Инбридинг

57. В определенной популяции со средним коэффициентом инбридинга 0,005, частота аллеля редкого рецессивного заболевания также равна 0,005. Каков процент больных гомозигот в этой популяции по сравнению с популяцией, где браки происходят случайно? Какие можно сделать выводы?

58. Предположим, что исходная гетерозиготность равна 0,3 и пропорции частот генотипов соответствуют равновесию Харди-Вайнберга. Какова ожидаемая гетерозиготность через два поколения при S=0, S=0,5 и S=1? Объясните результаты?

59. Предположим, что в чередующихся поколениях пропорция самооплодотворения варьирует между 0,8 и 1,0. Если исходные пропорции генотипов в популяции соответствуют равновесию Харди-Вайнберга при q=0,5, то каков гетерозиготность в первых четырех поколениях? Предположим, что в другой популяции доля самооплодотворяющихся особей составляет 0,9. Какова гетерозиготность в первых четырех поколениях? Сравните эти два результата графически?

60. В эксперименте по оценки пропорции случайных скрещиваний в популяции группу особей с генотипом A₁A₁ выращивали в популяции, где p₁=0,3. Из 1000 потомков от особей с генотипом A₁A₁ 100 были гетерозиготными. Какова оценка уровня перекрестного скрещивания, включая стандартную ошибку? Какова пропорция гомозиготного потомства, произведенного при перекрестном скрещивании?

61. Уровень перекрестного скрещивания, по-видимому, варьирует среди локусов, семей, популяций и родственных видов. Придумайте эксперимент, в котором можно установить причину этой вариабельности. В чем эволюционная значимость этой вариабельности?

62. Вычислите ожидаемую гетерозиготность для пяти первых поколений (H₀=0,5) в разных линиях, где размножение происходит путем самооплодотворения, скрещивания между сибсами и скрещивания между двойными двоюродными сибсами.

63. Показано, что у птиц и млекопитающих наивысший уровень инбридинга составляет около 10 % скрещиваний между полными сибсами. Каков равновесный уровень инбридинга для данного уровня и каков в результате ожидаемый уровень гетерозиготности по сравнению с максимально возможным?

64. Дана самооплодотворяющаяся популяция растений, и относительная приспособленность потомства, после оплодотворения, составляет 0,6 от приспособленности потомства, полученного в результате перекрестного скрещивания. Каковы оценки инбредной депрессии и значение летального эквивалента?

65. Вычислите ожидаемый коэффициент инбридинга у потомства индивидов IVa и IVb в родословной, показанной на рисунке 5:

Рисунок 5. Родословная с двумя близкородственными браками и высокой частотой редкого наследственного заболевания (по Vogel and Motulsky, 1997). Кружки и квадратики обозначают женщин и мужчин, соответственно. Закрашенные символы обозначают пораженных индивидов. Поколения представлены в нисходящем порядке и близкородственные браки отмечены двойными линиями.

66. Асмуссен с сотрудниками (Asmussen et al., 1998) исследовали влияние отбора у полностью самооплодотворяющегося модельного растения Arabidopsis thaliana на аллели гена актина, act2. В основе лабораторной популяции были растения, гетерозиготные по дикому аллелю A₁ и по мутантному аллелю A₂. Изменение частот генотипов можно определить с учетом относительных приспособленностей (жизнеспособностей) с помощью выражения

; ;

; где

P₁, H₁, Q₁ – доля генотипов A₁A₁, A₁A₂ и A₂A₂ соответственно;

p, q – доля аллелей A₁ и A₂;

T – степень перекрестного оплодотворения;

S – доля самооплодотворения;

H₀ – исходная гетерозиготность.

Оценки относительных приспособленностей равны 1,0; 0,87 и 0,7. Используя эти приспособленности и предполагая, что H₀=1 и S=1, определите частоты генотипов и частоту аллеля A₂ через одно и два поколения?

67. Постройте диаграмму четырех возможных типов скрещиваний между двоюродными сибсами, когда пол родителей определен (смотри рису. 6 - b и c) для двух скрещиваний между полудвоюродными сибсами). Вычислите ожидаемый коэффициент инбридинга в потомстве от каждого из этих скрещиваний для гапло-диплоидных организмов.

Рисунок 6. Родословные, иллюстрирующие инбридинг для Х-сцепленного гена или гена гапло-диплоидного организма, где квадратики обозначают мужские особи, а кружки – женские. Родословная (а) – брак брат-сестра, родословные (b) и (c) – браки между полудвоюродными сибсами

68. Допустим, что локус сегрегирует в популяции с аллельной частотой, равной 0,9 (для A₁) и 0,1 (для A₂) и, что приспособленность генотипов A₁A₁, A₁A₂ и A₂A₂ равны 1, 1 и 0,8, соответственно. Какова инбредная депрессия от этого локуса при скрещивании полных сибсов? Предположим, что имеется еще 500 локусов, идентичных данному, и что приспособленности по этим локусам перемножаются, так что общая приспособленность составляет . Какова ожидаемая относительная приспособленность при скрещивании между полными сибсами?

69. Некоторые популяции растений могут размножаться ауткроссингом, самооплодотворением и бесполым способом. Выведите выражение гетерозиготности после одного поколения при всех трех типах размножения и определите равновесную частоту гетерозигот. Как уровень бесполого размножения изменяет равновесную гетерозиготность?

70. К какому преимуществу или вреду может привести бесполый способ размножения? Как можно исследовать это у конкретного организма?

71. Постройте график равновесной гетерозиготности для различных уровней положительно ассортативного скрещивания, когда p=0,1; 0,3 и 0,5. Сравните его с графиком на рисунке для частичного самооплодотворения.

Рисунок 7. Равновесная частота гетерозигот при разных уровнях частичного самооплодотворения и трех различных частотах аллелей