Populacijska genetika

Miha Povšič

Genetika

Izobraževanje odraslih

Populacijska genetika

• Je znanstvena disciplina genetike, ki proučuje zakonitosti dedovanja lastnosti v populaciji. Populacijski genetiki preučujejo pogostost (frekvenco) pojavljanja posameznih alelov in genotipov v populacijah.

• Zanimajo jih vzorci genskih variacij, razlike med populacijami in vzroki za njihov nastanek.

Genski sklad

• Znotraj populacije se pojavljajo številni genski aleli, ki omogočajo nastanek velikega števila različnih kombinacij. Vsi aleli vseh genov v populaciji (določene vrste) v določenem časovnem obdobju sestavljajo genski sklad.

• Znotraj genskega sklada se aleli pojavljajo z določeno frekvenco, od katere je odvisno pojavljanje različnih genotipov in s tem tudi fenotipov znotraj populacije.

Populacija

• Skupino osebkov iste vrste (npr. poljski zajci), ki živijo na skupnem območju v istem času in se med seboj uspešno plodijo

• Populacije so lahko zelo različne, kar pogojujejo številni dejavniki. Tako se na primer populacija poljskega zajca (Lepus europaeus) v Julijskih Alpah razlikuje od populacije poljskih zajcev v Prekmurju na primer po številčnosti osebkov, dolžini in barvi dlake osebkov

• Geni se znotraj populacije medsebojno kombinirajo in prenašajo na potomce. Znotraj populacije obstajajo določene zakonitosti po katerih se dedujejo lastnosti. Disciplina genetike, ki se ukvarja s preučevanjem teh zakonitosti, se imenuje populacijska genetika.

Populacija

• Da lahko govorimo o populaciji morajo biti izpolnjeni 4 pogoji

ENA VRSTA

ISTI KRAJ

ISTI ČAS

IZMENJAVA GENOV

Pravilo G. H. Hardy-ja in W. Weinberga

• Godfrey Harold Hardy (1877-1947) ugleden angleški matematik in Wilhelm Weinberg (1862-1937) nemški zdravnik sta neodvisno drug od drugega prišla do istega dognanja. Ugotovila sta, da se v velikih populacijah pri naključnem razmnoževanju osebkov enakih sposobnosti razmerja genov ohranjajo.

• To med drugim pomeni, da ni nujno, na primer, da so dominantni geni pogostejši od recesivnih itd. To pravilo danes imenujemo Hardy-Weinbergovo pravilo. Običajno se razlaga na primeru dedovanja obarvanosti oči. Ta primer smo izbrali zato, ker barva oči ne vpliva na zmožnost preživetja osebka. Modrooki osebek ima enake možnosti za preživetje kot rjavooki.

Izračun pogostosti alelov in genotipov

• Hardy-Weinbergovo pravilo uporabljamo kot model za preučevanje pogostosti pojavljanja posameznih alelov in genotipov v določeni populaciji, čeprav v naravi redko naletimo na populacijo, za katero bi veljali vsi pogoji, ob katerih omenjeno pravilo velja.

• Če se v določeni populaciji izbran gen pojavlja le v eni obliki, bo frekvenca pojavljanja tega alela v populaciji 100% ali enaka 1

Hardy-Weinberg pravilo: Dominantna lastnost “A”, recesivna lastnost “a”.

Frekvenca pojavljanja alela “A” označena s “p”

Frekvenca pojavljanja alela “a” označena s “q”

Genska težnja

• V naravi obstaja zaradi vpliva številnih dejavnikov veliko populacij, za katere Hardy-Weinbergovo pravilo za izračun alelov ne velja, saj običajno kateri od pogojev za zagotovitev ni izpolnjen.

• V teh populacijah so prisotne spremembe frekvenc pojavljanja posameznih alelov, ki so posledica predvsem naključnega združevanja gamet v zigote. Tako se lahko v manjših populacijah pojavi na primer težnja po kopičenju nekaterih alelov. Običajno gre za kopičenje dominantnih alelov in izgubo recesivnih. Kakršno koli spremembo v pogostosti pojavljanja genov ali alelov v določeni populaciji imenujemo genska težnja.

Genska tehnologija in biotehnologija

Spreminjanje genov po naravni poti

• Udomačitev koristnih živali

• Lastnosti se prenašajo s staršev na potomce

• Križanje živalih z najboljšimi karakteristikami

• Višji donos, boljši proizvodnimi lastnostmi...

• Izločanje nekoristnih karakteristik

Umetno spreminjanje genov

• Razvoj laboratorijskih tehnik za gensko manipulacijo dednega materiala

• Izolacija gena, spreminjanje in vnašanje v poljubne organizme

• Nastanek rekombinantne DNK - GSO

Genska tehnologija

• Za gensko tehnologijo uporabljamo v današnjem času številne sinonime, kot so gensko manipuliranje, genski inženiring, tehnologija rekombinantne DNA ipd.

• Glavni namen je ustvariti GSO, ki bodo odpornejši in “primernejši” za prehranske namene.

• Biotehnologija je interdisciplinarna veda, ki temelji na znanstvenih raziskavah številnih področij

Metode genske tehnologije

• Metode, ki jih, ob dobrem poznavanju lastnosti DNA, uporabljajo v genski tehnologiji, so:

– Izolacija genov iz organizma

– Množenje (modifikacija izoliranih genov)

– Vnos genov v nove organizme

Kloniranje

• Kloniranje je tvorba celic oziroma organizmov, ki so genetsko enaki. Pri kloniranju gre za nespolno razmnoževanje ene same celice ali osebka. Organizme, ki so potomci nespolnega razmnoževanja, imenujemo kloni.

• Kloni enega osebka so identične kopije matere, ki je darovala dedni material. V kolikor se razlikujejo eden od drugega, je to posledica vpliva okolja nanje.

Prednosti in slabosti genske tehnologije

• Genska tehnologija omogoča človeštvu uporabo metod za poseganje v naravo in spreminjanje organizmov, ki jih do sedaj še ni imelo na razpolago. Nove metode, s katerimi lahko v katerikoli organizem vnesemo katerikoli gen, prestopajo meje vrst.

Prednosti genske tehnologije

• Cenejša izdelava zdravil. • 2. Manjšanje porabe biocidov. • 3. Zniževanje potreb po gnojenju. • 4. Večanje možnosti za pridobivanje

alternativnih virov energije. • 5. Izboljšanje donosa kulturnih rastlin in gojenih

živali. • 6. Enostavnejše pridobivanje organov za

presaditev. • 7. Zdravljenje genskih bolezni.

Nevarnosti genske tehnologije

• 1. Kakšne so možnosti zlorabe ?genske zasebnosti??

• 2. Bodo odkritja znanosti služila skupnemu dobremu?

• 3. Kdo zagotavlja nadzor nad spreminjanjem genomov?

• 4. Kaj bo z naravnim ravnotežjem, če GSO zaidejo v naravno okolje?

• 5. Kaj bomo naredili, ko bodo ?škodljivci? razvili rezistenco na snovi za njihovo zatiranje?