natural selection, genetic drift, gene flow

2009Marek Vácha

pět podmínek, aby platila Hardy-Weinbergova rovnováha jsou Velmi značná velikost populace Žádná Žádná mutace Panmixie Žádný přírodní výběr

narušení jakékoli z těchto podmínek otevírá dveře pro evoluci

Natural selection

divoké populace Drosophila melanogaster obsahují alelu, která je činí rezistentními vůči DDT

tato alela má frekvenci 0% u laboratorních kmenů, které jsou pěstovány z divokých populací odchycených v přírodě na konci 30. let, kdy se ještě DDT nepoužíval

u kmenů odchycených v přírodě po roce 1960 (kdy se DDT již 20 let užíval) je frekvence této alely 37%

mutace zřejmě vznikla mezi lety 1930 – 1960 (nebo možná před 1930, ale byla velmi vzácná) a DDT funguje jako silný selekční tlak

Genetický drift

v modelové situaci na obrázku je věcí náhody, která rostlinka přežije a zanechá potomky

efekt funguje dobře u malých populací hodíme-li tisíckrát korunou, panna a orel vyjdou cca 1:1 hodíme-li jen desetkrát, poměry mohou být různé

mezi genetický drift patří Founder effect (efekt zakladatele) v bouři se jen izolované hejnko ptáků dostane na osamělý

ostrov (Darwinovy pěnkavy na Galapágách) nebo jen legendární jedna oplozená samička na ostrově Tristan da Cunha mělo v r. 1960 z 240 potomků

původních kolonistů 4 nemoc retinis pigmentosa, způsobující progresívní formu slepoty jeden z původních 15 osadníků v roce 1814 zřejmě alelu

přinesl v heterozygotním stavu

Genetický drift

Generace 1: jen 5 rostlin zanechá potomkyGenerace 2: jen 2 rostliny zanechají potomky

The Bottleneck Effect

požár, povodeň nebo jiná náhlá změna prostředí může způsobit efekt hrdla láhve (=the bottleneck effect) v následné populaci se frekvence alel různým

způsobem změní, některé alely mohou vymizet úplně

i když se následně populace znovu rozmnoží, genetická variabilita je ztracena což je častý případ zvířat zachráněných v

ZOO, rozmnožených a opět vysazených do přírody

The bottleneck effect

The Bottleneck Effect

V Illinois zbyly v roce 1993 jen dvě izolované populace, čítající dohromady méně než 50 jedinců

The Bottleneck EffectTympanuchus cupido

počet alel na lokus se výrazně redukoval

z méně než 50% vajec se vylíhla kuřátka

The Bottleneck EffectTympanuchus cupido

počet alel na lokus se výrazně redukoval

z méně než 50% vajec se vylíhla kuřátka

Bottleneck zde zapříčinil nárůst frekvence škodlivých alel a snížení alelické variability jako takové

zde se čísla získala analýzou DNA muzejních exemplářů

The Bottleneck EffectTympanuchus cupido

v druhé polovině 90. let se do Illinois na „oživení krve“ přivezlo 271 exemplářů z okolních států

strategie zabrala, nyní se z 90% vajec líhnou mladí

Genetický drift: shrnutí

Genetický drift funguje u malých populací náhodně mění alelové frekvence může vést ke ztrátě některých alel uvnitř

populace může způsobit, že se „škodlivé“ alely fixují

Gene Flow

= transfer alel z jedné populace do druhé pohybují se jedinci či gamety

gene flow redukuje rozdíly mezi populacemi

Gene FlowAgrostis tenuis

Agrostis tenuis je rotslina schopna žít na toxických skládkách s vysokým obsahem mědi

alela způsobující odolnost je ale zároveň méně výhodná u populací rostoucích na nezamořené půdě

odhadli bychom tedy, že populace na skládkách budou mít 100% frekveci této alely a populace na normální půdě budou mít 0% frekvence alely

Agrostis je však tráva opylované větrem a gene flow tedy probíhá oběma směry

Gene FlowAgrostis tenuis

Directional, Disruptive, and Stabilizing Selection