Zarządzanie populacjami zwierząt. Efektywna wielkość populacji Wykład 3

Transkrypt

1 Zarządzanie populacjami zwierząt Efektywna wielkość populacji Wykład 3

2 DRYF GENETYCZNY Przypadkowe zmiany częstości alleli szczególnie ważne w małych populacjach

3 DRYF GENETYCZNY Wybieramy z dużej populacji o p=q=0,5 dwa osobniki na rodziców o genotypie Aa, uzyskuje dwoje potomków, prawdopodobieństwo wybrania danej liczby alleli jednego rodzaju jest zgodny z rozkładem Bernoulliego n k n k Pn p( X k), p (1 p) gdy 0 p 1 oraz k k Genotypy potomstwa Frekwencja alleli AA Aa aa p q , ,750 0,250 0, ,500 0, ,500 0,500 0, ,250 0,750 0, ,0625 0,1... n prawdopodo bieństwo

4 Efekt założyciela Populacja utworzona przez niewielką liczbę osobników może znacznie różnić się od wyjściowej

5 EFEKTYWNA WIELKOŚĆ POPULACJI N e odnosi się do takiej liczebności wyidealizowanej populacji, w której tempo dryfu genetycznego byłoby takie same jak w rzeczywistej populacji

6 Ht/H Ne=5 Ne=10 Ne=25 Ne=50 Ne= generation

7 Poziom homozygotyczności w pokoleniach zależnie od Ne

8 Efektywna wielkość populacji Dla populacji wyidealizowanej N e =2N W populacjach rzeczywistych zależy od: - Stosunku poligamii - Zmienności liczby potomstwa - Fluktuacji liczebności w czasie

9 Stosunek poligamii N e N 4 N M M N N F F N M, N F liczba samców i samic

10 Przykład Stosunek poligamii N M =24, N F =56 N e ,2

11 Ne Wielkość populacji stała N = liczba samców

12 liczba samic N e = liczba samców

13 Ne Liczba samców stała N M = liczba samic

14 Liczba potomstwa W populacji wyidealizowanej rozkład wielkości rodziny (liczba potomków w ciągu całego monogamicznej życia pary zwierząt) ma rozkład Poissona o wartości oczekiwanej równej 2. Zgodnie z tym rozkładem rodziny z liczbą potomków 0, 1, 2, 3, 4 i 5 stanowią odpowiednio 0,135; 0,271; 0,271; 0,180; 0,090 i 0,036.

15 Liczba potomstwa N e 4 N 2 V k 2 V k wariancja liczby potomków

16 Liczba potomstwa - przykład Gatunek : darwinka grubodzioba Geospiza conirostris gatunek monogamiczny wariancja liczby potomstwa V k =6,74 N e /N ~ 4/(V k +2) = 4/(6,74+2) = 0,46

17 Liczba potomstwa Jeżeli wielkość populacji jest zmienna w czasie N e k N k 1 A 1 V / k k N A liczba dorosłych osobników w pokoleniu poprzednim k średnia wielkość rodziny (liczby potomków)

18 Liczba potomstwa - przykład Gatunek Lew azjatycki Dotyczy populacji w niewoli Wariancja liczby potomstwa V k =32,65 Średnia liczka potomstwa k=1,65 N e /N A ~ (N A k-1)/n A [k-1+(v k /k)] = ~ k/ [k-1+(v k /k)] = 1,65/(1,65-1+(32,65/1,65) = = 0,081

19 Liczba potomstwa jeżeli liczba potomstwa będzie jednakowa czyli V k =0 4 N 2 N 2N 1 ~ 2N e V 2 k

20 Przykłady zmienności liczby potomstwa Gatunek płeć V k k V k /k Lew azjatycki M F Tamaryna złotogrzywa M 7,27 1, F 5,74 1, Zebra Grevy ego M F Koń Przewalskiego M F Tygrys sumatrzański M F

21 Ne Liczba potomstwa wielkość N e dla populacji o różnych N N=10 N=30 N= Vk

22 Ne/N Liczba potomstwa proporcja N e /N 2 1,5 1 0, Vk

23 Fluktuacja wielkości populacji w czasie N e T t T 1 N ( t) 1 e T liczba pokoleń, t numer pokolenia

24 Ne Fluktuacja wielkości populacji

25 Fluktuacja wielkości populacji

26 Efektywna wielkość populacji a inbred N e 1 F N F poziom inbredu w populacji

27 Ne/N Efektywna wielkość populacji a inbred 1 0,8 0,6 0,4 0, ,2 0,4 0,6 0,8 1 F

28 Połączenie różnych czynników przykład dla lwiatki złotogrzywej samice samce N k V k N ef = (N f k-1)/[k-1+(v k /k)] = (275. 1,6-1)/(1,6-1+13,5/1,6) = 48,6 N em = (N m k-1)/[k-1+(v k /k)] = (269. 1,7-1)/(1,7-1+12,1/1,7) = 58,4 N e = 4N ef N em /(N ef +N em ) = (4. 48,6. 58,4)/(48,6+58,4) = 106,1

29 Metody oceny efektywnej wielkości populacji Demograficzne (omówione) Genetyczne - Straty heterozygotyczności w czasie - Zmiany frekwencji alleli z powodu dryfu - Stopień wzrostu współczynnika inbredu szacowanego na podstawie rodowodu - Straty zmienności allelicznej

30 Ocena N e na podstawie straty heterozygotyczności przykład dla nothern hairy-nosed wombat Przez 120 lat, co odpowiada 12 pokoleniom stwierdzono zachowanie 41% heterozygotyczności, zatem Ne = -12/[2ln(0,41)] = 6,7 H t /H 0 ~ e -t/2ne ln(h t /H 0 ) = -t/2n e Ne = -t/2 ln(h t /H 0 )

31 Jeśli zakładane dopuszczalne tempo utraty zmienności w populacji w niewoli powinno wynosić maksimum 5% w ciągu 100 lat Odstęp między pokoleniami Oryks arabski 10 Koń Przewalskiego 9 Nosorożec indyjski 18 Tygrys 7 Zuraw 26 efektywna wielkość populacji Oryks arabski 100 Koń Przewalskiego 110 Nosorożec indyjski 60 Tygrys 130 Zuraw 40

32 Proporcja N e /N w niewoli Oryks arabski (Oryx leucoryx) 0,14 Gepard (Acinonyx jubatus) 0,21 Tchórz czarnołapy (Mustela nigripes ) 0,35 Panda mała (Rhinoceros unicornis ) 0,42 Tygrys (Panthera tigris ) 0,05 Kondor kalifornijski (Gymnogyps californianus ) 0,21 Pingwin królewski (Aptenodytes patagonica) 0,36

33 Wymagane Ne Od 50 do

34 Dziękuję, na dzisiaj wystarczy