|
Hardy Weinberg speciering uppdaterad: |
antaganden om Hardy-Weinberg-principen
Hardy-Weinberg-principen kräver att det finns:
ingen migration
ingen mutation
inget urval
stor population
parning är slumpmässig
användbarhet av Hardy-Weinberg-principen
Hardy-Weinberg ger ett teoretiskt riktmärke mot vilka verkliga populationer kan jämföras.
avvikelser från antagandena inträffar: Hardy-Weinberg ger en referenspunkt för att utvärdera orsakerna och konsekvenserna av avgångarna.
genetisk drift: slumpmässiga förändringar i genfrekvenser
genetisk drift betyder slumpmässig förändring av genfrekvenser i en population.
vissa sådana förändringar är” neutrala”: förändringar i allelfrekvenser när allelerna inte har någon omedelbar konsekvens för befolkningens biologi. Exempel: synonymkodoner kodar för samma aminosyror och gör därmed exakt samma protein.
exempel på genetisk drift
Befolkningsflaskhals. Arter som tillfälligt reduceras till mycket lågt antal förlorar genetisk mångfald. Exempel: cheetahs-låg befolkning under Pleistocene; elefantförseglingar-jagade till nära utrotning under 19th century.
grundare effekt. Populationer grundade av bara några få individer har ovanliga genfrekvenser.
betydelsen av genetisk drift
grundare effekt kan starta en ny population med ovanliga genfrekvenser som blir grunden för nya anpassningar.
flaskhals orsakar minskad genetisk mångfald.
för neutrala alleler förekommer genetisk drift i alla populationer och arter. Som en konsekvens ackumulerar separerade populationer (och arter) genetiska skillnader.
genflöde
genflöde betyder förflyttning av enskilda organismer från en population till en annan, eller helt enkelt förflyttning av könsceller (t.ex. pollen).
genflöde bringar genfrekvenserna hos intilliggande populationer närmare varandra. Genflödet har motsatt effekt av grundareffekten: om det inträffar förhindrar det ackumulering av genetiska skillnader.
betydelsen av genflöde
om det inträffar håller genflödet intilliggande populationer bundna ihop.
om populationer ska separera tillräckligt för att betraktas som separata arter måste det finnas hinder för att förhindra något signifikant genflöde.
Mutation
mutationer är spontana förändringar i det genetiska materialet. Dessa förändringar inkluderar:
punktmutationer: förändringar i ett enda baspar i DNA
Ramförskjutningsmutationer: deletion eller införande av ett enda extra baspar (kodon=3 baser).
kromosomförändringar: duplicering, radering, inversion, translokation.
Mutationens betydelse
mutationer introducerar nya alleler. Vanligtvis är de nya allelerna skadliga. Några få, i ett nytt miljösammanhang, visar sig vara fördelaktiga. (Kanske inte direkt!)
vissa kromosomala mutationer (t.ex. inversion) producerar hinder för reproduktion mellan ett nytt kromosomalt arrangemang och förfädernas arrangemang.
icke-slumpmässig parning
Hardy-Weinberg-principen förutsätter slumpmässig parning: val av kompis utan hänsyn till genotyp.
icke-slumpmässig parning innebär att kompisval påverkas av fenotypiska skillnader baserat på underliggande genotypiska skillnader.
exempel på icke-slumpmässig parning: sexuellt urval
i vissa arter förvärvar män harem och monopoliserar kvinnor. (Älg, elefantförseglingar, hästar, lejon, etc.) Vanligtvis är männen av sådana arter mycket större än kvinnorna.
i vissa arter väljer kvinnor mer attraktiva kompisar. (Påfåglar, Woodducks, Picture-wing fruktflugor, etc.)
betydelsen av icke-slumpmässig parning.
sexuell dimorfism (iögonfallande skillnader mellan de två könen) är resultatet av icke-slumpmässig parning. Processen är ett speciellt fall av naturligt urval som kallas sexuellt urval.
sexuellt urval kan fungera som ett hinder för reproduktion mellan nära liknande arter. Exempel: uppvaktningsritualer.
sammanfattning av undantag från H / W antaganden.
genetisk drift-slumpmässiga förändringar (grundareffekt, flaskhals och neutral genetisk drift).
genflöde-rörelse av alleler.
Mutation – nytt genetiskt material.
icke-slumpmässig parning-sexuellt urval etc.
naturligt urval-adaptiva förändringar i genpoolen.
Hardy-Weinberg hjälper till att identifiera naturliga befolkningsprocesser.
varje typ av avgång ger karakteristiska avvikelser från Hardy-Weinberg-förutsägelser.
exempel: urval ger förändringar i förväntade genfrekvenser mellan nyfödda individer och vuxna överlevande.
Hardy-Weinberg är den statistiska ”nollhypotesen” som används för att testa populationsgenetiska data.
Evolution, naturligt urval, genetisk drift
Evolution är: förändringar i genfrekvenserna hos en befolkning över flera generationer.
naturligt urval är en process: det inträffar om en befolkning har variation, fitnessskillnader, arv.
genetisk drift är: slumpmässiga förändringar i genfrekvens från en generation till nästa.
Evolution kan vara resultatet av….
naturligt urval, om miljön förändras. Naturligt urval är ansvarigt för adaptiv utveckling.
genetisk drift, om slumpmässiga förändringar i genfrekvenser uppträder. Genetisk drift producerar inte adaptiv utveckling. Neutrala alleler förändras på grund av genetisk drift.
Vad är en art?
individer som tillhör samma art är ”liknande” (men hur är det med sexuell dimorfism? iögonfallande fenotypiska skillnader?, …)
en biologisk art definieras som en population eller grupp av populationer vars medlemmar har potential att interbreed och producera fertila avkommor.
arter: sammanbundna av en gemensam genpool
mulor är robusta individer som produceras av en korsning mellan individer från två olika arter: häst x åsna. Men mulor är sterila-Därför förblir de två arterna separerade trots interbreeding.
östra och västra meadowlark ser nästan lika ut, men courtship song är väldigt annorlunda-de interbreed inte.
en art är…
en grupp individer som interbreed och därför representerar en gemensam genpool.
om det finns reproduktiva hinder som förhindrar (permanent) två populationer från att interbreeding, tillhör de separata arter.
en sida om stavning
singularen av arter är….
arter
flertalet arter är…
arter
liknande arter grupperas tillsammans som ett släkte (singular). Plural är släkt: två eller flera släkt.
speciering: uppdelningen av en art i två eller flera arter.
en mängd olika mekanismer har upptäckts som kan orsaka speciering-uppdelningen av en art (förfäder) i två eller flera arter (ättling).
nyckeln är reproduktiv isolering. Mekanismer inför hinder för reproduktion. Barriärerna kan ökas genom urval eller raderas genom korsning. Tiden får utvisa vilken.
betydelsen av reproduktiva barriärer
betydelsen av reproduktiva barriärer är att de upprätthåller genetisk isolering mellan två populationer. Om sådana hinder är fullständiga representerar populationerna distinkta arter.
barriärer kan uppstå på olika sätt. Exempel: geografisk isolering följt av drift, mutation eller urval tills reproduktiv isolering är fullständig.
specieringsprocessen
många olika mekanismer har studerats.
två exempel
*allopatrisk speciering-speciering baserad på geografisk separation, och.
*polyploidi-speciering baserad på en kromosommekanism.
allopatrisk speciering
geografisk isolering är en av de mekanismer som kan åstadkomma reproduktiv isolering.
allopatrisk speciering betyder: speciering som följer (över tid) efter geografisk isolering. Den första barriären för reproduktion är fysisk separation. Med tanke på tillräcklig tid (många generationer) kan tillräckliga skillnader ackumuleras för att göra separationen permanent.
exempel på allopatrisk speciering
blåhårig wrasse (Karibien) och rainbow wrasse (Stilla havet) är nära lika. Deras förfäders gemensamma befolkning delades av tillväxten av Isthmus i Panama för cirka 5 miljoner år sedan.
eftersom denna allopatriska separation inträffade har de två arterna förändrats oberoende.
ett tvetydigt exempel
allopatrisk speciering är en process som kan avbrytas före slutförandet.
möjligt exempel: deermice. Det finns 4 närbesläktade populationer i Intermountain west. Alla 4 är distinkta i vissa avseenden men interbreed, utom: två av underarterna inte interbreed trots att de överlappar varandra.
så är dessa arter eller bara populationer av samma art?
två av populationerna (i Montana/Idaho) överlappar varandra men interbreed inte. Därför måste de vara olika arter.
båda dessa interbreed med de andra två populationerna, så gener kan strömma från den ena till den andra.
svaret: tiden kommer att berätta. Med mer divergens kommer speciering att inträffa. Med mer interbreeding kommer det inte att inträffa.
speciering: en dynamisk process
speciering är en dynamisk process-den äger rum på många ställen i många populationer, men den vänds på många ställen genom interbreeding.
vi borde förvänta oss att se: populationer med potential att avvika (t. ex. Snigel p238), populationer som har divergerat hästar och åsnor), populationer som kan vara i processen (deermice).
reproduktiva barriärer-många typer. (se p241).
hinder för reproduktion kan förhindra parning: beteende (fängelse etc.); livsmiljö (populationer väljer olika livsmiljöer och möts aldrig) etc. Sådana hinder är prezygotiska hinder. Ingen befruktning.
hinder för reproduktion kan förhindra efterföljande reproduktiv framgång: sterilitet (hybrider dör eller är infertila) etc. Sådana hinder är postzygotiska hinder.
betydelsen av polyploidi
förekomsten av diploida gameter (sällsynta) kan ge upphov till en polyploid individ efter befruktning.
många växter (t.ex. Mendels ärtor) är hermafroditiska.
polyploidi kan ge upphov till en ny art: på grund av inkompatibiliteten mellan förälder och avkomma är avkommor distinkta.
polyploidi: vanliga medel för speciering i växter
ett vanligt sätt att utveckla genetisk isolering i växter kallas polyploidi.
till skillnad från de flesta djur är extra uppsättningar kromosomer i många växter inte störande.
växter producerar ibland (sällan) gameter med en diploid uppsättning kromosomer. Om det befruktas är resultatet en polyploidväxt.
ordförråd av”ploidy”.
Haploid-halv uppsättning kromosomer
Diploid-dubbel uppsättning kromosomer (normen i typiska sexuella organismer)
Triploid-3 uppsättningar kromosomer (vanligtvis sterila, eftersom parning av kromosomer under meios är omöjligt).
Tetraploid-4 uppsättningar kromosomer. (Meios OK för alla jämnt antal ploidy.)
vete: ett fall av polyploidi och speciering.
modernt vete är resultatet av två på varandra följande hybridiseringar (se figur 15.6).
hybridisering 1: Einkornvete med ett vildt vete. Einkornvete och vildvete hade vardera 14 kromosomer. Hybriden (så småningom) hade 28 kromosomer: polyploidi.
den andra hybridiseringen förde kromosomnumret till 42 i modernt vete
tillbaka till biologi 102 föreläsning disposition