Kap 11 populasjoner og evolusjonære forandringer

Allelfrekvens

Forekomsten av et spesifikkt allel i en populasjon.

Genreservoar

Den totale mengden gener og alleler i en populasjon.

mikroevolusjon

forandringer i frekvensen av gener i genreservoaret.

populasjonsgenetikk

er studiet av hvordan populasjoners genreservoar forandre over tid

mutasjoner

en av grunnene til at genene i en populasjon forandrer seg over tid. Mutasjoner kan skyldes:

• feil i DNA kopiering

• skader i DNA

• punktmutasjon, genmutasjon og kromosommutasjoner

nye gener og alleler oppstår gjennom endringer i noe allerede eksisterende.

naturlig seleksjon øker genfrekvensen i en populasjon. Sjansen øker dersom genet gir en fordelaktif fenotype.

De fleste mutasjoner er negative eller fører ikke til noe endring, derfor selekteres de bort over tid ofte.

genetisk drift

jo større en populasjon er, jo mindre betyr tilfeldighetene

genetisk drift: når tilfeldige hendelser avgjør frekvens av genet i en populasjon. Det fører til evolusjon av populasjonen ved tilfeldigheter, ikke naturlig utvalg.

flaskehaleffekten + grunnleggereffekten

Flaskehalseffekten

En reduksjon i populasjonen på grunn av en katastrofe eller naturkatastrofe. nye populasjoner kan oppstå med mindre genetisk mangfold enn den opprinnelige.

• endringer i allelfrekvens og genreservoar

Grunnleggereffekten

Endringer i allelfrekvenser når en liten gruppe individer grunnlegger en ny populasjon (inntar et nytt område). Allelfrekvensen endres siden individene ikke er representative for den originale populasjonen.

• grunnlegger den nye populasjonen og allelfrekvensen dens.

Genflyt

Overføring av gener mellom populasjoner gjennom migrasjon.

Hardy-Weinbergs likevekt

forteller oss at allel- og genotypefrekvens vil forholde seg konstant over tid i en populasjon hvis evolusjon ikke forekommer

tar utgangspunkt i ett bestemt gen og gjør utregninger om allel- og genotypefrekvens for dette genet.

Summen av genotypefrekvensen er alltid 1: p^2 + 2pq + q^2 = 1

-              P^2 = frekvens av homozygot dominant

-              2pq = frekvens av heterozygot

-              Q^2 = frekvens av homozygot recessiv

Likningen forteller oss også noe om allelfrekvensen: p + q = 1

for at likningen skal være i likevekt må disse kravene oppfylles:

• naturlig seleksjon eksisterer ikke

• ingen forskjeller i reproduktiv suksess

• ingen mutasjiner

• stor populasjon → utelukker genetisk drift

• ingen innvandring eller utvandring → ingen genflyt

artsdannelse

nye arter oppstår. det forekommer endringer i få eller mange gener, og kan skje over lengere eller kortere tid.

allopatrisk og sympatrisk artsdannelse:

• kan ikke skje genflyt. da kan de oppstå ulike mutasjoner i populasjonene, og nye arter kan oppstå

allopatrisk artsdannelse

Artsdannelse som skjer når populasjoner er geografisk isolert.

De evolverer i forskjellige retinigner, og kan etter hvert ikke reprodusere på tvers av populasjonene.

Kontinentaldrift f.eks. Pangea.

• Darwins finker

sympatrisk artsdannelse

populasjonene er i geografisk kontakt. Genflyt må hindres på andre måter en geografi:

• reproduktive barrierer som kan skje gjennom polyploidi, seksuell seleksjon eller endring av habitat

  • preferanser:

    • seksuell seleksjon (utseendemessig, pleiotropi: noen gener for utseendemessige egenskaper kan kobles til andre egenskaper)

    • ulik nisje (samme geografisk område, men ulike habitater - ressursfordeling + realisert nisje (tilpasning til forskjellige områder)

Polyploidi

En tilstand hvor organismer har flere sett kromosomer enn foreldrearten.

kan komme fra samme art, eller forskjellige arter

vanligvis halveres kromosmantallet under meiose, men kan for eskempek være mutasjoner i spindelen som fører til feil.

avkommet kan da bli triploid osv

vanligst hos planter fordi de kan reprodusere seg aseksuelt. dersom det skjer en feil, vil det enkelt overføres

• Autopolyploidi: meiosefeil, inne i en organisme

• allopolyploidi: kromosomer fra to eller flere arter gir opphav til en ny art

  • hybridisering

Hybrider

Befruktning mellom individer av ulik art.

hybrid sammenbrudd: andre generasjonen av hybrider kan ikke reprodusere.

barriere for reproduksjon (sammen med artsdannelse)

individer i en populasjon kan ikke reprodusere seg selv med hverandre.

• f.eks. ikke kjønnsmodne samtidig eller mekaniske reproduktive barrierer

allopatrisk: som et biprodukt

sympatrisk: grunnen til isolasjon

Prezygotisk barriere

Barrierer som forhindrer befruktning før dannelse av zygote.

• atferd, tid, habitat, mekaniske barrierer eller gamet/gametisolasjon

skunk f.eks har tid

fugl har utseende messige preferanser + atferd

snegl - mekanisk

Postzygotisk barriere

Barrierer som påvirker avkommet etter befruktning. zygoten blir en spontanabort eller avkommet får redusert fruktbarhet

• f.eks. redusert fruktbarhet for hybridene, sterilitet eller hybrid sammenbrudd

ufullstendige reproduktive barrierer

hybridsoner, område der to arter lager hybrider

rRNA

Ribosomalt RNA, viktig i proteinsyntesen. endringer her har danner grunnlaget for domenene: eukaryoter, erkebakterier og bakterier

Domene

Høyeste taksonomiske enhet i biologisk klassifisering.

fylogenetiske trær

viser linjer av evolusjonære avstamninger for arter, organsimer eller gener fra en felles stamfar. hypoteser om evolusjonært slektskap. lengden på grenen forteller oss noe om tid.

viser konvergent evolusjon.

rettsgenetiske analyse:

er interessert i steder der det er store endringer i genmateriale. For eksempel ukodende seksjoner. Mutasjoner får bli med videre fordi de ikke er nødvendige å reparere. DNA-analyse og STR-analyse (shirt term tandem repeats) finner man repeterte nukleotidesekvenser.

• man burde finne områder som endrer seg lite (gener), og deretter genene som endrer seg lite.

molekylær klokke:

kan si noe om hvor ofte mutasjoner skjer, og deretter når den har skjedd. Sammenlikner datasett

• kan brukes til å datere evolusjonære hendeøser

  • for eksempel når to arter splittes fra en felles forfar

• for eksempel en gensekvens med en kjent mutasjonsrate: antall mutasjoner gir en indikasjon på hvor lenge siden genet oppsto.

  • kan videre gi informasjon om miljøforhold på et gitt tidspunkt eller brukes til hypoteser om når en art har oppstått.

hordan skaper man hypoteser om evolusjon, slektskap og systematikk

ser etter likheter i DNA-sekvenser. Det hjelper med å skille arter fra hverandre. Jo likere DNA-sekvensenen er, jo nærere antar vi at de er beslektet. det bygger på det vitenskapelige prinsippet om pasimoni. Vi velger de enkle forklaringene.

begreper for å beskrive et fylogenetisk tre

Monofyletisk: gruppe der alle deler samme stamfar, alle etterkommere er med

Parafyletisk: alle deler felles stamfar, men ikke alle etterkommere er tatt med

Polyfyletisk: stammer fra ulike forfedre.

-              Man går ut ifra datasettet man står ovenfor.  

I et fylogenetisk tre om bakterier

ofte bygges artsdannelse på reproduktive barrierer og at artene ikke kan utveksle gener. det er likevel ikke alltid tilfellet, bakterier b.la. kan dele gener på tvers av arter.

Genfamilie

En gruppe gener med lignende sekvenser og relaterte funksjoner.

oppstår som følger av at genene har duplisert seg og mutert seg.

Globin

genfamilier som for eksempel globinproteinene som traportere oksygen. Hemoglobin er det menneskene har og består av fire subenheter, 2 alfaglobinkjeder og 2 betaglobinkjeder. vi finner de i blodet vårt.

• myoglobin har en enda større evne til å ta opp oksygen, og er et enkelt molekyl i muskelcellene. Hemoglobin og myoglobin samarbeider.

Hemoglobin har andre fordeler enn myoglobin. de kan ta opp 4 oksygen molekyler, fraktes med blodet og kan frakte andre stoffer.

Ved å se på betaglobinkjedene og sett hvor mange aminosyrer de har i forskjellige dyr, har man sett at aper og mennesker har ganske like aminosyrer. Det er at de er evolusjonært nærmere beslektet enn for eksemepel mennesker og fugler.