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動物行為/種群遺傳學

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自然厭惡永恆的自花授粉—查爾斯·達爾文在“植物界異花授粉和自花授粉的影響”中(1876 年)

種群遺傳學與行為

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種群遺傳學描述了特定繁殖種群中基因的統計分佈,例如狗的品種,並考察了各種生物效應對基因分佈的作用。雖然普通遺傳學預測下一代的表型組成,但種群遺傳學關注的是幾代後的繁殖群體遺傳預測。

種群是指特定物種在給定地理區域內的一組生物。當一個種群中的所有個體在特定表型特徵方面都相同時,它們被稱為單態。當個體表現出特定性狀的幾種變異時,它們是多型的。一個物種或種群的基因庫是指其中存在的全部獨特等位基因。雖然大的基因庫表明種群強壯、遺傳多樣性豐富,並且在經歷劇烈選擇時有較高的存活機會,但低遺傳多樣性與生物適應性降低和滅絕的風險增加相關。

哈迪-溫伯格平衡

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哈迪-溫伯格平衡假設如果種群很大並且個體隨機交配,則等位基因頻率將在幾代之間保持恆定。此外,我們將能夠根據基因頻率準確預測基因型頻率(例如,在一個雙等位基因系統中 - a2+2aA+A2)。它產生了一個零模型,用於比較真實種群的基因型頻率。即使存在不平衡,在隨機交配一代後,HW 平衡也會重新建立。假設是什麼?什麼會產生偏離 HW 平衡?什麼會導致雜合子過多(例如 HLA-1、MHC)?什麼會導致純合子過多?偏離 HW 平衡可能源於多種因素。

突變是指從 DNA 沿單個核苷酸鹼基的變化到染色體的規模重排的遺傳密碼變化。突變很少見,即使在最大速率下,等位基因頻率也只會從 p=1 變化到 p=0.9993 每代。

遺傳漂變

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對於有效種群規模較小的種群,隨機事件可能發揮越來越重要的作用。這側重於由於隨機事件而導致的種群遺傳變化。

  • 瓶頸
  • 奠基者效應

例如,賓夕法尼亞州蘭開斯特縣阿米什人種群中常染色體隱性骨骼發育不良(埃利斯-範·克雷弗爾德綜合徵)的發生率相對較高。導致短肢不相稱的侏儒症,它在該種群中的發生率約為每 1000 個活產嬰兒 5 例,每 1000 個活人 2 例。它可以追溯到最初的移民塞繆爾·金及其妻子。

選擇:對遺傳力高的性狀進行強烈選擇可以使比例每代變化超過 10%

非隨機交配

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非隨機交配:配偶選擇與選擇性交配(例如,雪雁的藍色和白色形式),正選擇性交配:在具有特定基因或表型的個體之間進行交配。負選擇性交配:偏好那些在特定基因或表型方面彼此不同的個體之間的交配。近交和遠交。近交:(優先)在生物親屬之間進行交配。由於親屬(即第一個個體的祖先與第二個個體的祖先共享),他們攜帶“同一來源的”基因;極端近交:同胞、半同胞、親子之間的交配。個體近交係數(即譜系近交):F 代表後代由於在隨機選擇的常染色體位點上同一來源而純合的機率,其數值範圍從 0(無位點同一來源)到 1(所有位點同一來源)。譜系近交的重大因素是

決定各種個體接觸機率的因素,例如種群人口統計學(性別比例、出生率或死亡率)、個體和種群分散模式、空間分佈。行為偏好影響接受或拒絕不同型別的個體作為潛在配偶。

  • 種群近交係數:f 透過偏離哈迪-溫伯格平衡 (a2+2aA+A2) 來衡量,檢查純合子是否過量。f 的範圍從 -1(近交回避)到 0(隨機交配)到 1(近交)
  • 遠交:(優先)在非親屬之間進行交配
  • 近交衰退:純合子過量;例如,表兄弟之間的交配很少見(美國為 0.05%),但佔白化病的 20%;免疫系統缺陷;隱性有害等位基因更可能出現在純合狀態;人類平均有 8 個隱性有害等位基因。近交增加 1% 會導致遺傳病發生率增加 11%;即使在隨機交配種群中,少量的譜系近交也會大大增加某些型別遺傳病的發生率。這在有效種群規模較小的群體中尤其令人擔憂——阿米什人、阿什肯納茲猶太人
  • 近交優勢:由區域性適應形成的基因複合體的功能關聯
  • 遠交衰退:極端情況,跨越遺傳差異種群的雜交
  • 雜種優勢

基因流動

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遷出、遷入

示例:母系親屬群和進化速率

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地松鼠具有母系親屬群,並且發情期是同步的。因此,同一個雄性很可能與幾個密切相關的雌性交配——種群的遺傳多樣性主要存在於親屬群之間,高水平的區域性近交確保了不同基因型的不同表達——哺乳動物的快速進化速率

參考文獻

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