Populační a rodinné genetické studie

Populační a rodinné genetické studie Richard Marván

ZÁKLADY DĚDIČNOSTI • Johann Gregor Mendel (1822-1884) a hybridizační pokusy • 1. Mendelův zákon (zákon segregace) – „dvě alely kteréhokoliv genu přítomné u rodiče se v každé generaci beze změny a vzájemného ovlivňování rozcházejí do nezávislých gamet“ • 2. Mendelův zákon (zákon nezávislé kombinovatelnosti vloh) – „dvojice alel různých genů se rozcházejí do gamet nezávisle na sobě a způsob distribuce jedné dvojice neovlivňuje způsob distribuce druhé“

ZÁKLADY DĚDIČNOSTI • Monogenní dědičnost – znak výsledkem Mendelovské dědičnosti alel jednoho genetického lokusu • Způsoby dědičnosti: – autosomálně dominantní – autosomálně recesivní – dominantní vázaná na X chromosom – recesivní vázaná na X chromosom – vázaná na Y chromosom – mitochondriální

ZÁKLADY DĚDIČNOSTI • Polygenní (kvantitativní, multilokusová) dědičnost – znak výsledkem Mendelovské dědičnosti alel více genetických lokusů • Polygenní vlastnost – určená mnoha alelami s malým účinkem na fenotyp souvislá distribuce fenotypu v F2 • V Mendelově době známo jen několik lidských vlastností (kontrolované geny velkého účinku) – mnoho názorů pro i proti Mendelovým principům • Jsou „sociální“ vlastnosti (alkoholismus, slabomyslnost a kriminální chování, apod.) děděny? • 1910-1930 – pokusy s rostlinami kukuřice a tabáku

ZÁKLADY DĚDIČNOSTI • Platí i za Mendelových předpokladů • Normální (Gaussovo) rozloženífenotypů • Doplňkovost– každá alela dodává malé (přírůstkové) množství k fenotypu – vlastnosti obvykle kvantifikované měřením, nikoliv počítáním – 2 a více alel přírůstkově „přispívají“ k fenotypu – efekt jednotlivých alel bývá malý, efekt některých se neprojevuje – exprese genů varíruje v širokém rozpětí (interakce genů a environmentálních faktorů /populační, nikoliv individuální parametr/)

ZÁKLADY DĚDIČNOSTI • Např. tělesná výška, váha, barva kůže i inteligence jsou kontroloványpolygenně • Vrozené malformace nervové trubice, rozštěpy patra, ale i diabetes mellitus, hypertenze a poruchy chování = polygenní nebo multifaktoriální vlastnosti • Př.: vlastnost je kontrolována 2 geny 5 tříd fenotypů v F2(4, 3, 2, 1, 0 domin. alely)poměr kombinací genotypů je 1:4:6:4:1 (extrémy: homoz. /AABB– 4 domin. alely; aabb – 0 domin. alel/) • Nejpočetnější třída (6/16)

ZÁKLADY DĚDIČNOSTI • S rostoucím množstvím genů kontrolujících vlastnost, roste množství fenotyp. variací + vliv faktorů prostředí fenotypy se „mísí“ (souvislá distribuce) • S rostoucím množstvím fenotyp. tříd klesá rozdíl ve fenotypu větší šance faktorů prostředí „zvrátit“ malý rozdíl mezi třídami • Např. vystavování slunečnímu svitu změna barvy pokožky zakrytí fenotypových rozdílů • Diagram četnosti • Multifaktoriální dědičnost – polygenní dědičnost + faktory prostředí

ZÁKLADY DĚDIČNOSTI • Segregační studie – pro zjištění způsobu dědičnosti se využívají fenotypové údaje o členech rodiny (postižení vs. nepostižení). Pravděpodobnost postižení potomka závisí na dominanci/recesivitě alely vázané k postižení) • Asociační studie – sledování dědičnosti choroby u nepříbuzných jedinců postižených chorobou (spíše než studium velkých rodin) identifikace částí genomu, které jsou běžnější u postižených než u nepostižených jedinců např. kandidáti pro maniodepresivitu na chromosomu 6, 13, 15 a 18

ZÁKLADY DĚDIČNOSTI • Průzkum celkové variace ve fenotypu v dané populaci (nikoliv průzkum jednotlivců v populaci!) • Variace ve fenotypu se odvozuje z: – přítomnosti rozdílných genotypů v populaci – přítomnosti rozdílných prostředí, kterým byly všechny genotypy vystaveny • Variace v projevu fenotypu na základě rozdílných genotypů = genetická variace • Variace v projevu fenotypu mezi jedinci se stejnými genotypy = environmentální variace • Koncept dědivosti (heritabilita, H) – proporce celkové fenotypové variace zapříčiněná genetickými rozdíly

ZÁKLADY DĚDIČNOSTI • H je proměnná (fenomén populace), závisející na typu populace a variabilitě prostředí • H = 0-1 (prostředí má úplný/žádný efekt) • Koeficient příbuznosti r(0,5 – potomek sdílí 1/2 genů s každým rodičem; 1 – MZ dvojčata sdílí 100% genetické informace, atd.);r = 1/2n • Tvorba specifických otisků prstů v 6-13 týdnu embryonálního vývoje • Dermatoglyfy jsou polygenní znak, ovlivňovaný prostředím pouze během tohoto období, flekční rýhy na dlaních (vznik ve stejné době)

ZÁKLADY DĚDIČNOSTI • 2 aspekty variace v genové expresi: • Pronikavost– pravděpodobnost, s jakou se projeví fenotyp nemoci za přítomnosti genotypu nemoci (např. 25%, 100% pronikavost genu) • Expresivita– rozsah fenotypové variace (např. vážné nebo mírné symptomy CF) • Př.: Kamptodaktylie– nesprávné spojení svalstva ke kostem malíčku imobilní ohnutý malíček • Postiženy oba, jeden nebo žádný malíček

ZÁKLADY DĚDIČNOSTI • Autosomálně dominantní vlastnost – všichni heteroz. i homoz. by měli být postiženi na obou rukách • Někteří mají postižen malíček na levé, jiní na pravé, jiní na obou nebo na žádné ruce (expresivita) • Genová vazba mezi geny na stejném chromosomu – vyšší pravděpodobnost společného předávání alel dvou genových lokusů během meiózy • Čím blíže jsou dva lokusy na chromosomu, tím je nižší pravděpodobnost výskytu crossing-overu mezi nimi

ZÁKLADY DĚDIČNOSTI • Morganův koeficient síly genové vazby(0-1)– poměr počtu jedinců s nerekombinovanými genotypy k celkovému počtu jedinců v potomstvu • Genetická vzdálenost (síla genové vazby) – 1 centimorgan (cM) na genové mapě = průměrně 1% výskyt crossing-overu mezi geny

ZÁKLADY DĚDIČNOSTI • Haplotyp – např. soubor genů v silné genové vazbě • LOD metoda: 1) odvození pozorované frekvence crossing-overu mezi 2 geny z rodokmenu 2) LINKMAP program počítá 2 pravděpodobnosti: a) pravděpodobnost dosažení pozorovaných výsledků pro 2 geny v genové vazbě b) …pro 2 geny bez genové vazby 3) výsledky vyjádřeny jako log10 poměrupravděpodobností (skóre 3+ vede k ustanovení vazby)

GEN. VARIABILITA • Mutace – změny ve struktuře genetického materiálu (změna smyslu genetické informace; nezbytné pro biologickou evoluci) • Spíše složitý a vysoce adaptivní proces než pouze chyby v molek. biologických procesech (mutageneze) • Poškození DNA a reparační mechanismy • Bodovévs.řetězcové vs.genomové mutace • Vyznívající mutace– nejsou vázané na DNA; došlo k nim v průběhu transkripce RNA a jejich projevy postupně slábnou • Somatickévs.germinální mutace

GEN. VARIABILITA • Bodové (1- a 2-nukleotidové) mutace: – inzerce (vsazení)/delece (vyřazení) – substituce (výměna) – transice (purin/pyrimidin za jiný purin/pyrimidin) – transverze (purin za pyrimidin a naopak) • Řetězcové mutace: – inzerce/delece – duplikace(zmnožený úsek se ocitá na a) jiném místě v genomu nebo b) sousedí s původním – tandemová duplikace)

GEN. VARIABILITA – translokace (přesun a) pouze jednoho úseku – transpozice nebo b) vzájemná výměna úseků na 2 chromosomech – reciproká translokace) – inverze(úsek je vystřihnut a vložen do stejného místa v opačné orientaci) • Robertsonova translokace (velkého rozsahu; ze 2 akrocentrických chromosomů vzniká 1 metacentrický) • 5% Downova s. díky Robertsonově translokaci (mezi 21. a 14. chromosomem) – fůze centromer a ztráta p • Držitel je aneuploidní a má pouze 45 chromosomů (jelikož má 2 kopie q chromosomů 14 i 21, je bez fenotypového efektu)

GEN. VARIABILITA • Synonymní (samesense) mutace – záměna nukleotidů se na struktuře proteinu neprojeví (z hlediska selekce jsou neutrální) • Mutace se změnou smyslu (missense) – AMK je nahrazena jinou AMK (degenerace genetického kódu, konzervativní záměna) • Nesmyslné (nonsense) mutace– AMK je nahrazena některým ze STOP kodonů (vznik nefunkčního proteinu) • Posunové (frameshift) mutace – posun čtecího rámce v důsledku inzerce/delece

GEN. VARIABILITA • Genomové mutace – (poruchy v průběhu buněčného dělení) • Euploidnípodmínky – (46) 2n, (23) n • Polyploidie– variace v počtu haploidních sad (např. triploidie, tetraploidie, atd.) • Aneuploidie – změna v počtu chromosomů menší než +/– celá haploidní sada (např. nulisomie /2n-2/, monosomie /2n-1/, trisomie /2n+1/, atd.)

GEN. VARIABILITA • Selekčně pozitivní mutace– užitečné, zvyšující biologickou zdatnost • Selekčně negativní mutace – škodlivé, snižující… • Selekčně neutrální mutace– bez vlivu na biol. zdatnost • Mírně negativní mutace– záporný, ale velmi slabý vliv (o jejich osudu rozhodují genetický drift nebo genetický draft, nikoliv selekce) • Relativní rozdělení (platnost v konkrétním genetickém a ekologickém kontextu) • Nejméně je pozitivních a nejvíce neutrálních a mírně negativních mutací • Indukované(záření,…)vs.spontánní mutace(replikace)

GEN. VARIABILITA • Mutační rychlost – množství mutací vznikajících v dané pozici za časovou jednotku u všech členů populace • Optimální frekvence mutací– poměr reparační a replikační aktivity DNA-polymerázy • Horká místa – místa s nejvyšší frekvencí mutací (výskyt určité sekvence, tandemové repetice,…) • Pozitivní (podporující evoluční změnu)vs.negativní selekce(odstraňuje z populace negativní mutace) • Selekční koeficient – informace o míře selekčního tlaku proti jednotlivým genotypům (sestava alel v genovém lokusu; 0-1; 1 = úplná ztráta způsobilosti k přežití)

GEN. VARIABILITA • Polymorfismus– odlišnosti v kvalitativních a kvantitivních znacích • Vlivy prostředí (ontogeneze) vs. vlivy genetické(pro: mutageneze, proti: genetický drift, genetický draft, molekulární tah) • Genetický polymorfismus – přítomnost 2 či více alel genového lokusu • Monomorfní (v populaci jen v jedné variantě)vs.polymorfní geny • Pseudopolymorfismusdíky fenotypově a selekčně neutrálním mutacím

GEN. VARIABILITA • Polymorfismus 1. typu – některé alely genu jsou v populaci majoritně zastoupené a jiné jen minoritně • Polymorfismus 2. typu – všechny (většina) alely jsou v populaci ve vysoké frekvenci (obtížné určit původní a mutované alely) • Mutační tlak – opakovaný vznik stejné alely v důsledku mutací (přibývání mutantní alely) • Účinnost selekce proti negativním mutacím (reces. alelám s nízkou frekvencí) je nízká

GEN. VARIABILITA • Selekce ve prospěch heterozygotů – zdatnost heteroz. je vyšší než zdatnost kteréhokoliv z homoz. • Nejasné příčiny, ale: nejspíš díky nižší životaschopnosti homozygotů vzniklých inbreedingem+ produkty alel genu často v buňce plní odlišné funkce • Nízký polymorfismus u druhů žijících ve stabilním prostředí a naopak • Př.: Selekce ve prospěch osob se srpkovitou anémií v oblastech s výskytem malárie(Plasmodium) – reces. alela kóduje abnormální β-řetězec hemoglobinu

GEN. VARIABILITA – v pozici 6 místo kyseliny glutamové je valin (místo GAG je GTG) – krvinky se v kapilárách deformují (srpky) – reces. homoz. se nedožívají reprodukčního věku (chudokrevnost, selhání srdce, ucpávání kapilár, intenzivní bolest, kožní vředy, mozková mrtvice a částečná paralýza) – heteroz. jsou mírně handicapováni, ale jsou rezistentní vůči malárii (neznámý mechanismus)

GEN. VARIABILITA – vysoký výskyt u potomků osob ze Z Afriky, Mediteránu (Itálie, Sicílie, Řecko, Kypr, Střední Východ), části Indie –např. Afroameričané (1/500 porodů; 1/12 je heteroz.) – genetický pozůstatek jejich afrického původu normální a srpkovitá červená krvinka (převzato z Cummings, 1997)

GEN. VARIABILITA • Selekce závislá na frekvenci – selekční hodnota alely stoupá s její klesající frekvencí v populaci (je-li daná alela vzácná, je zdatnost nositelů vysoká a naopak) • Př.: Druh schopný využívat 2 různé potravní zdroje (díky 2 alelám) • Př.: Velikost populace druhu-kořisti je limitována činností druhu-dravce rozlišujícího 2 rozdílné fenotypy kořisti (zaměření na hojnější fenotyp) • Př.: Polymorfismus MHC-antigenů jako antiparazitická strategie organismu

GEN. VARIABILITA – od každého genu MHC existují desítky alel, jež jsou v populaci zastoupené v podobných frekvencích – kromě MZ dvojčat má každý unikátní kombinaci alel (problém transplantací) – proteiny, které vážou na své receptory krátké peptidy a dopravují je na buněčný povrch (určují podle jakých úseků AMK řetězce rozpozná imunitní systém daný protein jako cizorodý)

GEN. VARIABILITA – při absenci polymorfismu MHC-antigenů by se rychle se vyvíjející parazit přizpůsobil a mohl by úspěšně napadat všechny jedince v populaci hostitele • Cyklická selekce – populace je vystavena protichůdným selekčním tlaků (např. sezónně vázané prospívání rozdílných fenotypů) • Epistatické interakce genů – efekt alely je kvalitativně i kvantitivně podmíněn přítomností určité alely v jiném lokusu

GEN. VARIABILITA • Karyotyp: • Z lymfocytů, pokožkových a placentových buněk • Odběr krve, několik kapek do láhve s živným roztokem (+ fytohemoglutinin – indukce dělení) • Dělení lymfocytů po dobu 2-3 dnů při 37°C v inkubátoru, Colcemid pro zástavu dělení v metafázi • Odstředění a dodání slabého solného roztoku pro zvětšení lymfocytů • Chromosomy v dělících se buňkách „se nelepí“ na sebe a lymfocyty se snadněji otevřou

GEN. VARIABILITA • Fixace ve směsi metanolu a kyseliny octové, buňky přeneseny pod mikroskop • Chromosomy uvolněné z lymfocytů se obarví a vyfotografují • Vystřihování chromosomů z fotografie a řazení (dnes PC technika) podle jejich velikosti, umístění centromer a proužkování počítačové zpracování (seřazení chromosomů) (převzato z Cummmings, 1997)

GEN. VARIABILITA • Vývoj cytogenetických technik – selektivní barvení chromosomů, jejich specifických regionů a identifikace polohy genů • Revoluce – cytogenenetické a molekulární techniky (dnes rutinní používání) • Metoda proužkování („banding“) chromosomů (speciální barviva; homologické chromosomy mají stejný vzorec proužků) • G-banding– nejčastější; aplikace trypsinu (částečné natrávení chromosomálních proteinů), obarveno Giemsou (směs barviv) – viditelné pod mikroskopem

GEN. VARIABILITA • Obvykle chromosomy v metafázi (max. kondenzace; cca 550 pásků); pozdní profáze nebo ranná metafáze – více detailní, cca 2000 pásků v karyotypu • Př.: 21q2.3 – 21 chromosom, dlouhé raménko, region 2, proužek 3 • Analýza karyotypu – standardní terminologie: t (translokace), dup (duplikace), del (delece), atd. • Př.: 46,XY,del(5p) = muž má deleci v p chromosomu 5, jinak je chromosomálně normální • Barvení chromosomů – fluorescentní markery se připojují ke specifickým sekvencím, unikátní vzorec, automatizované skenování chromosomů

GEN. VARIABILITA • Téměř jakákoliv buňky s jádrem (nikoliv červené krvinky) může být použita • Lymfocyty, fibroblasty (kožní buňky), buňky po biopsii nebo chirurgickém odstranění tumoru • Amniocentéza a testování vzorků klků chorionu (invazivní) • r. 1969 – objeveny v krvi matky buňky s Y chromosomem • 20 ml krve; trofoblasty, lymfocyty… vstupují v 6-12 týdnu těhotenství do krevního řečiště (1/100000 buněk v krvi matky je z plodu – problém detekce)

GEN. STUDIUM POPULACE • Populační růst: • T. Malthus (1798) – „The Essay on the Principle of Population as It Affects the Future Improvement of Society“ – populace roste geometricky(„…lidská populace se zdvojí každých 25 let…“), životní zdroje však rostou pomaleji (jestli vůbec) omezená schopnost prostředí podporovat zvyšující se míru porodnosti – války, nemoc a hladovění budou nedobrovolněkorigovat přírůstek – dobrovolné omezování populačního růstu – celibát, odklad manželství, kontrola porodů

GEN. STUDIUM POPULACE – lidská povaha a vášeň – ignorování dobrovolných zábran pokračování nezmírněné moci a špatných životních podmínek (i v nejrozvinutějších státech) – 19. stol. – Malthusův esej užíván proti sociální reformě a sociální péči („…bída je výsledek přirozeného zákona, nikoliv sociálních nerovností…“) • V 60. letech 20. stol. – populační růst je globální hrozba (vznik Euro-US hnutí za kontrolu porodů; později např. Čína – 1 manželství = 1 dítě /sankce/) • Rozvojové země cítí nadměrnou kontrolu (obava z pokusu o redukci jejich růstu /ekonomicky/, vedoucí v extrému k jejich úplnému vymření)

GEN. STUDIUM POPULACE • Malthusův esej – populační dynamika, vztah populace a prostředí vliv na A. Wallace a Ch. Darwina (teorie přirozeného výběru; jedinci nesoucí výhodné dědičné variace úspěšně přežívají a zanechávají největší počet potomků) • S J. Mendelem poznání, že geny jsou základem fenotypové variace v populaci, a že genetická organizace populací je podstatná součást evoluce • Populace – soubor frekvencí alel • Evoluce – výsledek změn ve frekvencích alel

GEN. STUDIUM POPULACE • Populace může prodělat drastické, např. velikostní změny (faktory: míra porodů, nemoci/úmrtí, migrace, klima) • Př.: Jak měřit genetickou strukturu populace? Kdy dochází ke změně frekvencí alel? • Hledání nových fenotypů – neefektivní metoda (nová reces. alela se rozšíří v populaci v heteroz. aniž by byla fenotypová změna patrná) • Měření frekvence alel/genotypu – měření výskytu alely/genotypu daného genového lokusu, v jakém jsou přítomny v populaci

GEN. STUDIUM POPULACE • Frekvence alely– součet frekvencí dvou alel lokusu (A, a) v populaci je roven 1 (100%) • Pravděpodobnost výskytu alely – jsou-li zastoupeny stejně často, pak πA = 0,5, resp. πa = 0,5 • Př.: U kodominantních alel (např. lidské MN krevní typy) lze frekvenci alel určit přímo počítáním fenotypů (fenotypy jsou ekvivalentní genotypům) • 2 alely genu L na chromosomu 4 (LM a LN) kontrolují M a N krevní typ (každá alela kontroluje syntézu a přítomnost antigenu na povrchu červených krvinek nezávisle na druhé alele)

GEN. STUDIUM POPULACE • Jedinci mohou být typu M (LMLM), N (LNLN) nebo MN (LMLN) • Př.: Populace 100 jedinců (54 MMjedinců= 108 alel M, 26 MN = 26 alel M + 26 alel N, 20 NN= 40 alel N, tj. celkem 134 alel M a 66 alel N) – frekvence alely M: 134/200 = 0,67 (67%); frekvence alely N: 66/200 = 0,33 (33%) • Většina lidských genů projevuje domin./reces. fenotypy, tj. nelze určit frekvenci alel přímým počítáním fenotypů • Možnost použití matematického vzorce

GEN. STUDIUM POPULACE • Hardyho-Weinbergova rovnováha (H-W zákon, konstantní alelická frekvence): • Předpoklady platnosti: – populace je dostatečně veliká (chyby v měření jsou zanedbatelné) – selektivní výhody pro nějaký genotyp absentují (všechny genotypy jsou si rovné ve schopnosti přežít a reprodukovat se) – křížení v populaci je náhodné (panmiktická populace) – mutace a migrace se nevyskytují (nebo jen řídce) a mohou být ignorovány

GEN. STUDIUM POPULACE • Možné kombinace 2 alel v gametách v další generaci: – vajíčko i spermie mají alelu A, tj. p x p = p² – --dtto-- mají Aia, tj. (p x q) + (p x q) = 2pq – --dtto-- mají alelu a, tj. q x q = q² • p² vyjadřuje frekvenci genotypu AA, 2pq vyjadřuje frekvenci genotypu Aaa q² vyjadřuje frekvenci genotypu aa • Frekvenční distribucevšech možných genotypů založených na 2 alelách je v následující generaci vyjádřena p² + 2pq + q²= 1

GEN. STUDIUM POPULACE • Př.: Frekvence A je 60% (p = 0,6) a frekvence a je 40% (q = 0,4) • V nové generaci má 36% jedinců (p² = 0,6 x 0,6) genotyp AA, 48%[2pq = 2(0,6 x 0,4)] má genotyp Aa a 16% (q² = 0,4 x 0,4) má genotyp aa • Frekvence alely Av nové generaci je: p² + ½(2pq) 0,36 + ½(0,48) 0,36 + 0,24 = 0,60 = 60% • Frekvence alely avypočítáme obdobně nebo p + q = 1, tj. q = 1 – p, tj. q = 1 – 0,60, tj. q = 0,40 (40%)

GEN. STUDIUM POPULACE • Použití H-W zákona v lidské genetice: • 1. Autosom. kodomin. alely – každý genotyp dává vznik odlišnému fenotypu (např. MN krevní typy) – počítání jedinců v populaci • 2. Autosom. domin. a reces. alely– např. dědičnost CF je autosom. reces. (cca 1/2500 jedinců má genotyp aa), tj.: q² = 1/2500 = 0,0004 q = 1/50 = 0,02 p = 1 – q = 0,98 (98%) • Distribuce alel pro CF je v této populaci A (98%), a (2%)

GEN. STUDIUM POPULACE • 3. Vlastnosti vázané na X – frekvence A nebo a není ve spermiích a vajíčcích stejná! • Ženy mají XX, muži XY (poměr genů na X chromosomu = 2/3 : 1/3) • Muži jsou hemizygotní pro všechny geny na X • Frekvence alely pro reces. vlastnost na X = výskyt mužů s mutantním fenotypem(např.: cca 8% mužů je barvoslepých, tj. q = 0,08; ženy mají XX, tj. 0,08 x 0,08 = 0,0064 (0.64%) • Muži jsou ve srovnání se ženami mnohem více ohroženi zhoubnými znaky vázanými na X!

GEN. STUDIUM POPULACE • 4. Mnohočetné alely – např.: AB0 krevní typy – 3 alely (A, B, 0) pro isoaglutinin (I), tj. existuje 6možných genotypových kombinací (IAIA, IAI0, IBIB, IBI0, IAIB, I0I0) • IAIA jedinec je fenotypově identický s IAI0;IBIB jedinec s IBI0, tj. existují 4fenotypové kombinace (A, B, AB, 0) • Alelické frekvence: p(A) + q(B) + r(0) = 1 (100%) • Genotypové frekvence: (p + q + r)² –známe-li (odhad) výskyt alel A, B a 0, můžeme spočítat genotypové a fenotypové frekvence pro všechny jejich kombinace: p²(AA) + 2pq(AB) + 2pr(A0) + q²(BB) + 2qr(B0) + r²(00) = 1

GEN. STUDIUM POPULACE • Odhad výskytu heterozygotů: • V lidských populacích je majoritní množství zhoubných reces. alel podržováno heterozygoty • Podle projevů nemoci (např. podle počtu jedinců s CF (1/2500)) odhadneme výskyt reces. homozygotů: q = 0,02 = 2% p = 1 – q, tj. 0,98 = 98% (viz výše) • Frekvence heterozygotů: 2pq = 2(0,98 x 0,02) 2pq = 2(0,0196) = 0,039 = 3,9%

GEN. STUDIUM POPULACE • Mnoho vlivů na frekvenci alel: • Genetický drift (genetický posun) – náhodné posuny ve frekvenci jednotlivých alel v genofondu populace – posuny nevyvolávají rozdíly v selekčních hodnotách alel, ale nesoulad mezi obrovským počtem možných a mnohem menším počtem reálně vznikajících genotypů – zvláště viditelný v malých populacích (demech) – ruší nebo silně omezuje účinky přirozeného výběru – v malých populacích dochází k fixaci alel

GEN. STUDIUM POPULACE • Fixace alely– její frekvence v populaci dosáhne 100% (vlastní ji všichni jedinci dané populace), tj. frekvence ostatních alel daného genu je nulová • Eliminace alely– postupné vymizení alely z populace (např. selekce proti reces. homoz. pro nevýhodný znak) • Genetický draft (svezení se) – funkční zejména ve velkých populacích, kde se fixují velmi výhodné mutace pozitivní selekcí – fixace ostatních (i škodlivých) mutací, jež jsou v silné genové vazbě s velmi výhodnou mutací – větší účinky u nepohlavně se rozmnožujících druhů (absolutní genová vazba)

GEN. STUDIUM POPULACE • Efekt hrdla láhve (bottle-neck effect) – přechodné a obvykle velmi drastické snížení populační velikosti (vliv (a)biotických faktorů), po kterém následuje opětovný nárůst populace na původní velikost – akceleruje přírodní výběr a genetický drift (inbreeding v izolátech) • Efekt zakladatele (founder effect) – příležitostný vznik populace z malého počtu jedinců (tzv. zakladatelů) při kolonizaci nové lokality – zrychlená evoluce – alely (výhodné i zhoubné) budou zavedeny do nové populace

Populační a rodinné genetické studie