Natural selection, genetic drift, gene flow

1. 2009 Marek Vácha Natural selection, genetic drift, gene flow

2. 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

3. Natural selection • divoké populace Drosophilamelanogasterobsahují 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

4. 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 Foundereffect(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 daCunha mělo v r. 1960 z 240 potomků původních kolonistů 4 nemoc retinispigmentosa, způsobující progresívní formu slepoty • jeden z původních 15 osadníků v roce 1814 zřejmě alelu přinesl v heterozygotním stavu

5. Genetický drift Generace 1: jen 5 rostlin zanechá potomky Generace 2: jen 2 rostliny zanechají potomky

6. The BottleneckEffect • 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

7. The bottleneckeffect

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

9. The BottleneckEffectTympanuchuscupido počet alel na lokus se výrazně redukoval z méně než 50% vajec se vylíhla kuřátka

10. The BottleneckEffectTympanuchuscupido Bottleneck zde zapříčinil nárůst frekvence škodlivých alel a snížení alelické variability jako takové zde se čísla získala analýzou DNA muzejních exemplářů počet alel na lokus se výrazně redukoval z méně než 50% vajec se vylíhla kuřátka

11. The BottleneckEffectTympanuchuscupido • 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

12. 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

13. Gene Flow • = transfer alel z jedné populace do druhé • pohybují se jedinci či gamety • gene flow redukuje rozdíly mezi populacemi

15. Gene FlowAgrostistenuis • Agrostistenuisje 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

16. Gene FlowAgrostistenuis

17. Directional, Disruptive, and Stabilizing Selection