4.4 Evolutie in populaties

• Biologie
• Middelbare school
• havo, vwo
• Leerjaar 4

4.4 Evolutie in populaties

Leerdoelen

-Je kunt uitleggen hoe allelen in een populatie overerven.

Belangrijke termen:

-Genenpool

-Allelfrequentie 

-Seksuele selectie

Soorten en Rassen

Organismen die veel op elkaar lijken, hoeven niet tot dezelfde soort te behoren.

Een organisme kan vruchtbare nakomelingen krijgen met een organisme van dezelfde soort. 

Belangrijke definities 

• Populatie  Alle individuen van een soort die in een bepaald gebied leven en onderling voortplanten.
  
  
• Genenpool is een verzameling van alle genen in een populatie.
  
  
• Allelfrequentie is hoe vaak een bepaald allel in een populatie voorkomt.

Belangrijke definities 

• Geografische barrière  Populaties van dezelfde soort kunnen door natuurlijke barrières van elkaar zijn gescheiden, bijvoorbeeld door een bergkam, een rivier of een zee. 
• Gene flow Het verschijnsel dat tussen twee populaties van dezelfde soort (2 subpopulaties) uitwisseling van genen plaatsvindt.

Sommige allelfrequenties zijn stabiel (bv. bloedgroepen bij mensen).

Echter, veel allelfrequenties worden beïnvloed door gebeurtenissen. 

De allelfrequentie is altijd een waarde tussen 0 en 1 (0%-100%).

Bijv. A (dominant allel) 60%, a (recessief allel) 40%

Allelfrequenties

Constante Allelfrequenties

• Geen selectiedruk
• Allelen worden
  willekeurig doorgegeven
• Hoe vaker een allel voorkomt in een populatie, hoe groter de kans is dat dit allel wordt doorgegeven
• Hardy - Weinberg regel

Veranderende Allelfrequenties

• Mutaties
• Wel selectiedruk --> een bepaald allel heeft voordeel
• Seksuele selectie;  bepaalde eigenschappen beïnvloeden de voortplantingskans.

Waarom deze BS?

• De effecten van evolutie zijn pas echt zichtbaar op populatieniveau !
• Eerder hadden we het al over de 3:1 verhouding bij Genetica. 
• Ook hier geldt een karakteristieke verhouding: Hardy-Weinberg.

Alleen van toepassing op populaties die aan een aantal voorwaarden voldoen.

Constante allelfrequentie

HARDY-WEINBERG

Een aantal aannames:

-willekeurige paring

-oneindig grote populatie

-geen mutatie of selectie

-gelijke allelfrequenties in mannetjes en vrouwtjes

-geen migratie

Dit noemen we ook wel de ideale populatie 

--> hier vindt dus geen evolutie plaats

--> handige nulhypothese, maar geen realistische situatie!

--> afwijkingen in deze karakteristieke verhouding zijn interessanter!

HARDY-WEINBERG

Evenwicht

In zo'n ideale populatie verhouden de allelen zich in een bepaalde verhouding: 

dominante allel (A): letter p

recessieve allel (a): letter q

Samen is de allelfrequentie van de gehele populatie 100% --> dus p+q=1 (ALTIJD!)

HARDY-WEINBERG

Trucje

Begin met het recessieve allel!

aa= q2 dus a=de wortel van q

Omdat p+q=1 --> p=1-q

Zo kunnen we dus het dominante allel berekenen. Daarmee kunnen we zowel de frequentie van AA als Aa berekenen. 

HARDY-WEINBERG

Voorbeeld

In een populatie vertoont 20% van de individuen het recessieve fenotype. Bereken de frequentie van heterozygote individuen.

1. aa (    ) = 20% dus q= 
2. p+q=1 --> p= 1-0.4472=0.55279
3. Aa=2pq= 
4. Dus 49% van de populatie is heterozygoot.

√​0,2​​​=0.4472

q​2​​

2⋅0.55279⋅0.4472=0.49

Veel allelfrequenties worden beïnvloedt door gebeurtenissen. 

Specifieke richting -> evolutie 

Door toeval -> genetic drift

Veranderende allelfrequenties

Evolutie - mutaties

• Mutaties zorgen voor nieuwe allelen  (varianten van genen). 
• Vooral als deze dominant zijn,
  zal snel worden geselecteerd op het  positieve/nadelige effect. 

In dit voorbeeld:
mutatiesnelheid A -> a = 60%

Van de 20 x A worden er in volgende
generatie 12 x a.

Seksuele selectie

Als een eigenschap voordeel oplevert voor de overlevingskans, zorgt natuurlijke selectie voor meer voortplantingssucces/fitness.

In sommige gevallen levert een eigenschap alleen voordeel op voor de voortplantingskans* dan spreken we van seksuele selectie.

Mannetjespauw:
*Opvallen verhoogt niet de overlevingskans,
maar wel de voortplantingskans > seksuele selectie

Evolutie

op verschillende niveaus

 Micro-   
binnen soort (bijv. berkenspanner)

Macro- 

onstaan nieuwe soorten 

Co-

Als organismen met elkaar mee evolueren. Bijv. giftigheid bij planten en tolerantie bij rupsen. 

Veel allelfrequenties worden beïnvloed door gebeurtenissen. 

Specifieke richting -> evolutie 

Door toeval -> genetic drift

Veranderende allelfrequenties

Genetic drift - puur toevalsproces

• Afzondering van een kleine subpopulatie die genetisch verschilt ten opzichte van de oorspronkelijke populatie.
  
  Twee vormen:
• Flessenhals /bottleneck effect
• Stichtereffect / founder effect 

Stichtereffect / Founder effect

Kleine groep emigreert en er is alleen genenuitwisseling binnen de gemeenschap.

 Flessenhalseffect / bottleneck effect

Een deel van de van populatie sterft uit door bijv. een natuurramp

Maak opdrachten bij BS 4.4. 

45, 48, 50, 51, 53

4.4 Evolutie in populaties