Генетическая структура популяции. Закон Харди-Вайнберга - основной закон популяционной генетики

1. Понятие о генетике популяций, её предмет и цель исследований

Генетика популяций – наука, изучающая закономерности динамики генетических процессов, происходящих в природных и экспериментальных популяциях животных и растений.

Предмет этой науки – явления наследственности на популяционном уровне.

Цель теории генетики популяций (Р. Левонтин, 1974) - сформулировать набор законов, отображающих переход от набора генотипов к серии возможных фенотипов, с учётом действия естественного отбора, а также законов, которые позволяли бы по набору фенотипов в полученной популяции охарактеризовать представленные в ней генотипы.

Переход от фенотипа к генотипу описывается с помощью генетических и эпигенетических законов, функциональной биологии и биологии развития.

Популяционная генетика оперирует наборами генотипов, а биометрическая (количественная) генетика – наборами фенотипов изучаемых объектов.

1 этап. Вторая половина 20-х-конец 30-х годов XX века.

Происходило накопление данных о генетической гетерогенности популяций. Данный этап завершился выработкой представлений о полиморфизме популяций.

2 этап. 40-е-середина 60-х годов XX века. Происходило изучение механизмов поддержания генетического полиморфизма популяций. Появились и получили развитие представления о важной роли гетерозиса в формировании генетического полиморфизма.

3 этап. Вторая половина 60-х-конец 1970-х годов XX века. Этот этап характеризуется широким применением белкового электрофореза для изучения полиморфизма популяций.

4 этап. С конца 1970-х годов. Этот этап характеризуется широким применением ДНК-технологий для изучения особенностей процессов происходящих в популяциях. Примерно с начала 1990-х годов стали использоваться специальные программы и вычислительная техника для анализа разнообразных типов генетических данных.

4. Закон Харди-Вайнберга (1908 г):

Если популяция находится в равновесии, то частоты генотипов и генов у родителей и потомства не меняются в ряду поколений.

Формула закона Харди-Вайнберга

Следствия из закона Харди-Вайнберга:

Равновесный состав популяции зависит только от частоты аллеля А или а в исходной родительской популяции.

Доля гетерозигот в равновесной панмиктической популяции не может превосходить 0,5. Этот максимум достигается при частотах аллелей в исходной родительской популяции p=q=0,5.

Редкие аллели присутствуют в популяции главным образом в гетерозиготном, а не в гомозиготном состоянии.

Пример:

Условия выполнения закона Харди-Вайнберга:

Концентрация аллелей не должна изменяться под влиянием прямых и обратных мутаций, т.е. популяция не должна подвергаться давлению мутационного процесса.

2. Популяция не должна испытывать на себе давления отбора. Особи, имеющие разные генотипы, должны обладать одинаковой жизнеспособностью и плодовитостью.

3. На популяции не должно сказываться давление миграции, т.е. проникновение и вовлечение в скрещивание особей из других популяций с другим соотношением генов.

4. Популяция должна иметь очень большую численность, чтобы на концентрации генов не сказались случайные отклонения, неизбежные при ограниченных выборках.

5. На популяцию не должны оказывать влияние факторы изоляции. Скрещивание между особями должно быть равновероятным.

Доказательство закона (теоремы)

Харди-Вайнберга

Следует доказать два утверждения закона Харди-Вайнберга:

1. Доказать, что частоты аллелей в родительской и дочерней популяции одинаковы.

2. Доказать, что частоты генотипов в родительской и дочерней популяции также одинаковы.

В популяциях автотетраплоидов (сорта ржи, гречихи, кормовых трав) значительная часть генотипов является гетерозиготами (симплексы, дуплексы, триплексы).

При p=q=0,5 доля гомозигот (нулиплексы, квадриплексы) составляет незначительную часть популяции. У диплоидов же при p=q=0,5 половина особей популяции – гомозиготы.

Равновесие у полиплоидов не может быть достигнуто за одно поколение размножения, поскольку у полиплоидов возрастает число генотипов гамет и для достижения равновесия требуется нескольких поколений размножения.

Равновесные доли пяти генотипов в популяции автотетраплоидов задаются выражением:

Вопрос 40

Не нашли, что искали? Воспользуйтесь поиском по сайту: