|
aktualizacja: |
założenia Zasady Hardy 'ego-Weinberga
zasada Hardy’ ego-Weinberga wymaga:
brak migracji
brak mutacji
brak wyboru
duża populacja
kojarzenie jest losowe
użyteczność Zasady Hardy-Weinberga
Hardy-Weinberg zapewnia teoretyczny wzorzec, w stosunku do którego rzeczywiste populacje mogą być porównywane.
występują odstępstwa od założeń: Hardy-Weinberg stanowi punkt odniesienia dla oceny przyczyn i konsekwencji odejścia.
: losowe zmiany częstotliwości genów
dryf genetyczny oznacza losową zmianę częstotliwości genów w populacji.
niektóre takie zmiany są „neutralne”: zmiany częstości alleli, gdy allele nie mają bezpośredniego wpływu na biologię populacji. Przykład: synonim kodonów koduje te same aminokwasy i w ten sposób tworzy dokładnie to samo białko.
przykłady dryfu genetycznego
Gatunki czasowo zredukowane do bardzo małej liczebności tracą różnorodność genetyczną. Przykłady: gepardy-niska populacja w plejstocenie; słonie foki-polowane na prawie wyginięcie w XIX wieku.
efekt założyciela. Populacje założone przez zaledwie kilka osobników mają nietypowe częstotliwości genów.
Znaczenie dryfu genetycznego
efekt założycielski może zapoczątkować nową populację o nietypowych częstotliwościach genów, które stają się podstawą nowych adaptacji.
wąskie gardło powoduje zmniejszoną różnorodność genetyczną.
w przypadku alleli neutralnych dryf genetyczny występuje we wszystkich populacjach i gatunkach. W konsekwencji rozdzielone populacje (i gatunki) kumulują różnice genetyczne.
przepływ genów
przepływ genów oznacza ruch poszczególnych organizmów z jednej populacji do drugiej lub po prostu ruch GAMET (np. pyłków).
przepływ genów zbliża częstotliwości genów sąsiednich populacji. Przepływ genów ma odwrotny efekt niż efekt założyciela: jeśli wystąpi, zapobiega gromadzeniu się różnic genetycznych.
Znaczenie przepływu genów
jeśli wystąpi, przepływ genów utrzymuje sąsiednie populacje powiązane ze sobą.
jeśli populacje mają oddzielić się na tyle, aby można je było uznać za osobne gatunki, muszą istnieć bariery, aby zapobiec znaczącemu przepływowi genów.
mutacja
mutacje są spontanicznymi zmianami w materiale genetycznym. Zmiany te obejmują:
mutacje punktowe: zmiany w pojedynczej parze zasad w DNA
mutacje przesunięcia Ramki: delecja lub wstawienie pojedynczej dodatkowej pary zasad (kodon=3 Zasady).
zmiany chromosomalne: duplikacja, delecja, inwersja, translokacja.
Znaczenie mutacji
mutacje wprowadzają nowe allele. Zwykle nowe allele są szkodliwe. Niektóre z nich, w nowym kontekście środowiskowym, okazują się korzystne. (Może nie od razu!)
niektóre mutacje chromosomalne (np. inwersja) tworzą bariery w reprodukcji między nowym układem chromosomalnym a układem przodków.
kojarzenie losowe
zasada Hardy ’ ego-Weinberga zakłada kojarzenie losowe: wybór mate bez względu na genotyp.
kojarzenie Nie-losowe oznacza, że na wybór partnera wpływają różnice fenotypowe oparte na podstawowych różnicach genotypowych.
przykład nie przypadkowego kojarzenia: dobór płciowy
u niektórych gatunków samce nabywają haremy, a samice monopolizują. (Łosie, słonie, konie, Lwy itp.) Zwykle samce tego gatunku są znacznie większe od samic.
u niektórych gatunków samice wybierają bardziej atrakcyjnych partnerów. (Pawie, Woodducks, muszki owocowe ze skrzydełkami itp.)
znaczenie nie przypadkowego krycia.
dymorfizm płciowy (wyraźne różnice między obiema płciami) wynika z nie przypadkowego kojarzenia. Proces ten jest szczególnym przypadkiem doboru naturalnego zwanego doborem seksualnym.
dobór płciowy może stanowić barierę dla rozmnażania się pomiędzy blisko podobnymi gatunkami. Przykład: rytuały zalotów.
podsumowanie wyjątków od założeń H/W.
dryf genetyczny-przypadkowe zmiany (efekt założyciela, wąskie gardło i neutralny dryf genetyczny).
przepływ genów — ruch alleli.
mutacja-nowy materiał genetyczny.
nie przypadkowe krycie-dobór płciowy itp.
dobór naturalny — zmiany adaptacyjne w puli genowej.
Hardy-Weinberg pomaga zidentyfikować naturalne procesy populacyjne.
każdy rodzaj wyjazdu powoduje charakterystyczne odchylenia od przewidywań Hardy ’ ego-Weinberga.
przykład: selekcja powoduje zmiany oczekiwanej częstotliwości genów między nowo narodzonymi osobami a dorosłymi osobami, które przeżyły.
Hardy-Weinberg to statystyczna „hipoteza zerowa” używana do testowania danych genetycznych populacji.
Ewolucja, dobór naturalny, dryf genetyczny
Ewolucja to: zmiany częstości genów populacji w ciągu kilku pokoleń.
dobór naturalny jest procesem, który występuje, gdy populacja ma zmienność, różnice sprawności, dziedziczenie.
dryf genetyczny to: losowe zmiany częstotliwości genów z jednego pokolenia na drugie.
Ewolucja może być wynikiem….
dobór naturalny, jeśli zmienia się środowisko. Dobór naturalny odpowiada za ewolucję adaptacyjną.
dryf genetyczny, jeśli wystąpią przypadkowe zmiany częstotliwości genów. Dryf genetyczny nie powoduje ewolucji adaptacyjnej. Allele neutralne zmieniają się z powodu dryfu genetycznego.
co to jest gatunek?
osobniki należące do tego samego gatunku są „podobne” (ale co z dymorfizmem płciowym? widoczne różnice fenotypowe?, …)
gatunek biologiczny jest definiowany jako populacja lub grupa populacji, których członkowie mają potencjał do krzyżowania się i produkcji płodnego potomstwa.
gatunki: połączone wspólną pulą genów
Muły są silnymi osobnikami produkowanymi przez skrzyżowanie osobników z dwóch różnych gatunków: koń X Osioł. Ale muły są sterylne-stąd oba gatunki pozostają rozdzielone pomimo krzyżowania.
Wschodni i zachodni meadowlark wyglądają prawie tak samo, ale piosenka zalotów jest zupełnie inna-nie krzyżują się.
gatunek jest..
grupa osobników, które krzyżują się i dlatego stanowią wspólną pulę genów.
jeśli istnieją bariery rozrodcze, które uniemożliwiają (trwale) krzyżowanie się dwóch populacji, należą one do odrębnych gatunków.
bok o pisowni
liczba pojedyncza gatunku jest….
Gatunek
liczba mnoga gatunku to…
gatunki
podobne gatunki są zgrupowane razem jako rodzaj (liczba pojedyncza). Liczba mnoga to rodzajniki: dwa lub więcej rodzajów.
specjacja: podział gatunku na dwa lub więcej gatunków.
odkryto różne mechanizmy, które mogą powodować specjację-podział jednego gatunku (przodka) na dwa lub więcej gatunków (potomka).
kluczem jest izolacja reprodukcyjna. Mechanizmy wprowadzają bariery w reprodukcji. Bariery mogą być zwiększane przez selekcję lub usuwane przez krzyżowanie. Czas pokaże który.
Znaczenie barier rozrodczych
znaczenie barier rozrodczych polega na tym, że utrzymują one izolację genetyczną między dwiema populacjami. Jeśli takie bariery są kompletne, populacje reprezentują odrębne gatunki.
Przykład: izolacja geograficzna, po której następuje dryf, mutacja lub selekcja, aż do zakończenia izolacji reprodukcyjnej.
proces specjacji
badano wiele różnych mechanizmów.
dwa przykłady
*specjacja Allopatryczna-specjacja oparta na podziale geograficznym i.
* Poliploidy-specjacja oparta na mechanizmie chromosomu.
specjacja Allopatyczna
izolacja geograficzna jest jednym z mechanizmów, które mogą doprowadzić do izolacji reprodukcyjnej.
specjacja Allopatyczna oznacza specjację, która następuje (w czasie) po izolacji geograficznej. Początkową barierą dla rozmnażania jest separacja fizyczna. Biorąc pod uwagę wystarczająco dużo czasu (wiele pokoleń), wystarczające różnice mogą się gromadzić, aby separacja stała.
przykład specjacji allopatrycznej
warga Niebieskogłowa (Karaibska) i warga tęczowa (Pacyficzna) są blisko podobne. Ich wspólna populacja została podzielona przez wzrost przesmyku Panamy około 5 milionów lat temu.
od czasu tego rozdzielenia allopatrycznego oba gatunki zmieniły się niezależnie.
niejednoznaczny przykład
specjacja Allopatyczna jest procesem, który może zostać przerwany przed zakończeniem.
możliwy przykład: deermice. Istnieją 4 blisko spokrewnione populacje w Intermountain west. Wszystkie 4 są różne pod pewnymi względami, ale krzyżują się, z wyjątkiem: dwa podgatunki nie krzyżują się, mimo że nakładają się na siebie.
więc to są te gatunki czy tylko populacje tego samego gatunku?
dwie populacje (w Montanie/Idaho) pokrywają się, ale nie krzyżują. Dlatego muszą być różnymi gatunkami.
obie te populacje przeplatają się z pozostałymi dwiema populacjami, więc geny mogą płynąć z jednej do drugiej.
odpowiedź: Czas pokaże. Przy większej dywergencji nastąpi specjacja. Przy większej ilości krzyżowania nie dojdzie do tego.
specjacja: proces dynamiczny
specjacja jest procesem dynamicznym–zachodzi w wielu miejscach w wielu populacjach, ale w wielu miejscach ulega odwróceniu przez krzyżowanie.
spodziewajmy się zobaczyć: populacje o potencjalnym zróżnicowaniu (np. Ślimak p238), populacje, które mają rozbieżne konie i osły), populacje, które mogą być w procesie (deermice).
bariery reprodukcyjne-wiele typów. (patrz p241).
bariery w reprodukcji mogą uniemożliwić jakiekolwiek krycie: behawioralne (zaloty itp.); siedliska (populacje wybierają różne siedliska i nigdy się nie spotykają) itp. Takie bariery są barierami prezygotycznymi. Brak zapłodnienia.
bariery w reprodukcji mogą uniemożliwić późniejszy sukces reprodukcyjny: bezpłodność (hybrydy umierają lub są bezpłodne) itp. Takie bariery są barierami postzygotycznymi.
Znaczenie poliploidalności
występowanie GAMET diploidalnych (rzadkich) może spowodować powstanie osobnika poliploidalnego po zapłodnieniu.
wiele roślin (np. groch Mendla) jest hermafrodytycznych.
Poliploidy mogą dać początek nowemu gatunkowi: ze względu na niezgodność między rodzicem a potomstwem potomstwo jest odrębne.
Poliploidy: wspólne środki specjacji u roślin
wspólne środki rozwoju izolacji genetycznej u roślin są znane jako poliploidy.
w przeciwieństwie do większości zwierząt, dodatkowe zestawy chromosomów u wielu roślin nie są uciążliwe.
rośliny czasami (rzadko) wytwarzają gamety z diploidalnym zestawem chromosomów. W przypadku nawożenia rezultatem jest roślina poliploidalna.
Haploid — połowa zestawu chromosomów
Diploid–podwójny zestaw chromosomów (norma w typowych organizmach płciowych)
Triploid–3 zestawy chromosomów (Zwykle sterylne, ponieważ parowanie chromosomów podczas mejozy jest niemożliwe).
Tetraploid-4 zestawy chromosomów. (Mejoza OK dla dowolnej liczby parzystej ploidy.)
pszenica: przypadek poliploidalności i specjacji.
współczesna pszenica jest wynikiem dwóch kolejnych hybrydyzacji (patrz rysunek 15.6).
hybrydyzacja 1: pszenica Einkorn z dziką pszenicą. Pszenica Einkorn i dzika pszenica miały po 14 chromosomów. Hybryda (ostatecznie) miała 28 chromosomów: poliploidalność.
druga hybrydyzacja przyniosła liczbę chromosomów 42 we współczesnej pszenicy
powrót do Biologia 102 zarys wykładu