VAI TRÒ CỦA NHÂN TỐ CHỌN LỌC ĐỐI VỚI SỰ THAY ĐỔI TẦN SỐ ALEN VÀ TỶ LỆ KIỂU GEN CỦA QUẦN THỂ Nguyễn Văn Tiềm I Khái niệm: + Trạng thái cân quần thể: Là trạng thái mà cấu trúc di truyền không thay đổi qua hệ giao phối + Khi quần thể trạng thái cân thỏa mãn công thức Hacdi - Vanbec: p2AA : 2pqAa : q2aa + Với công thức này, quần thể trạng thái cân khi:  2pq  pq =    2 + Trong quần thể giao phối tự phối tần số alen không thay đổi qua hệ + Một số tác nhân làm thay đổi tần số alen tần số kiểu gen quần thể người ta gọi nhân tố tiến hóa II Chọn lọc: Khái niệm: + Chọn lọc thường hiểu loại bỏ hoàn toàn hay phần nhóm cá thể khỏi trình sinh sản, nghĩa chúng bị loại bỏ khỏi trình tạo hệ + Giá trị chọn lọc: - Giá trị chọn lọc thể mức độ tồn qua chọn lọc alen trình sinh sản quần thể - Thể mức độ đóng góp riêng alen vốn gen quần thể bố mẹ cho vốn gen quần thể hệ sau + Hệ số chọn lọc: - Là mức độ giảm số lượng giao tử mà kiểu gen bị chọn lọc tác động tạo so với kiểu gen khác - Hệ số chọn lọc kí hiệu s - Hệ số chọn lọc kiểu gen kiểu gen hoàn toàn bị loại bỏ khỏi quần thể - Hệ số chọn lọc kiểu gen 0,5 có 50% số cá thể mang kiểu gen bị loại bỏ - Giá trị chọn lọc = - s Chọn lọc giao tử: + Khi chọn lọc xảy giao tử phân biệt gen trội hay gen lặn chúng biểu kiểu hình + Trong quần thể có tần số alen A p alen a q Nếu chọn lọc đào thải alen a với hệ số chọn lọc s giá trị gen A alen a - s Ta có hệ số chọn lọc sau hệ trình bày sau: - Nếu s = alen a bị đào thải hoàn toàn khỏi quần thể - Nếu s < 1, tần số sau hệ chọn lọc giảm đại lượng sq - Khi tần số alen A p/(1 - sq) alen a q(1 - s)/(1 - sq) - Vì mức độ thay đổi tần số alen a sau hệ chọn lọc là: q (1 − s ) − q(1 − sq ) q (1 − s ) − sq + sq − sq(1 − q ) ∆q = q1 - q2 = − sq - q = = − sq = − sq − sq Chọn lọc theo gen: Để tìm hiểu tác động chọn lọc biểu thay đổi tần số alen sau hệ chọn lọc, trước hết phải xem xét thay đổi mức độ đống góp kiểu gen vào vốn gen chung để tạo hệ sau chúng bị chọn lọc tác động với hệ số chọn lọc s Nếu xét trường hợp gen A có alen A a quần thể trạng thái cân Hacdi - Vanbec, A trội hoàn toàn so với alen a Hệ số chọn lọc s, mức độ đóng góp kiểu gen vào vốn gen hệ sau là: Kiểu gen khởi đầu AA Aa aa Tổng 2 Tần số quần thể p 2pq q Giá trị chọn lọc 1 1-s Mức đóng góp vào vốn gen p2 2pq q2(1 - s) - sq2 chung để hình thành hệ sau Vì giá trị chọn lọc aa thấp kiểu gen khác nên mức độ đóng góp kiểu gen vào vốn gen chung hệ sau giảm giá trị sq Vì vậy, tổng cộng số lượng giao tử hệ sau không trước mà giảm - sq2 Tần số kiểu gen quần thể sau hệ chọn lọc với hệ số chọn lọc s 2pq p2 q (1 − s ) AA = , Aa = − sq , aa = − sq − sq Dưới tác động chọn lọc loại bỏ kiểu gen aa, tần số alen a thay đổi từ q đến q Giá trị q1 quần thể pq q (1 − s ) pq + q (1 − s) q1 = − sq + = − sq − sq thay p = - q, ta có: q1 = (1 − q ) q + q − sq q (1 − sq ) = − sq − sq Mức độ thay đổi tần số gen a từ q đến q1 kí hiệu ∆q sq (1 − q ) q − sq ∆q = q1 - q = − sq - q = - − sq Số hệ cần thiết để thay đổi tần số gen q: q (1 − sq ) Ta có công thức: q1 = − sq , trường hợp s = 1, nghĩ cá thể aa bị loại bỏ triệt để khỏi trình sinh sản, ta có: q q − q2 q1 = = 1+ q 1− q Nếu hệ ban đầu có tần số alen q qua n hệ chọn lọc ta có tần số alen q n là: q0 qn = + nq Từ ta tính số hệ n cần thiết để tiến hành chọn lọc nhằm biến đổi tần số gen từ q0 đến qn: q0 − qn 1 t= q q = q −q n n Những điều kiện chấm dứt tác động chọn lọc: Tác động chọn lọc chấm dứt số trường hợp theo lí thuyết sau: Trường hợp đơn giản s = Khi quần thể ổn định giá trị p n qn đạt trước chấm dứt chọn lọc Trường hợp pn = qn = 1, quần thể tồn hai kiểu gen AA aa, trường hợp xảy tần số alen khó đạt giá trị Trường hợp chống lại đồng hợp trội (AA) với hệ số chọn lọc s đồng hợp lặn (aa) với hệ số chọn lọc s2 quần thể trạng thái cân khi: ( pq s1p − s 2q ) ∆q = − s p − s q 2 Để ∆q = tử số biểu thức phải Vì p q đại lượng xác định, nên để tử số s1p - s2q = Hay s2q = s1p Vậy: s q s1 q = = hay p s2 1− q s2 Từ ta có: qn s = 1 − q n s2 Mối liên quan qn hệ số chọn lọc s1 s2 sau: qns2 = s1 - qns1 hay qns2 + qns1 = s1 s1 qn = s + s Biểu thức biểu diễn trạng thái ổn định quần thể: cới tương quan vậy, đại lượng qn, s1 s2 đại lượng ổn định Như vậy, trạng thái cân quần thể không phụ thuộc vào tần số alen quần thể mà phụ thuộc vào hệ số chọn lọc chống đồng hợp tử trội lặn Ví dụ: Những người có kiểu gen dị hợp tử hemoglobin hình liềm có ưu chọn lọc vùng sốt rét lưu hành Những người mắc bệnh hồng cầu hình liềm thường chết, hệ số chọn lọc đồng hợp tử có kiểu hình liềm bình thường 0,2, tần số alen hồng cầu hình liềm quần thể trạng thái cân bao nhiêu? Cho s1 hệ số chọn lọc kiểu gen HbsHbs s2 hệ số chọn lọc kiểu gen HbA HbA Vì cá thể hồng cầu hình liềm chết, nên s1 = 1, áp dụng công thức: s1 qn = s + s Thay vào ta có: 0,2 qn = 0,2 + = 0,17 pn = 0,83 ... sq − sq thay p = - q, ta có: q1 = (1 − q ) q + q − sq q (1 − sq ) = − sq − sq Mức độ thay đổi tần số gen a từ q đến q1 kí hiệu ∆q sq (1 − q ) q − sq ∆q = q1 - q = − sq - q = - − sq Số hệ cần... aa Tổng 2 Tần số quần thể p 2pq q Giá trị chọn lọc 1 1-s Mức đóng góp vào vốn gen p2 2pq q2(1 - s) - sq2 chung để hình thành hệ sau Vì giá trị chọn lọc aa thấp kiểu gen khác nên mức độ đóng góp... Hacdi - Vanbec, A trội hoàn toàn so với alen a Hệ số chọn lọc s, mức độ đóng góp kiểu gen vào vốn gen hệ sau là: Kiểu gen khởi đầu AA Aa aa Tổng 2 Tần số quần thể p 2pq q Giá trị chọn lọc 1 1-s