POPULAČNÍ GENETIKA 6 faktory narušující rovnováhu populací (magisterské studijní obory ZF JU) Prof. Ing. Václav Řehout, CSc.

Faktory narušující genetickou rovnováhu Soustavné mutace – migrace selekce lze predikovat jejich směr a intenzitu Náhodné genetický tlak lze predikovat pouze intenzitu ne směr význam v malých populacích Výsledek jejich působení ∆p, ∆q – změna genových četností v generaci následující proti předchozí

Mutace (používaná symbolika) p0 ; q0 - frekvence v parentální gen. p1 , q1 - frekvence v F1 generaci pt , qt - požadovaná frekvence t - počet generací u - rychlost přímé mutace v - rychlost zpětné mutace ln - logaritmus naturalis (e)

při u = v nenarušení H.W. rovnováhy Mutace Varianta a A a u p1 = p0 – up0 ∆ p1 = up0 Varianta b u A a v p1 = p0 – up0 + vq0 ∆ p1 = up0 + vq0 1 p0 u pt ^ 1 p0 – p u pt – p t = . ln t = . ln ^ ^ v u + v p = při u = v nenarušení H.W. rovnováhy

Migrace (používaná symbolika) m - relativní počet migrantů pm - frekvence v migrující populaci qm - frekvence v migrující populaci pn - frekvence v n-té generaci qn - frekvence v n-té generaci nebo (qt, pt)

Migrace Populace 1 Populace 2 imigrace emigrace I počet migrantů N velikost populace

Migrace (imigrace) p1 = m(pm – p0) + p0 ∆ p = m(pm – p0) ∆ p = p1 – p0 m (pt - pm) t = . ln I N m = relat. počet včleněných zvířat I = počet včleněných zvířat N = velikost populace

Selekce Intenzita selekce – selekční koeficient = „s“ Fitness (způsobilost – koeficient fitness = „w“ s i w relativně nebo v % w = 1 – s s = 1 – w s = 0 w = 1 s = 1 w = 0

Zaměření selekce u kval. znaků AA Aa aa selekce neexistuje 1 1 1 proti reces. homoz. 1 1 1-s proti nositelům reces alely 1 1-s 1-s proti domin. homozyg. 1-s 1 1 proti nosit. dom. alely 1-s 1-s 1 proti homozygotům 1-s 1 1-s proti heterozygotům 1 1-s 1

Selekce p1 = n = t = počet generací ∆p = p1 – p0 qn = q1 = t = – p0 1 - s . q2 p1 = n = t = počet generací ∆p = p1 – p0 q0 1 + n q0 q0 1 + 1 q0 qn = q1 = 1 qn 1 q0 t = –

Selekce proti „aa“ intenzita selekce s=1 Příklad výpočtu Vstupní data: Selekce proti „aa“ intenzita selekce s=1 p0 = 0,8 q0 = 0,2 s = 1 t = 2 nebo t = 10

Příklad výpočtu p1 = = = 0,83 ∆p = p1 – p0 = 0,83 – 0,80 = 0,03 qt = = 1 – 0,04 p1 = = = 0,83 ∆p = p1 – p0 = 0,83 – 0,80 = 0,03 q0 1 + t . q0 0,2 1 + 2 . 0,2 qt = = = 0,14 0,2 1 + 10 . 0,2 t = 2 t = 10 = = 0,06 qt = 0,01 1 qt 1 q0 1 0,01 1 0,2 t = – = – = 95

Genetický drift Význam v malých populacích Význam z evolučního hlediska Vede k náhodnému zvýšení nebo snížení frekvence genů nebo genotypů Faktor přizpůsobování populací měnícím se podmínkám prostředí

Genetický drift Příčina evoluce Náhodný posun (změny alelových četností v libovolném směru) Kumulace těchto změn Možnost dosažení krajních hodnot do p nebo q = 1 Dojde k eliminaci nebo fixaci alely v populaci Zastavení genetického driftu do doby vzniku nové mutace

σq = ∆q, tj. změna q za 1 generaci + ∆q ! Genetický tlak a) relativní b) absolutní p0 . q0 2N P0 . Q0 2N σ a = σ q = + σ A = + σq = ∆q, tj. změna q za 1 generaci + ∆q ! Příklad: p0 = 0,5 q0 = 0,5 N = 25 0,5 . 0,5 2 . 25 σ q = + = 0,07 ∆ q = + 0,07 q1 = q1 + ∆ q tj. 0,43 až 0,57