Populační genetika

Populační genetika je nauka o změnách zastoupení alel jednotlivých genů v populaci. Tyto změny mohou být důsledkem jak přirozeného výběru, tak genetického driftu.

Populace je většinou definována jako skupina jedinců stejného druhu se společným genofondem, která obývá určitou oblast. Dále uvažujeme, že jedinci se mezi sebou mohou volně křížit a pochází ze stejného předka. Pojem populace tedy nejde dobře aplikovat na druh s převažujícím vegetativním rozmnožováním.

Genofond populace je soubor všech genů, které se v populaci vyskytují.

Druhy populací

Autogamická populace

Je vytvářena jedinci, kteří se rozmnožují autogamií (samooplozením). Každý jedinec hermafrodit produkuje samčí i samičí gamety. Homozygotní jedinec (dominantní nebo recesivní) může produkovat jen potomky homozygoty. Heterozygot produkuje heterozygoty pouze v 50 % případů (2. Mendelův zákon). Postupem času zde vznikají dvě čisté linie homozygotů, heterozygotů neustále ubývá až téměř vymizí. Úplně však z populace nevymizí nikdy.

Homozygotní jedinci (alely AA nebo aa) produkují homozygotní potomky. Heterozygotní jedinci (alely Aa) produkují 50 % heterozygotních, 25 % homozygotně dominantních a 25 % homozygotně recesivního potomstva.

Do této skupiny patří např. samosprašné rostliny nebo hermafrodité.

Alogamická populace

V alogamické populaci vzniká jedinec splynutím 2 gamet od organismů různého pohlaví.

Do této skupiny patří např. gonochoristé nebo cizoprašné rostliny.

Zvláštním případem je populace panmiktická, kde musí být zaručena stejná pravděpodobnost zkřížení jakýchkoli 2 jedinců v populaci. Platí zde Hardy-Weinbergův zákon, pomocí kterého můžeme vypočítat genotypovou skladbu panmiktické populace.

Hardy-Weinbergův zákon

Hardy-Weinberg

Podíl jednotlivých alel se v panmiktické populaci nemění.

Podmínky zákona:

• nedochází k mutacím (u sledovaného genu);
• nedochází k selekcím;
• nedochází k migraci;
• populace musí být panmiktická a velmi početná.

četnost dominantní alely [p]; četnost recesivní alely [q]

• Pravděpodobnost vzniku dominantního homozygota je p × p, recesivního homozygota q × q, u heterozygota 2pq.

p + q = 1 (tj. 100 %)

• Celkové genotypové složení populace lze vyjádřit pomocí vzorce:

p² + 2pq + q² = 1

Vnější vlivy působící na genofond populace

• Mutační tlak

Může docházet např. ke vzniku zcela nových alel či změně dominantní alely na recesivní i naopak. Četnost těchto jevů je velmi nízká a změny se během jedné generace téměř neprojevují.

• Selekční tlak

Selekce neboli přírodní výběr má velký vliv. Pokud alela svého nositele zvýhodňuje oproti jedincům bez této alely, bude frekvence této alely v následujících generacích postupně stoupat. Nevýhodné alely postupně ubývají (dominantní mizí poměrně rychle, recesivní mizí pomalu a úplně nevymizí nikdy), protože své nositele znevýhodňují (tzv. negativní selekce).

• Migrace

Migrace může znamenat obohacení genofondu o nové alely (ale i jeho ochuzení). Organismy žijí často na zcela specifickém místě, kde mohou tvořit více či méně izolované subpopulace. Pro výměnu genů (genový tok) mezi takovýmito populacemi je pak migrace nezbytná. Případné rozšíření těchto alel opět závisí na jejich adaptativní hodnotě (vliv selekce) - podmínky na původním a novém stanovišti se mohou lišit.

• Genetický drift

Genetický drift neboli posun jsou náhodné posuny ve frekvenci jednotlivých alel v rámci genofondu dané populace. V praxi to znamená, že tyto změny frekvencí nepodléhají selekci, ale závisí vyloženě na náhodě při vzniku gamet a zygot (i nositel výhodné alely nemusí tuto alelu svým potomkům předat a tato se v další generaci neobjeví). Tyto změny jsou kumulativní - časem tak může dojít dokonce i k fixaci jedné alely a vymizení alely druhé. Genetický drift se uplatňuje v relativně malých populacích - čím je populace menší - tím výraznější je vliv driftu a tím častěji dojde k fixaci jedné z alel.

Odkazy

Zdroj

• ŠÍPEK, A. Genetika populací [online]. [cit. 2010-10-24]. <http://www.genetika-biologie.cz/genetika-populaci>.