Populationsgenetik

Populationsgenetik , eller populationsgenetik , är en gren av genetik som studerar fördelningen av allelfrekvenser och deras förändring under påverkan av evolutionens drivkrafter : mutagenes , naturligt urval , gendrift och genflöde . Även befolkningens rumsliga struktur och subpopulationsstrukturer beaktas. Populationsgenetik försöker förklara processerna för anpassning och artbildning, och är en av huvudkomponenterna i den syntetiska evolutionsteorin . Bildandet av populationsgenetik påverkades mest av : Sewall Wright , John Haldane , Ronald Fisher , Sergei Chetverikov ; nyckelmönstren som bestämmer allelfrekvenser i populationer är formulerade av Godfrey Harold Hardy och Wilhelm Weinberg .    

Omfattning och teoretisk del

Den kanske viktigaste "formella" prestationen av den moderna syntetiska evolutionsteorin är bildandet av den matematiska grunden för populationsgenetik. Vissa författare (Beatty, 1986) tror till och med att den matematiska förklaringen av populationsdynamik är grunden för en syntetisk evolutionsteori.

Richard Lewontin (1974) formulerade populationsgenetikens teoretiska problem. Han beskrev två aspekter av populationsgenetik: genetisk och fenotypisk . Huvudmålet med den färdiga teorin om populationsgenetik är att formulera en uppsättning lagar som återspeglar övergången från en uppsättning genotyper ( G 1 ) till en serie möjliga fenotyper ( P 1 ), med hänsyn till verkan av naturligt urval , såväl som en uppsättning lagar som skulle tillåta en uppsättning fenotyper ( P 2 ) i den resulterande populationen, karakterisera genotyperna som presenteras i den ( G 2 ); eftersom Mendelsk genetik kan förutsäga nästa generation av genotyper från en uppsättning fenotyper, stängs ringen. Här är en schematisk visualisering av denna transformation

(Efter Lewontin 1974, s. 12).

Även om man bortser från det faktum att många avvikelser från mendelskt arv har hittats under klassiskt arbete på nivån för arv och molekylärgenetiska studier, verkar detta vara en formidabel uppgift.

T 1 representerar de genetiska och epigenetiska lagarna, aspekter av funktionell eller utvecklingsbiologi som beskriver övergången från genotyp till fenotyp. Låt oss kalla detta "genotyp-fenotyp kartläggning". T ² är förändringar associerade med verkan av naturligt urval, T ³ är epigenetiska relationer som bestämmer genotyper baserat på utvalda fenotyper och, slutligen, T 4  är mönster av Mendelsk genetik.

I praktiken finns det två grenar av evolutionsteorin som existerar parallellt: traditionell populationsgenetik, som arbetar med uppsättningar av genotyper, och biometrisk teori, som arbetar med uppsättningar av fenotyper av de studerade objekten, som används i växt- och djuruppfödning . En viss del av systemet, övergången från fenotyp till genotyp, går oftast förlorad. Detta leder till att variabiliteten i systemet, beskriven med vissa tillvägagångssätt, karakteriseras som stabil eller konstant, vid användning av andra tillvägagångssätt eller under andra förhållanden karakteriseras den som naturligt utvecklande. För en adekvat formulering av en befolkningsstudie krävs därför att man har viss kunskap om det system som studeras. I synnerhet om fenotypen nästan helt bestäms av genotypen (till exempel vid sicklecellanemi ), eller tidsperioden under studien är tillräckligt liten, kan de identifierade parametrarna anses vara konstanta, men i många fall är detta är inkorrekt.

Stadier av utveckling av populationsgenetik

  1. Andra hälften av 20-talet - slutet av 30-talet av XX-talet. Vid den tiden ackumulerades data om populationernas genetiska heterogenitet. Det slutade med utvecklingen av idéer om populationers polymorfism .
  2. 40-talet - mitten av 60-talet av XX-talet. Studie av mekanismerna för att upprätthålla den genetiska polymorfismen hos populationer. Uppkomsten och utvecklingen av idéer om heterosens viktiga roll i bildandet av genetisk polymorfism.
  3. Andra hälften av 60-talet - slutet av 70-talet av XX-talet. Detta stadium kännetecknas av den utbredda användningen av proteinelektrofores för att studera populationspolymorfism. Idéer om evolutionens neutrala natur håller på att bildas .
  4. Sedan slutet av 1970-talet. Denna period kännetecknas av en metodisk förändring mot användningen av DNA-teknik för att studera egenskaperna hos de processer som förekommer i populationer. En viktig punkt i detta skede (sedan ungefär början av 1990-talet) är den utbredda användningen av datorteknik och specialiserade program (till exempel PHYLIP , Clustal , Popgene ) för analys av olika typer av genetisk data.

Anmärkningsvärda populationsgenetiker

Det grundläggande mönstret som beskriver förhållandet mellan frekvenserna av alleler av gener och fenotyper härleddes oberoende av Hardy och Weinberg 1908 . Vid den tiden existerade inte populationsgenetik, men beroendet som forskare hittade ligger till grund för denna vetenskap. S. S. Chetverikovs arbete med att identifiera mättnaden av naturliga populationer av Drosophila melanogaster med recessiva mutationer gav också en viktig impuls till utvecklingen av genetiska populationsstudier.

Grundarna av populationsgenetikens teoretiska och matematiska apparat kan betraktas som de engelska biologerna Ronald Fisher (1890-1962) och John Haldane (1892-1964), samt den amerikanske vetenskapsmannen Sewell Wright (1889-1998). Fisher och Wright var oense om några grundläggande frågor och argumenterade om förhållandet mellan selektionens roll och genetisk drift. Den franske forskaren Gustave Maleko (1911-1998) lämnade också viktiga bidrag till den tidiga utvecklingen av den aktuella disciplinen. Motsättningarna mellan de amerikanska och brittiska "skolorna" fortsatte i många år. John Maynard Smith (1920–2004) var en elev av Haldane, medan W. D. Hamilton (1936–2000) var starkt influerad av Fishers arbete. Den amerikanske upptäcktsresanden George Price (1922-1975) arbetade med dem båda. Wrights anhängare i USA var Richard Lewontin (f. 1929) och den japanske genetikern Motoo Kimura (1924-1994). Italienska Luigi Luca Cavalli-Sforza (1922–2018), befolkningsgenetiker, sedan 1970-talet. som arbetade på Stanford , ägnade särskild uppmärksamhet åt mänskliga populationers genetik.

Se även

Litteratur

  1. Kaidanov L. Z. Populationers genetik. Moskva. Publishing House "Higher School", 1996. 320 sid.
 genetisk släktforskning
Begrepp
Relaterade ämnen