Лекция №24.

Тема:Генетика популяции.

Цель:

Содержание лекции: Генетическое равновесие в панмиктической менделевской популяции и его теоретический расчет в соответствии с законом Гарди-Вайнберга.

Роль инбридинга в динамике популяции. Генетические факторы изоляции. Наследственный полиморфизм популяции.

Одним из путей изучения генетики панмиктической популяции является исследование характера и частоты распространения в ней особей гомозиготных и гетерозиготных по отдельным генам. Представим, что в какой-то популяции число форм гомозиготных по разным аллелям одного гена, т.е. форм АА и аа, одинаково. Такая популяция будет производить равное число как мужских, так и женских гамет с этими аллелями: 0,5 А и 0,5 а. Если особи, носители данных аллелей, свободно скрещиваются между собой, то встречаемость гамет при оплодотворении является случайным событием, в результате чего возможны следующие комбинации:

♀/♂ 0,5 А 0,5 а

0,5 А 0,25 АА 0,25 Аа

0,5 а 0,25 Аа 0,25 аа

доминантные гомозиготы – АА будут возникать с частотой 0,25 %, гетерозиготы – 0,5 и гомозиготы по рецессивному гену аа, с частотой 0,25. В следующем поколении при тех же условиях равновероятность образования гамет в мейоз и свободного скрещивания частота гамет с доминантной аллелью А будет равна 0,5 (0,25 от доминантной гомозигот АА и 0,25 от гетерозигот Аа). Частота гамет с рецессивной аллелью – а, составит также 0,5 (0,25 от гомозигот аа и 0,25 от гетерозигот Аа). Относительная частота образования разных генотипов популяции вновь будет 0,25 АА: 0,5 Аа: 0,25 аа. Отсюда следует, что в каждой популяции относительная частота гамет с доминантными и рецессивными аллелями гена сохраняется на одном уровне: 0,5 А и 0,5 а. Однако популяции в огромном большинстве случаев состоят из разного числа гомозигот. Одних может быть больше, других – меньше. Для человека известен доминантный ген – Т (Taster - дегустатор). Носители его обладают свойством определять на вкус слабый раствор фенилтиокармида как горький. Обладатель рецессивной аллели этого гена в гомозиготном состоянии (tt) тот же вкус раствора определяет как безвкусный. Представим себе некую популяцию людей, живущих в изолированном районе, где браки происходят в основном между жителями этого района и сочетание в отношении данного гена совершенно случайно.

Допустим «недегустаторов» оказалось 80%, а «дегустаторов» - 20%. Поскольку бракосочетания между носителями данного гена будут случайными, то мы в праве ожидать в потомстве на каждые 100 зигот: 4% гомозиготных и 32% гетерозиготных дегустаторов и 64% недегустаторов. В следующем поколении гаметы с аллелью Т будут возникать с частотой 0,20 (0,04 от гомозигот ТТ и 0,16 от гетерозигот Тt), а гаметы с аллелью t будут образовываться с частотой 0,80 (0,64 от tt и 0,16 от Тt).

 

♀/♂ 0,2 Т 0,5 t

0,2 Т 0,04 ТТ 0,16 Тt

0,8 t 0,16 Тt 0,64 tt

 

Отсюда следует, что в указанной популяции при тех же условиях поддерживается равновесие – одинаковое соотношение частот генотипов (0,2 Т и 0,8 t) и фенотипов (64% недегустаторов и 36% - дегустаторов). Такое соотношение будет повторяться в каждой последующей популяции. Популяция находится в равновесии по данному гену.

В 1908 г. двумя авторами Г. Гарди и В. Вайнбергом была предложена формула, отражающая распределение генотипов и фенотипов в популяции. Если частоту встречаемости одной из аллелей в гаметах, допустим Т обозначить q, тогда частота другой аллели – t будет 1-q и потомстве будет такое соотношение:

 

q² ТТ: 2 q (1- q) Тt: (1- q) ² tt

 

Мы получим формулу Гарди – Вайнберга. Она позволяет рассчитать относительную частоту генотипов и фенотипов в популяции, если наблюдается неполное доминирование. Эта закономерность проявиться при определенных условиях: 1.

♀/♂ q Т (1- q) t

q Т q²ТТ q (1- q) Тt

(1- q)t q (1- q) Тt (1- q) ² tt

 

1. Если спаривание особей и сочетание гамет в популяции совершенно случайно.

2. Если мутации от доминантной аллели к рецессивной и обратно очень редкие.

3. Если популяция многочисленна.

4. Если особи имеют одинаковую жизнеспособность, плодовитость и не подвергаются отбору.