Genetička struktura populacije
Iz projekta Bionet Škola
Genetička struktura populacije predstavlja učestalost gena (jedinki koje ih sadrže) u toj populaciji. Da bi se utvrdila učestalost gena (njihovih alela) ili njihovih kombinacija (genotipova) prate se fenotipske osobine jedinki koje čine neku populaciju.
Osobine koje se prate i služe za utvrđivanje genetičke strukture neke populacije mogu da budu:
- morfološko-anatomske: oblik, veličina, boja nekog telesnog dela;
- fiziološko-biohemijske. različite forme nekog proteina, enzima;
- osobine u ponašanju jedinki.
U određivanju genetičke strukture humanih populacija neophodno je da se zadovonje određeni kriterijumi:
- koriste se osobine određene jednim genom ili malim brojem gena, kvalitativne osobine, kao što su:
- boja očiju
- boja kose
- nasledne bolesti
- krvne grupe ABO, Rh, MN sistema i dr.
- uzorak koji se ispituje mora da bude dovoljno velik i da nije odabran.
Populacija je u ravnoteži ako se njena genetička struktura održava nepromenjenom iz generacije u generaciju.
Genetičku strukturu populacije određuju:
- faktori koji održavaju njenu genetičku ravnotežu
- faktori koji tu ravnotežu remete.
Međusobno dejstvo ovih faktora određuje stabilnost populacije koja nije statična već dinamična:
- kada se u populaciji učestalost gena ne bi nikada menjala, tj. ne bi remetila njena ravnoteža, ne bi dolazilo ni do evolucije.
Faktori koji remete genetičku ravnotežu populacije su istovremeno i faktori evolucije i pripadaju im:
- mutacije
- migracije
- prirodna selekcija
- genetički drift
Sadržaj |
Genetička ravnoteža populacije
Genetička ravnoteža populacije odnosi se na zakonitost da se učestalost alela u populaciji iz generacije u generaciju ne menja ako se zadovolje određeni uslovi:
- da je populacija dovoljno velika;
- ukrštanje jedinki te populacije je slučajno;
- da odsustvuju faktori koji remete genetičku ravnotežu populacije:
- mutacije,
- migracije,
- prirodna selekcija,
- genetički drift
Populacija ima genetičku strukturu iskazanu kroz frekvenciju (učestalost) alela i odgovarajućih genotipova. Osnovni zakon populacione genetike je Hardi – Vajnbergov zakon.
Ova dva naučnika, nezavisno jedan od drugog, su matematičkim putem dokazali da procesi nasleđivanja ne menjaju učestalost alela i genotipova u uzastopnim generacijama, čime je populacija u ravnoteži. To je zakon idealne populacije, koja je jako retka u prirodnim uslovima pošto su populacije u prirodi stalno izložene uticajima faktora koji tu ravnotežu remete. Zbog toga je ona u dinamičkoj ravnoteži - mutacije i migracije unose nove alele (gene) koje prirodna selekcija odbacuje ili prihvata u zavisnosti od spoljašnje sredine.
U populaciji koja je u ravnoteži moguće je, na osnovu učestalosti alela odrediti učestalost odgovarajućih genotipova (ili fenotipova) i obratno, o čemu i govori Hardi-Vajnbergov zakon. Genetička struktura populacije održava se iz generacije u generaciju (u ravnoteži je), tj. učestalost gena i genotipova ostaju nepromenjene ako su zadovoljeni gore navedeni uslovi.
Ovaj zakon najlakše se ilustruje na genu koji ima dva alela : dominantan alel (A) i recesivan alel (a). U roditeljskoj generaciji (roditelji su heterozigoti) ovi aleli su prisutni u gametima sa frekvencijama p (za dominantan alel A) i q (za alel a) :
P: Aa x Aa
F1: AA, Aa, Aa, aa (vidi tabelu)
| ženke | |||
|---|---|---|---|
| A (p) | a (q) | ||
| mužjaci | A (p) | AA (p2) | Aa (pq) |
| a (q) | aA (qp) | aa (q2) | |
Potomačka generacija F1 poseduje tri različita genotipa:
- AA - čija je učestalost p2
- Aa sa učestalošću 2rq
- aa , sa učestalošću q2.
Pošto je populacija u ravnoteži iste frekvencije se pojavljuju generacijama, te važe za celu populaciju (100% ili 1) pa je njihov zbir jedak 100% ili 1 :
Ova jednačina je razvijeni oblik izraza ( r+q )2 = 1, što znači da je i p + q = 1, odakle je p = 1 – q ili q = 1 - p .
To pokazuje međuzavisnost alela i genotipova koje ti aleli obrazuju. Ako se učestalosti alela ne promene, učestalosti genotipova u sledećoj generaciji ostaće iste i obrnuto, što znači da je populacija u genetičkoj ravnoteži.
Ako je poznata učestalost recesivnog fenotipa (osobine) u određenoj populaciji, moguće je na osnovu toga izračunati frekvencu alela i genotipova.
Npr. ako znamo da je učestalost albino osoba 25%, onda možemo da izračunamo kolika je učestalost alela i genotipova u toj populaciji:
- prvo računamo učestalost recesivnog alela a, pošto se albinizam nasleđuje autozomno-recesivno: q2(aa)= 0,25 pa je onda q = 0,5 (50%)
- kada je poznato q, onda se iz jednačine p + q = 1 izračunava r = 0,5
- prema učestalosti alela jednostavno je izračunati učestalost genotipova:
- dominantan homozigot (AA) r2 = 0,25 ili 25%
- heterozigot (2Aa) 2rq =2 h o,5 h o,5 = 0,50 ili 50%
- recesivan homozigot (aa) q2 = 0,25 ili 25%
Faktori koji remete genetičku ravnotežu
Faktori koji remete genetičku ravnotežu populacije su:
1. neslučajna ukrštanja
2. genetički drift
3.migracije
4. mutacije
5. prirodna selekcija
Neslučajna ukrštanja
Neslučajna ukrštanja predstavljaju jedan od faktora koji mogu da poremete genetičku ravnotežu populacije, za koju je neophodno da se jedinke slučajno ukrštaju. Pri neslučajnom ukrštanju pojedine jedinke obrazuju parove na osnovu neke specifične osobine:
- sličnosti fenotipova,
- srodstva ili
- prostorne udaljenosti.
U takvim uslovima geni (njihovi aleli) neće obrazovati zigote slučajno u odnosu na učestalost tih gena u populaciji.
Neslučajna uktrštanja se mogu klasifikovati na:
- ukrštanje u srodstvu - podrazumeva ukrštanje među bliskim srodnicima, koje dovodi do povećanja učestalosti oba homozigotna genotipa, a smanjenje učestalosti heterozigota; zbog izuzetno velikog rizika da se štetni recesivni aleli nađu kod potomaka u homozigotnom stanju, sklapanje brakova među bliskim rođacima je zakonski regulisano (kod nas je nije dozvoljeno do VI stepena srodstva.
- pozitivno asortativno ukrštanje pri kome postoji naklonost ka partneru koji ima sličan (isti) genotip kao jedinka koja bira; npr. u humanim populacijama izbor partnera je obično uslovljen posedovanjem sličnog stepena inteligencije, fizičkih osobina, istim maternjim jezikom, bojom kože itd;
- negativno asortativno ukrštanje kod koga se favorizuje kao partner jedinka koja ima drugačiji genotip od onog koji poseduje jedinka koja bira (što je ređi slučaj); npr. crvenokosi ljudi međusobno ređe stupaju u brak).
Genetički drift
Kao faktor koji menja genetičku strukturu populacije, genetički drift (slučajnost) predstavlja slučajne promene učestalosti alela kroz generacije.
Ako se od jedne velike populacije izdvoji manja grupa jedinki i oformi novu populaciju, ona ne mora biti ista već se čak može veoma razlikovati od matične populacije. U tako malobrojnoj populaciji su efekti genetičkog drifta najizraženiji.
Ilustrativan primer za humane populacije je učestalost krvnih grupa kod Indijanaca u Sev. Americi. Većina tih Indijanaca ima krvnu grupu O, ali jedna izolovana grupa usled genetičkog drifta ima najučestaliju krvnu grupu A. Ova učestalost je veća ne samo u poređenju sa ostalim severnoameričkim Indijancima nego je veća i od učestalosti u bilo kojoj humanoj populaciji.
Za više podataka pogledati Faktori evolucije  |
|---|
Literatura
- Tucić, N, Matić, Gordana: O genima i ljudima, Centar za primenjenu psihologiju, Beograd, 2002.
- Marinković, D, Tucić, N, Kekić, V: Genetika, Naučna knjiga, Beograd
- Tatić, S, Kostić, G, Tatić, B: Humani genom, ZUNS, Beograd, 2002.
- Matić, Gordana: Osnovi molekularne biologije, Zavet, Beograd, 1997.
- Ridli, M: Genom - autobiografija vrste u 23 poglavlja, Plato, Beograd, 2001.
- Prentis S: Biotehnologija, Školska knjiga, Zagreb, 1991.
- Dumanović, J, marinković, D, Denić, M: Genetički rečnik, Beograd, 1985.
- Kosanović, M, Diklić, V: Odabrana poglavlja iz humane genetike, Beograd, 1986.
- Švob, T. i sradnici: Osnovi opće i humane genetike, Školska knjiga, Zagreb, 1990.
