Skip to main content
LibreTexts - Ukrayinska

9.6: Харді-Вайнберг та популяційна генетика

  1. Last updated
  2. Save as PDF
  • Page ID
    6516

    • \( \newcommand{\vecs}[1]{\overset { \scriptstyle \rightharpoonup} {\mathbf{#1}} } \) \( \newcommand{\vecd}[1]{\overset{-\!-\!\rightharpoonup}{\vphantom{a}\smash {#1}}} \)\(\newcommand{\id}{\mathrm{id}}\) \( \newcommand{\Span}{\mathrm{span}}\) \( \newcommand{\kernel}{\mathrm{null}\,}\) \( \newcommand{\range}{\mathrm{range}\,}\) \( \newcommand{\RealPart}{\mathrm{Re}}\) \( \newcommand{\ImaginaryPart}{\mathrm{Im}}\) \( \newcommand{\Argument}{\mathrm{Arg}}\) \( \newcommand{\norm}[1]{\| #1 \|}\) \( \newcommand{\inner}[2]{\langle #1, #2 \rangle}\) \( \newcommand{\Span}{\mathrm{span}}\) \(\newcommand{\id}{\mathrm{id}}\) \( \newcommand{\Span}{\mathrm{span}}\) \( \newcommand{\kernel}{\mathrm{null}\,}\) \( \newcommand{\range}{\mathrm{range}\,}\) \( \newcommand{\RealPart}{\mathrm{Re}}\) \( \newcommand{\ImaginaryPart}{\mathrm{Im}}\) \( \newcommand{\Argument}{\mathrm{Arg}}\) \( \newcommand{\norm}[1]{\| #1 \|}\) \( \newcommand{\inner}[2]{\langle #1, #2 \rangle}\) \( \newcommand{\Span}{\mathrm{span}}\)

    Принцип Гарді-Вайнберга

    Принцип Гарді-Вайнберга - це математична модель, яка використовується для опису рівноваги двох алелів у популяції за відсутності еволюційних сил. Ця модель була виведена самостійно Г.Х. Харді і Вільгельмом Вайнбергом. Він стверджує, що частоти алелів та генотипів у популяції залишатимуться постійними протягом поколінь за відсутності еволюційних сил. Ця рівновага робить кілька припущень для того, щоб бути правдою:

    1. Нескінченно велика чисельність населення
    2. Задіяний організм - диплоїдний.
    3. Організм розмножується тільки статевим шляхом.
    4. Немає перекриваються поколінь.
    5. Парування буває випадковим.
    6. Частоти алелів рівні в обох статях
    7. Відсутність міграції, мутації або виділення

    Як ми бачимо, багато пунктів у списку вище не можна контролювати, але це дозволяє нам зробити порівняння в ситуаціях, коли очікувані еволюційні сили вступають в гру (вибір тощо).

    Рівновага Харді-Вайнберга

    Алелі в рівнянні визначаються наступним чином:

    • Частота генотипу розраховується наступним чином:\[ \text { genotype frequency }=\frac{\# \text { individuals of given genotype }}{\text { total } \# \text { individuals in population }}\]
    • Частота аллелів розраховується наступним чином:\[ \text { allele frequency }=\frac{\# \text { of copies of an allele in a population }}{\text { total } \# \text { of alleles in population }}\]
    • У двоалельній системі з домінуючим/рецесивним ми позначаємо частоту одного як p, а іншого як q і стандартизуємо до:
      • \(p=\text { Dominant allele frequency }\)
      • \(q=\text { recessive allele frequency }\)
    • Тому загальна частота всіх алелей в цій системі дорівнює 100% (або 1)\[p+q=1\]
    • Так само загальна частота всіх генотипів виражається наступною квадратикою, де вона також дорівнює 1:\[p^{2}+2 p q+q^{2}=1\] Це рівняння є теоремою Харді-Вайнберга, яка стверджує, що в грі немає еволюційних сил, які змінюють частоти генів.

    Розрахунок рівноваги Харді-Вайнберга (активність)

    Ця вправа відноситься до вправи дегустації PTC. На цьому прикладі можна перевірити на вибір одного алеля всередині популяції. Хоча розмір класу невеликий, об'єднання результатів з декількох розділів може покращити вправу. Не забудьте припустити домінуючі/рецесивні риси з класових підрахунків.

    1. Що таке рецесивний фенотип і як ми можемо уявити генотип?

    2. Що таке домінантний фенотип і як ми можемо представляти генотипи?

    3. Яка частота рецесивного генотипу? (q 2)

    4. Яка частота рецесивного аллеля? (q)

    5. Яка частота домінантного аллеля? (р = 1-q)

    6. Використовуйте Гарді-Вайнберга для обчислення частоти гетерозигот у класі. (2pq)

    7. Використовуйте Харді-Вайнберга для обчислення частоти гомозигот у класі. (стор 2)

    8. Використовуючи сукупність з декількох розділів, порівняйте локальні алельні та генотипові частоти з тим, що передбачив би Гарді-Вайнберг.

    9. Маючи на увазі це невелике число, ми можемо побачити, що існують проблеми з припущеннями, необхідними для цього принципу. Інструктор виконає наступне моделювання в класі, щоб проілюструвати вплив на кілька популяцій з наслідками відбору та/або обмеження популяції. Коефіцієнт придатності може бути застосований для ілюстрації виборчого тиску на алель.

    • Моделювання популяційної генетики алелів

    10. У разі вибіркового тиску може бути введений коефіцієнт придатності (w). Дослідницька стаття http://www.jci.org/articles/view/64240 показала, що рецептор Tas2R38 допомагає в імунній відповіді проти Pseudomonas. Уявіть собі ситуацію, коли спостерігається епідемія антибіотикорезистентних Pseudomonas. Це
    показало б, що домінантний алель матиме вибіркову перевагу.

    • Змініть коефіцієнт придатності в симуляторі популяційної генетики та опишіть наслідки, які це матиме протягом багатьох послідовних поколінь.

    Тематичне дослідження еволюції: популяційна генетика на роботі

    Додаткові ресурси/експерименти: