Genetika populací

  • studuje genetickou strukturu populací a jejich změny
  • analyzuje a vysvětluje přírodní genetickou rozmanitost

 

Populace – soubor jedinců téhož druhu, osidlující v daném čase určité přírodní území, kteří se mezi sebou

pohlavně rozmnožují a jejich genetická výbava vytváří genofond.

Genfond populace = soubor všech alel všech členů populace.

 

  • Pro populace je charakteristické, že se jedinci navzájem odlišují fenotypovou variabilitou genetická

variabilita – podstatou je genetický polymorfizmus (různorodost). Ten je dán zejména mutacemi a pohlavním rozmnožováním.

 

Podle velikosti máme:  populace velké – několik set a desítek tisíc jedinců

populace malé – pouze několik desítek jedinců

 

Podle partnerských vztahů při oplození:

samooplození = autogamie – typické pro hermafrodity a samosprašné rostliny, přibývá homozygotů.

náhodné párování = panmixie – gonochoristé a cizosprašné rostliny, více heterozygotů, náhodné párování

 

 

 

Pro velké panmiktické populace platí HARDYHO-WEINBERGŮV  ZÁKON

Jestliže se velká diploidní populace pohlavně panmikticky rozmnožuje, nemění se její genetická struktura, protože její alelové a genotypové četnosti jsou konstantní z generace na generaci. Pak se hovoří, že populace je v genetické (genotypové) rovnováze.

 

 

Podmínky platnosti HW rovnováhy

  • Populace je nekonečně velká, což v praxi znamená, že populace je dost velká na to, aby náhodné chyby výběru a další náhodné efekty byly zanedbatelné.
  • Organizmy jsou diploidní.
  • Páření v populaci se děje náhodně (panmixie).
  • Generace se nepřekrývají.
  • Nepůsobí selekce (výběr) proti žádnému genotypu, tzn. všechny rozmnožované genotypy jsou stejně životaschopné a plodné (všichni jedinci mají stejnou plodnost a možnost se rozmnožit).
  • Nepůsobí další faktory včetně mutace, migrace a náhodného driftu (evoluční síly).

 

 

Příbuzenské křížení (inbreeding) zvyšuje podíl homozygotů! – snižuje podíl heterozygotů

inbrední deprese – negativní důsledky inbreedingu – snížení celkové zdatnosti jedinců (fitness)

Heteroze – opak

 

 

Vliv jednotlivých procesů na genofond populace:

  1. MIGRACEVelmi často jsou druhy rostlin a zvířat geograficky rozdělovány do subpopulací. Migrace je, když se jedinci pohybují mezi těmito subpopulacemi. Jedinci mohou imigrovat do sledované populace nebo emigrovat ze sledované populace. Migraci můžeme chápat úžeji také jako tok genů mezi dvěma populacemi, které jsou delší dobu izolované.
  • Důsledek – změny alelových četností – do té doby dokud se alelové četnosti v obou populacích

nevyrovnají

 

  1. MUTACEjediný zdroj vzniku nových alel jsou mutace. Bez působení dalších faktorů jako je selekce, však nemají mutace možnost měnit frekvence alel. Mohou zvyšovat genetickou variabilitu.

Mutace jsou většinou recesivní (neprojeví se) a fatální (způsobí nevratné změny-deformace) .

 

  1. SELEKCE – (výběr) je hlavní evoluční síla a hlavní nástroj záměrného zlepšování kulturních rostlin a domestikovaných živočichů s cílem změny genového složení populace, tedy šlechtění. Selekce je síla, která zvyšuje nebo snižuje frekvenci alel v populaci.
  • Podstatou selekce je, že se na tvorbě nové generace podílí jen vybraná část rodičů (určité genotypy s žádoucím fenotypovým projevem – vyšší životnost, plodnost, adaptace, užitkovost), aby se rychleji rozmnožily žádoucí geny a nevýhodné geny byly eliminovány.
  • Děje-li se tak působením přírodních faktorů, jedná se o přírodní selekci.
  • Rozhoduje-li o výběru rodičů člověk, jedná se o selekci umělou
  • Některé alely vzniklé mutacemi jsou působením selekce z populace eliminovány = negativní selekce
  • pozitivní selekce – vzniknou mutované alely, které zlepší vlastnosti jedinců.

 

  1. GENETICKÝ POSUN = DRIFT Proces neúplného náhodného předání genů – alel z jedné generace do druhé u malých populací. V malých populacích dochází ke změnám v četnosti alel. Čím menší výběr (populace), tím větší je jeho chyba. Nelze předpovědět směr změny četnosti alel, pouze jeho velikost!
  • Důsledek – např. neobvykle vysoká četnost vzácných škodlivých mutantních alel !

Některé alely se nemusí předat vůbec.