3. Gli individui nascono e muoiono, le popolazioni possono espandersi, contrarsi ed estinguersi: genetica della conservazione Individui, popolazioni Gli individui hanno i loro alleli e genotipi, le popolazioni le loro frequenze alleliche e genotipiche Ogni individuo è come è, le frequenze alleliche cambiano nel tempo e questa è l’evoluzione: genetica evoluzionistica Gli individui si ammalano e guariscono, le popolazioni sono caratterizzate da frequenze di alleli patologici: epidemiologia genetica
4. Un bel problema L’evoluzione, guidata dalla selezione naturale, modifica i caratteri in maniera graduale ed ereditaria; la variazione biologica è continua La trasmissione dei caratteri dipende da fattori discreti (i geni) che, ereditati dai genitori, non si mescolano nella cellula; la variazione biologica è discontinua Come è possibile che fattori discreti determinino una variabilità continua?
6. Prima di tutto: non c’ è genetica senza variabilità E la variabilità è prodotta dal processo di mutazione
7. La genetica di popolazioni studia i polimorfismi Polimorfismi morfologici Polimorfismi elettroforesici Polimorfismi di restrizione (RFLP) Polimorfismi di lunghezza Polimorfismi di sequenza Polimorfismi di numero di copie Polimorfismi di comportamento
8. Quand’ è che una popolazione può dirsi variabile? A B N alleli = 5 N alleli = 2 H O = 0.4 H O = 0.6 Quando il genotipo individuale è difficile da prevedere
17. E la variabilità delle frequenze alleliche aiuta a definire le origini degli individui
18. Che relazione lega frequenze alleliche e genotipiche? Generazione 0: N(AA) = d N(Aa) = h N(aa) = r Totale = T F(A) = (NF + ½ NH) / NT = (d + ½ h) / T = p Assunzione: l’unione fra i genotipi è casuale. Panmissia Conseguenza: l’unione fra i gameti è casuale
19.
20. Accoppiamento casuale o random mating MATING MAT. FREQ. PROGENIE AA Aa aa AA x AA ( p 2)( p 2) p 4 p 4 AA x Aa ( p 2)( 2pq ) 2p 3 q p 3 q p 3 q AA x aa ( p 2)( q 2) p 2 q 2 p 2 q 2 Aa x AA (2pq)(p 2 ) 2p 3 q p 3 q p 3 q Aa x Aa (2pq)(2pq) 4p 2 q 2 p 2 q 2 2p 2 q 2 p 2 q 2 Aa x aa (2pq)(q 2 ) 2pq 3 pq 3 pq 3 aa x AA ( q 2)( p 2) p 2 q 2 p 2 q 2 aa x Aa ( q 2)( 2pq) 2pq 3 pq 3 pq 3 aa x aa ( q 2)( q 2) q 4 q 4
21. E alla fine nella progenie f(AA) = p 4 + 2p3q + p 2 q 2 = p 2 (p 2 + 2pq +q 2 ) = p 2 f(Aa) = 2p3q + 4p 2 q 2 + 2pq 3 = 2pq (p 2 + 2pq +q 2 ) = 2pq f(aa) = p 2 q 2 + 2pq 3 + q 4 = q 2 (p 2 + 2pq +q 2 ) = q 2 Cio è esattamente le frequenze che si ottengono immaginando di accoppiare a caso i gameti del pool genico parentale
24. Cosa vuol dire equilibrio Se in una popolazione ho 80 alleli A e 120 a Allora p = 80/200 = 0,4, q = 0,6 0,16, 0,48, 0,36 Possibili distribuzioni dei genotipi: AA Aa aa p 40 0 60 0,4 35 10 55 0,4 20 40 40 0,4 16 48 36 0,4 10 60 30 0,4 0 80 20 0,4
35. Simulazione di deriva genetica in popolazioni diploidi di 10000 e 4 individui La deriva riduce la variabilità entro popolazioni e aumenta quella fra popolazioni
37. Variabilit à genetica nel ghepardo Acinonyx Jubatus Jubatus (S. Africa) 2,500 (Namibia) 1,500 (Botswana) 1,500 (Kenya/Tanzania) Acinonyx Jubatus Rainey (E. Africa) less than 1,000 Acinonyx Jubatus Hecki (N. Africa) less than 1,000 Acinonyx Jubatus Venaticus (Asia) virtually extinct Acinonyx Jubatus Raddei (Iran/Turkestan) approx. 200
38. Livelli di eterozigosi per marcatori VNTR Menotti-Raymond & O’Brien 1993 Bottleneck datato al Pleistocene N H media A. jubatus jubatus 7 0.280 A. jubatus raineyi 9 0.224 Felis catus 17 0.460 Panthera Leo (Serengeti) 76 0.481 Panthera Leo (Ngorongoro) 6 0.435
39. Flusso genico Migrazione di individui (dalla popolazione A alla popolazione B) Colonizzazione di habitat precedentemente non occupati Dispersione dei propaguli
41. Il flusso genico introduce nuovi alleli nelle sottopopolazioni e riduce le differenze fra sottopopolazioni Flusso genico deriva Flusso genico e deriva hanno effetti opposti
52. Fitness Complessivamente: Coefficiente di selezione: s = 1 – ω Genotipo AA Aa aa Fitness riprod. 0.8 0.8 1.0 Fitness sopravv. 1.0 0.9 0.7 Prodotto 0.8 0.72 0.7 Fitness totale ω 0.8/0.8=1.0 0.72/0.8=0.9 0.7/0.88
54. La selezione può avvenire in forme diverse Contro l’allele dominante ω AA < 1, ω Aa < 1 Perdita rapida dell’allele Contro l’allele recessivo ω aa < 1 Calo di frequenza dell’allele Contro un allele codominante ω AA < ω Aa < ω aa Perdita dell’allele Figura 21.17