53.1

53. genetika populací – Hardy-Weinbergův zákon

            Populační genetika je nauka o změnách zastoupení alel jednotlivých genů v populaci. Tyto změny mohou být důsledkem jak přirozeného výběru, tak genetického driftu. Populace je většinou definována jako skupina jedinců stejného druhu se společným genofondem (soubor všech genů v dané populaci), která obývá určitou oblast. Dále uvažujeme, že jedinci se mezi sebou mohou volně křížit a pochází ze stejného předka. Pojem populace tedy nejde dobře aplikovat na druh s převažujícím vegetativním rozmnožováním.

            Druhy populací

Autogamická populace – je vytvářena jedinci, kteří se rozmnožují autogamií (samooplozením). Každý jedinec hermafrodit produkuje samčí i samičí gamety. Homozygotní jedinec (dominantní nebo recesivní) může produkovat jen potomky homozygoty. Heterozygot produkuje heterozygoty pouze v 50 % případů (2. Mendelův zákon). Postupem času zde vznikají dvě čisté linie homozygotů, heterozygotů neustále ubývá až téměř vymizí. Úplně však z populace nevymizí nikdy.

Alogamická populace – v alogamické populaci vzniká jedinec splynutím 2 gamet od organismů různého pohlaví. Do této skupiny patří např. gonochoristé. Zvláštním případem je populace panmiktická, kde musí být zaručena stejná pravděpodobnost zkřížení jakýchkoli 2 jedinců v populaci. Platí zde Hardy-Weinbergův zákon, pomocí kterého můžeme vypočítat genotypovou skladbu panmiktické populace.

            Hardy-Weinbergův zákon – podíl jednotlivých alel se v panmiktické populaci nemění. Podmínky zákona: nedochází k mutacím (u sledovaných genů), nedochází k selekcím, nedocází k migraci, populace musí být panmiktická a velmi početná. Pravděpodobnost vzniku dominantního homozygota je p*p, recesivního hymozygota q*q, u heterozygota 2pq.

                                                          p + q = 1 (tj. 100 %)

                       Celkové genotypové složení populace lze vyjádřit pomocí vzorce:

                                                          p² + 2pq + q² = 1

Aplikace na reálné populace – aby mohl být model aplikován na reálné populace, je třeba dodržení určitých podmínek. I když byl model vybudován na předpokladu oboupohlavnosti jedinců, není tento předpoklad nezbytný. Není ale obtížné ukázat, že pokud studovaný gen není pohlavím nositele ovlivněn, bude se v subpopulacích obou pohlaví udržovat stejná frekvence alel. Populace musí splňovat podmínku panmixie, tedy volné kombinovatelnosti genů. Panmixie může být narušena například geografickými poměry, omezenou migrací druhu a výrazně nerovnoměrným počátečním rozmístěním. Jiným způsobem narušení panmixie je to, že přítomnost jisté alely může ovlivnit výběr partnera, který má nebo naopak nemá podobnou alelu. Populace musí být dostatečně velká. Čím menší bude počet jedinců v populaci, tím více se budou uplatňovat statistické fluktuance jako tzv. genetický drift. Ten může u poměrně malých populací vést až k tomu, že některé alely z populace vymizí. Veškeré toky genů (selekce, emigrace, imigrace, mutace) musí být zanedbatelné. Předpoklady modelu narušuje nepohlavní rozmnožování. Při něm totiž jedinec vytváří své kopie bez ohledu na to, jak četné v populaci jsou. Předpoklady u reálné populace narušuje i překrývání generací.