Populační genetika

Populační genetika neboli populační genetika je obor genetiky , který studuje distribuci alelových frekvencí a jejich změnu pod vlivem hnacích sil evoluce : mutageneze , přirozeného výběru , genového driftu a toku genů . Zohledňuje se také prostorová struktura obyvatelstva a struktury subpopulací. Populační genetika se pokouší vysvětlit procesy adaptace a speciace a je jednou z hlavních součástí syntetické evoluční teorie . Utváření populační genetiky nejvíce ovlivnili : Sewall Wright ,  John Haldane , Ronald Fisher , Sergei Chetverikov ; klíčové vzorce, které určují frekvence alel v populacích, formulovali Godfrey Harold Hardy a Wilhelm Weinberg .   

Rozsah a teoretická část

Snad nejvýznamnějším „formálním“ úspěchem moderní syntetické evoluční teorie je vytvoření matematického základu populační genetiky. Někteří autoři (Beatty, 1986) se dokonce domnívají, že matematické vysvětlení populační dynamiky je základem syntetické evoluční teorie.

Richard Lewontin (1974) formuloval teoretické problémy populační genetiky. Nastínil dva aspekty populační genetiky: genetický a fenotypový . Hlavním cílem dokončené teorie populační genetiky je formulovat soubor zákonitostí , které odrážejí přechod od souboru genotypů ( G 1 ) k řadě možných fenotypů ( P 1 ) s přihlédnutím k působení přirozeného výběru , stejně jako soubor zákonitostí, které by umožnily soubor fenotypů ( P 2 ) ve výsledné populaci, charakterizovaly genotypy v něm prezentované ( G 2 ); protože mendelovská genetika může předpovídat další generaci genotypů ze sady fenotypů, kruh se uzavírá. Zde je schematická vizualizace této transformace

(Po Lewontinovi 1974, s. 12).

I když pomineme skutečnost, že v průběhu klasické práce na úrovni dědičnosti a molekulárně genetických studií bylo nalezeno mnoho odchylek od mendelovské dědičnosti, zdá se to být hrozivý úkol.

T 1 představuje genetické a epigenetické zákony, aspekty funkční nebo vývojové biologie, které popisují přechod z genotypu na fenotyp. Nazvěme to „mapování genotypu a fenotypu“. T ² jsou změny spojené s působením přirozeného výběru, T 3 jsou epigenetické vztahy, které určují genotypy na základě vybraných fenotypů a konečně T 4  jsou vzory mendelovské genetiky.

V praxi existují paralelně dvě větve evoluční teorie: tradiční populační genetika operující se soubory genotypů a biometrická teorie operující se soubory fenotypů studovaných objektů, která se využívá ve šlechtění rostlin a zvířat . Obvykle se ztrácí určitá část systému, přechod z fenotypu na genotyp. To vede k tomu, že variabilita v systému popsaná pomocí některých přístupů je charakterizována jako stabilní nebo konstantní, při použití jiných přístupů nebo za jiných podmínek je charakterizována jako přirozeně se vyvíjející. Pro adekvátní formulaci jakékoli populační studie je proto nutné mít určité znalosti o studovaném systému. Zejména pokud je fenotyp téměř úplně určen genotypem (například v případě srpkovité anémie ) nebo je časové období během studie dostatečně krátké, lze identifikované parametry považovat za konstantní, ale v mnoha případech je to je nesprávné.

Etapy vývoje populační genetiky

  1. Druhá polovina 20. let - konec 30. let XX století. V té době se hromadily údaje o genetické heterogenitě populací. Skončilo to rozvojem představ o polymorfismu populací.
  2. 40. léta - polovina 60. let XX století. Studium mechanismů zachování genetického polymorfismu populací. Vznik a vývoj představ o důležité roli heterózy při utváření genetického polymorfismu.
  3. Druhá polovina 60. let - konec 70. let XX století. Toto stadium je charakterizováno širokým používáním elektroforézy proteinů ke studiu populačního polymorfismu. Formují se představy o neutrální povaze evoluce .
  4. Od konce 70. let 20. století. Toto období je charakterizováno metodickým posunem směrem k využití technologií DNA ke studiu vlastností procesů probíhajících v populacích. Důležitým bodem této etapy (přibližně od počátku 90. let 20. století) je široké využití výpočetní techniky a specializovaných programů (např. PHYLIP , Clustal , Popgene ) pro analýzu různých typů genetických dat.

Významní populační genetici

Základní vzorec popisující vztah mezi frekvencemi alel genů a fenotypů nezávisle odvodili Hardy a Weinberg v roce 1908 . V té době populační genetika neexistovala, nicméně závislost zjištěná výzkumníky je základem této vědy. Důležitý impuls pro rozvoj populačních genetických studií dala také práce S. S. Chetverikova o identifikaci saturace přirozených populací Drosophila melanogaster recesivními mutacemi.

Za zakladatele teoretického a matematického aparátu populační genetiky lze považovat anglické biology Ronalda Fishera (1890-1962) a Johna Haldanea (1892-1964) a také amerického vědce Sewella Wrighta (1889-1998). Fisher a Wright se neshodli v některých zásadních otázkách a dohadovali se o vztahu mezi rolemi výběru a genetickým driftem. Francouzský badatel Gustave Maleko (1911-1998) také významně přispěl k ranému rozvoji této disciplíny. Rozpory mezi americkými a britskými „školami“ pokračovaly po mnoho let. John Maynard Smith (1920–2004) byl studentem Haldane, zatímco W. D. Hamilton (1936–2000) byl silně ovlivněn Fisherovou prací. S oběma spolupracoval americký průzkumník George Price (1922-1975). Wrightovými následovníky ve Spojených státech byli Richard Lewontin (nar. 1929) a japonský genetik Motoo Kimura (1924-1994). Ital Luigi Luca Cavalli-Sforza (1922–2018), populační genetik, od 70. let 20. století. který pracoval na Stanfordu , věnoval zvláštní pozornost genetice lidských populací.

Viz také

Literatura

  1. Kaidanov L. Z. Genetika populací. Moskva. Nakladatelství "Vysoká škola", 1996. 320 s.
 genetická genealogie
Koncepty
související témata