MICRO-EVOLUTIE

Hoe populaties evolueren

En

Hoe rekenen we hieraan

I. Populaties; de ‘boetseerklei’ voor de evolutie

A. Populatie – een groep individuen van dezelfde soort die op dezelfde tijd in hetzelfde gebied leven

B. Populatie genetica – het toepassen van genetische principes op groepen van organismen

II. Microevolutie – Veranderingen in de genen poule van een populatie A. Genen poule – alle genen voor een eigenschap in een populatie

B. De genen poule van een geïdealiseerde, niet evoluerende populatie blijft constant

1. Allel frequentie – de verhouding van elke allel in een genen poule

2. Micro-evolutie – kleine verandering in de allel frequentie ( of genotypefrequentie) van een populatie

III. Hardy-Weinberg – beschrijft de verhoudingen in een niet evoluerende populatie

B. Mathematical application of the Hardy-Weinberg theorem (Figure 23.3)

A. Hardy-Weinberg evenwicht - allel frequenties en de genotype frequenties blijven

constant tenzij er ‘andere factoren’in het spel zijn

1. Allel frequenties

p + q = 1

p = frequentie van dominant allelq = frequentie van recessief allel

2. Genotype frequenties

p2 = frequentie van het dominant homozygoot genotype

2pq = frequentie van heterozygote genotype

q2 = frequentie vanhet recessieve

genotype

p2 + 2pq + q2 = 1

p + q = 1

p = frequentie van dominant allelq = frequentie van recessieve allel

p2 + 2pq + q2 = 1

P2 = frequentie van dominant genotype2pq = frequentie van heterozygote genotype q2 = frequentie van recessieve genotype

C. Vijf condities zijn nodig om Hardy-Weinberg evenwicht in stand te houden

1. Grote populatie

2. Populatie is geisoleerd (geen migratie van individuen, van allelen, in of uit de populatie)

3. Geen mutaties die de genen poule veranderen

4. Willekeurige paring

5. Geen natuurlijke selectie (Alle leden van de populatie overleven en reproduceren)

Oefenen met Hardy en WeinbergAlbinismeEen bepaalde vorm van albinisme berust op een afwijking van één enkel gen. Het allel voor deze vorm van albinisme is recessief ten opzicht van dat voor normale pigmentatie.De frequentie van dit allel voor deze vorm van albinisme is in een populatie 0,01.Twee ouders met normale pigmentatie uit de desbetreffende populatie krijgen een kind. Er wordt vanuit gegaan dat geen mutaties optreden.

1. Bereken nauwkeurig (zonder afrondingen) hoe groot de kans is dat dit kind deze vorm van albinisme heeft.

p + q = 1 en p2 + 2pq + q2 = 1

IV. Potentiele oorzaken voor Micro-evolution

A. Genetische drift – veranderingen in de genen poule van kleine populaties

1. Bottleneck effect - resultaten van catastrofische rampen op de populatie omvang (opeens van groot naar klein)

2. Founder effect – resultaat van de kolonisatie van een nieuw gebied door een klein aantal individuen =inteelt

a. Ellis van Crevald syndroom bij Amish

B. Gene flow – toename of verlies van allelen door

migratie van individuen in en uit de populatie

1. Vergroot de variatie in een lokale populatie

2. Maakt ‘buur’ populaties ‘gelijker’

Hoe beïnvloedt de gene flow de menselijke populatie?

C. Mutaties

1. Invloed op allelfrequentie is minimaal

2. levert het ruwe materiaal voor natuurlijke selectie

D. Non-random paringen

1. Individuen neigen tot paren met fenotypisch ‘gelijken’

2. Leidt tot vermeerdering van homozygote genotypes

E. Natuurlijke selectie - sommige varianten in een populatie hebben meer nakomelingen 1. Veroorzaakt de meeste verandering in allel frequenties

2. Resulteert in adaptieve veranderingen in de genen poule

3. Darwiniaanse fitness – de bijdrage die een individu levert aan de genen poule van de volgende generatie in relatie tot de bijdrage van een ander individu

VARIATIE EN ADAPTATIE

I. Variatie - Ruw materiaal voor naturlijke selectie

A. Variatie binnen populaties 1. Morfisme – verschillende fenotypische

vormen komen voor 2. Polymorfisme – verschillende fenotypische vormen komen in frequentie zo vaak voor dat ze herkenbaar zijn

Zee slakken Liguus fascitus

Californische koningsslangen

3. Bronnen voor variatie binnen populaties

a. Genen diversiteit b. Nucleotiden diversiteit

B. Geografische variatie - verschillen in genen poules van populaties of subgroepen binnen populaties

1. Klimaat - graduele verandering bij een gradiënt

2. Duidelijke verschillen tussen geïsoleerde populaties

Huismuis op Madeira

C. Bronnen voor genetische variatie

1. Mutatie – spontaan en willekeurig

2. Sexuele recombinatie

II. Drie hoofdtypen van natuurlijke selectie A. Gerichte selectie – een van de twee ‘extremen’ heeft voordeel (3 voorbeelden)

1. Berkenspanner in Engeland

2. Pesticide resisentie

3. antibiotica resistentie

B. Uiteeendrijvende selectie – middengroep heeft geen voordeel, beide uiteinden hebben voordeel

1. Snavel grootte van Afrikaanse vinken, middengroep verdween.

C. Stabiliserende selectie- midden groep heeft voordeel, de uitersten niet

1. Voorbeeld – Menselijke baby’s met een gemiddeld geboortegewicht

III. Speciale selectie methoden

A. Gebalanceerd polymorfisme - selectie die ingrijpt om twee of meer niet-identieke allelen in de populatie te houden

1. Heterozygote voordeel - heterozygote heeft een grotere fitnes dan de beide homozygoten

a. Heterozygoten voor sikkelcel anemie in Africa zijn resistent voor malaria

2. Frequentie-afhankelijke selectie – overleving van een van de morfen neemt af als dat fenotype te algemeen wordt

a. Voorbeeld - fluctuaties in gast-parasiet populaties

B. Sexuele selectie - selectie gebaseert op secondaire sexuele kenmerken

1. Resultaten van sexuele dimorphismen

2. Heeft geen voordeel voor overleving, behalve het feit dat mannetjes of vrouwtje bepaalde kenmerken prefereren.