Introduction to Evolutionary Biology

Grafik siehe Bild.

Am Anfang läuft die Selektion gegen das rezessive Allel sehr schnell, d.h. das dominante Allel wird sehr schnell fixiert. Im Verlaufe der Selektion wird die Selektion langsamer, die Fixierung der dominanten Allels geht langsam gegen 100%. Das recessive Allel nähert sich dann immer langsamer seiner Extinktion. 

Individuen mit dem dominanten Allel haben eine niedrigere Fitness (w):

W(AA) = 1-s, w(Aa) = 1-s, w(aa) = 1

Umgekehrt als bei der Selektion gegen ein rezessives Allel läuft die Selektion und die Fixierung des rezessiven Allels zuerst sehr langsam und erst gegen ende nimmt die Selektion und die Fixierung sehr stark zu, bis das dominante Allel fast ausgelöscht und das rezessive fixiert ist.
 

Die Mittlere Fitness der Population nimmt in beiden fällen natürlich immer mehr zu da das schädliche rezessive, bzw. dominante Allel immer mehr verschwindet. 

Wenn die das Gen V und das Gen L jedes gewisse Vorteile mitsich bringt, sind Heterozygoten bevorzugt, da sie beide Vorteile haben. 

Keine Ahnung --> nachfragen

Die Fitness nimmt ab, sobald ein phenotyp zu häufig vorkommt. Diese Art der Selektion kann also denjenigen Phänotypen bevorzugen welcher weniger häufig ist. 

Schuppenfressende Fische haben entweder einen nach links oder einen nach rechts gerichteten Mund. Die Selektion nach rechts oder links gerichtet hängt von der Frequenz ab, damit es immer etwa gleich viele gibt. 

Anderer Begriff für die Überlegenheit von Heterozygoten --> Selektion bevorzugt heterozygoten

Wenn die Selektion Homozygoten bevorzugt.

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P(eq) stellt die Gleichgewichtsfrequenz für das Allel A1 dar, daraus lässt sich q(eq) die gleichgewichtsfrequenz für das Allel A2 ableiten.

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positiven Effekt --> gesteigerte Fitness. Tritt sehr selten auf.

neutralen Effekt --> gleichbleibende Fitness. häufig, diese Änderungen setzen sich nur durch genetischen Drift oder Hitchhiking durch.

negativer Effekt --> schlechtere Fintess. Sehr häufig! gegen diese wirkt eine Selektion. Ihr Vorkommen in der Population ist abhängig von der Mutation-Selektions-Balance.

Neue Mutationen (egal welcher Art) sind sehr nah lokalisiert bei einer anderen, positiven Mutation. Die positive Mutation wird durch Selektion bevorzugt, wodruch die andere neue Mutation sich ebenfalls etabliert, weil sie durch ihre nähe zur positiven Mutation mit dieser mitfährt. (Hitchhiking)

Wenn die Rate mit welcher schädliche Allele eliminiert werden gleich der Rate ist, mit welche neue schädliche Allele durch Mutation hergestellt werden.

je grösser q desto höher ist die Frequenz des schädlichen Allels.

 gleichgewicht also wichtiger Indikator für die Analyse der Population auf das Vorkommen des Schädlichen Allels (--> Vergleiche mit anderen Populationen, zukunftsprognosen)

Falls der Selektionskoeffizient s klein ist dann: 

• hat der Genotyp trotz dem schädlichen Allel eine relativ hohe Fitness (da w = 1- s ist) --> schädliches Allel bringt sehr wahrscheinlich auch Vorteile
• Gleichgewichtsfrequenz ist relativ hoch --> das Gen kommt häufig vor

Falls der Selektionskoeffizient s gross ist dann:

• relatitv geringe Fintess --> schädliches Allel sehr schädlich
• Gleichgewichtsfrequenz ist relativ klein --> Gen wird druch Selektion häufig eliminiert und kommt daher selten vor

Als Autosomen werden jene Chromosomen beschrieben, welche nicht zu den Geschlechtschromosomen zählen. Der Mensch hat 46 Chromosomen (23 Chromosomenpaare). Chromosomenpaar 1-22 sind autosomal, das 23. Paar ist das Geschlechtschromosom.

1. Spinal muscular Atrophy (SMA)

2. Cystic Fibrosis

Es kommt zu einer Mutation in Chromosom 5, wodruch weniger motorneurone hergestellt werden. (motorneurone steuern die Muskeln). Durch die zu kleine Produktion sterben die Motorneurone in der Wirbelsäule und die Muskeln welche von der Wirbelsäule aus gesteuert werden (also alle) sterben somit mit. (Muskel brauchen Motorneurone um zu bestehen). Irgendwann stirbt auch die Lungenmuskulatur und man stirbt

\(q=\sqrt {\mu\over s} \)

q= 0.01 (relativ grosser Wert!)

s = 0.9 (90% aller Allelträger werden getötet)

My= 1.1*10^-4!! --> ebenfalls hoher wert!

So hohe Frequenzen entstehen meist wenn die Mutation schon in der Keimbahn stattfindet (Keimbahn= Entwicklung von der Eizelle zum Fötus)

Stoffwechselerkrankung welche zu einer Fehlfunktion der Körperdrüsen führt. Welche so einen zähflüssigen Schleim in der Lunge bilden, in welchem sich Bakterien einnisten können welche dann eine ernsthafte Krankheit auslösen.

Bei der zystischen Fibrose hat der Träger dieser Krankheit zwei kaputte CFTR-Gene. (CFTR = protein wichtig für Kanäle in der Zellmembran --> Drüsen)

Mutationsrate my= 4x10^-4

Salmonellen brauchen um sich im Körper einzunisten das CFTR-Protein. Ein gesunder Mensch ohne CF stellt bei einer Infektion mit salmonellen also die CFTR-Produktion ab, damit eine Infektion mit Salmonellen verhindert werden kann. Dadurch mach er sich aber anfällig auf CF!

Da homozygoten mit zwei funktionierenden CFTR-Genen anfällig auf Salmonellen sind und homozygoten mit zwei kaputten CFTR-Genen sehr anfällig auf CF sind haben Heterozygoten die beste überlebenschance. Sie können zwar immer noch von beiden krankheiten getroffen werden, haben aber einen relativ guten Schutz --> Heterozygotenüberdominanz -> wenn in individum nur eine Mutation vollzogen wurde wird diese weitergegeben, da beste überlebenschance --> kommt also bei der Frequenz dieser Krankheit nicht allein auf die Mutationsrate an.

Gewisse lethale Allele bringen trotzdem Vorteile mit sich und können deshalb in der Population überleben. Siehe Bsp mit CF.

\(p=\mu\)

Falls eine Mutation ein dominantes tödliches Allel hervorbringt ist die Frequenz gleich der Mutationsrate. Da die Mutation

Genetischer Drift ist unterschiedlicher reproduktiver Erfolg eines Allels welcher einfach passiert.

Selektion ist unterschiedlicher reproduktiver Erfolg eines Alles welche aus ein Grund heraus passiert (--> höhere Fitness!)

Je grösser die Population desto weniger Einfluss hat der genetische Drift.

Bei kleiner Populationsgrösse (oberste Grafik) wird ein Allel durch Drift entweder rasch fixiert oder eliminiert. Je grösser die Populationsgrösse desto besser können sich die Allele halten --> weniger einfluss auf die Population.

Die heterozygosität in der Population kann nach Mendel max. 50% betragen (Kreuzungsexperiment).

Durch genetischer Drift nimmt der Anteil an Heterozygoten immer mehr ab. (Solange keine neuen Allele gebildet werden). Je kleiner die Population ist, desto schneller nimmt der Anteil der Heterozygoten ab!

--> genetische Vielfalt wird druch gentischen Drift zerstört!

In einer Flasche sind alle in einer Population vorkommenden Allele. Durch einen speziellen Event (z.B. Neubesidlung eines Territoriums wird von dieser Flasche ein Teil der Allele an den neuen Ort geleert. Die Verteilung der Allele ist in diesem neuen Ort ganz anders als in der Flasche! So kann sich eine neue Art bilden, da andere Allelverteilung!!

\(P(fix)={x \over 2N}\)

x= totale Anzahl der Allelkopiene (= Anzahl aller gleichen Allele)

N = Anhzahl diploider Individuen in der Population (3N falls triploid!)

--> die Wahrscheinlichkeit das irgendein Allel zur Fixierung tendiert ist abhängig von seiner Frequenz in der Population --> je grösser die Frequenz desto höher der Wahrscheinlichkeit!