Chọn lọc tự nhiên và cấu trúc di truyền quần thể

1.Giá trị chọn lọcw và hệ số chon lọcs.Giá trị chọn lọc hay độ phù hợp wlà giá trị phản ánh mức độ sống sót và truyền lại cho thế hệ sau của một kiểu genhoặc 1 alen VD: Cá thể có kiểu

Bài tiểu luận :

MÔN DI TRUYỀN HỌC QUẦN THỂ

Chọn lọc tự nhiên và cấu trúc di truyền quần thể

Nhóm 3-lớp K57A

Giảng viên : Ths Phan Thị Thanh Hương

Sinh viên : 1 Phạm Thị Thu Hà

2 Nguyễn Thị Hoài Hiên

3 Nguyễn Thị Hiển

4 Nguyễn Thị Hồng

5 Nông Thị Hoan

Đặt vấn đề : Theo quan niệm hiện đại “tiến hóa là sự thay đổi vốn gen của quần thể theo thời gian “ Và như vậy những nhân tố tiến hóa là những nhân tố làm thay đổi tần

số alen,tần số kiểu gen của quần thể Một trong những nhân tố tiến hóa cơ bản nhất là chọn lọc tự nhiên.

 Nội dung nghiên cứu :

Cấu trúc di truyền của quần thể(CTDTQT)và

chọn lọc tự nhiên(CLTN)

Các nhân tố ảnh hưởng đến hiệu quả của CLTN và điều

kiện hoạt động

I.Cấu trúc di truyền của quần thể và chọn lọc tự nhiên

 1 Cấu trúc di truyền quần thể

 - Quần thể : + tập hợp các cá thể cùng loài

 + sống trong cùng khoảng không gian,cùng thời gian

 + giao phối tự do và cách li nhất định với quần thể khác

 - Cấu trúc di truyền của quần thể

 + Vốn gen(geen pool) : là tổng số các gen có mặt trong tất cả các cá thể của quần thể



 + Tần số kiểu gen là tỉ lệ các kiểu gen khác nhau trong 1 locus của quần thể

1.Giá trị chọn lọc(w) và hệ số chon lọc(s).

Giá trị chọn lọc hay độ phù hợp (w)là giá trị phản ánh mức độ

sống sót và truyền lại cho thế hệ sau của một kiểu gen(hoặc 1

alen)

VD: Cá thể có kiểu hình trội dại (AA) sinh ra được 100 con tất cả đều sống sót

và sinh sản tạo thế hệ tiếp theo, trong khi đó kiểu hình đột biến lặn aa

với số lượng cá thể tương đương đã tạo ra 100 con nhưng chỉ có 90

con sống sót và sinh sản, người ta nói rằng w(A)= 1,0; w(a)=0.9.

a Giá trị chọn lọc(w):

b Hệ số chọn lọc( s)

Hệ số chọn lọc (s) phản ánh sự chênh lệch giá trị thích nghi của

2 alen, phản ánh mức độ ưu thế của các alen so với nhau

trong quá trình CLTN.Do đó, s sẽ phản ánh áp lực chọn lọc

đối với mỗi kiểu gen và được tính toán theo w.

Theo ví dụ trên , s đối với kiểu gen aa là 0.1( s=1.0- 0.9=0.1).

Tất cả các cá Hệ số chọn loc với kiểu gen AA và Aa đều bằng 0 (s=0)

0 ≤ s ≤ 1

2.Mô hình chọn lọc alen chống lại các giao tử hay thể đơn bội.

Nếu trong quần thể tạo ra 2 loại giao tử A,a

f(A)=p; f(a)=q Trường hợp nếu chon lọc loại bỏ kiểu gen a ,hệ số chọn lọc s

Kiểu gen

Tần số alen trước chon lọc p q

Tỷ lệ vốn đóng góp của alen p q(1-s)

Tần số alen sau chọn lọc

Sự thay đổi tần

số alen

p>0,q>0 nên ∆p>0 hay tần số alen A tăng qua các thế hệ ∆q<0 hay tần số alen a giảm

Sự thay đổi tần số alen dưới tác dụng của chọn lọc tự nhiên

Xét một locus có 2 alen A, a với : f(A) =p, f(a) = q KG: AA; Aa; aa với giá trị thích nghi lần lượt là w0, w1, w2.

Giả sử KG AA biểu hiện kiểu hình thích nghi nhất (w0 =1)

3.Chọn lọc hợp tử chống lại các kiểu gen và thể lưỡng bội

Kiểu gen Tổng vốn gen

Tần số alen a sau chọn lọc (thế hệ 1) là q1 sẽ được tính như sau

q1=

Tốc độ biến đổi tần số alen a sau một chu kỳ chọn lọc ( ) là:

a.Tác dụng của chọn lọc đối với alen trội và alen lặn

chon lọc

Trường hợp chọn lọc chống lại kiểu hình lặn với hệ số chọn lọc s

a.Tác dụng của chọn lọc đối với alen trội và alen lặn

Tần số alen a sau chu kỳ chọn lọc là p1 được tính như sau:

q1=

Để ước lượng tốc độ thay đổi tần số alen sau một chu kỳ tác động của chọn lọc sử dụng công thức :

-q=

tương tự ta tính được tần số alen a ở thế hệ thứ n là :

 Tương tự tần số alen A sau 1 thế hệ chọn lọc là :

 ∆p=p1-p= >0 .tần số alen A tăng

 Từ đó ta có thể tính được số thế hệ cần thiết để CLTN làm thay đổi tần số của alen a từ q ở thể hệ khởi đầu thành qn ở thế hệ thứ n là :

 Ví dụ : tần số alen a trong quần thể ở thế hệ khới đầu

là 0.96 Số thế hệ cần thiết để CLTN làm giảm tần số alen a xuống còn 0.03 là :

trong việc làm thay đổi tần số của alen trong quần

thể

 b.tác dụng của chọn lọc duy trì sự đa hình khi dị hợp tử thích nghi hơn các đồng hợp tử.

 Nghiên cứu 1 quần thể và quan tâm tới 1 locus có 2 alen A và

a Sự giao phối tự do tạo ra 3 KG : AA,Aa,aa với giá trị thích nghi lần lượt là : 1-s1,1,1-s2

 Tần số alen A sau 1 thế hệ chọn lọc là :

 P1=

Trạng thái cân bằng đạt được khi p1=p khi đó 1-ps1=1-p 2 s1-q 2 s2

 Vì q=1-p suy ra (p-1)((s1+s2)p-s2)=0 Cân bằng này đạt được khi p=1 hoặc p=

Ví dụ : nếu KG AA và aa có giá trị thích nghi như nhau là s1=s2 thì p=1/2

→ Do đó khi dạng dị hợp tử thích nghi tốt hơn các đồng hợp tử thì chọn lọc hướng đến sự duy trì sự đa hình trong quần thể.

Ví dụ : bệnh thiếu máu hồng cầu hình liềm là 1 ví dụ về sự đa hình được

Kiểu gen HbA/HbA HbA/HbS HbS/HbS

Giá trị thích nghi 1-s1 1 1-s2

Tần số kiểu gen P 2 (1-s1) 2pq q 2 (1-s2)

Kiểu gen Tần số quan

sát ở người lớn(O)

Tần số lý thuyết (E)

Tỷ lệ O/E Giá trị chọn

lọc

HbS/HbS 29 187.4 0.155 0.155/1.12=0.1

4=1-s2HbS/HbA 2993 2672.4 1.12 1.12/1.12=1

HbA/HbA 9365 9527.2 0.983 0.983/1.12=0.

88=1-s1Cộng 12387 12387

Khi điều tra các KG trên ở một số quần thể người Nigeria thu được kết quả sau :

Kết quả bảng trên cho thấy KG dị hợp tử HbA/HbS thích nghi cao nhất và KG đồng hợp lặn HbS/HbS thích nghi thấp nhất.

III Bằng chứng thực nghiệm chứng tỏ chọn lọc làm thay đổi cấu trúc di truyền

1 Hiện tượng hóa đen ở bướm sâu đo bạch dương

Vào cuối thế kỉ XIX sang nửa đầu của thế kỉ XX, ở nhiều vùng công nghiệp của nước Anh, người ta thấy sự chuyển từ màu trắng sang

màu đen của loài bướm Biston betularia

_ Cánh của loài bướm này có màu trắng đốm đen, thích nghi theo kiểu ngụy trang giúp cho bướm hoà lẫn vào nền vỏ cây bạch dương sáng màu có địa y sống bám ngoài, nhờ đó chúng không bị chim ăn sâu phát hiện vào ban ngày

 Dạng bướm màu đen được phát hiện lần đầu tiên vào năm 1848 ở vùng Manchester của nước Anh Sau đó tỷ

lệ bướm màu đen đã tăng rất nhanh ở nhiều vùng

công nghiệp Đến những năm đầu thế kỷ XX, tỷ lệ

bướm đen chiếm hơn 90%

Bướm Biston betularia trên thân cây bạch dương

 Đó là thí nghiệm của Merrelem trên Drosophila

melanogaster Quần thể khởi đầu của ông gồm

Drosophila melanogaster

 Tần số gen ras ở cả 2 giới lúc đầu đều bằng 0,5 Như vậy quần thể khởi đầu ở trạng thái cân bằng Chọn lọc được tiến hành chống lại gen ras

khả năng sinh sản của các con đực ras có yếu hơn những con cái Chọn lọc được tiến hành sau 25 thế hệ

 tần số gen ras giảm mạnh rồi sau đó chậm dần.

IV Các nhân tố ảnh hưởng đến hiệu quả của chọn lọc và điều kiện hoạt động của chọn lọc tự nhiên

 1 các nhân tố ảnh hưởng đến hiệu quả của CLTN

 - Tác dụng của chọn lọc đối với alen trội nhanh hơn đối với alen lặn

 -Hiệu quả của chọn lọc cũng phụ thuộc vào giá trị thích nghi của kiểu gen( hệ số chọn lọc) Hệ số chọn lọc càng lớn, tốc độ thay đổi tần số alen càng cao

Bảng ảnh hưởng của hệ số chọn lọc đến tốc độ thay đổi tần số alen

 - Ngoài ra áp lực của chọn lọc tự nhiên còn phụ thuộc vào mức độ biến dị của tính trạng, độ lớn của quần thể cũng như tần số tương đối của các loại kiểu hình trong quần thể

2.Điều kiện hoạt động của CLTN

 Hoạt động CLTN trong quần thể có thể dẫn tới sự tiến hóa quần thể Tuy nhiên CLTN chỉ hoạt động trong quần thể nếu :

 -quần thể có các biến dị di truyền

 -khả năng thích ứng của các cá thể trong quần thể khác nhau hay giá trị thích nghi w khác nhau

 -khả năng sinh sản phân hóa.

V Các hình thức chọn lọc tự nhiên



2 Chọn lọc ổn định (stability selection) hay chọn lọc kiên định

 3.Chọn lọc phân hóa hay chọn lọc đứt đoạn

 Đây là hình thức chọn lọc chống lại các các thể có giá trị trung bình của quần thể và giữa lại cá thể mang giá trị quá thấp hoặc quá cao

 CLTN là nhân tố làm gây ra biến đổi định hướng tần

số gen trong quần thể : nó sẽ tích lũy KG mang KH tỏ

ra thích nghi hơn,đào thải KG mang KH kém thích

nghi và do đó sẽ tích lũy alen có lợi,đào thải alen có hại.



 Hiệu quả kiểu di truyền làm thay đổi tần số alen a

dưới tác động của CLTN được tổng hợp ở bảng sau :

Kết luận

Kiểu chọn lọc Giá trị thích nghi của các kiểu gen Sự thay đổi alen sau một thế

Theo tính toán sau mỗi thế hệ chọn lọc thì đã có sự

biến thiên tần số alen a Như vậy cấu trúc di truyền

của quần thể đã bị thay đổi.

 -Áp lực của CLTN lên CTDTQT là rất lớn.

tử thì chọn lọc hướng đến sự đa hình trong quần thể

0 ( nghĩa là không có sự chênh lệch giá trị thích nghi của các alen trong quần thể hay các alen tỏ ra thích nghi như nhau)

này rất khó đạt được giá trị này



Thanksyou