Genetyka bazuje na zmienności You created this PDF from an application that is not licensed to print to novaPDF printer (http://www.novapdf.com) Zmien...
11 downloads
35 Views
2MB Size
Genetyka bazuje na zmienności
You created this PDF from an application that is not licensed to print to novaPDF printer (http://www.novapdf.com)
Zmienność pomiędzy gatunkami wewnątrz gatunku
Liczba skrzydeł
You created this PDF from an application that is not licensed to print to novaPDF printer (http://www.novapdf.com)
Cecha ilościowa: - wielkość kwiatu -natężenie żółtego barwnika
Cecha jakościowa: -obecność „skrzydełek”
You created this PDF from an application that is not licensed to print to novaPDF printer (http://www.novapdf.com)
Zmienność (cechy) jakościowa Cechy jakościowe są zdeterminowane genetycznie w sposób
bezpośredni i niezmienny Na cechy te nie mają wpływu czynniki paragenetyczne i środowiskowe Obecność fenotypów dla określonej cechy wyraźnie różnych od pozostałych Fenotypy tworzą zmienność nieciągłą Zakres zmienności tych cech jest warunkowany genetycznie, cechy kontrolowane są przez nieliczne allele Mendlowskie Przykład: grupy krwi: A, B, AB, 0
You created this PDF from an application that is not licensed to print to novaPDF printer (http://www.novapdf.com)
Cecha jakościowa Kolor oczu
You created this PDF from an application that is not licensed to print to novaPDF printer (http://www.novapdf.com)
Zmienność (cechy) ilościowa Cechy ilościowe są zdeterminowane dużą liczbą ”słabo
działających genów” w podobnym kierunku Cechy te w trakcie rozwoju ulegają stałym przemianom, wpływają na nie także czynniki egzogenne (środowiskowe) Obecność fenotypów dla określonej cechy nieznacznie różniących się od innych i tworzących spektrum zmian o charakterze ciągłym, czyli między skrajnymi kategoriami, większość osobników posiada ich pośrednie wielkości Cechy kontrolowane przez liczne geny (poligeny) Przykład: wysokość i masa ciała, poziom inteligencji, kolor skóry
You created this PDF from an application that is not licensed to print to novaPDF printer (http://www.novapdf.com)
Cecha ilościowa Kształt oczu
You created this PDF from an application that is not licensed to print to novaPDF printer (http://www.novapdf.com)
Jesteśmy podobni do siebie ale nie identyczni dzięki
Zmienności
polimorfizm http://www.nctraining.ncgov.com/main/effective_presentation/effective_presentation_files/image010.jpg
You created this PDF from an application that is not licensed to print to novaPDF printer (http://www.novapdf.com)
Polimorfizm Oznacza występowanie różnic w DNA populacji Zmienność genetyczna, w której częstotliwość dwu
lub więcej alleli w populacji jest nie mniejsza niż 1% Ludzie wykazują polimorfizm na poziomie DNA: różnimy się od siebie w ok. 0,1% sekwencji (od szympansa – 1%; od myszy – 10%)
You created this PDF from an application that is not licensed to print to novaPDF printer (http://www.novapdf.com)
Cechy jakościowe Zmienność nieciągła
polimorfizm
Cechy ilościowe Zmienność ciągła
mutacja Griffith et al. 1999
You created this PDF from an application that is not licensed to print to novaPDF printer (http://www.novapdf.com)
Osobnik Genotyp – suma genów (=informacji genetycznej) zawarta w chromosomach Genotyp nie determinuje bezpośrednio określonego fenotypu, lecz zakres możliwości fenotypowych, których realizacja uzależniona jest od indywidualnej normy reakcji danego osobnika na warunki środowiskowe Fenotyp – obraz zewnętrzny (zespół cech morfologicznych i funkcjonalnych) genotypu powstały (w określonych warunkach środowiskowych) w wyniku interakcji między genotypem a czynnikami środowiskowymi
You created this PDF from an application that is not licensed to print to novaPDF printer (http://www.novapdf.com)
Norma reakcji
• Zdeterminowany genetycznie zakres możliwych, prawdopodobnych reakcji fenotypowych określonego genotypu, uzewnętrzniający się w postaci różnych fenotypów powstających w wyniku współdziałania tego genotypu z czynnikami środowiskowymi
• Zestaw fenotypów, które mogą powstać z określonego genotypu w różnych warunkach środowiskowych
• Zakres zmienności fenotypowej genotypu You created this PDF from an application that is not licensed to print to novaPDF printer (http://www.novapdf.com)
Genotyp
Niezależnie od czynników środowiskowych (E)
Fenotyp
Cecha monogeniczna
Genotyp Cecha poligeniczna
E1 E2
Fenotyp 1
E3 En
Fenotyp 3 Fenotyp n
Fenotyp 2
You created this PDF from an application that is not licensed to print to novaPDF printer (http://www.novapdf.com)
Norma reakcji osobnika
Norma reakcji • W wyniku interakcji genotypu z czynnikami środowiska zewnętrznego osobnik wybiera jeden z możliwych poziomów rozwoju, mieszczący się w granicach jego normy reakcji
• Granice normy reakcji są niepoznawalne • Taki poziom rozwoju jest adekwatny dla konkretnych warunków środowiska zewnętrznego
• Norma reakcji pokazuje jaki jest ontogenetyczny, fizjologiczny mechanizm zapewniający indywidualność każdego z nas
• Realizacja życia osobniczego w dowolnym momencie ontogenezy to zjawisko adaptabilności czyli fizjologicznego przystosowania się organizmu do warunków środowiska zewnętrznego You created this PDF from an application that is not licensed to print to novaPDF printer (http://www.novapdf.com)
Osobnik Zmiany adaptabilne – nieodwracalne zmiany polegające na wyborze jednej z możliwych dróg rozwoju (wariantów przystosowania). Zmiany te nie są utrwalone w materiale genetycznym (osobnik nie może przekazać ich potomstwu) Osobnik w trakcie ontogenezy podlega procesom adaptabilnym w środowisku rozumianym jako „wszystko co zewnętrzne” w stosunku do genotypu Zmiany adiustacyjne – osobnik lub część organizmu w okresach krótszych aniżeli jego ontogeneza podlega odwracalnym zmianom adiustacyjnym w środowisku rozumianym jako „wszystko co zewnętrzne” wobec systemu podlegającemu adiustacji (może to być osobnik, narząd lub komórka) You created this PDF from an application that is not licensed to print to novaPDF printer (http://www.novapdf.com)
Faza rozwoju
• Osobnik w trakcie rozwoju ontogenetycznego musi „przejść” przez kolejne fazy ontogenezy, chcąc zrealizować swoje życie osobnicze jest na to skazany
• Fazy rozwoju są genetycznie zdeterminowane i wspólne dla wszystkich osobników
• Faza rozwoju realizuje się zawsze, niezależnie od siły działania czynnika środowiska zewnętrznego (samoregulacyjny charakter ontogenezy)
• Fazy rozwoju upodabniają osobniki do siebie You created this PDF from an application that is not licensed to print to novaPDF printer (http://www.novapdf.com)
Poziom rozwoju
• Poziom rozwoju wynika tylko w części z determinacji genetycznej i kształtowany jest przez czynniki środowiska zewnętrznego, zapewniając zróżnicowanie fenotypowe, indywidualność osobnikowi
• Poziom rozwoju jest wynikiem indywidualnej normy reakcji osobnika, jest własnością i właściwością osobnika a nie populacji
• Faza rozwoju natomiast jest powszechna i wynika z normy adaptacyjnej
You created this PDF from an application that is not licensed to print to novaPDF printer (http://www.novapdf.com)
Populacja Pula genów - informacja genetyczna zawarta we wszystkich genach występujących w populacji w danym czasie. Gamety wszystkich osobników uczestniczących w procesie rozmnażania składają się na pulę genów, z której wybierane są geny następnego pokolenia Ewolucja biologiczna polega na zmianach w puli genów Adaptacja – genetyczne przystosowanie puli genów do warunków środowiska zewnętrznego (występuje tylko w filogenezie). Populacja podlega adaptacji do środowiska (rozumianego jako „wszystko co zewnętrzne” względem genów), poprzez zmiany kierunkowe, międzypokoleniowe, utrwalone w materiale genetycznym
You created this PDF from an application that is not licensed to print to novaPDF printer (http://www.novapdf.com)
Norma adaptacyjna Mniej lub bardziej trwały kompleks dostosowanej do środowiska zmienności genetycznej w obrębie populacji
Dotyczy pokolenia (jego puli genów), która została wypracowana przez mechanizmy ewolucji, a nie pojedynczego osobnika
Mechanizm jest jednakowy dla wszystkich pokoleń, które powstały właśnie w tym momencie
Zakres zmienności danego pokolenia to efekt rekombinacji genów rodzicielskich, która jako efekt końcowy mechanizmów procesu filogenetycznego, została wypracowana jako zakres normy adaptacyjnej You created this PDF from an application that is not licensed to print to novaPDF printer (http://www.novapdf.com)
Zakres zmienności genetycznej „normy adaptacyjnej”
Gdzie:
i = polimorfizm genu, j = ilość genów, co oznacza, że macierz A ma postać:
i = 1, 2, ..., m j = 1, 2, ..., n
You created this PDF from an application that is not licensed to print to novaPDF printer (http://www.novapdf.com)
Zakres zmienności genetycznej „normy adaptacyjnej”
•
Zakres zmienności, który posiada pula genów można zmierzyć • Miarą zmienności genetycznej jest wariancja genetyczna (Vg) • Zakres zmienności genetycznej zapisany funkcją ni = f(Vg) jest
You created this PDF from an application that is not licensed to print to novaPDF printer (http://www.novapdf.com)
ni = f(Vg)
ni
A1
H
A2
Zakres normy adaptacyjnej
• A1 – skrajna homozygota, która efekt kumulacji genów ujawnia w stopniu minimalnym, bądź wcale • A2 – skrajna homozygota, która efekt kumulacji genów ujawnia w stopniu maksymalnym • H – środkowa heterozygota, która w połowie posiada geny, które efekt kumulacji ujawniają minimalnie lub wcale i dokładnie połowę takich genów, które efekt kumulacji ujawniają w maksymalnym stopniu H = ½ (A1+A2) You created this PDF from an application that is not licensed to print to novaPDF printer (http://www.novapdf.com)
A1 – ppqq Ppqq pPqq ppQq ppqQ H – PPqq PpQq pPqQ PpqQ pPQq ppQQ PPQq PPqQ PpQQ pPQQ A2 – PPQQ
You created this PDF from an application that is not licensed to print to novaPDF printer (http://www.novapdf.com)
1/16 4/16 6/16 4/16 1/16
A1 – ppqq (ni =1/16) = 10j Ppqq (ni = 4/16) = 10j + 1 x 5j = 15j H – PpQq (ni = 6/16) = 10j + 2 x 5j = 20j PPQq (ni = 4/16) = 10j + 3 x 5j = 25j A2 – PPQQ (ni = 1/16) = 10j + 4 x 5j = 30j
H = ½ (A1+A2) = ½(10j + 30j) = 20j You created this PDF from an application that is not licensed to print to novaPDF printer (http://www.novapdf.com)
ni
10 ppqq
15 Ppqq
20 25 PpQq PPQq
30 PPQQ
You created this PDF from an application that is not licensed to print to novaPDF printer (http://www.novapdf.com)
68,2 % -3s
-2s
-1s
X
+1s
+2s
Zakres zmienności genetycznej X ± 1s (68,2%) X ± 2s (95,4%) X ± 3s (99%) You created this PDF from an application that is not licensed to print to novaPDF printer (http://www.novapdf.com)
+3s
Zmienność międzypopulacyjna i międzyosobnicza a środowisko zjawisko adaptacja
adaptabilność
adiustacja
środowisko
charakterystyka zmian
wszystko co zewnętrzne względem genów (adaptacja genetyczna)
kierunkowe zmiany międzypokoleniowe, zachodzące głównie pod wpływem doboru naturalnego, utrwalone w materiale genetycznym
wszystko co zewnętrzne względem genotypu
nieodwracalne zmiany, osobnik w nieprzekazywalne potomstwu; ciągu swojej realizacja tylko jednej z ontogenezy możliwych dróg rozwoju
wszystko co zewnętrzne względem systemu
odwracalne zmiany; czas ich trwania odpowiada czasowi trwania bodźca
You created this PDF from an application that is not licensed to print to novaPDF printer (http://www.novapdf.com)
obiekt populacja
osobnik
(narząd lub komórka) w okresie krótszym niż jego ontogeneza