พั�นธุ�ศาสตร์�ปร์ะชากร์ (Population genetics)

• genetic structure of a population

• genetic structure of a population

กลุ่��มส��งม�ช�วิ�ตที่��อยู่��ในสป�ช�ส�เดี�ยู่วิก�น สามาร์ถผสมพั�นธุ��ก�นไดี$

Population genetics

• genetic structure of a population

กลุ่��มส��งม�ช�วิ�ตที่��อยู่��ในสป�ช�ส�เดี�ยู่วิก�น สามาร์ถผสมพั�นธุ��ก�นไดี$

Population genetics

• alleles

• genotypes

พั�นธุ�ศาสตร์�ปร์ะชากร์การ์ศ%กษาเก��ยู่วิก�บการ์เปลุ่��ยู่นแปลุ่งควิามถ��

ของยู่�น(gene  frequency) หร์,อการ์เปลุ่��ยู่นแปลุ่งควิามถ��ของแอลุ่ลุ่�ลุ่ (allele frequency) ที่��เป-นองค� ปร์ะกอบที่างพั�นธุ�กร์ร์มของปร์ะชากร์ แลุ่ะป/จจ�ยู่ที่��ที่1าให$ควิามถ��ของแอลุ่ลุ่�ลุ่เปลุ่��ยู่นแปลุ่ง

การ์ศ%กษาพั�นธุ�ศาสตร์�ปร์ะชากร์

• ควิามถ��ของจ�โนไที่ป3 (genotype frequencies)

• ควิามถ��ของแอลุ่ลุ่�ลุ่ (allele

frequencies)

rr = white

Rr = pink

RR = red

ควิามถ��ของจ�โนไที่ป3 (genotype

frequencies)

200 = white

500 = pink

300 = red

200/1000 = 0.2 rr

500/1000 = 0.5

Rr

300/1000 = 0.3

RR

genotypefrequencies:

ร์วิม = 1000 ดีอก

ควิามถ��ของแอลุ่ลุ่�ลุ่ (allele

frequencies) 200 rr =

400 r 500 Rr = 250R

250r 300 = 600R

ควิามถ��ของแอลุ่ลุ่�ลุ่ (allele

frequencies) 200 rr = 400 r

500 Rr = 500r500R

300 RR = 600R

ร์วิม 2000 แอลุ่ลุ่�ลุ่

900/2000 = 0.45 r

1100/2000 = 0.55 R

for a populationwith genotypes:

100 GG

160 Gg

140 gg

Genotype frequencies

Phenotype frequencies

Allele frequencies

calculate:

for a populationwith genotypes:

100 GG

160 Gg

140 gg

Genotype frequencies

Phenotype frequencies

Allele frequencies

100/400 = 0.25 GG160/400 = 0.40 Gg140/400 = 0.35 gg

260/400 = 0.65 green140/400 = 0.35 brown

360/800 = 0.45 G440/800 = 0.55 g

0.65260

calculate:

another way to calculateallele frequencies:

100 GG

160 Gg

140 gg

Genotype frequencies

Allele frequencies

0.25 GG

0.40 Gg

0.35 gg

360/800 = 0.45 G440/800 = 0.55 g

OR [0.25 + (0.40)/2] = 0.45 [0.35 + (0.40)/2] = 0.65

G

g

Gg

0.250.40/2 = 0.200.40/2 = 0.200.35

Changes in frequency of allele F at the Lap locusin prairie vole populations over 20 generations

Genetic variation in space and time

Why is genetic variation important?potential for change in genetic structure

• adaptation to environmental change- conservation

Genetic variation in space and time

•divergence of populations- biodiversity

Why is genetic variation important?

variation

no variation

EXTINCTION!!

globalwarming survival

Why is genetic variation important?

variation

no variation

north

south

north

south

Why is genetic variation important?

variation

no variation

divergence

NO DIVERGENCE!!

north

south

north

south

ป/จจ�ยู่ที่��ม�ผลุ่ต�อการ์เปลุ่��ยู่นแปลุ่ง ควิามถ��ของแอลุ่ลุ่�ลุ่

1 .แร์นดีอมจ�เนต�กดีร์�ฟที่� (Random Genetics drift)

ในธุร์ร์มชาต�เก�ดีจาก 2 สถานการ์ณ์� ค,อ ผลุ่กร์ะที่บจากผ�$ก�อต�วิ (founder effect) แลุ่ะ ปร์ากฏการ์ณ์�คอขวิดี (bottleneck effect)

ผลุ่กร์ะที่บจากผ�$ก�อต�วิ (founder effect)

ปร์ากฏการ์ณ์�คอขวิดี (bottleneck effect)

Genetic drift

8 RR8 rr

Before:

After:2 RR6 rr

0.50 R0.50 r

0.25 R0.75 r

Northern elephant seals have reduced genetic variation

probably because of a population

bottleneck humans inflicted on them in the 1890s. Hunting

reduced their population size to as

few as 20 individuals at the end of the 19th

century.

2. การ์ถ�ายู่เที่เคลุ่,�อนยู่$ายู่ยู่�น (Gene Flow)

3. การ์เลุ่,อกค��ผสมพั�นธุ�� (non-random mating)

ปร์ะชากร์ที่��สมาช�กที่�กต�วิม�โอกาสผสมพั�นธุ��ไดี$เที่�าๆ ก�น จะไม�ม�ผลุ่ต�อการ์เปลุ่��ยู่นแปลุ่งควิามถ��ของแอลุ่ลุ่�ลุ่ในยู่�นพั�ลุ่ของปร์ะชากร์ในที่�กร์��น 

แต�ในธุร์ร์มชาต�โดียู่ที่��วิไปสมาช�กในปร์ะชากร์ม�กจะม�การ์เลุ่,อกค��ผสมพั�นธุ�� (non-random mating) ที่1าให$สมาช�กบางส�วินของปร์ะชากร์ไม�ม�โอกาสไดี$ผสมพั�นธุ�� จ%งม�ผลุ่ต�อการ์เปลุ่��ยู่นแปลุ่งควิามถ��ยู่�นของแอลุ่ลุ่�ลุ่ในยู่�นพั�ลุ่ของปร์ะชากร์ในร์��นต�อไป

4. ม�วิเที่ช�น (mutation)• ม�วิเที่ช�นเป-นปร์ากฏการ์ณ์�ที่��เก�ดีข%8นตามธุร์ร์มชาต�

ของส��งม�ช�วิ�ต ม�วิเที่ช�นม�ที่�8งที่��เก�ดีก�บเซลุ่ลุ่�ร์�างกายู่ ซ%�งเร์�ยู่กวิ�า โซมาต�คม�วิเที่ช�น แลุ่ะที่��เก�ดีก�บเซลุ่ลุ่�ส,บพั�นธุ�� เร์�ยู่กวิ�า แกม�ต�คม�วิเที่ช�น (Gametic mutation)

• ม�วิเที่ช�นที่��ม�ผลุ่ต�อขบวินการ์ วิ�วิ�ฒนาการ์มาก ค,อ ม�วิเที่ช�นที่��เก�ดีก�บเซลุ่ลุ่�ส,บพั�นธุ�� เน,�องจากสามาร์ถถ�ายู่ที่อดีไปส��ร์��นต�อ ๆ ไปไดี$ ม�วิเที่ช�นที่1าให$เก�ดีการ์แปร์ผ�นที่างพั�นธุ�กร์ร์ม

5. การ์ค�ดีเลุ่,อกโดียู่ธุร์ร์มชาต� (natural selection)

• กร์ะบวินการ์ค�ดีเลุ่,อกโดียู่ธุร์ร์มชาต� อาศ�ยู่หลุ่�กเกณ์ฑ์�พั,8นฐานวิ�าจะไม�ม�ลุ่�กษณ์ะที่างกร์ร์มพั�นธุ��ช�ดีเดี�ยู่วิที่��เหมาะสม ต�อสภาพัการ์เป-นอยู่��ของส��งม�ช�วิ�ตในแต�ลุ่ะแหลุ่�งที่��อยู่��อาศ�ยู่

• การ์ค�ดีเลุ่,อกโดียู่ธุร์ร์มชาต�จ%งต$องม�ป/จจ�ยู่ส1าค�ญ ค,อ ควิามสามาร์ถ ในการ์ส,บพั�นธุ��ของส��งม�ช�วิ�ตเพั,�อการ์ถ�ายู่ที่อดีลุ่�กษณ์ะแตกต�างที่��เก�ดีข%8นตาม ธุร์ร์มชาต� แลุ่ะส��งม�ช�วิ�ตน�8นต$องอยู่��ใต$อ�ที่ธุ�พัลุ่ของส��งแวิดีลุ่$อม

• ผลุ่ของการ์ค�ดีเลุ่,อกโดียู่ธุร์ร์มชาต� จะไดี$ส��งม�ช�วิ�ตที่��ม�ลุ่�กษณ์ะสป�ช�ส�เดี�ยู่วิก�น ม�ควิามแตกต�างก�นอยู่�างเห?นไดี$ช�ดีที่างกร์ร์มพั�นธุ�� ซ%�งเร์�ยู่กวิ�า โพัลุ่�มอร์�ฟ@ซ%ม (polymorphism)

• น�กช�วิวิ�ที่ยู่าเร์�ยู่กควิามแปร์ผ�นที่างพั�นธุ�กร์ร์ม ซ%�งเป-นผลุ่ให$ส��งแวิดีลุ่$อมอยู่��ร์อดีเพั,�อส,บที่อดีลุ่�กหลุ่านไดี$ดี�วิ�า การ์ปร์�บพั�นธุ�กร์ร์ม (genetic adaption) ดี�งน�8น ลุ่�กษณ์ะของส��งม�ช�วิ�ตที่��ปร์ากฏอยู่��ในที่�กวิ�นน�8เป-นผลุ่จากการ์ปร์�บพั�นธุ�กร์ร์ม โดียู่กร์ะบวินการ์ค�ดีเลุ่,อกตามธุร์ร์มชาต�

Natural selection

Resistance to antibacterial soap

Generation 1: 1.00 not resistant 0.00 resistant

Natural selection

Generation 1: 1.00 not resistant 0.00 resistant

Resistance to antibacterial soap

Natural selection

Resistance to antibacterial soap

mutation!

Generation 1: 1.00 not resistant 0.00 resistant

Generation 2: 0.96 not resistant 0.04 resistant

Natural selection

Resistance to antibacterial soap

Generation 1: 1.00 not resistant 0.00 resistant

Generation 2: 0.96 not resistant 0.04 resistant

Generation 3: 0.76 not resistant 0.24 resistant

Natural selection

Resistance to antibacterial soap

Generation 1: 1.00 not resistant 0.00 resistant

Generation 2: 0.96 not resistant 0.04 resistant

Generation 3: 0.76 not resistant 0.24 resistant

Generation 4: 0.12 not resistant 0.88 resistant

Natural selection can causepopulations to diverge

divergencenorth

south

Selection on sickle-cell allele

aa – abnormal ß hemoglobin sickle-cell anemia

very lowfitness

intermed.fitness

highfitness

Selection favors heterozygotes (Aa).Both alleles maintained in population (a at low level).

Aa – both ß hemoglobins resistant to malaria

AA – normal ß hemoglobin vulnerable to malaria

ที่ฤษฎี�ของฮาร์�ดี� - ไวิน�เบ�ร์�กภาวิะสมดี�ลุ่ของฮาร์�ดี� – ไวิน�เบ�ร์�ก

(Hardy-Weinberg Equilibrium หร์,อ HWE)

• ในป� ค.ศ .1908 น�กคณ์�ตศาสตร์�ชาวิอ�งกฤษช,�อ จ�.เอช.ฮาร์�ดี� (G.H. Hardy) แลุ่ะนายู่แพัที่ยู่�ชาวิเยู่อร์ม�น ช,�อ ดี�บเบ�ลุ่ยู่� ไวิน�เบ�ร์�ก (W. Weinberg) ไดี$แสดีงให$เห?นควิามส�มพั�นธุ�ร์ะหวิ�างค�าควิามถ��อ�ลุ่ลุ่�ลุ่ ก�บค�าควิามถ��จ�โนไที่ป3

• กฏฮาร์�ดี�-ไวิน�เบ�ร์�ก (The Hardy-Weinberg principle) กลุ่�าวิวิ�า ในปร์ะชากร์ที่��ปร์าศจากกร์ะบวินการ์ที่��จะที่1าให$ม�การ์เปลุ่��ยู่นแปลุ่ง ค�าควิามถ��ของแอลุ่ลุ่�ลุ่จะยู่�งคงเหม,อนเดี�ม ไม�วิ�าจะถ�ายู่ที่อดีไปก��ร์��นก?ตาม

ก1าหนดีให$ p ค,อ ควิามถ��แอลุ่ลุ่�ลุ่ A

q ค,อ ควิามถ��แอลุ่ลุ่�ลุ่ aแลุ่ะ p + q = 1ควิามถ��ของจ�โนไที่ป3

เง,�อนไขที่��ที่1าให$ปร์ะชากร์อยู่��ในสมดี�ลุ่ของฮาร์�ดี� -ไวิน�เบ�ร์�ก

•ปร์ะชากร์ม�ขนาดีใหญ�•ไม�ม�การ์ถ�ายู่เที่เคลุ่,�อนยู่$ายู่ยู่�นร์ะหวิ�าง

กลุ่��มปร์ะชากร์•ไม�เก�ดีม�วิเที่ช�น•สมาช�กที่�กต�วิม�โอกาสผสมพั�นธุ��ไดี$เที่�าก�น•ไม�เก�ดีการ์ค�ดีเลุ่,อกที่างธุร์ร์มชาต�

ต�วิอยู่�างปร์ะชากร์ที่างภาคตะวิ�นออกเฉี�ยู่งเหน,อ

จ�งหวิ�ดีหน%�ง ม�คนปFวิยู่เป-นโร์คโลุ่ห�ตจางชน�ดีซ�กเค�ลุ่เซลุ่ลุ่� จ1านวิน 9 คน จากจ1านวินปร์ะชากร์ที่�8งหมดี 10,000 คน ดี�งน�8นสามาร์ถคาดีคะเนควิามถ��ของแอลุ่ลุ่�ลุ่ที่��ที่1าให$เก�ดีโร์คในปร์ะชากร์จ�งหวิ�ดีน�8ไดี$โดียู่ก1าหนดีให$จ�โนไที่ป3 aa แสดีงลุ่�กษณ์ะของโร์คโลุ่ห�ตจางชน�ดีซ�กเค�ลุ่เซลุ่ลุ่�

ที่1าแบบฝึHกห�ดีหน$า 135 ทำ��ใส่�ส่มุ�ด ส่�งวั�นพฤหั�ส่บด�ค่�ะ