Tipovi ukrštanja

Vežba III27.10.2015..

• Slučajno ukrštanje Verovatnoća da će jedinka koja nosi neku karakteristiku (ili

genski alel) biti roditelj proporcionalna je učestalosti te karakteristike (ili genskog alela) u populaciji.

• Neslučajno ukrštanje- Asortativno ukrštanje- Disasortativno ukrštanje

Asortativno ukrštanjeUkrštaju se jedinke koje su genotipski ili fenotipski sličnije nego prosečan par jedinki iste populacije.

• genotipova (inbriding)• fenotipova

Disasortativno ukrštanjeOstvaruje se između jedinki manjeg stepena srodstva ili manje sličnih fenotipova nego prosečan par jedinki.

• genotipova (autbriding)• fenotipova

Neslučajno ukrštanje

Da li je inbriding evolucioni mehanizam?

Inbriding depresija - efekat recesivnih štetnih alela naprosečan fitnes populacije usled ukrštanja u srodstvu.

Promene učestalosti genotipova pri samooplođenju

A1A1 A1A2 A2A2

0.1

0.2

0.3

0.4

0.5

Uče

stal

ost

geno

tipa

p= 0.4q= 0.6

Slučajno ukrštanje (F=0)

0.16

0.28

0.48

0.24

0.36

0.48

Inbriding (F=0.5)

Uče

stal

ost

Broj generacija

Homozigoti

Heterozigoti

Odnos genetičkog drifta i inbridinga

–Inbriding povećava učestalost oba homozigota, a ne menja učestalost alela.

-Drift menja učestalost alela, što dovodi do povećanja učestalosti samo jednog homozigota.

Odnos genetičkog drifta i inbridinga

• Efekat oba procesa može biti isti, u smislu povećanja homozigotizacije i pada fitnesa.

Inbriding depresija

Populaciona struktura

Način prostorne i vremenske organizacijeNačin prostorne i vremenske organizacije lokalnih populacija jedne vrste, kao i ukupnost genetičkih i ukupnost genetičkih i ekoloških odnosaekoloških odnosa između jedinki unutar i između lokalnih populacija.

• Geografska strukturiranost• Socijalna strukturiranost• Temporalna strukturiranost

• DEMA (engl. deme) ili lokalna populacija je izolovana ili delimično izolovana grupa jedinki iste vrste koje se međusobno ukrštaju.

• METAPOPULACIJA je strukturirana populacija koja se sastoji od određenog broja dema…

Populaciona struktura

Prostorni raspored populacija

Alopatrija

Parapatrija

SimpatrijaRidley M., 2004

Socijalna struktura

Značaj strukturiranosti

• Strukturiranost populacija i organizacija populacionog sistema odražava se na stepen genetičkih razlika između lokalnih populacija.

• Ako su populacije strukturirane, njihovi delovi (lokalne populacije) mogu evoluirati delimično nezavisno, što zavisi od stepena njihove izolovanosti, tj. od stope protoka gena između njih.

Skrivena strukturiranost

• Ponekad, geografska strukturiranost je lako uočljiva… Kako da utvrdimo da li postoji, ako je teško uočljiva?!

• Da li postoje genetičke posledice strukturiranosti populacije?

U slučajno uzetom uzorku iz strukturirane populacije, može se dogoditi odstupanje zastupljenosti genotipova od očekivane (ravnotežne, Hardi-Vajnbergove).

Skrivena strukturiranost

Strukturirana populacija koja se sastoji od dve deme (podjednake brojnosti); učestalosti alela u prvoj demi su p= 0.3, q= 0.7, a u drugoj p= 0.7, q= 0.3; učestalosti genotipova su:

Ukoliko nismo prepoznali strukturiranost (posmatramo sve kao jednu veliku nestrukturiranu populaciju), dobićemo učestalosti alela p=q= 0.5 ( 0.3+0.7/2 ), a učestalosti genotipova:

Učestalost genotipova AA Aa aa

Dema 1 (0.3)2=0.09 2(0.3)(0.7)=0.42 (0.7)2=0.49

Dema 2 (0.7)2=0.49 2(0.3)(0.7)=0.42 (0.3)2=0.09

Srednja vrednost 0.58/2=0.29 0.84/2=0.42 0.58/2=0.29

Genotip AA Aa aa

Učestalost 0.25 0.5 0.25

Primer:

Prostorna izolovanost dema ima uticaja na genetičku strukturu čitave metapopulacije (vrste), što se ogleda u smanjenoj učestalosti heterozigota na nivou metapopulacije.

• Ovo se naziva Valundov efekat.

• Opisuje geografsku varijabilnost metapopulacije.

Zaključci

• Usled prostorne izolovanosti lokalnih populacija smanjuje se heterozigotnost na nivou čitave populacije ili vrste.

• Što su veće genetičke razlike između populacija ili dema (veća varijansa), veće je i smanjenje heterozigotnosti na nivou čitave populacije ili vrste.

p

p2

p2

i

2Vqp2H

VqQ

VpPS

1P

Efektivna veličina populacije ukazuje na to kakve će biti posledice drifta po genetičku strukturu populacije naredne generacije.

Ovaj parametar je važan u mnogim disciplinama (npr. konzervacionoj biologiji).

Najčešći razlozi zbog kojih efektivna veličina populacije može biti različita od realne su:

Nejednaka brojnost mužjaka i ženki Neslučajna raspodela broja potomaka

Periodične promene u brojnosti populacija

Uzrasna struktura populacije Veličina susedstva

Ako je Nm = Nf → Ne = N

Ako je Nm ≠ Nf → Ne < N

Ne = 4NmNf

Nm + Nf

Slučajna raspodela broja potomaka (k) P(X=k) = λk e-λ / k!

λ - parametar Poasonove raspodeleE(X) = λV(X) = λU slučaju stabilne populacije λ = k = 2

Broj Broj potomaka po potomaka po porodiciporodici (k)(k)

00 11 22 .. .. nn

Učestalost Učestalost porodicaporodica

λλ00ee--λλ / 0!/ 0! λλ11ee--λλ / 1!/ 1! λλ22ee--λλ / 2!/ 2! .. .. λλnn ee--λλ / n!/ n!

λλ = = 22 ee-2-2 2 e2 e-2-2 2222 e e-2-2/2!/2! .. .. 22nnee-2-2/ n!/ n!

Slučajna raspodela broja potomaka ne znači da sve porodice imaju isti broj potomaka.

https://home.comcast.net/~sharov/PopEcol/lec3/random.html

Ne=(4N-2)/(Vk+2)

Vk = k = 2 → Ne = NVk > 2 → Ne < NVk = 0 → Ne ≈ 2N

Cervus elaphus:

dominantni mužjaci ostvaruju znatno veću reprodukciju

→ veća varijansa u broju potomaka od slučajne→ različit odnos polova pri ukrštanju

Gde je:t - broj perioda (generacija)Ni - brojnost populacije u i-tom periodu

1/Ne = t / ∑(1/Ni)

Godina 1954 1955 1956 1957Ni 11000 2000 11000 16000

1/Ne = ¼ [1/11000 + 1/2000 + 1/11000 + 1/16000]

1/Ne = 0.000186

Ne = t Na

Gde je:

t – prosečna starost na početku reproduktivne faze.

Na – broj jedinki koje su rođene u nekom vremenskom periodu, a koje prežive do vremena t (do reprodukcije) .