú jeden aspekt ich krvnej skupiny. Väčšina zvierat, vrátane ľudí, je diploidná – obsahujú dve alely pre každý gén na každom lokuse, jednu zdedenú po matke a jednu po otcovi.

Lokus je umiestnenie génu na chromozóme. Ľudia môžu byť AA, AB, AO, BB, BO alebo OO v mieste krvnej skupiny. Ak sú dve alely v lokuse rovnakého typu (napríklad dve alely A), jedinec by sa nazýval homozygot. Jedinec s dvoma rôznymi alelami v lokuse (napríklad AB jedinec) sa nazýva heterozygot. Na akomkoľvek lokuse môže byť v populácii veľa rôznych alel, viac alel, ako môže mať ktorýkoľvek jednotlivý organizmus. Napríklad žiadny človek nemôže mať alelu A, B a O.

V prirodzených populáciách existujú značné rozdiely. Na 45 percentách lokusov v rastlinách je v genofonde viac ako jedna alela. Každá daná rastlina je pravdepodobne heterozygotná na približne 15 percentách svojich lokusov. Úrovne genetických variácií u zvierat sa pohybujú od zhruba 15 % lokusov, ktoré majú viac ako jednu alelu (polymorfné) u vtákov, až po viac ako 50 % lokusov polymorfných u hmyzu.

Cicavce a plazy sú polymorfné na približne 20 % svojich lokusov & obojživelníky a ryby sú polymorfné na približne 30 % svojich lokusov. Vo väčšine populácií je dostatok lokusov a dostatok rôznych alel, takže každý jedinec, s výnimkou identických dvojčiat, má jedinečnú kombináciu alel.

Väzbová nerovnováha je mierou asociácie medzi alelami dvoch rôznych génov. Ak sa dve alely našli spolu v organizmoch častejšie, ako by sa očakávalo, alely sú vo väzbovej nerovnováhe. Ak sú v organizme dva lokusy (A a B) a dve alely na každom z týchto lokusov (A1, A2, B1 a B2), väzbová nerovnováha (D) sa vypočíta ako D = f (A1B1) * f (A2B2) – f (A1B2) * f (A2B1) (kde f(X) je frekvencia X v populácii).

D sa mení medzi -1/4 a 1/4, čím väčšia je odchýlka od nuly, tým väčšia je väzba. Znak je jednoducho dôsledkom toho, ako sú alely očíslované. Väzbová nerovnováha môže byť výsledkom fyzickej blízkosti génov. Alebo sa dá zachovať prirodzeným výberom, ak niektoré kombinácie alel fungujú lepšie ako tím.

Prirodzený výber udržuje väzbovú nerovnováhu medzi alelami farby a vzoru v Papilio memnon. V tomto druhu nočného motýľa existuje gén, ktorý určuje morfológiu krídel. Jedna alela v tomto lokuse vedie k moru, ktorý má chvost, pričom druhá alela kóduje moru bez chvosta. Existuje ďalší gén, ktorý určuje, či je krídlo jasne alebo tmavo sfarbené.

Existujú teda štyri možné typy molíc – pestrofarebné mory s chvostom a bez chvosta a tmavé mole s chvostom a bez chvosta. Všetky štyri môžu byť produkované, keď sa mory dostanú do laboratória a rozmnožia sa. Avšak iba dva z týchto typov molí sa nachádzajú vo voľnej prírode - pestrofarebné mory s chvostom a tmavo sfarbené mory bez chvosta.

Nenáhodná asociácia je udržiavaná prirodzeným výberom. Svetlé mory s chvostom napodobňujú vzor nechutného druhu. Tmavá morfa je záhadná. Ďalšie dve kombinácie nie sú ani mimické, ani záhadné a vtáky ich rýchlo zožerú.

Asortatívne párenie spôsobuje nenáhodnú distribúciu alel na jednom lokuse. Ak sú v lokuse dve alely (A a a) s frekvenciami p a q, frekvencia troch možných genotypov (AA, Aa a aa) bude p2, 2pq a q2. Napríklad, ak je frekvencia A 0,9 a frekvencia a je 0,1, frekvencie jedincov AA, Aa a aa budú - 0,81, 0,18 a 0,01. Toto rozdelenie sa nazýva Hardyho-Weinbergova rovnováha.

Nenáhodné párenie má za následok odchýlku od Hardyho-Weinbergovho rozdelenia. Ľudia sa pária rôzne podľa rasy, u ktorých je pravdepodobnejšie, že sa párime s niekým vlastnej rasy ako s inou. V populáciách, ktoré sa pária týmto spôsobom, sa nájde menej heterozygotov, ako by sa dalo predpokladať pri náhodnom párení.

Zníženie počtu heterozygotov môže byť výsledkom výberu partnera alebo jednoducho výsledkom rozdelenia populácie. Väčšina organizmov má obmedzenú schopnosť šírenia, takže ich partner bude vybraný z miestnej populácie.

Aby evolúcia pokračovala, musia existovať mechanizmy na zvýšenie alebo vytvorenie genetickej variácie a mechanizmy na jej zníženie. Mechanizmy evolúcie sú mutácia, prirodzený výber, genetický drift, rekombinácia a tok génov.

Esej č. 2. Mechanizmus evolúcie pre genetické variácie:

Frekvencie alel sa môžu meniť len vďaka náhode. Toto sa nazýva genetický drift. Drift je binomická vzorkovacia chyba genofondu. To znamená, že alely, ktoré tvoria genofond ďalšej generácie, sú vzorkou alel zo súčasnej generácie. Pri odbere vzoriek z populácie sa frekvencia alel mierne líši v dôsledku samotnej náhody.

Alely môžu zvýšiť alebo znížiť frekvenciu v dôsledku driftu. Priemerná očakávaná zmena frekvencie alel je nulová, pretože zvýšenie alebo zníženie frekvencie je rovnako pravdepodobné. Malé percento alel môže nepretržite meniť frekvenciu v jednom smere počas niekoľkých generácií, rovnako ako hodenie spravodlivou mincou môže mať príležitostne za následok reťaz hláv alebo chvostov. Len veľmi málo nových mutantných alel sa môže týmto spôsobom presunúť k fixácii.

V malých populáciách je rozptyl v rýchlosti zmien frekvencií alel väčší ako vo veľkých populáciách. Celková miera genetického driftu (meraná v substitúciách za generáciu) však nezávisí od veľkosti populácie. Ak je rýchlosť mutácie konštantná, veľké a malé populácie strácajú alely, aby driftovali rovnakou rýchlosťou.

Veľké populácie totiž budú mať v genofonde viac alel, no budú ich strácať pomalšie. Menšie populácie budú mať menej alel, ale tieto budú rýchlo prechádzať. To predpokladá, že mutácia neustále pridáva nové alely do genofondu a selekcia nepôsobí na žiadnej z týchto alel.

Prudký pokles veľkosti populácie môže podstatne zmeniť frekvencie alel. Keď sa populácia zrúti, alely v prežívajúcej vzorke nemusia byť reprezentatívne pre genofond pred zrážkou. Táto zmena v genofonde sa nazýva zakladateľský efekt, pretože tomu podliehajú malé populácie organizmov, ktoré napadnú nové územie (zakladatelia).

Mnohí biológovia sa domnievajú, že genetické zmeny spôsobené zakladateľskými účinkami môžu prispieť k tomu, že izolované populácie si vyvinú reprodukčnú izoláciu od svojich rodičovských populácií. V dostatočne malých populáciách môže genetický drift pôsobiť proti selekcii. Mierne škodlivé alely môžu driftovať k fixácii.

Wright a Fisher sa nezhodli na dôležitosti driftu. Fisher si myslel, že populácie sú dostatočne veľké na to, aby sa unášanie mohlo zanedbať. Wright tvrdil, že populácie boli často rozdelené na menšie subpopulácie. Drift by mohol spôsobiť rozdiely vo frekvencii alel medzi subpopuláciami, ak by bol tok génov dostatočne malý.

Ak by bola subpopulácia dostatočne malá, mohla by sa populácia dokonca unášať fitness údoliami v adaptívnej krajine. Potom by subpopulácia mohla vyliezť na väčší fitness kopec. Tok génov z tejto subpopulácie by mohol prispieť k tomu, že sa populácia ako celok prispôsobí. Toto je Wrightova evolučná teória posunu rovnováhy.

Prirodzený výber aj genetický drift znižujú genetické variácie. Ak by to boli jediné mechanizmy evolúcie, populácie by sa nakoniec stali homogénnymi a ďalší vývoj by bol nemožný. Existujú však mechanizmy, ktoré nahrádzajú variácie vyčerpané selekciou a driftom.

Každý chromozóm v našich spermiách alebo vaječných bunkách je zmesou génov našej matky a nášho otca. Rekombináciu možno považovať za premiešanie génov. Väčšina organizmov má lineárne chromozómy a ich gény ležia na špecifickom mieste (lokusoch) pozdĺž nich. Baktérie majú kruhové chromozómy.

Vo väčšine pohlavne sa rozmnožujúcich organizmov sú v každej bunke dva z každého typu chromozómu. Napríklad u ľudí je každý chromozóm spárovaný, jeden je zdedený od matky a druhý od otca. Keď organizmus produkuje gaméty, gaméty skončia len s jedným z každého chromozómu na bunku. Haploidné gaméty sa vyrábajú z diploidných buniek procesom nazývaným meióza.

V meióze sa homológne chromozómy zoradia. DNA chromozómu je na oboch chromozómoch na niekoľkých miestach porušená a opäť spojená s druhým reťazcom. Neskôr sa dva homológne chromozómy rozdelia na dve samostatné bunky, ktoré sa delia a stávajú sa gamétami. Ale kvôli rekombinácii sú oba chromozómy zmesou alel od matky a otca.

Rekombinácia vytvára nové kombinácie alel. Alely, ktoré vznikli v rôznych časoch a na rôznych miestach, sa dajú spojiť. Rekombinácia môže nastať nielen medzi génmi, ale aj v rámci génov. Rekombinácia v rámci génu môže vytvoriť novú alelu. Rekombinácia je mechanizmus evolúcie, pretože pridáva do genofondu nové alely a kombinácie alel.

Nové organizmy môžu vstúpiť do populácie migráciou z inej populácie. Ak sa v populácii spária, môžu do miestneho genofondu priniesť nové alely. Toto sa nazýva tok génov. U niektorých blízko príbuzných druhov môžu byť plodné hybridy výsledkom medzidruhového párenia. Tieto hybridy môžu prenášať gény z druhu na druh.

Tok génov medzi vzdialenejšími príbuznými druhmi sa vyskytuje zriedkavo. Toto sa nazýva horizontálny prenos. Jeden zaujímavý prípad sa týka genetických prvkov nazývaných P prvky. Margaret Kidwell zistila, že prvky P boli prenesené z niektorých druhov v skupine Drosophila willistoni do Drosophila melanogaster.

Tieto dva druhy ovocných mušiek sú vzdialene príbuzné a hybridy sa netvoria. Ich rozsahy sa však prekrývajú. Prvky P boli vektorované do D. melanogaster prostredníctvom parazitického roztoča, ktorý sa zameriava na oba tieto druhy. Tento roztoč prepichne exoskelet múch a živí sa „šťavami“.

Materiál vrátane DNA z jednej muchy sa môže preniesť na druhú, keď sa roztoč kŕmi. Keďže P elementy sa aktívne pohybujú v genóme (samotné sú parazitmi DNA), jeden sa začlenil do genómu muchy melanogaster a následne sa šíril po druhu. Laboratórne zásoby melanogasterov ulovené pred nedostatkom P prvkov v roku 1940. Všetky prirodzené populácie ich dnes ukrývajú.

Esej č. 3. Evolúcia v rámci rodovej línie pre genetické variácie:

Evolúcia je zmena v genofonde populácie v priebehu času, ktorá môže nastať v dôsledku niekoľkých faktorov. Tri mechanizmy pridávajú do génového fondu nové alely – mutácia, rekombinácia a tok génov. Dva mechanizmy odstraňujú alely, genetický drift a prirodzený výber. Drift odstraňuje alely náhodne z genofondu. Selekcia odstraňuje škodlivé alely z genofondu. Množstvo genetických variácií nájdených v populácii je rovnováhou medzi pôsobením týchto mechanizmov.

Prirodzený výber môže tiež zvýšiť frekvenciu alely. Selekcia, ktorá odstraňuje škodlivé alely, sa nazýva negatívna selekcia. Selekcia, ktorá zvyšuje frekvenciu užitočných alel, sa nazýva pozitívna, alebo niekedy pozitívna darwinovská selekcia. Nová alela môže tiež smerovať k vysokej frekvencii. Ale keďže zmena frekvencie alely každej generácie je náhodná, nikto nehovorí o pozitívnom alebo negatívnom posune.

S výnimkou zriedkavých prípadov vysokého toku génov vstupujú nové alely do genofondu ako jedna kópia. Väčšina nových alel pridaných do genofondu sa stratí takmer okamžite v dôsledku driftu alebo selekcie, len malé percento niekedy dosiahne vysokú frekvenciu v populácii. Dokonca aj tie stredne prospešné alely sa stratia v dôsledku driftu, keď sa objavia. Mutácia sa však môže objaviť mnohokrát.

Osud každej novej alely do značnej miery závisí od organizmu, v ktorom sa objaví. Táto alela bude spojená s ostatnými alelami v jej blízkosti po mnoho generácií. Mutovaná alela môže zvýšiť frekvenciu jednoducho preto, že je spojená s prospešnou alelou v blízkom lokuse. Toto môže nastať, aj keď je mutantná alela škodlivá, hoci nesmie byť taká škodlivá, aby kompenzovala prínos inej alely.

Podobne môže byť z genofondu eliminovaná potenciálne prospešná nová alela, pretože bola spojená so škodlivými alelami, keď prvýkrát vznikla. Alela „jazda na chvostoch kabáta“ prospešnej alely sa nazýva stopár. Nakoniec rekombinácia privedie dva lokusy do väzobnej rovnováhy. Ale čím sú dve alely užšie spojené, tým dlhšie bude stopovanie trvať.

Účinky selekcie a driftu sú spojené. Drift sa zintenzívňuje, keď sa zvyšujú selekčné tlaky. Je to preto, že zvýšená selekcia (t. j. väčší rozdiel v reprodukčnom úspechu medzi organizmami v populácii) znižuje efektívnu veľkosť populácie, počet jedincov prispievajúcich alelami do ďalšej generácie.

Adaptáciu prináša kumulatívny prírodný výber, opakované preosievanie mutácií prirodzeným výberom. Malé zmeny, uprednostňované výberom, môžu byť odrazovým mostíkom k ďalším zmenám. Súhrnom veľkého počtu týchto zmien je makroevolúcia.


Úloha Hardyho-Weinbergovho zákona pri náhodnom párení | genetika

V tomto článku budeme diskutovať o úlohe Hardyho-Weinbergovho zákona pri náhodnom párení populácie.

Hardyho-Weinbergov zákon platí len vtedy, keď je párenie náhodné. Keď sa genotypy nepária náhodne, nazýva sa to nenáhodné párenie, to znamená, že jedinci s určitými genotypmi uprednostňujú párenie s jedincami určitých iných genotypov. Zoberme si napríklad prípad albínov s recesívnym genotypom aa normálnymi jedincami sú AA a Aa. Frekvencia alely je 0,01 a normálnej alely A je 0,99.

Keď je populácia v rovnováhe, frekvencia jedincov AA je 980 na tisíc, heterozygotných nosičov Aa je 19,8 z tisíc a albínov 0,1 z tisíc.

Je zrejmé, že vo vzorke 1000 členov populácie je asi 49-krát viac heterozygotných nosičov ako albínov. Teraz majú jedinci AA a Aa normálny vzhľad a náhodne sa pária. Ale u albínov je menej pravdepodobné, že sa pária s albínmi alebo dokonca s normálnymi. Teda hlavne párenie Aa x Aa je zdrojom všetkých albínov.

Príbuzenské kríženie a rozmanité párenie:

Toto sú dve odchýlky od náhodného párenia. Príbuzenské kríženie je forma nenáhodného párenia, ku ktorému dochádza medzi príbuznými s podobnými genotypmi. Zvyšuje frekvenciu homozygotov v populácii a znižuje frekvenciu heterozygotov. Škodlivé účinky príbuzenského kríženia pri zvyšovaní frekvencie recesívnych porúch u ľudí spočívajú v príbuzenských manželstvách.

Najbližším možným stupňom príbuzenského kríženia je samooplodnenie, ktoré sa vyskytuje u niektorých rastlín, ako je hrachor. Pri rôznorodom párení sa jedinci s podobnými fenotypmi pária častejšie, ako sa očakávalo náhodou.

Asortatívne párenie spôsobuje menší pokles heterozygotnosti ako pri príbuzenskom krížení, ale vytvára väčší nárast fenotypových variácií. Fenotypové postavy ako výška, farba pleti, I.Q. a iné tvoria základ rôznorodého párenia u ľudí. Najdôležitejším účinkom zmiešaného párenia je zvýšenie variability vlastnosti v populácii.

Koeficient príbuzenskej plemenitby:

Koeficient inbrídingu je pravdepodobnosť, že jedinec dostane na danom lokuse dve alely, ktoré sú identické podľa pôvodu. Ide o metódu merania genetických dôsledkov inbrídingu, konkrétne zvýšenej frekvencie homozygotných genotypov. Keď sa príbuzní vydajú, je pravdepodobné, že budú mať jedného alebo viacerých spoločných predkov.

Ak je predok oboch partnerov nositeľom škodlivého recesívneho génu, v takom prípade môžu byť obaja partneri, ktorí sú priamymi potomkami, nositeľmi. Príbuzenská plemenitba vedie k homozygotnému postihnutému dieťaťu, pričom dve alely u takto postihnutého dieťaťa sa považujú za identické, pretože pochádzajú z replikácie jedinej alely prenášanej predkom. Pravdepodobnosť prijatia dvoch alel, ktoré sú identické podľa pôvodu, je mierou koeficientu príbuzenskej plemenitby a označuje sa symbolom f.

V náhodne sa páriacej populácii s dvoma alelami s frekvenciou p a q je frekvencia heterozygotov 2pq. V populácii s koeficientom inbrídingu f, početnosť heterozygotov sa zníži o zlomok f z celkového počtu. Jeden aspekt Hardyho-Weinbergovho zákona berie do úvahy príbuzenskú plemenitbu.

Uvažujme 2 alely A a a v populácii s frekvenciami p a q takými, že p + q = 1. Ak je koeficient inbrídingu populácie f, potom frekvencie genotypov AA, Aa a aa budú p 2 (1 & #8211 f) + pf, 2pq(1 – f) a q 2 (1 – f) + qf resp. Keď nedochádza k príbuzenskej plemenitbe, f sa zníži na nulu a proporcie genotypov dosiahnu Hardy-Weinbergove rovnovážne hodnoty náhodných páriacich sa populácií.

V imaginárnej situácii úplného príbuzenského kríženia, f = 1. Príbuzenské kríženie u ľudí však nikdy nedosahuje také vysoké hodnoty. V priemere sa koeficient inbrídingu u ľudí pohybuje medzi f = 0,003 v niektorých komunitách v Japonsku na najvyššiu hodnotu f= 0,02 v niektorých štátoch južnej Indie, ako je Andhra Pradesh.

Škodlivé účinky príbuzenského kríženia vyplývajú z toho, že sa vzácne, škodlivé recesívne gény stanú homozygotnými, a tiež závisia od frekvencie zriedkavých škodlivých alel v populácii. Keď sa škodlivé gény stanú homozygotnými v samooplodnených rastlinách, sú rýchlo odstránené z populácie.

Štúdie o účinkoch príbuzenskej plemenitby u ľudí preukázali duševné a fyzické defekty a zvýšené riziko úmrtia u detí zo sobášov v prvom sesternici. Takéto deti môžu alebo nemusia mať nižšie I.Q., rýchlosť rastu a menšiu schopnosť ako neinbredné deti. Odhaduje sa, že priemerná ľudská bytosť nesie 3-5 génov, ktoré môžu spôsobiť vážne duševné alebo fyzické postihnutie.

To znamená, že normálny človek je heterozygotným nosičom 6-10 alel, ktoré v homozygotnom stave môžu spôsobiť smrť alebo ťažké mentálne alebo fyzické postihnutie. Tento jav sa nazýva mutačná záťaž.

Len malá časť z celkového počtu škodlivých recesívnych génov v populácii je skutočne prítomná u postihnutých homozygotov. Väčšina takýchto génov je ukrytá u heterozygotných, normálnych a zdravých ľudí, ktorí sú nosičmi.

Inbreeding Depresia a Heteróza:

Chovatelia rastlín a zvierat použili inbríding na zvýšenie homogenity prostredníctvom homozygotnosti. Je dobre známe, že príbuzenská plemenitba vedie aj k zníženiu sily, kondície, plodnosti a iných podobných atribútov. Toto sa nazýva inbrídingová depresia a je výsledkom toho, že škodlivé alely sa stanú homozygotnými.

Ak sa však krížia nezávisle inbredné línie, výsledné hybridy vykazujú oproti rodičom zvýšenú vitalitu, kondíciu a plodnosť. Toto sa nazýva hybridná sila alebo heteróza a často sa využíva pri zlepšovaní plodín, ako je kukurica, bavlník, ricín, Pennisetum a Sorghum.

Medzi zvieratami je známym príkladom mulica, ktorá je výsledkom kríženia samca koňa a samice osla. Mulica je lepším zvieraťom ako ktorýkoľvek z jej rodičov.


Čo sa naučíte:

Vo všetkých ľudských populáciách si jednotlivci zvyčajne vyberajú partnerov pre ľahko pozorovateľné atribúty, nie svojvoľne. Výber partnera riadi špecifické kultúrne princípy a sociálne normy. Vo všeobecnosti, v porovnaní s vlastnosťami, ako je farba pleti, výška a osobnosť, párenie prebieha s príbuznými jednotlivcami. Keď sa chovatelia zvierat aktívne pokúšajú posilniť rozmanitosť alebo vybudovať nové druhy opatrným zabezpečením toho, aby párenie nebolo spontánne, robia to isté. Poľnohospodári očakávajú zvýšenie prevalencie týchto charakteristík u budúcich súťažiacich, keďže si vyberajú partnerov pre svoje zvieratá, ktoré sa spoliehajú na zvolené vlastnosti. Evolúcia je zvyčajne výsledkom toho, že diferencované znaky sú geneticky zdedené. Výsledky však nie sú vždy také, aké farmári predpovedajú. Je prospešné predovšetkým skúmať výsledky náhodného párenia, aby sa zvážili účinky nenáhodných párovacích foriem. Genofond druhu, ktorý sa náhodne pári, tiež nepodlieha žiadnemu ďalšiemu evolučnému mechanizmu, sa nezmení a zostane v rovnováhe, ako zistili Hardy a Weinberg na začiatku 20. storočia. V populácii 50 percent ktorejkoľvek z týchto dvoch alel, 25 % homozygotných-dominantných reprezentovaných ako AA, 25 % homozygotných-recesívnych reprezentovaných ako aa a 50 % heterozygotov reprezentovaných ako Aa, budú predpovedané frekvencie genotypu potomstva náhodného párenia. Akákoľvek generácia, ktorá sa náhodne spári a na ktorej nefunguje žiadny iný evolučný proces, zostane v tomto pomere.

Pozitívne asociatívne párenie:

Najbežnejším nenáhodným vzorom párenia u ľudí je ten, v ktorom jednotlivci kopulujú pre vybrané vlastnosti. Toto je známe ako afirmatívne asortatívne párenie. Slovo "assortative" označuje vlastnosti, ktoré sa kategorizujú a vyberajú. Vysoké a štíhle jedince páriace sa len s vysokými a štíhlymi jedincami budú príkladom konštruktívneho sortimentného výberu. Pokiaľ ide o genotypy znakov, ktorým dominujú dve autozomálne alely, poháňané extrémnym pozitívnym rôznorodým párením vedie iba k 3 potenciálnym vzorcom párenia — homozygot-dominant*homozygot-dominant (AA*AA), heterozygot *heterozygot (Aa*Aa ) a homozygot-recesívny*homozygot-recesívny (aa*aa). Postupný nárast homozygotných genotypov (AA, aa) a výsledné zníženie počtu heterozygotných genotypov (Aa) v populácii je čistým výsledkom pozitívneho rôznorodého párenia.


Otázka o dôsledkoch nenáhodného párenia a frekvencií alel - Biológia

Nenáhodné párenie


Vo všetkých ľudských populáciách si ľudia zvyčajne vyberajú partnerov nenáhodne pre vlastnosti, ktoré sú ľahko pozorovateľné. Výber partnera sa riadi predovšetkým kultúrnymi hodnotami a spoločenskými pravidlami. Najčastejšie sa párenie uskutočňuje s podobnými ľuďmi, pokiaľ ide o vlastnosti, ako je farba pleti, postava a osobnosť. Chovatelia zvierat robia v podstate to isté, keď sa zámerne pokúšajú vylepšiť odrody alebo vytvoriť nové tým, že sa starostlivo uistia, že párenie nie je náhodné. Keď farmári vyberú pre svoje zvieratá párov na základe požadovaných vlastností, dúfajú, že zvýšia frekvenciu týchto vlastností v budúcich generáciách. Pokiaľ sú diskriminované vlastnosti geneticky zdedené, evolúcia je zvyčajne dôsledkom. Výsledky však nie sú vždy také, aké farmári očakávajú. Dôvody budú vysvetlené čoskoro.

Dokonca aj bez zásahu farmárov si väčšina zvierat vyberá párov starostlivo – nepária sa náhodne. Charles Darwin poznamenal túto skutočnosť vo svojej knihe z roku 1871 Zostup človeka a selekcia vo vzťahu k sexu . Navrhol, že výber partnera je silnou evolučnou silou, ktorá má podobný účinok ako prirodzený výber. Táto myšlienka bola v Darwinových časoch široko odmietnutá, no neskorší výskum ukázal, že mal pravdu.

Prečo sa zvieratá nenáhodne pária: Príbeh o pávovi
videoklip zo série PBS 2001 Evolúcia
r vyžaduje Skutočný hráč zobraziť (dĺžka = 4 minúty, 2 sekundy)

Aby sme pochopili vplyv nenáhodných vzorov párenia, je užitočné najprv preskúmať výsledky náhodného párenia. Ako ukázali Hardy a Weinberg na začiatku 20. storočia, genofond populácie, ktorá sa pári náhodne a nepodlieha žiadnemu inému evolučnému procesu, sa nezmení – zostane v rovnováhe. Ak je párenie úplne náhodné, bude existovať deväť možných vzorov párenia pre znak, ktorý je kontrolovaný dvoma alelami (A a a).

V populácii, ktorá má 50 % každej z týchto dvoch alel, budú očakávané frekvencie genotypu potomstva s náhodným párením 25 % homozygotne dominantné (AA), 25 % homozygotne recesívne (aa) a 50 % heterozygotné (Aa), ako je znázornené v tabuľke nižšie. V tomto pomere zostanú každú generáciu, v ktorej bude náhodné párenie pokračovať a žiadny iný evolučný mechanizmus nefunguje.


Pozitívne Asortatívne párenie

Najbežnejším nenáhodným vzorom párenia medzi ľuďmi je ten, v ktorom sa jednotlivci pária s inými, ktorí sú sami sebe fenotypicky pre vybrané vlastnosti. Toto sa označuje ako pozitívneho sortimentného párenia . Pojem "assortatívny" sa týka klasifikačných a selekčných charakteristík. Príkladom pozitívneho výberového výberu by boli vysokí štíhli ľudia, ktorí sa párili iba s vysokými štíhlymi ľuďmi. Zavedené do extrému, pozitívne rôznorodé párenie má za následok iba tri možné vzory párenia s ohľadom na genotypy pre znaky, ktoré sú kontrolované dvoma autozomálnymi alelami – homozygotná dominanta s homozygotnou dominantou (AA X AA), heterozygotná s heterozygotnou (Aa X Aa), a homozygotný recesívny s homozygotným recesívnym (aa X aa).

Čistým účinkom pozitívneho asociatívneho párenia je progresívny nárast počtu homozygotných genotypov (AA a aa) a zodpovedajúci pokles počtu heterozygotných (Aa) v populácii, ako je uvedené v tabuľke nižšie. Každá generácia, v ktorej dôjde k pozitívnemu páreniu, bude tento polarizačný trend v populácii pokračovať.

Pozitívne Asortatívne párenie
Možný rodič
vzory párenia
Očakávané genotypy potomkov
AA Aa aa

AA X AA

4

Aa X Aa 1 2 1
aa X aa 4
Celkom 5
( 42% )

2
( 17% )

5
( 42% )


Negatívne asortatívne párenie

Najmenej bežným nenáhodným vzorom párenia medzi ľuďmi je vzor, ​​v ktorom si ľudia vyberajú iba partnerov, ktorí sú fenotypovo odlišní od nich samých pre selektívne vlastnosti. Toto sa označuje ako negatívneho sortimentného párenia . Nastalo by to napríklad, ak by sa vysokí štíhli ľudia spájali len s nízkymi statnými ľuďmi.

Pokiaľ ide o genotypy, existuje šesť možných negatívnych vzorcov párenia pre znaky, ktoré sú kontrolované dvoma autozomálnymi alelami, ako je uvedené v tabuľke nižšie. Čistým účinkom je progresívny nárast frekvencie heterozygotných genotypov (Aa) a zodpovedajúci pokles homozygotných (AA a aa) v populácii. Inými slovami, negatívne asociatívne párenie má opačný efekt ako pozitívne asociatívne párenie.

Negatívne asortatívne párenie
Možný rodič
vzory párenia
Očakávané genotypy potomkov
AA Aa aa
AA X Aa 2 2
AA X aa 4
Aa X AA 2 2
Aa X aa 2 2

aa X AA

4

aa X Aa 2 2
Celkom 4
( 17% )

16
( 67% )

4
( 17% )


Evolučné dôsledky nenáhodného párenia

Rovnako ako rekombinácia, aj nenáhodné párenie môže pôsobiť ako pomocný proces prirodzeného výberu, ktorý spôsobí, že dôjde k evolúcii. Akákoľvek odchýlka od náhodného párenia narúša rovnovážnu distribúciu genotypov v populácii. K tomu dôjde bez ohľadu na to, či je výber partnera pozitívny alebo negatívny. Jediná generácia náhodného párenia obnoví genetickú rovnováhu, ak na populáciu nepôsobí žiadny iný evolučný mechanizmus. To však nevedie k návratu k distribúcii populačných genotypov, ktoré existovali pred obdobím nenáhodného párenia. Túto skutočnosť ilustruje porovnanie 2. a 5. generácie v tabuľke nižšie.

Účinky nenáhodného párenia na genofond populácie
generácie Vzor rodičovského párenia Frekvencie genotypu potomstva Účinok na
genotyp
frekvencie
AA Aa aa
1 náhodný 50% 30% 20% rovnováha
2 náhodný 50% 30% 20% rovnováha
3 negatívny sortiment 45% 40% 15% zmeniť
4 negatívny sortiment 40% 50% 10% zmeniť
5 náhodný 40% 50% 10% rovnováha
6 náhodný 40% 50% 10% rovnováha
7 pozitívny sortiment 43% 45% 12% zmeniť
8 pozitívny sortiment 48% 34% 18% zmeniť

POZNÁMKA: Frekvencie genotypov v skutočnej populácii sa môžu trochu líšiť od frekvencií v
túto tabuľku, ale smer zmeny z generácie na generáciu bude rovnaký.

Plant and animal breeders usually employ controlled positive assortative mating to increase the frequency of desirable traits and to reduce genetic variation in a population. In effect, they try to guide the direction of evolution by preventing some individuals from mating and encouraging others to do so. By doing this, farmers, in a sense are acting in the place of nature in selecting winners and losers in the competition for survival. This method has been used to develop purebred varieties of laboratory mice, dogs, horses, and other farm animals. The amount of time it takes for this process can be much shorter than one might imagine. If brothers and sisters are mated together every generation, it will only take 20 generations for all individuals in a family line to share 98+% of the same alleles they essentially will be clones, and breeding results will be close to those resulting from self-fertilization. Commercially sold laboratory research mice have been mated brother to sister for 50-100 generations or more. The downside of this practice is that positive assortative mating results in an increase in homozygosity of harmful alleles if they are present in the gene pool. The high frequency of hip dysplasia , epilepsy , and immune-system malfunctions in some dog varieties are primarily a result of inbreeding. The reduction in viability and subsequent loss of reproductive potential of purebred varieties has been referred to as príbuzenskej depresie . In contrast, animals that have been crossbred with mates from very different genetic lines are more likely to have lower frequencies of homozygous recessive conditions. Subsequently, they are liable to be more viable. This phenomenon has been referred to as hybrid vigor alebo heteróza .

Human mating rarely is as consistently positive assortative as is the case with purebred domesticated animals. As a consequence, inbreeding depression is rarely a problem except for some reproductively isolated small societies and subcultures. The Old Order Amish are an example. This relatively small population centered in Pennsylvania and Ohio has been self-isolated by their religious beliefs and lifestyle for more than two centuries. They mostly select mates from within their own communities, which results in positive assortative effects on their gene pool. The Amish population has a comparatively high frequency of Ellis-van Creveld syndrome , which is a genetically inherited disorder characterized by dwarfism, extra fingers, and malformations of the arms, wrists, and heart. The majority of the known cases in the world of this rare syndrome have been found among the Amish , and 7% of them carry the responsible recessive autosomal allele.


Consanguineous Mating

Consanguineous mating , alebo príbuzenská plemenitba, is the sexual union of closely related individuals, such as brothers, sisters, or cousins. It is an extreme form of positive assortative mating since close relatives usually are genetically more similar than are unrelated people who share a few traits . When siblings mate together, it is in effect positive assortative mating for many genetic traits. Half of the alleles of brothers and sisters are likely to be shared. If they mate together, their children would be expected to have a quarter of those alleles in common. Therefore, when consanguineous mating occurs, the result is significantly less genetic diversity among the descendants than if the parents had mated with someone who was not closely related but was like them in terms of selected traits such as skin color or stature.

It has long been assumed by the general public in western nations that children of inbred parents inevitably have a high probability of inheriting mental retardation and other serious genetic defects. This is not necessarily true. If a harmful allele is present in a family, it will show up at a higher than normal rate among inbred children. If inbreeding continues to be the common mating pattern in a family line, it is likely that homozygosity will increase in frequency and the family will experience a progressive rise in the genetic load of the deleterious allele. On the other hand, if the allele is not present in the family line, inbred offspring are not likely to have a higher than normal risk of inheriting a mutation for it. Inbreeding also could potentially increase the odds of a child inheriting desirable traits. If the family genetic line has alleles that contribute to advantageous characteristics, such as intelligence, health, or what their culture defines as beauty, they are more likely to show up in children resulting from inbreeding if the parents have these characteristics . Consanguineous mating also may be an advantage for women who are Rh negative because it would increase the chances that their children would be Rh negative. As a consequence, there would be a lower risk of erythroblastosis fetalis in the children. You will learn more about this potentially fatal condition and its connection with Rh blood types in the next tutorial of this series.

NOTE: The word "consanguineous" comes from Latin and literally means "with the blood". In other words, consanguineous mating is between "blood relatives". The term "blood relatives" goes back to the time when people mistakenly thought that what passed between parents and their children was blood. In fact, it is DNA rather than blood.

The closer two mates are in generational distance from their common ancestor, the greater the likelihood of positive assortative effects on the genomes of their children. Based on statistical data fr om 38 populations in South Asia, Africa, Europe, and South America, it has been determined that the increased risk for significant birth defects among the offspring of first cousins is only 1.7-2.8% above the risk for the general population. The predicted risk for the children of brothers and sisters or parents and their children is 6.8-11.2% above that of the general population. Based on these numbers , it would seem that while the risk is high for very close biological relatives, it is relatively low for first cousins and more distant kinsmen. In fact, there is a high probability that the children of first cousins will not have significant birth defects . In addition, there does not appear to be a statistically significant increase in the frequency of gross chromosomal anomalies, such as trisomy-21 (Down syndrome), in the children of consanguineous unions.

While first cousin marriages are extremely rare in North America, Europe, and East Asia, they are very common in some parts of the world due to long existing cultural traditions. Roughly a third of the marriages in rural India are between first cousins. In the Arabian Peninsula, the rate is 50% or higher. In both areas, there are ongoing nationwide educational campaigns to discourage first cousin marriages. The hope is that if they are successful in reducing the number of such unions, it will cut medical costs for the nations. So far there has been some success in changing the marriage patterns of more educated urban Saudis and Indians, but there have been little inroads into rural areas where most first cousin marriages occur.

A recent statistical study of 165 years of genealogies for 160,000 couples in Iceland has shown somewhat surprising results. Married couples who were third cousins (they shared a great-great-grandparent) had more offspring than did couples who were less closely related. In other words, marrying third cousins resulted in greater reproductive success. However, couples who were first or second cousins had fewer offspring and those children died at a younger age.

Is Love in Our DNA -- how do you choose a mate? (Take a poll to find out.)
This link takes you to an external website. Ak sa chcete vrátiť sem, musíte kliknúť na
tlačidlo "späť" vo vašom prehliadači.

Zhrnutie

We have seen in this and previous sections of the tutorial that evolution can result from any of four main processes operating independently or together . In addition, there are two ancillary contributing processes.

Main processes Ancillary processes
1. mutácia 1 . rekombinácia
2. genetický drift 2 . non-random mating
3. prirodzený výber
4. tok génov

Mutation is the ultimate source of new genetic varieties. However, gene flow can be responsible for the introduction of new alleles into a population and very rarely into a species . Generally the most rapid and dramatic evolution is due to natural selection. Recombination and non-random mating can change the frequencies of genotypes which in turn can be selected for or against by nature. Genetic drift can also result in rapid evolution of the gene pools of small, reproductively isolated populations. It is highly likely that our ancestors lived in such small populations for 99+% of the last 2.5 million years during which our genus Homo was evolving. Subsequently, genetic drift and other small population size effects must have frequently been a major factor in our evolution along with natural selection.

Five Fingers of Evolution--summary of how evolution works by Paul Anderson.
Vi deo clip from E d. T ed.com . Ak sa chcete vrátiť sem, musíte kliknúť na tlačidlo "späť"
tlačidlo vo vašom prehliadači. (length = 5 mins, 23 secs)

Primary source for human birth defect statistics related to inbreeding: Bennett, R. L. a kol., "Genetic Counseling and Screening of Consanguineous Couples and Their Offspring: Recommendations of the National Society of Genetic Counselors", Journal of Genetic Counseling (2002) 11(2):97-119. Source of data on Icelandic couples: "An Association Between the Kinship and Fertility of Human Couples" Veda (2008) 319: 813-816.

Previous Topic

Návrat do Menu

Practice Quiz

Next Topic

Copyright 1997 - 20 14 by Dennis O'Neil. Všetky práva vyhradené.
ilustračné kredity


Biológia 171

Na konci tejto časti budete môcť:

  • Opíšte rôzne typy variácií v populácii
  • Vysvetlite, prečo iba prirodzený výber môže pôsobiť na dedičnú variáciu
  • Opíšte genetický drift a efekt úzkeho miesta
  • Vysvetlite, ako môže každá evolučná sila ovplyvniť frekvenciu alel populácie

Jednotlivci populácie často vykazujú rôzne fenotypy alebo exprimujú rôzne alely určitého génu, čo vedci označujú ako polymorfizmy. Populácie s dvoma alebo viacerými variáciami konkrétnych vlastností nazývame polymorfné. Variácie populácie, distribúciu fenotypov medzi jednotlivcami, ovplyvňuje množstvo faktorov vrátane genetickej štruktúry populácie a prostredia ((obrázok)). Pochopenie zdrojov fenotypových variácií v populácii je dôležité pre určenie toho, ako sa bude populácia vyvíjať v reakcii na rôzne evolučné tlaky.


Genetická odchýlka

Prírodný výber a niektoré ďalšie evolučné sily môžu pôsobiť iba na dedičné vlastnosti, konkrétne na genetický kód organizmu. Pretože sa alely prenášajú z rodiča na potomstvo, môžu byť vybrané tie, ktoré poskytujú prospešné vlastnosti alebo správanie, zatiaľ čo škodlivé alely nie. Získané vlastnosti väčšinou nie sú dedičné. Ak napríklad športovec každý deň cvičí v posilňovni a buduje svalovú silu, z potomkov športovca nemusí nevyhnutne vyrásť kulturista. Ak existuje genetický základ pre schopnosť rýchleho behu, na druhej strane to môže rodič preniesť na dieťa.

Predtým, ako sa darwinovská evolúcia stala prevládajúcou teóriou poľa, francúzsky prírodovedec Jean-Baptiste Lamarck vyslovil teóriu, že organizmy môžu zdediť získané vlastnosti. Zatiaľ čo väčšina vedcov túto hypotézu nepodporila, niektorí si nedávno začali uvedomovať, že Lamarck sa úplne nemýlil. Navštívte túto stránku a dozviete sa viac.

Dedičnosť je zlomok fenotypových variácií, ktoré môžeme pripísať genetickým rozdielom alebo genetickým variáciám medzi jednotlivcami v populácii. Čím väčšia je dedičnosť fenotypovej variácie populácie, tým je náchylnejšia na evolučné sily, ktoré pôsobia na dedičnú variáciu.

Diverzitu alel a genotypov v rámci populácie nazývame genetická variácia . Keď sú vedci zapojení do šľachtenia určitého druhu, napríklad so zvieratami v zoologických záhradách a prírodných rezerváciách, snažia sa zvýšiť genetickú variabilitu populácie, aby zachovali čo najviac z fenotypovej diverzity. To tiež pomáha znižovať súvisiace riziká príbuzenského kríženia, párenia blízko príbuzných jedincov, čo môže mať nežiaduci účinok spájania škodlivých recesívnych mutácií, ktoré môžu spôsobiť abnormality a náchylnosť k chorobám. Napríklad ochorenie, ktoré je spôsobené zriedkavou recesívnou alelou, môže existovať v populácii, ale prejaví sa iba vtedy, keď jedinec nesie dve kópie alely. Pretože je alela v normálnej, zdravej populácii s neobmedzeným biotopom zriedkavá, šanca, že sa dvaja nosiči spária, je nízka a aj tak len 25 percent ich potomkov zdedí alelu choroby od oboch rodičov. Aj keď je pravdepodobné, že sa to v určitom bode stane, nestane sa to dostatočne často na to, aby prirodzený výber bol schopný rýchlo eliminovať alelu z populácie, a v dôsledku toho sa alela udržiava na nízkych úrovniach v genofonde. Ak sa však rodina prenášačov začne navzájom krížiť, dramaticky sa zvýši pravdepodobnosť, že sa dvaja nosiči spária a nakoniec splodia choré potomstvo, čo je fenomén, ktorý vedci nazývajú depresia príbuzenského kríženia.

Zmeny vo frekvenciách alel, ktoré identifikujeme v populácii, môžu objasniť, ako sa táto populácia vyvíja. Okrem prirodzeného výberu existujú aj ďalšie evolučné sily, ktoré by mohli byť v hre: genetický drift, tok génov, mutácia, nenáhodné párenie a odchýlky prostredia.

Genetický drift

Teória prirodzeného výberu vychádza z pozorovania, že niektorí jedinci v populácii s väčšou pravdepodobnosťou prežijú dlhšie a majú viac potomkov ako iní, takže prenesú viac svojich génov na ďalšiu generáciu. Napríklad veľký, silný gorilí samec je oveľa pravdepodobnejší ako menší a slabší, že sa stane strieborným chrbtom populácie, vodcom svorky, ktorý sa pári oveľa viac ako ostatní samci zo skupiny. Vodca svorky bude otcom ďalších potomkov, ktorí zdieľajú polovicu jeho génov, a pravdepodobne budú tiež väčší a silnejší ako ich otec. V priebehu času sa v populácii zvýši frekvencia génov pre väčšiu veľkosť a v dôsledku toho sa populácia v priemere zväčší. To znamená, že by k tomu došlo, ak by tento konkrétny selekčný tlak alebo hnacia selektívna sila bola jediná, ktorá pôsobila na populáciu. V iných príkladoch môže lepšia kamufláž alebo silnejšia odolnosť voči suchu predstavovať selekčný tlak.

Ďalším spôsobom, ako sa môže zmeniť frekvencia alely a genotypu populácie, je genetický drift ((obrázok)), ktorý je jednoducho výsledkom náhody. Náhodou budú mať niektorí jedinci viac potomkov ako iní – nie kvôli výhode, ktorú im poskytuje nejaká geneticky zakódovaná vlastnosť, ale len preto, že jeden samec bol náhodou na správnom mieste v správnom čase (keď okolo prechádzala vnímavá samica) alebo pretože ten druhý bol náhodou v nesprávny čas na nesprávnom mieste (keď líška lovila).


Myslíte si, že genetický drift nastane rýchlejšie na ostrove alebo na pevnine?

Malé populácie sú náchylnejšie k silám genetického driftu. Veľké populácie sú alternatívne chránené pred účinkami náhody. Ak jeden jedinec z populácie 10 jedincov náhodou zomrie v mladom veku predtým, ako zanechá nejakého potomka ďalšej generácii, všetky jeho gény – 1/10 genofondu populácie – sa náhle stratia. V populácii 100 ľudí je to len 1 percento z celkového genofondu, a preto má oveľa menší vplyv na genetickú štruktúru populácie.

Prejdite na túto stránku a pozrite si animáciu náhodného odberu vzoriek a genetického driftu v akcii.

Prírodné udalosti, ako je zemetrasenie, ktoré náhodne zabije veľkú časť populácie, môžu zväčšiť genetický posun. Známy ako efekt úzkeho miesta, vedie k náhlemu vymazaniu veľkej časti genómu ((obrázok)). Z genetickej štruktúry tých, ktorí prežili, sa razom stane genetická štruktúra celej populácie, ktorá sa môže veľmi líšiť od populácie pred katastrofou.


Ďalším scenárom, v ktorom by populácie mohli zažiť silný vplyv genetického driftu, je, ak určitá časť populácie odíde, aby založila novú populáciu na novom mieste, alebo ak populáciu rozdelí fyzická bariéra. V tejto situácii sú títo jednotlivci nepravdepodobným zastúpením celej populácie, čo má za následok efekt zakladateľa. Efekt zakladateľa nastáva, keď sa genetická štruktúra zmení tak, aby zodpovedala štruktúre otcov a matiek zakladateľov novej populácie. Vedci sa domnievajú, že efekt zakladateľa bol kľúčovým faktorom v genetickej histórii afrikánskej populácie holandských osadníkov v Južnej Afrike, o čom svedčia mutácie, ktoré sú u Afrikáncov bežné, ale u väčšiny ostatných populácií sú zriedkavé. Je to pravdepodobne preto, že vyšší ako normálny podiel zakladajúcich kolonistov mal tieto mutácie. Výsledkom je, že populácia prejavuje nezvyčajne vysoký výskyt Huntingtonovej choroby (HD) a Fanconiho anémie (FA), genetickej poruchy, o ktorej je známe, že spôsobuje krvnú dreň a vrodené abnormality – dokonca aj rakovinu. 1

Pozrite si toto krátke video a dozviete sa viac o zakladateľovi a efektoch prekážok.

Testovanie efektu úzkeho miesta

otázka: Ako prírodné katastrofy ovplyvňujú genetickú štruktúru populácie?

Pozadie: Keď zemetrasenie alebo hurikán náhle zničí veľkú časť populácie, preživší jedinci sú zvyčajne náhodným výberom pôvodnej skupiny. Výsledkom je, že genetická výbava populácie sa môže dramaticky zmeniť. Tento jav nazývame efekt úzkeho miesta.

hypotéza: Opakované prírodné katastrofy prinesú rôzne genetické štruktúry populácie, a preto sa pri každom spustení tohto experimentu výsledky budú líšiť.

Otestujte hypotézu: Spočítajte pôvodnú populáciu pomocou rôznych farebných guľôčok. Napríklad červené, modré a žlté korálky môžu predstavovať červených, modrých a žltých jedincov. Po zaznamenaní počtu každého jedinca v pôvodnej populácii ich všetky umiestnite do fľaše s úzkym hrdlom, ktoré umožní vytiecť len niekoľko guľôčok naraz. Potom nalejte 1/3 obsahu fľaše do misky. To predstavuje jedincov, ktorí prežili po prírodnej katastrofe, ktorá zabije väčšinu populácie. Spočítajte počet rôznych farebných guľôčok v miske a zaznamenajte ich. Potom vložte všetky guľôčky späť do fľaše a zopakujte experiment ešte štyrikrát.

Analyzujte údaje: Porovnajte päť populácií, ktoré boli výsledkom experimentu. Obsahujú všetky populácie rovnaký počet rôznych farebných guľôčok alebo sa líšia? Pamätajte, že všetky tieto populácie pochádzajú z rovnakej presnej rodičovskej populácie.

Urobte záver: S najväčšou pravdepodobnosťou sa päť výsledných populácií bude značne líšiť. Je to preto, že prírodné katastrofy nie sú selektívne – zabíjajú a ušetria jednotlivcov náhodne. Teraz sa zamyslite nad tým, ako by to mohlo ovplyvniť skutočnú populáciu. Čo sa stane, keď hurikán zasiahne pobrežie zálivu Mississippi? Ako sa darí morským vtákom, ktoré žijú na pláži?

Gene Flow

Ďalšou dôležitou evolučnou silou je tok génov: tok alel do az populácie v dôsledku migrácie jedincov alebo gamét ((obrázok)). Zatiaľ čo niektoré populácie sú pomerne stabilné, iné zažívajú väčší tok. Mnohé rastliny napríklad posielajú svoj peľ široko-ďaleko, vetrom alebo vtákmi, aby opelili iné populácie toho istého druhu v určitej vzdialenosti. Dokonca aj populácia, ktorá sa môže na začiatku zdať stabilná, ako napríklad pýcha levov, môže zažiť svoj spravodlivý podiel na imigrácii a emigrácii, keď samci vo vývoji opúšťajú svoje matky, aby hľadali novú pýchu s geneticky nepríbuznými samicami. Tento variabilný tok jedincov do a zo skupiny nielenže mení štruktúru génov populácie, ale môže tiež zaviesť nové genetické variácie do populácií v rôznych geologických lokalitách a biotopoch.


Mutácia

Mutácie sú zmeny v DNA organizmu a sú dôležitou hybnou silou diverzity v populáciách. Druhy sa vyvíjajú kvôli mutáciám, ktoré sa časom hromadia. Objavenie sa nových mutácií je najbežnejším spôsobom zavedenia nových genotypových a fenotypových variácií. Niektoré mutácie sú nepriaznivé alebo škodlivé a sú rýchlo eliminované z populácie prirodzeným výberom. Iné sú prospešné a rozšíria sa medzi obyvateľstvo. To, či je mutácia prospešná alebo škodlivá, závisí od toho, či pomáha organizmu prežiť do pohlavnej dospelosti a rozmnožovať sa. Niektoré mutácie nerobia nič a môžu pretrvávať, neovplyvnené prirodzeným výberom, v genóme. Niektoré môžu mať dramatický vplyv na gén a výsledný fenotyp.

Nenáhodné párenie

Ak sa jednotlivci nenáhodne spária so svojimi rovesníkmi, výsledkom môže byť meniaca sa populácia. Existuje mnoho dôvodov, prečo dochádza k nenáhodnému páreniu. Jedným z dôvodov je jednoduchý výber partnera. Napríklad samice pávov môžu uprednostňovať pávy s väčšími a jasnejšími chvostmi. Prirodzený výber vyberá vlastnosti, ktoré vedú k väčšiemu výberu párenia pre jednotlivca. Jednou bežnou formou výberu partnera, nazývanou asortatívne párenie, je preferencia jednotlivca páriť sa s partnermi, ktorí sú im fenotypovo podobní.

Ďalšou príčinou nenáhodného párenia je fyzická poloha. To platí najmä vo veľkých populáciách rozmiestnených na obrovské geografické vzdialenosti, kde nie všetci jednotlivci budú mať rovnaký prístup k sebe navzájom. Niektorí môžu byť od seba vzdialení na míle cez lesy alebo cez nerovný terén, zatiaľ čo iní môžu bývať v bezprostrednej blízkosti.

Environmentálna odchýlka

Gény nie sú jedinými hráčmi, ktorí sa podieľajú na určovaní variácií populácie. Fenotypy ovplyvňujú aj iné faktory, ako napríklad prostredie ((obrázok)). Návštevník pláže má pravdepodobne tmavšiu pokožku ako obyvateľ mesta, napríklad kvôli pravidelnému vystavovaniu sa slnku, čo je environmentálny faktor. Pre niektoré druhy prostredie určuje niektoré hlavné charakteristiky, ako je pohlavie. Napríklad niektoré korytnačky a iné plazy majú teplotne závislé určovanie pohlavia (TSD). TSD znamená, že z jedincov sa vyvinú samci, ak sú ich vajíčka inkubované v určitom teplotnom rozsahu, alebo samice v inom teplotnom rozsahu.


Geografické oddelenie medzi populáciami môže viesť k rozdielom vo fenotypových variáciách medzi týmito populáciami. Takéto geografické rozdiely vidíme medzi väčšinou populácií a môžu byť významné. Môžeme pozorovať jeden typ geografickej variácie, klin, keďže populácie daných druhov sa postupne menia v rámci ekologického gradientu. Napríklad druhy teplokrvných živočíchov majú tendenciu mať väčšie telá v chladnejšom podnebí bližšie k zemským pólom, čo im umožňuje lepšie šetriť teplo. Toto je zemepisná šírka. Alternatívne majú kvitnúce rastliny tendenciu kvitnúť v rôznych časoch v závislosti od toho, kde sa nachádzajú pozdĺž horského svahu. Toto je výškový sklon.

Ak medzi populáciami existuje tok génov, jedinci budú pravdepodobne vykazovať postupné rozdiely vo fenotype pozdĺž klinu. Obmedzený tok génov môže alternatívne viesť k náhlym rozdielom, dokonca k speciácii.

Zhrnutie sekcie

Genetické aj environmentálne faktory môžu spôsobiť fenotypové variácie v populácii. Rôzne alely môžu udeľovať rôzne fenotypy a rôzne prostredia môžu tiež spôsobiť, že jednotlivci vyzerajú alebo konajú odlišne. Iba rozdiely zakódované v génoch jednotlivca však môžu prejsť na jeho potomstvo, a teda byť cieľom prirodzeného výberu. Prirodzený výber funguje tak, že vyberá alely, ktoré prepožičiavajú prospešné vlastnosti alebo správanie, zatiaľ čo selektuje proti tým, ktoré majú škodlivé vlastnosti. Genetický posun pramení z náhodného výskytu, že niektorí jedinci v génovej línii majú viac potomkov ako iní. Keď jednotlivci opustia populáciu alebo sa k nej pridajú, frekvencia alel sa môže zmeniť v dôsledku toku génov. Mutácie v DNA jednotlivca môžu vniesť do populácie nové variácie. Frekvencie alel sa môžu meniť aj vtedy, keď sa jednotlivci náhodne nepária s ostatnými v skupine.

Art Connections

(Obrázok) Myslíte si, že genetický drift nastane rýchlejšie na ostrove alebo na pevnine?

(Obrázok) Genetický drift sa pravdepodobne vyskytuje rýchlejšie na ostrove, kde sa očakáva výskyt menších populácií.

Voľná ​​odpoveď

Opíšte situáciu, v ktorej by populácia prešla efektom úzkeho hrdla a vysvetlite, aký dopad by to malo na genofond populácie.

Hurikán zabíja veľké percento populácie kôrovcov žijúcich v piesku – prežije len niekoľko jedincov. Alely prenášané týmito prežívajúcimi jedincami by predstavovali genofond celej populácie. Ak tieto prežívajúce jedince nie sú reprezentatívne pre pôvodnú populáciu, genofond po hurikáne sa bude líšiť od pôvodného genofondu.

Opíšte prirodzený výber a uveďte príklad fungovania prirodzeného výberu v populácii.

Teória prirodzeného výberu vychádza z pozorovania, že niektorí jedinci v populácii prežívajú dlhšie a majú viac potomkov ako iní: teda viac ich génov sa odovzdáva ďalšej generácii. Napríklad veľký, silný gorilí samec je oveľa pravdepodobnejší ako menší a slabší, že sa stane strieborným chrbtom populácie: vodcom svorky, ktorý sa pári oveľa viac ako ostatní samci zo skupiny. Preto vodca svorky splodí viac potomkov, ktorí zdieľajú polovicu jeho génov a pravdepodobne budú väčší a silnejší ako ich otec. V priebehu času sa v populácii zvýši frekvencia génov pre väčšiu veľkosť a v dôsledku toho sa priemerná veľkosť tela v priemere zväčší.

Vysvetlite, čo je klin a uveďte príklady.

Cline je typ geografickej variácie, ktorá sa pozoruje v populáciách daného druhu, ktoré sa postupne menia v rámci ekologického gradientu. Napríklad teplokrvné zvieratá majú tendenciu mať väčšie telá v chladnejšom podnebí bližšie k zemským pólom, čo im umožňuje lepšie šetriť teplo. Toto sa považuje za šírkový sklon. Kvitnúce rastliny majú tendenciu kvitnúť v rôznych časoch v závislosti od toho, kde sa nachádzajú na svahu hory. Toto je známe ako výškový sklon.

Poznámky pod čiarou

    A. J. Tipping et al., „Molekulárne a genealogické dôkazy o zakladajúcom efekte v rodinách Fanconiho anémie v africkej populácii Južnej Afriky“, PNAS 98, č. 10 (2001): 5734-5739, doi: 10.1073/pnas.091402398.

Slovník pojmov


Allele frequencies may also be studied at the population level

The frequency of different alleles in a population can be determined from the frequency of the various phenotypes in the population. In the simplest system, with two alleles of the same locus (e.g. A,a), we use the symbol p to represent the frequency of the dominant allele within the population, and q for the frequency of the recessive allele. Because there are only two possible alleles, we can say that the frequency of p and q together represent 100% of the alleles in the population (p+q=1).

We can calculate the values of p and q, in a representative sample of individuals from a population, by simply counting the alleles and dividing by the total number of alleles examined. For a given allele, homozygotes will count for twice as much as heterozygotes.


Sťažnosť DMCA

Ak sa domnievate, že obsah dostupný prostredníctvom webovej lokality (ako je definované v našich Zmluvných podmienkach) porušuje jedno alebo viacero vašich autorských práv, upozornite nás na to písomným oznámením („Oznámenie o porušení“), ktoré obsahuje informácie opísané nižšie, určenému agent uvedený nižšie. Ak Varsity Tutors podnikne kroky v reakcii na Oznámenie o porušení, v dobrej viere sa pokúsi kontaktovať stranu, ktorá takýto obsah sprístupnila, prostredníctvom najaktuálnejšej e-mailovej adresy, ktorú táto strana poskytla Varsity Tutors.

Vaše Oznámenie o porušení môže byť preposlané strane, ktorá sprístupnila obsah, alebo tretím stranám, ako je ChillingEffects.org.

Upozorňujeme, že budete niesť zodpovednosť za škody (vrátane nákladov a poplatkov za právne zastupovanie), ak nepravdivo označíte, že produkt alebo aktivita porušuje vaše autorské práva. Ak si teda nie ste istí, že obsah, ktorý sa nachádza na webovej lokalite alebo na ktorý odkazuje, porušuje vaše autorské práva, mali by ste najprv zvážiť kontaktovanie právnika.

Ak chcete podať oznámenie, postupujte podľa týchto krokov:

Musíte zahrnúť nasledovné:

Fyzický alebo elektronický podpis vlastníka autorských práv alebo osoby oprávnenej konať v ich mene Identifikácia autorského práva, o ktorom sa tvrdí, že došlo k jeho porušeniu, dostatočný popis povahy a presného umiestnenia obsahu, o ktorom tvrdíte, že porušuje vaše autorské práva detail, ktorý umožní učiteľom Varsity nájsť a pozitívne identifikovať tento obsah, napríklad požadujeme odkaz na konkrétnu otázku (nielen názov otázky), ktorá obsahuje obsah a popis ktorej konkrétnej časti otázky – obrázok, odkaz, text atď. – vaša sťažnosť sa týka vášho mena, adresy, telefónneho čísla a e-mailovej adresy a vaše vyhlásenie: (a) že sa v dobrej viere domnievate, že použitie obsahu, o ktorom tvrdíte, že porušuje vaše autorské práva, nemáte oprávnenie zo zákona alebo od vlastníka autorských práv alebo takého zástupcu vlastníka (b) že všetky informácie uvedené vo vašom Oznámení o porušení sú presné a (c) pod hrozbou trestu za krivú prísahu, že buď vlastník autorských práv alebo osoba oprávnená konať v ich mene.

Zašlite svoju sťažnosť nášmu určenému zástupcovi na adresu:

Charles Cohn Varsity Tutors LLC
101 S. Hanley Rd, suita 300
St. Louis, MO 63105


Tribolium

Male–female interactions

The high level of promiscuity in red flour beetles causes a conflict of interest between the sexes in this species. For example, males are selected to maximize their paternity, whereas females may be selected to choose the highest quality sire for their offspring. Conflicts of interest may lead to antagonistic co-evolution between the sexes.

One example of a conflict of interest between the sexes may relate to the mating frequency . Males may benefit from mating frequently or for a prolonged duration, because this may help them to maximize their sperm transfer and facilitate mate guarding, thereby increasing their share of paternity. The same may not be true for females that may incur costs, such as expenditure of time, energy, and/or loss of other mating opportunities. Thus, in beetle populations that show a high female mating rate, it is possible that the females are coerced into copulating. That females may be resisting male attempts at frequent copulation is suggested by some of their behaviors during mating. For example, they may exhibit swift movement away from a male that is attempting to mount. Even after the male manages to mount a female, they may move backwards to cause a mounted male to dislodge, or move extremely fast, another tactic that may cause the mounted male to dislodge. Females are also usually the first to walk away from copula. In contrast to these resistance behaviors, female cooperation is evident when they remain quiescent and allow a male to mount.

Multiple studies have demonstrated that populations of red flour beetles differ with respect to their mating related traits such as mating frequency, oviposition rates, mating duration. Possibly, this stems from not just differences in natural selection and drift, but also because of differences in patterns of male–female co-evolution in different populations. Thus, this insect is probably one of the best model systems to study male–female co-evolution.


Pozri si video: pergunta sobre quais as principais causas e consequências da globalização (August 2022).