Populationsgenetik
•
•
Hardy-Weinberg jämnvikt
Processer som minskar genetisk variation:
– Inavel
– Genetisk drift
•
Processer som ökar genetisk variation:
– Mutationer
– Migration
– Miljömässiga förändringar
•
•
Balancen mellan migration och genetisk drift
Geografiskt olik selektion kan skilja populationer genetiskt
Hardy Weinberg jämnvikt
Hardy--Weinberg jämnvikt
Hardy
•
Beskriver en population som inte utvecklas.
•
Omblandning av alleler under meios och tillfällig fertilisering har
ingen effeckt på den totala genpool.
•
Naturliga populationer förväntas inte att vara i HW jämnvikt.
•
Avvikelser från HW jämnvikt skaber evolution.
•
Vetskap om icke-utvecklande populationer I HW jämnvikt hjälper oss
att förstå hur evolution föresiggår.
2
Hardy Weinberg jämnvikt
Förutsättningar för HW jämnvikt
•
Stora populationer:
- det är större chans för förändringar i allelfrekvensen i små
populationer
•
Ingen migration:
- immigranter kan ändra allelfrekvensen om deras frekvens är
annorlunda än populationens
•
Inga mutationer:
- om alleler försvinner eller ändras till andra alleler förändras
frekvensen
3
1
Hardy Weinberg jämnvikt
Förutsättningar för HW jämnvikt
•
Tillfällig parning:
- individer med eftertragtade egenskaper selekteras över andra. Detta
leder till icke-tillfällig blandning av alleler.
•
Ingen naturlig selektion:
- individer som har högra chans att överleva och para sig har högra
chans att bära sina gener vidare till nästa generation. Detta vill ändra
allelfrekvensen i en population.
4
Hardy Weinberg jämnvikt
HW jämnvikt
Gen-poolen är kostant. Dvs att allelfrekvensen är kostant
över många generationer.
HW ekvationen:
1.0 = (p+q) 2 =p2 + 2pq + q2
där p2 = frekvensen av AA genotypen; 2pq = frekvensen av
Aa plus aA genotyperna; q2 = frekvensen av aa genotypen
5
Hardy Weinberg jämnvikt
Population av katter
n=100
16 vita och 84 svarta
bb = vit
B_ = Svart
Kan vi beräkna frekvensen av BB och Bb?
6
2
Hardy Weinberg jämnvikt
Hardy-Weinberg ekvationen
p2 + 2pq + q2 = 1
p+q = 1
16 vita katter = 16/100 bb så q2 = 0,16
Detta vet vi redan!!!!!
När p + q = 1 kan vi beräkna p från q2
q = √0,16 = 0,4
Om p + q = 1 så är p = 1 – 0,4 = 0,6 och p2 = 0,36 (BB)
Allt som fattas är heterozygoterna (Bb):
2pq = 2 x 0,6 x 0,4 = 0.48
0,16 + 0,36 + 0,48 = 1
Hardy Weinberg jämnvikt
För en population
med genotyp:
genotyp:
100 GG
160 Gg
Beräkna:
Genotypfrekvenser
260
100/400 = 0.25 GG
0.65
160/400 = 0.40 Gg
140/400 = 0.35 gg
Fenotypfrekvenser
260/400 = 0.65 grön
140/400 = 0.35 brun
140 gg
Allelfrekvenser
360/800 = 0.45 G
440/800 = 0.55 g
Populationsgenetik
•
•
Hardy-Weinberg jämnvikt
Processer som minskar genetisk variation:
– Inavel
– Genetisk drift
•
Processer som ökar genetisk variation:
– Mutationer
– Migration
– Miljömässiga förändringar
•
•
Balancen mellan migration och genetisk drift
Geografiskt olik selektion kan skilja populationer genetiskt
9
3
Inavel
F=
H HWE − H obs
H HWE
Inavel
Gyckelblomma
F=
H HWE − H obs
H HWE
F
är inavelskoefficienten
HHWE är heterozygotfrekvensen under HW
Hobs är den observerade heterozygotfrekvens
Utavel
Självbestövning
Genetisk drift i populationer
Slumpens roll i evolutionen: Bonden med det lilla grönsakslandet
10
bönor
till
utsäde
500
5+5 plantor
500
1000
bönor
4
Genetisk drift i populationer
Slumpen viktig i små populationer
10
9
8
7
6
Röda plantor
5
Gröna plantor
4
3
2
1
0
1
2
3
4
5
6
7
8
9
10
Säsong
Mutationer bilder basis för genetisk variation
•
•
•
•
Fel i DNA replikation
Skada på nukleotider
I én av 109 nukleotider
Én mutation i varja individ
Mutationer bilder basis för genetisk variation
Positiva och negativa mutationer
5
Mutationer bilder basis för genetisk variation
Positiva och negativa mutationer
HIV attackerar bara vissa celler som känns igen av virusset genom speciella receptorproteiner
på cellytan.
Dessa receptorer används normalt till att ta emot meddelanden från tex. kroppens enzymer.
HIV sätter sig på CD4 som är en viktig del av kroppens imunförsvar. HIV forstör dessa celler och
därmed imunfördsvaret.
För att ta sig in i cellen måste HIV också binda till en annan av cellens receptorer: CCR5
Mutationer bilder basis för genetisk variation
Positiva och negativa mutationer
Utbredning av CCR5 delta32 mutationen
17
Genetisk variation uprätthålls av mutationer, migration och miljömässiga förändringar
Migration skapar genflöde (gene flow)
6
Genetisk variation uprätthålls av mutationer, migration och miljömässiga förändringar
Genetisk variation uprätthålls av mutationer, migration och miljömässiga förändringar
BB = svart, Bb =svart, bb = vitfläckig
20
Genetisk variation uprätthålls av mutationer, migration och miljömässiga förändringar
Frekvensavhängig selektion=
balanserad polymorfism
sickle cell anemia and malaria
youtube
7
Populationsgenetik
•
•
Hardy-Weinberg jämnvikt
Processer som minskar genetisk variation:
– Inavel
– Genetisk drift
•
Processer som ökar genetisk variation:
– Mutationer
– Migration
– Miljömässiga förändringar
•
•
Balancen mellan migration och genetisk drift
Geografiskt olik selektion kan skilja populationer genetiskt
22
Genetisk drift i populationer: Migration-drift balans
Isolering av populationer och slumpen ger
genetiska skillnader pga genetisk drift i gener som
inte är utsatta för selektion
1.0
0.9
N
0.8
0.7
FST =
H total
N
0.5
0.4
N
H total − H subp
0.6
FST
m
N
FST = 0, ingen differentiering
FST = 1, helt olika allelfrekvenser
0.3
0.2
0.1
1
2
3
4
5
6
7
8
9
10
Nm = number of immigrants/generation
Genetisk drift i populationer: Migration-drift balans
Strandsnäcka med pelagiskt larvstadium
Littorina littorea
8
Genetisk drift i populationer: Migration-drift balans
Strandsnäcka som saknar fri larv
Littorina saxatilis
Genetisk drift i populationer: Migration-drift balans
FST, Genetisk olikhet mellan populationer
Genetiska skillnader hos den ena men inte hos den andra
0.03
0.02
0.01
100
200
Antal km mellan populationer
Genetisk drift i populationer: Migration-drift balans
Olika selektion i olika miljöer genererar också genetiska
skillnader mellan populationer
1.0
Inget genflöde
0.9
s = 0.05 när den selekterade fenotyp har fitness 1
och den icke-selekterade fenotyp har fitness 0.95
Frekvens av A2
0.8
0.7
0.6
0.5
0.4
0.3
0.2
0.1
Genflöde
s=0.01
s=0.05
s=0.5
A1 gynnad av selektion
A2 gynnad av selektion
9
Genetisk drift i populationer: Migration-drift balans
Mytilus edulis
Macoma balthica (alloz)
Cod (microsat) x10
Eel pout
0.6
FST till innersta population
0.5
0.4
0.3
0.2
0.1
0
-0.1
-1500
-1000
-500
0
500
1000
1500
2000
2500
Avstånd från Öresund (km)
Artbildning
Ett marint exempel på en pågående
artbildning: strandsnäckan
Littorina saxatilis
29
Artbildning
Anpassning till olika miljöer
E morph
S morph
•Large
•Small
•Fast growing
•Slow growing
•Thick shell
•Thin shell
•Brownish colour
•Various colours
•Timid
•Courageous
Intermediate traits
30
10
Artbildning
Relative survival rate
Relative survival rate
Stark naturlig selektion
Janson 1983
31
Artbildning
Partiell parningsbarriär har utvecklats pga morfologiska olikheter
16
Females from same bay
14
12
Female S
10
8
Female E
6
4
2
0
E
S
Male ecotype
32
Artbildning
Genflödet över hybridzonen är mindre än inom respektive morf
33
11
