практическая работа. Оценка влияния элементарных факторов эволюции на структуру популяции

Задание. 1. Ознакомиться с причинами, нарушающими равно­весие в популяции. 2. Определить изменение соотношения процента особей с различными генотипами в поколениях при полной элими­нации рецессивных гомозигот.

Пояснения к заданию. Равновесие в популяции может нарушаться под влиянием таких факторов, как мутационная изменчивость, увеличение или уменьше­ние численности популяции, избирательность оплодо­творения, отбор и др. Причем наибольшее значение имеет направление отбора.

Динамика генетической структуры популяции вы­ражается в изменении соотношения разных геноти­пов в поколениях. Генофонд популяции может пополняться большим или меньшим числом мутаций. Этот процесс накопления мутаций называется мутацион­ным давлением. Например, мутирование аллеля А в аллель а или обратно может нарушить равновесие в популяции, т. е. изменить соотношение генотипов АА, Аа и аа. Каждая вновь возникшая мутация подвергается действию отбора, т. е. все особи, у ко­торых возникает мутация, снижающая жизнеспособ­ность или плодовитость, полностью или частично эли­минируются. Если возникшая мутация доминантна, то все обладающие ею особи подвергаются действию отбора в первом поколении. Если же мутация рецес­сивна, то она подвергается действию отбора только в гомозиготном состоянии. В этом случае мутантные рецессивные гены могут накапливаться в популяции в гетерозиготном состоянии. Поэтому элиминация ре­цессивных генов в популяции мало эффективна: в каждом последующем поколении рецессивные го­мозиготы будут появляться вновь из гетерозигот Аа в результате их расщепления.

При выполнении данного задания в качестве при­мера может быть рассмотрена популяция озимой ржи, у которой частота доминантных генов р = 0,5, частота рецессивных генов q — 0,5, а гомозиготное со­стояние рецессивного гена обусловливает полную стерильность цветков.

Доминантный ген F как в гомозиготном, так и в гетерозиготном состоянии обусловливает нормаль­ное развитие фертильных цветков. В этом случае коэффициент отбора (коэффициент элиминации), обо­значаемый буквой S, для рецессивных гомозигот ff равняется 1, то есть эти гомозиготы в каждом поколении бесплодны, не завязывают семян.

Согласно заданию в исходной популяции частоты доминантного и рецессивного генов равны и состав­ляют р = 0,5 и q = 0,5.

При S = 1 частота генов в популяции вычисляется

по формуле: q_n=q/1+nq,

где п — число поколений, для которых ведется расчет.

Для удобства расчетов следует вычислять не ча­стоты генотипов, а процент особей с соответствующим генотипом.

Выполнение задания. 1. Вычислить процент осо­бей с генотипами FF, Ff, ff в исходной популяции при S = 1 и q = 0,5. Данные занести в таблицу, умножив предварительно на 100, чтобы перевести их в проценты. Расчет ведется по формуле:

P² +2hq+q²=1

(0,5)²+ (2 X 0,5 X 0,5)+ (0,5)² = 1.

Следовательно, в исходной популяции будет сле­дующее соотношение генотипов: 25% FF; 50% Ff и 25% ff.

Динамика изменения соотношения генотипов в популяции при полной элиминации рецессивных гомозигот (S = 1)

2. Вычислить частоту гена f в популяции первого поколения q₁ по выше приведенной формуле (для по­пуляции первого поколения п=1):

q₁=0,5/1+(1X0,5)=0,5/1,5=0,333

3. Определить частоту гена F:

p₁=1-q₁=1-0,333=0,6677

4. Таким же образом вычислить частоты доми­нантного и рецессивного генов и определить процент особей с генотипами FF-44,4%, Ff и ff во втором, третьем и последующих поколениях. Как видно из таблицы, при полной элиминации рецессивных го­мозигот с генотипом ff в каждом поколении соотношение генотипов в популяции изменяется: к 20-му по­колению численность доминантных гомозигот FF воз­растает с 25 до 91,2%, численность рецессивных гомозигот ff уменьшается с 25 до 0,2%. Числен­ность гетерозигот Ff тоже уменьшается в поколениях с 50 до 8,6 %, но уменьшение их идет медленнее, чем рецессивных гомозигот.