PowerPoint-presentatie

1
Hoorcollege 34 Populatiegenetica
2
Latrodectus sp. Australian red-back spider
3
Bicyclus anynana
?droge seizoen
natte seizoen ?
4
(No Transcript)
5
Rumex droog (links) Rumex overstroomd (rechts)
6
pepermot
7
Verspreiding Biston betularia
8
Sikkelcelanemie
9
Fenotypische variatie
10
Hoe ontstaan verschillende eigenschappen ?
11
Wat moeten we aan informatie hebben om de
voorbeelden te begrijpen, te verklaren, te
voorspellen?
1. Individuen vertonen variatie in eigenschappen
2. Variatie is tenminste voor een deel erfelijk
3. Individuen planten zich voort, produceren
nakomelingen
4. Variatie in eigenschappen gaat samen met
variatie in aantal nakomelingen variatie in
fitness
5. Variatie in fitness is het gevolg van de
interactie tussen fenotype en milieu
12
1. Variatie

• Binomiale variatie vs. kwantitatieve variatie

13
2. Erfelijk

• Overerving volgens Mendel

• Kwantitatief heritabilities (quantitative
  genetics)

14
(No Transcript)
15
4. Variatie in fitness
Fitness relatieve bijdrage van elk genotype aan
de volgende generatie
reproductie
overleving
Relative fitness
Gemiddelde populatie fitness
Inclusive fitness
16
Fitness van een genotype/fenotype houdt in het
aantal succesvolle ( reproductieve) nakomelingen
van dat genotype/fenotype in de volgende
generatie. Dit aantal is onderworpen aan selectie
op kenmerken van dat genotype zoals die tot
uitdrukking zijn gebracht in het fenotype en dit
leidt tot aanpassing
17

5. Variatie in fitness is het gevolg van de
interactie tussen fenotype en milieu

18
malaria
sikkelcel gen
19
Insecticide productie
insecten resistent tegen tenminste 1 insecticide
20
Natuurlijke selectie resulteert uiteindeijk in
adaptatie
21
(No Transcript)
22
0,8
0,7
0,6
0,5
0,4
survival
0,3
0,2
0,1
0
Nu
Ny
Po
Ru
diet
a
0,9
a
0,8
b
b
Jaw width
0,7
0,6
0,5
Nu
Ny
Po
Ru
Host
23
25
a
20
b
15
leaf toughness
10
d
c
5
0
Ru
Nu
Ny
Po
host plant
24
How to reveal differences between
individuals among each other, within groups,
between groups.
25
Om te begrijpen hoe het proces van micro-evolutie
daadwerkelijk tot stand komt is begrip nodig
van het spel van allelen, genotypen en fenotypen
26
(No Transcript)
27

• Voorwaarden Hardy-Weinberg evenwicht
• De soort is diploïd
• De voortplanting is sexueel
• Er is random paring in de populatie
• Generaties zijn niet overlappend
• De populatie is oneindig groot
• Er vindt geen selectie plaats
• Er is geen mutatie
• Er is geen migratie

28
Hardy-Weinberg evenwicht
AA Aa aa p2 2pq q2
29
Hardy-Weinberg theorie
genetic structure of second generation
genetic structure of parent population
30
Wat betekent Hardy-Weinberg evenwicht eigenlijk?

• Als allelfrequenties niet veranderen,

• als alle individuen in een populatie random
  (dwz. met een even grote kans) met elkaar
  paren,
• dan

zijn de genotype frequenties in de
ouderpopulatie gelijk aan de genotype
frequenties in de nakomelingen populatie
31
AA 80 Aa 10 aa 10 Is hier sprake van HW
evenwicht?
STAP 1
Wat is de allelfrequentie?
A p (2 x 80 10)/200 0.85 a q (2 x 10
10)/200 0.15
STAP 2
Wat zijn de verwachte HW frequenties?
p2 0.85 x 0.85 0.7225 2pq 2 x 0.85 x 0.15
0.255 q2 0.15 x 0.15 0.0225
STAP 3
Wat zijn de verwachte HW aantallen?
AA 0.7725 x 100 72.25 Aa 0.255 x 100
25.5 aa 0.0225 x 100 2.25
32
STAP 3
Wat zijn de verwachte HW aantallen?
AA 0.7225 x 100 72.25 Aa 0.255 x 100
25.5 aa 0.0225 x 100 2.25
Wijken verwachte en waargenomen getallen
significant van elkaar af?
STAP 4
?2 (80-72.25)2/72.25
(10-25.5)2/25.5
(10-2.25)2/2.25 36.94
df 1 krit. Waarde 3.841
STAP 5
Conclusie?
Genotype frequenties zijn niet in Hardy-Weinberg
evenwicht!!!!!!!
33
Voorwaarden Hardy-Weinberg
genotype frequenties ouderpop.
MUTATIE
MIGRATIE,
allel frequenties ouderpop.
NON-RANDOM PARING
parings frequenties
genotype frequenties bij geboorte
genotype frequenties nakomelingen
34
Selectie
Mutatie
Migratie

• gene flow
• migratie-selectie evenwicht

Genetische drift

• toeval
• grootte afhankelijk van populatie grootte

Niet-random paring

• assortatieve paring (pos. of neg.)
• inteelt

35
POPULATIE GENETISCHE MODELLEN Verandering van
allel frequenties
v.b. directionele selectie tegen recessieve
homozygoot
p2 2pq q2(1-s) p2 2pq q2 sq2
1 sq2
gemiddelde fitness
36
frequentie genotypen na selectie
frequentie A na selectie
p f(AA) f(Aa)/2
p2/(1-sq2) (2pq/(1-sq2))/2
(p2 pq)/(1-sq2)
?p p p spq2/(1-sq2)
37
SELECTIE

• Directioneel
• Stabiliserend
• Disruptief
• Frequentie-afhankelijk

38
(No Transcript)
39
Voorwaarden Hardy-Weinberg
genotype frequenties ouderpop.
MUTATIE
MIGRATIE,
allel frequenties ouderpop.
NON-RANDOM PARING
parings frequenties
DRIFT
genotype frequenties bij geboorte
genotype frequenties nakomelingen
40
Mutatie

• Punt mutaties
• Subtituties
• Translocaties
• Synoniem vs. non-synoniem

mutatie-selectie evenwicht
q ? (u/s) voor recessieve allelen
q (u/s) voor dominante allelen
genetic load (Wmax W)/Wmax
41
Zijn mutaties nu goed of slecht?
Mutaties worden vaak als iets negatiefs gezien -
veel ziektes zijn veroorzaakt door mutatuties

• Het merendeel van alle mutaties zijn neutraal,
  zonder effecten op het fenotype
• neutral theory of molecular evolution (Motoo
  Kimura) neutrale mutaties creëren een
  onzichtbaar reservoir voor genetische diversiteit
  !

Mutaties zorgen voor genetische variatie en
soortvorming
42

• Hoe bijzonder zijn mutaties ?

• ééncelligen 2 of 3 op de 1000 ééncelligen
  hebben een mutant die de cels fenotype
  (uiterlijk) verandert
• de mens elk mens bevat gemiddeld 1.6 nieuw
  gen
• mitochondriaal DNA 1.6 x 10-7 mutaties per
  locus per generatie

43
Puntmutaties Sikkelcelanemie
44
Voorwaarden Hardy-Weinberg
genotype frequenties ouderpop.
MUTATIE
MIGRATIE,
allel frequenties ouderpop.
NON-RANDOM PARING
parings frequenties
DRIFT
genotype frequenties bij geboorte
genotype frequenties nakomelingen
45
Selectie
Mutatie
Migratie

• gene flow
• migratie-selectie evenwicht

Genetische drift

• toeval
• grootte afhankelijk van populatie grootte

Niet-random paring

• assortatieve paring (pos. of neg.)
• inteelt

46
De toevoeging van migratie in Hardy-Weinberg
47
Migratie kan allel- en genotype frequenties
veranderen
48
Drift kan allel- en genotype frequenties
veranderen
49
Bottleneck effect
50
Selectie
Mutatie
Migratie

• gene flow
• migratie-selectie evenwicht

Genetische drift

• toeval
• grootte afhankelijk van populatie grootte

Niet-random paring

• assortatieve paring (pos. of neg.)
• inteelt

51
(No Transcript)
52
De kans op inteelt is groter in kleine populaties
Frequentie heterozygoten in overblijvende
populaties met verschillende populatiegrootte na
meerdere generaties na random kruisingen
53
Homozygoten worden doorgaans geassocieerd met
slechtere overlevingskansen van individuen
(inteelt depressie) en op de langere termijn
kunnen door de lagere genetische variatie
individuen zich bijv. moeilijker aanpassen aan
veranderingen in de omgeving. Aan de andere kant
kan inteelt leiden tot het purgenvan slechte
eigenschappen en tot specialismen
Inteelt verhoogt de kans op slechte eieren in
mezen
54
Het spel der allelen is meestal veel complexer
dan nu gesuggereerd waarbij er geen directe
relatie is tussen allel, genotype en het
bijbehorende fenotype Meestal zijn er
geleidelijke overgangen Het bewijs dat
eigenschappen door meerdere genen worden bepaald
55
Kwantitatieve genetica verklaard met Mendelse
genetica