|
Hardy Weinberg lajimäärä päivitetty: |
Hardy-Weinberg-periaatteen oletukset
Hardy-Weinberg-periaatteen mukaan on:
ei migraatiota
ei mutaatiota
ei valintaa
Suuri populaatio
pariutuminen on satunnaista
Hardy-Weinbergin periaatteen käyttökelpoisuus
Hardy-Weinberg tarjoaa teoreettisen vertailukohdan mitä todellisia populaatioita voidaan verrata.
oletuksista poiketaan: Hardy-Weinberg tarjoaa vertailukohdan lähtöjen syiden ja seurausten arvioinnille.
geneettinen ajautuminen: satunnaiset muutokset geenitaajuuksissa
geneettinen ajautuminen tarkoittaa geenitaajuuksien satunnaista muutosta populaatiossa.
osa tällaisista muutoksista on ”neutraaleja”: muutoksia alleelien frekvensseissä, kun alleeleilla ei ole välitöntä vaikutusta populaation biologiaan. Esimerkki: synonyymikodonit koodaavat samoja aminohappoja ja tekevät siten täsmälleen samaa proteiinia.
esimerkkejä geneettisestä ajautumisesta
populaation pullonkaula. Lajit, jotka ovat tilapäisesti supistuneet hyvin vähäisiksi, menettävät geneettistä monimuotoisuutta. Esimerkiksi: gepardit — pieni populaatio pleistoseenikaudella; norsuhylkeet — metsästettiin lähes sukupuuttoon 1800-luvulla.
Perustajavaikutus. Vain muutaman yksilön perustamilla populaatioilla on epätavallisia geenitaajuuksia.
geneettisen ajautumisen merkitys
Perustajavaikutus voi aloittaa uuden populaation, jolla on epätavallisia geenitaajuuksia, joista tulee uusien adaptaatioiden perusta.
pullonkaula aiheuttaa geneettisen monimuotoisuuden vähenemistä.
neutraaleilla alleeleilla geneettinen ajautuminen tapahtuu kaikissa populaatioissa ja lajeissa. Tämän seurauksena eriytyneet populaatiot (ja lajit) kerryttävät geneettisiä eroja.
Geenivirta
Geenivirta tarkoittaa yksittäisten eliöiden siirtymistä populaatiosta toiseen tai yksinkertaisesti sukusolujen (esimerkiksi siitepölyn) liikkumista.
Geenivirta tuo viereisten populaatioiden geenitaajuudet lähemmäksi toisiaan. Geenivirralla on päinvastainen vaikutus kuin perustajavaikutuksella: jos se tapahtuu, se estää geneettisten erojen kertymisen.
Geenivirran merkitys
jos se tapahtuu, geenivirta pitää viereiset populaatiot sidottuina toisiinsa.
jos populaatiot halutaan erottaa toisistaan niin paljon, että niitä voidaan pitää erillisinä lajeina, on oltava esteitä merkittävän geenivirran estämiseksi.
mutaatio
mutaatiot ovat spontaaneja muutoksia geneettisessä materiaalissa. Näitä muutoksia ovat:
Pistemutaatiot: yhden emäsparin muutokset DNA: ssa
Frame shift-mutaatiot: yhden ylimääräisen emäsparin poisto tai lisäys (kodoni=3 emästä).
Kromosomimuutokset: kahdennus, deleetio, inversio, translokaatio.
mutaation merkitys
mutaatiot tuovat uusia alleeleita. Yleensä uudet alleelit ovat vahingollisia. Jotkut harvat osoittautuvat uudessa ympäristötilanteessa hyödyllisiksi. (Ehkä ei heti!)
jotkut kromosomimutaatiot (esim.inversio) aiheuttavat esteitä lisääntymiselle uuden kromosomijärjestelyn ja esivanhempien järjestelyn välillä.
ei-satunnainen parittelu
Hardy-Weinbergin periaate olettaa satunnaisen parittelun: perämiehen valinta genotyypistä riippumatta.
ei-satunnainen pariutuminen tarkoittaa, että Mateen valintaan vaikuttavat taustalla oleviin genotyyppieroihin perustuvat fenotyyppierot.
esimerkki ei-satunnaisesta parittelusta: sukupuolivalinta
joillakin lajeilla urokset hankkivat haaremeja ja monopolisoivat naaraita. (Hirvet, norsuhylkeet, hevoset, leijonat jne.) Yleisesti tällaisten lajien koiraat ovat paljon suurempia kuin naaraat.
joillakin lajeilla naaraat valitsevat puoleensavetävämpiä puolisoita. (Riikinkukot, Puuntuhoojat, Kuvasiipiset hedelmäkärpäset jne.)
Ei-satunnaisen parittelun merkitys.
seksuaalinen dimorfismi (huomattavat erot sukupuolten välillä) johtuu ei-satunnaisesta parittelusta. Prosessi on erikoistapaus luonnonvalinnasta, jota kutsutaan seksuaalivalinnaksi.
sukupuolivalinta voi toimia esteenä lisääntymiselle läheistä sukua olevien lajien välillä. Esimerkki: kosiskelurituaalit.
Yhteenveto poikkeuksista H / W-oletuksiin.
geneettinen ajautuminen — satunnaiset muutokset (perustajavaikutus, pullonkaula ja neutraali geneettinen ajautuminen).
Geenivirta — alleelien liike.
mutaatio — Uusi geneettinen materiaali.
ei-satunnainen parittelu–sukupuolivalinta jne.
luonnonvalinta — Adaptiiviset muutokset geenipoolissa.
Hardy-Weinberg auttaa tunnistamaan luonnollisia populaatioprosesseja.
jokainen lähdetyyppi tuottaa tyypillisiä poikkeamia Hardy-Weinbergin ennustuksista.
esimerkki: valinta aiheuttaa muutoksia odotetuissa geenitaajuuksissa vastasyntyneiden ja aikuisten eloonjääneiden välillä.
Hardy-Weinberg on tilastollinen” nollahypoteesi”, jota käytetään populaatiogeneettisten tietojen testaamiseen.
evoluutio, luonnonvalinta, geneettinen ajautuminen
evoluutio on: populaation geenitaajuuksien muutokset useiden sukupolvien aikana.
luonnonvalinta on prosessi: se tapahtuu, jos populaatiossa on vaihtelua, kuntoeroja, periytymistä.
geneettinen ajautuminen on: satunnaisia muutoksia geenitaajuudessa sukupolvesta toiseen.
evoluutio voi olla seurausta….
luonnonvalinta, jos ympäristö muuttuu. Luonnonvalinta on vastuussa adaptiivisesta evoluutiosta.
geneettinen ajautuminen, jos geenitaajuuksissa tapahtuu satunnaisia muutoksia. Geneettinen ajautuminen ei tuota adaptiivista evoluutiota. Neutraalit alleelit muuttuvat geneettisen ajautumisen takia.
mikä on laji?
samaan lajiin kuuluvat yksilöt ovat ”samanlaisia” (mutta entä seksuaalinen dimorfismi? ilmiselviä fenotyyppisiä eroja?, …)
biologisella lajilla tarkoitetaan populaatiota tai populaatioryhmää, jonka jäsenet voivat risteytyä keskenään ja tuottaa hedelmällisiä jälkeläisiä.
lajit: yhteisen geenipoolin yhdistämät yksilöt
muulit ovat vankkarakenteisia yksilöitä, jotka on tuotettu kahden eri lajin yksilöiden risteytyksellä: hevonen x aasi. Mutta muulit ovat steriilejä-siksi nämä kaksi lajia pysyvät erillään risteytyksestä huolimatta.
itäinen ja läntinen meadowlark näyttävät lähes samalta, mutta soidinlaulu on hyvin erilainen–ne eivät risteyty keskenään.
laji on…
ryhmä yksilöitä, jotka risteytyvät keskenään ja edustavat siten yhteistä geenipoolia.
jos on lisääntymisesteitä, jotka estävät (pysyvästi) kahden populaation risteytymisen keskenään, ne kuuluvat erillisiin lajeihin.
sivuun kirjoitusasusta
lajin yksikkö on….
laji
lajien monikko on…
lajit
vastaavat lajit on ryhmitelty omaksi suvukseen (yksikkö). Monikko on suku: kaksi tai useampia sukuja.
lajiutuminen: lajin jakaminen kahteen tai useampaan lajiin.
on löydetty erilaisia mekanismeja, jotka voivat aiheuttaa lajiutumista–yhden lajin (esi-isien) jakautumista kahteen tai useampaan lajiin (jälkeläinen).
avainasemassa on lisääntymis-eristäytyminen. Mekanismit tuovat esteitä lisääntymiselle. Esteitä voidaan lisätä valikoimalla tai poistaa risteyttämällä. Aika näyttää kumpi.
lisääntymisesteiden merkitys
lisääntymisesteiden merkitys on se, että ne ylläpitävät geneettistä eristäytymistä kahden populaation välillä. Jos tällaiset esteet ovat täydellisiä, populaatiot edustavat erillisiä lajeja.
esteitä voi syntyä monin eri keinoin. Esimerkki: maantieteellinen eristäminen, jota seuraa ajautuminen, mutaatio tai valinta, kunnes lisääntymis-eristäminen on valmis.
lajiutumisprosessia
on tutkittu monia eri mekanismeja.
kaksi esimerkkiä
*Allopatrinen lajiutuminen, maantieteelliseen erotteluun perustuva lajiutuminen, ja.
* polyploidia — kromosomimekanismiin perustuva lajiutuminen.
Allopatrinen lajiutuminen
maantieteellinen eristäytyminen on yksi mekanismeista, joka voi aiheuttaa lisääntymiskyvyttömyyden.
Allopatrinen lajiutuminen tarkoittaa lajiutumista, joka seuraa (ajan kuluessa) maantieteellisen eristäytymisen jälkeen. Ensimmäinen este lisääntymiselle on fyysinen erottaminen. Jos aikaa (useita sukupolvia) on riittävästi, ero voi kertyä niin paljon, että ero on pysyvä.
esimerkki allopatrisesta lajiutumisesta
Sinipääkerttunen (Karibianmeri) ja sateenkaarikerttunen (Tyynimeri) muistuttavat läheisesti toisiaan. Niiden kantaväestö jakaantui Panaman kannaksen kasvun myötä noin 5 miljoonaa vuotta sitten.
koska tämä allopatrinen erottaminen tapahtui, kaksi lajia ovat muuttuneet toisistaan riippumatta.
moniselitteinen esimerkki
Allopatrinen lajiutuminen on prosessi, joka voidaan keskeyttää ennen valmistumista.
mahdollinen esimerkki: deermice. Intermountainin länsiosassa asuu 4 läheistä sukua olevaa väestöä. Kaikki 4 ovat joiltain osin erillisiä, mutta risteytyvät keskenään, paitsi: kaksi alalajista ei risteyty, vaikka ne ovat päällekkäisiä.
ovatko nämä lajit vai vain saman lajin populaatiot?
kaksi populaatiota (Montanassa / Idahossa) ovat päällekkäisiä, mutta eivät risteytyneet keskenään. Siksi niiden täytyy olla eri lajeja.
molemmat näistä risteytyvät kahden muun populaation kanssa, joten geenit voivat virrata toisesta toiseen.
vastaus: Aika näyttää. Erilaisuuden lisääntyessä lajiutuminen tapahtuu. Lisääntyvällä risteytyksellä sitä ei tapahdu.
lajiutuminen: dynaaminen prosessi
lajiutuminen on dynaaminen prosessi–sitä tapahtuu monin paikoin monissa populaatioissa, mutta se on monin paikoin kääntynyt risteytymällä.
odotettavissa on: populaatiot, joilla on mahdollisuus eriytyä (esim. Etana p238), populaatiot, jotka ovat eronneet hevosista ja aaseista), populaatiot, jotka saattavat olla prosessissa (deermice).
Lisääntymisesteet — monia tyyppejä. p241).
lisääntymisen esteet voivat estää parittelun: käyttäytyminen (kosiskelu jne.); elinympäristö (populaatiot valitsevat erilaisia elinympäristöjä, eivätkä koskaan kohtaa) jne. Tällaiset esteet ovat prezygoottisia esteitä. Ei hedelmöitystä.
lisääntymisen esteet voivat estää myöhemmän lisääntymismenestyksen: steriiliys (hybridit kuolevat tai ovat hedelmättömiä) jne. Tällaiset esteet ovat postzygoottisia esteitä.
polyploidian merkitys
diploidisten sukusolujen esiintyminen (harvinainen) voi aiheuttaa polyploidisen yksilön hedelmöityksen jälkeen.
monet kasvit (esimerkiksi Mendelin herneet) ovat hermafrodiittisia.
polyploidia voi synnyttää uuden lajin: vanhemman ja jälkeläisen yhteensopimattomuuden vuoksi jälkeläiset ovat erillisiä.
polyploidia: yleinen kasveissa esiintyvä lajiutumiskeino
yleinen kasveissa esiintyvä geneettinen eristäytymiskeino tunnetaan nimellä polyploidia.
toisin kuin useimmilla eläimillä, monien kasvien ylimääräiset kromosomisarjat eivät ole häiritseviä.
kasvit tuottavat joskus (harvoin) sukusoluja, joiden kromosomisto on diploidi. Hedelmöittyneenä tuloksena on polyploidinen kasvi.
”ploidyn” sanastoa.
Haploidi — kromosomien puolijoukko
diploidi — kromosomien kaksoisjoukko (normi tyypillisissä sukupuoliorganismeissa)
triploidi–3 kromosomijoukkoa (yleensä steriilejä, koska kromosomien yhdistäminen meioosin aikana on mahdotonta).
Tetraploidi — 4 kromosomisarjaa. (Meioosi OK tahansa parillinen määrä ploidy.)
Vehnä: polyploidia ja lajiutumista.
Nykyvehnä on kahden peräkkäisen hybridisaation tulos (KS.kuva 15.6).
hybridisaatio 1: Einkorn-vehnä villivehnän kanssa. Einkorn-vehnällä ja villivehnällä oli kummallakin 14 kromosomia. Hybridillä (lopulta) oli 28 kromosomia: polyploidia.
toinen hybridisaatio nosti kromosomiluvun nykyvehnässä 42: een
Back to Biology 102 Lecture Outline