Název školy Gymnázium, střední odborná škola, střední odborné učiliště a vyšší odborná škola, Hořice Číslo projektu CZ.1.07/1.5.00/ Název materiálu Genetické jevy v malých populacích. (VY_32_INOVACE_ ) Autor RNDr. Helena Trkalova Tematická oblast Genetika Ročník Čtvrtý Datum tvorby Listopad 2012 Anotace Prezentace je určena pro výuku genetiky v hodinách biologie a biologického semináře ve vyšších ročnících gymnázia. Vysvětluje jevy, které nastávají v malých populacích, konkrétně genetický drift, efekt zakladatele a efekt hrdla lahve. Objasňuje dopad inbreedingu na variabilitu populace. Metodický pokyn Tuto šablonu je vhodné zařadit až po probrání základních pojmů z populační genetiky. Studenti by si měli uvědomit, které evoluční jevy nastávají v malých populacích. Rovněž je důležité vyzdvihnout dopad na malé populace např. v ochranářské praxi. Časová dotace 20 minut.

Genetické jevy v malých populacích Genetický drift, inbrední deprese, efekt hrdla lahve

Genetické jevy v malých populacích  Malý počet jedinců – díky malému počtu jedinců se do „schránek“ vejde méně různých alel  Malé populace o svou proměnlivost ještě v průběhu času dál přicházejí

Genetický drift  Genetický drift, genetický posun – v omezeně velké (tedy i malé) populaci se mění náhodně frekvence výskytu jednotlivých alel, frekvence může klesnout až na nulu – taková alela je ztracená (pokud se do populace nedostane s nějakým migrantem nebo nevznikne znovu mutací, ale to je málo pravděpodobné)  V malých populacích dojde k poklesu na nulu mnohem častěji

Genetický drift  Genetický drift funguje v každé populaci, významný je jen v malých populacích  Jen malá část gamet je vždy využita pro rozmnožování, jen jejich alely se dostanou do další generace, tak se mění frekvence v populaci  Čím méně gamet se vybírá, tím je větší šance, že se náhodně změní původní poměry (uvědomte si, jaký podíl má stejná hodnota v procentuálním vyjádření v různě velkých populacích)

Příklad  Určitá alela má zastoupení 50% a do další generace se dostane o 1 gametu s touto alelou více, než by odpovídalo 50%  Ve velké populaci, kde prochází do další generace gamet, je změna o …….% (uvažujeme: je to 501 místo 500)  0,1%  V populaci se 100 gametami představuje tato změna……%  1%  V populaci s 10 gametami je to změna o……%  10%

Efekt hrdla lahve (bottle-neck- effect)  Dojde k prudkému poklesu početnosti populace (z nejrůznějších příčin, epidemie, disturbance,..)  Důsledkem je výrazně snížená genetická variabilita, neboť do další generace je přenesena jen její malá část  I když se pak populace zotaví, počet jedinců se přiblíží původním hodnotám, genetická diverzita zůstává dlouhou dobu nízká, protože ztracené alely se nemají kde objevit

Gepardi po hrdlu lahve  Gepardi po hrdlu lahve – všichni současní gepardi pocházejí z populace několika málo jedinců, před asi lety prošli hrdlem lahve, výrazně se snížila genetická variabilita, dnešní gepardi si jsou tak příbuzní, že lze bez problémů provádět transplantace orgánů. Nízká genetická diverzita způsobuje velké problémy při ochraně populace gepardů (nízká populační hustota, hrozí vyhubení v důsledku rozšíření nějaké smrtelné choroby)

Efekt hrdla lahve (bottle-neck- effect)  Také populace moderních lidí „prošla nejspíš hrdlem lahve“. Pokus se zjistit víc o této skutečnosti.  Jaký to má efekt na genetickou variabilitu v populaci dnešních lidí?  Srovnej třeba s variabilitou u šimpanzů.

Efekt zakladatele  Je důsledkem malé startovní genetické diverzity při založení nové populace omezeným počtem jedinců (populace na tichomořském ostrově Pitcairn je potomstvem námořníků z lodi Bounty a tahitských žen)  Efekt zakladatele je patný hlavně v malých populacích, když nedochází k migracím

Pokles heterozygotnosti  V malých populacích klesá procento heterozygotů jako důsledek příbuzenského křížení – inbreedingu.  (Viz poučení z historie a důsledky příbuzenského křížení na panovnických trůnech v Evropě, např. vysoké zastoupení mentálně postižených Habsburků),  Pozn. U lidí se nemluví o inbreedingu, ale o incestních sňatcích.  Řada rostlin i živočichů trpí různými postiženími, nemocemi, sníženou plodností jako důsledky příbuzenského křížení.  Šlechtění, pokusné chovy, býk – zlepšovatel apod.

Pokles heterozygotnosti  V málo početných populacích se s větší pravděpodobností kříží příbuzní – přibývá homozygotů, dochází k „odmaskování“ škodlivých alel, které se projeví jen v homozygotně recesivním stavu  Inbeeding se často projeví jen sníženou fitness – inbrední deprese (horší porodnost, vyšší náchylnost k nemocem, častější úmrtí třeba u mláďat,..)  Populace se může „ozdravit“, postižení homozygotně recesivní jedinci jsou odstraňováni selekci  V některých populacích inbreeding nevadí, lze se s ním evolučně vyrovnat  Může představovat problém při zásazích člověka

Incest  Zjisti podrobně, jak se staví český právní systém k incestním sňatkům.

Použitá literatura  Studijní materiál pro biologickou olympiádu 2010/2011  Flégr, J.: Evoluční biologie