Genetica dello sviluppo: isolamento dei mutanti Cromosoma 2 Lts Cy cn bw P Trattamento con agente...

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Genetica dello sviluppo: isolamento dei mutanti Cromosoma 2 Lts Cy cn bw cn bw P Trattamento con agente mutageno F 1 cn bw Cy cn bw Cy l quasi tutti rarissi mi F 2 Questa generazione viene fatta crescere a temperatura restrittiva, in modo che muoiano tutti i portatori di Lts cn bw Cy cn bw Cy cn bw Cy l cn bw Cy cn bw Cy l Cy l Incroci A: quasi tutti Incroci B: rarissimi Progenie adulta incroci A Progenie adulta incroci B F 3 cn bw cn bw 2:1 tut ti cn bw l cn bw l Studiando negli incroci B le uova abortite a causa del letale recessivo in omozigosi, furono trovate molte anomalie morfogenetiche negli embrioni e furono individuati 139 geni indispensabili per lo sviluppo embrionale cn bw

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Genetica dello sviluppo: isolamento dei mutantiCromosoma 2

Lts Cy

cn bw

cn bw

P

Trattamento con agente mutageno

F1

cn bw

Cy

cn bw

Cy

l

quasi tutti rarissimi

F2

Questa generazione viene fatta crescere a temperatura restrittiva, in modo che muoiano tutti i portatori di Lts

cn bw

Cy

cn bw

Cy

cn bw

Cy

l

cn bw

Cy

cn bw

Cy

l

Cy

l

Incroci A: quasi tutti Incroci B: rarissimi

Progenie adulta incroci A

Progenie adulta incroci B

F3

cn bw

cn bw

2:1 tutti

cn bw

l

cn bw

l

Studiando negli incroci B le uova abortite a causa del letale recessivo in omozigosi, furono trovate molte anomalie morfogenetiche negli embrioni e furono individuati 139 geni indispensabili per lo sviluppo embrionale

cn bw

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La cellula uovo presenta nel citoplasma un gradiente di RNA e proteine codificati da geni materni che, con le loro diverse concentrazioni, secondo gli assi antero-posteriore e dorso-ventrale, forniscono i primi segnali ai geni “zigotici” nelle cellule dopo la segmentazione

Dopo la fecondazione lo zigote effettua la segmentazione, con una rapidissima successione di mitosi che non lascia spazio alla trascrizione

Organismo modello: Drosofila

1) Geni gap: codificano fattori di trascrizione che suddividono l’embrione in grandi regioni (testa, torace, addome).

Geni zigotici di “segmentazione”: determinano l’organizzazione del corpo in regioni

2) Geni pair-rule: attivati dai prodotti di gap codificano fattori di trascrizione che determinano la formazione dei metameri.

3) Geni della polarità segmentale, attivati dai prodotti di gap e pair-rule codificano fattori di trascrizione che determinano la polarità antero-posteriore entro i metameri.

Geni materni e zigotici

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Geni omeotici

Geni Hox: attivati dai prodotti di pair-rule e dei geni della polarità segmentale codificano fattori di trascrizione che determinano lo sviluppo di organi e appendici specifici per ogni metamero.

p. es. il gene Bitorax controlla lo sviluppo delle ali nell’adulto nel 2° segmento toracico.

1) I geni Hox presentano tutti una caratteristica sequenza (homeobox) che codifica per una sequenza di aminoacidi (omeodominio), all’interno del polipeptide, responsabile del legame al DNA.

2) I geni Hox presentano un ordinamento lineare sullo stesso cromosoma, in direzione 3’-5’ sul filamento trascritto, che corrisponde all’asse anteroposteriore del corpo.

4) I mutanti dei geni Hox presentano uno sviluppo disturbato: p. es. alleli mutanti di Bitorax presentano 2 paia di ali.

3’

5’

4) I geni Hox , con le caratteristiche descritte nei punti 2, 3, 4, sono stati trovati in tutti gli animali multicellulari, incluso l’uomo.

Nel differenziamento delle piante sono attivi fattori di trascrizione appartnenti ad altre famiglie.

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L’evoluzione biologica

Secondo Lamarck Secondo DarwinLe condizioni ambientali (albero alto) stimolano un cambiamento adattativo dei caratteri (allungamento del collo); il cambiamento del carattere viene ereditato dalla progenie (tutta con il collo lungo); secondo questa ipotesi i caratteri acquisiti sono ereditabili.

Il carattere (lunghezza del collo) è variabile; le condizioni ambientali (albero alto) causano la competizione dovuta alla lotta per la sopravvivenza; solo gli animali con il carattere favorevole (collo lungo) riescono a sopravvivere e a passare il carattere favorevole alla propria progenie; questo processo viene detto selezione naturale

L’ipotesi di Lamark (eredità dei caratteri acquisiti) si è rivelata falsa

La teoria di Darwin (variabilità preesistente dei caratteri su cui opera la selezione derivata dalla competizione per le risorse ambientali, eredità dei caratteri selezionati) si è rivelata corretta

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La distribuzione del carattere “peso del seme” nella F2 dell’incrocio fra due linee pure di fagiolo in ambiente omogeneo

PPSS ppss

PS ps

Generazione P

Gameti

Generazione F1PpSs

PPSS

PPSs

PpSS

PpSS

PpSs

PPSs

PPss PpSs

PpSs ppSS

Ppss ppss

Ppss

ppSs

ppSs

PpSs

Genotipi della F2 Fenotipi della F2

Distribuzione binomiale dei fenotipi della F2

PS

PS

pS

pS

Ps

Ps

ps

ps

Gameti

Gameti

Coefficienti binomiali

n

k= n!/k!(n-k)!

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È possibile selezionare il carattere “peso del seme”, la cui variabilità è determinata geneticamente

PPSS

PPSs

PPSs

PPss

ppSS

ppss

ppSs

ppSs

pS ps PS Ps

PS

Ps

pS

ps

PPSs

Gameti

Gameti

Gameti

Gameti

ppSs

Fenotipi della F2

Genotipi delle F3

Fenotipi delle F3

Selezione per il seme grandeSelezione per il seme piccolo

La selezione è stata efficace: nelle 2 progenie della F3 si è ottenuto effettivamente uno spostamento del peso medio dal seme normale nella F2… …verso il peso del

seme grande…verso il peso del seme piccolo

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La variabilità del peso dei semi in una linea pura di fagioli mantenuta in un ambiente eterogeneo è dovuta

solo a cause ambientali: la selezione è inefficace

Distribuzione per il peso dei semi in una linea pura di fagioli con genotipo PPSS

La variabilità del carattere “peso del seme” è dovuta esclusivamente alla variabilità ambientale

Si selezionano e si incrociano le piante con i semi “piccoli”

Si selezionano e si incrociano le piante con i semi “grandi”

Gameti PS x gameti PS Gameti PS x

gameti PS

fecondazionefecondazione

Progenie PPSSProgenie PPSS

La progenie è mantenuta nello stesso ambiente della generazione precedente,

La distribuzione per il peso de semi, in particolare il peso medio, non varia fra le generazioni

La selezione è inefficace

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Variabilità fenotipica dovuta sia alla variabilità genetica che alla variabilità ambientale

1412 16

12 14 16

Genotipo AA

Genotipo Aa

Genotipo aa

1612 14

12 1614

14 1612

Ipotesi 1: c’è solo la variabilità genetica, manca quella ambientale: a ogni genotipo corrisponde un solo valore del fenotipo; l’unica componente della varianza totale è la varianza genetica (s2

p = s2g = 0,5)

Distribuzione di un carattere quantitativo (p. es. lunghezza della coda di una lucertola in cm) dovuto a un gene A con i 2 alleli A ed a in condizioni di ambiente assolutamente omogeneo o eterogeneo

Ipotesi 2: c’è solo la variabilità ambientale, manca quella genetica: in ogni popolazione è presente un solo genotipo; l’unica componente della varianza totale nelle 3 popolazioni è la varianza ambientale (s2

p = s2a = 0,5)

Ipotesi 3: ci sono sia la variabilità ambientale che quella genetica: la varianza totale nelle 3 popolazioni è data dalla somma della varianza ambientale (s2

p = s2a + s2

g = 0,5 + 0,5 = 1)

s2 = (1/N) xi – x)2

1/N)xi2 – x2

_

_

Nota: la varianza di una distribuzione si calcola come segue:

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Ereditabilità dei caratteri quantitativi ed efficacia della selezione

H2 = s2g/ s2

p h2 = s2ad/ s2

p = R/S

Risposta alla selezione (R)

Differenziale di selezione (S)

Generazione parentale

Generazione filiale F1

H2 = ereditabilità in senso lato

h2 = ereditabilità in senso strettos2

ad= varianza genetica additiva

Inincroci reiterati

Linea pura

Popolazione iniziale, da indagare

H2 = rapporto varianza genetica : varianza della popolazione iniziale (s2

g/ s2p);

s2g =s2

p (varianza della popolazione iniziale) – s2

a (varianza della linea pura).

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Le fonti della variabilità genetica

Mutazioni geniche

Poliploidia, duplicazioni

Nuovi alleli

Nuovi geniGeni duplicati

Riproduzione sessuale Ricombinazione Nuove combinazioni di alleli

Fonti primarie

Amplificazione(esponenziale)

Localmente

Migrazioni Nuovi alleli (localmente)

Perché sia possibile l’evoluzione, la selezione deve operare su una preesistente variabilità genetica; ma per effetto della selezione la variabilità genetica viene ridotta nelle generazioni successive, poiché si trasmettono alla progenie solo gli alleli e i genotipi più adatti all’ambiente.

Ma per adattarsi a un ambiente mutevole, le specie debbono mantenere un livello adeguato di variabilità genetica per rispondere tempestivamente alla mutabile pressione selettiva.

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EFFETTI EVOLUTIVI DELLE MUTAZIONI

1) MUTAZIONI GENICHE: danno origine a nuovi alleli, sono quindi la fonte primaria della variabilità genetica; il loro effetto dipende dal tipo di selezione cui sono sottoposte.

2) DUPLICAZIONI: possono dare origine a nuovi geni, consentendo il cambiamento nel tempo e la complessificazione delle specie.

3) INVERSIONI, TRASLOCAZIONI, FUSIONI-FISSIONI: la riduzione di fecondità degli eterozigoti favorisce l’isolamento riproduttivo e la nascita di nuove specie.

4) ALLOPOLIPLOIDIA:

•può dare origine a molti nuovi geni, avendo un intero genoma “in eccesso”;

•gli allopoliploidi costituiscono nuove specie, dato che gli ibridi fra l’allopoliploide e le specie da cui origina è del tutto sterile;

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L’origine di nuovi geni

L M N

L M M N

Duplicazione

Regione duplicataM

L M M’ N

L M m2 N

L M m1 NL M O N

Mutazioni geniche

Diverse mutazioni geniche

M’: allele funzionale di M

m1, m2: alleli non funzionali di M

O: nuovo gene

Sostanza 1

Sostanza 1

Sostanza 2

Sostanza 2

Sostanza 4Sostanza 3

’: prodotti del gene M

: prodotto del gene O

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ALLOPOLIPLOIDIA: sterilità degli ibridi anfitriploidi

Fecondazione fra il gamete di individuo allotetraploide e uno di una delle 2 specie originarie

MEIOSI ABORTIVE, STERILITA’

Zigote anfitriploide ibrido, vitale

inividuo anfidiploide ibrido, vitale ma sterile

Successive divisioni mitotiche, differenziamento

Alcuni cromosomi sono a 2 a 2 omologhi e possono appaiarsi regolarmente, ma tutti gli altri sono privi di omologia: in 1° divisione meiotica non riescono ad appaiarsi e segregano casualmente

Di conseguenza i gameti sono sbilanciati geneticamente, quindi sterili

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La genetica delle popolazioniLa genetica di popolazione si occupa della frequenza degli alleli nelle popolazioni e del loro andamento nel tempo, quindi studia la variabilità genetica e i fattori che ne influenzano nel tempo i cambiamenti, mirando alla comprensione dei meccanismi genetici alla base dell’evoluzione.

A1 0,5 A2 0,5

A1 0,5 A1A1 0,25 A1A2 0,25

A2 0,5 A1A2 0,25 A2A2 0,25

La genetica formale studia i risultati di singoli incroci fra 2 individui, che, per i geni studiati, possono avere al massimo 2 alleli diversi (se sono eterozigoti); nell’incrocio tra 2 eterozigoti, ciascuno produce metà (0,5) gameti con il 1° allele, metà con il 2°; nella progenie ci si aspetta che un quarto (0,25) sia omozigote per il 1° allele, un quarto sia omozigote per il secondo e metà eterozigote.

La genetica di popolazione studia i risultati di tutti i possibili incroci fra tutti gli individui di sesso opposto della popolazione, immaginando di mettere insieme tutti i gameti dello stesso sesso e di accoppiare casualmente a 2 a 2 i gameti di sesso opposto; per i geni studiati il numero degli alleli diversi può essere qualsiasi, come può esserlo la loro frequenza.

A1

0,2

A2

0,3

A3

0,5

A1 0,2 A1A1 0,04

A1A2

0,06

A1A3

0,1

A2 0,3 A1A2 0,06

A2A2 0,09

A2A3

0,15

A3 0,5 A1A3 0,1

A2A3

0,15

A3A3

0,25Una popolazione si dice polmorfa per un gene, se per esso presenta più di un allele; si dice monomorfa se presenta un solo allele

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Le leggi di Hardy-Weinberg

1° legge di Hardy-Weinberg: le frequenze degli alleli in una popolazione non cambiano passando da una generazione all’altra se:

1) Non c’è selezione 2) Non c’è mutazione 3) Non c’è migrazione

A1

p

A2

q

A3

r

A1 p A1A1 p2

A1A2

pq

A1A3

pr

A2 q A1A2 pq

A2A2 q2

A2A3

qr

A3 r A1A3 pr

A2A3

qr

A3A3

r2

4) La popolazione è infinitamente grande

Se pn è la frequenza relativa dell’allele A1 alla generazione n, quando le 4 condizioni sono rispettate, la popolazione è all’equilibrio (e non c’è evoluzione!) e:

2° legge di Hardy-Weinberg: le frequenze dei genotipi diploidi in una popolazione sono uguali al prodotto delle frequenze degli alleli (se queste ultime sono i coefficienti di un polinomio, le prime sono i coefficienti del quadrato del polinomio ) se:

1) C’è panmissia, cioè se ogni incontro tra i gameti di sesso opposto ha la stessa probabilità

Se p e q sono le frequenze relative degli alleli A1 e A2 in una data generazione, le frequenze relative dei genotipi A1A1, A1A2 e A2A2 della stessa generazione sono, rispettivamente: p2, 2pq e q2

pn+1 = pn; pn+1-pn= p=0

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Mutazione, migrazione e selezione

MIGRAZIONEMUTAZIONE

p=q

Se A2 muta in A1 a un tasso costante per generazione, allora:

Se da una popolazione donatrice, in cui A1 ha una frequenza P, immigra una frazione m della popolazione ricevente per generazione, allora:

p=m(P- p)

Quando p=1, l’allele A1 è fissato nella popolazione; quando p=0, l’allele A1 è eliminato

Quando un allele è fissato e gli altri sono eliminati, la popolazione da polimorfa diviene monomorfa e in essa non sono più possibili variazioni delle frequenze alleliche

L’idoneità riproduttiva (“fitness” – W) di un genotipo (per il genotipo A1A2, WA1A2) è la sua probabilità di sopravvivere e produrre progenie feconda

SELEZIONE

La fitness media di una popolazione è W’=p2WA1A1+2pqWA1A2+ q2WA2A2

La fitness media dell’allele A1 è W’A1=pWA1A1+qWA1A2

La selezione determina un cambiamento delle frequenze alleliche a causa della differente fitness degli alleli:

p=pq(W’A1-W’A2)/W’

Il progressivo cambiamento delle frequenze alleliche può portare ai valori p=0 o p=1

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Variazioni della frequenze alleliche dovute a diversi tipi di selezione

A1A1 A1A2 A2A2 p

Direzionale positiva recessiva

1 1-s 1-s sp2q/(1-sq(2p+q))

Direzionale positiva dominante

1 1 1-s spq2/(1-sq2)

Stabilizzatrice 1-s 1 1-s spq(q-p)/(1-s(p2+q2)

Diversificatrice 1 1-s 1 spq(p-q)/(1-2spq)

s=1-w (per ogni genotipo)= coefficiente di selezione

Bilanciamento fra mutazione e selezione

Per un allele recessivo

p^=(/s)1/2

Per un allele dominante

p^=/s

Se un allele dannoso A1 con coefficiente di selezione s viene introdotto in una popolazione a un tasso costante di mutazione per generazione , sono

raggiunte le seguenti frequenze all’equilibrio p^.

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Effetti dei diversi tipi di selezione sulla variabilità genetica delle popolazioni

Selezione direzionale positiva

Selezione direzionale negativa

Selezione stabilizzatrice

Selezione diversificatrice

L’allele selezionato, per la selezione direzionale, è l’allele azzurro scuro

Equilibrio indifferene

Equilibrio stabile

Equilibrio instabile

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Diversi tipi di selezione: conseguenze evolutiveLa selezione direzionale

Avvantaggia uno dei 2 genotipi omozigoti (A1A1) e svantaggia l’altro genotipo omozigote (A2A2) e il genotipo eterozigote (A1A2) (effetto vantaggioso recessivo per A1, svantaggioso dominante per A2: WA1A1>WA1A2=WA2A2)

Avvantaggia uno dei 2 genotipi omozigoti (A1A1) e il genotipo eterozigote (A1A2) e svantaggia l’altro genotipo omozigote (A2A2) (effetto vantaggioso dominante per A1, svantaggioso recessivo per A2: WA1A1=WA1A2>WA2A2)

L’effetto della selezione direzionale è comunque la fissazione dell’allele avvantaggiato e l’eliminazione dell’allele svantaggiato

La selezione stabilizzatrice

La selezione diversificatrice

Avvantaggia il genotipo eterozigote (A1A2) e svantaggia i genotipi omozigoti (A1A1, A2A2) WA1A2>WA1A1; WA1A2>WA2A2)

Svantaggia il genotipo eterozigote (A1A2) e avvantaggia i genotipi omozigoti (A1A1, A2A2) WA1A2<WA1A1; WA1A2<WA2A2)

L’effetto della selezione diversificatrice è la fissazione di uno dei due alleli e l’eliminazione dell’altro; quale allele venga fissato e quale eliminato dipende dalle frequenze alleliche

L’assenza di selezione

L’effetto della selezione stabilizzatrice è la persistenza di entrambi gli alleli con frequenze all’equilibrio diverse da 0 e 1; il valore di queste frequenze dipende dalle fitness dei genotipi

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Selezione e caratteri quantitativiLa selezione direzionale favorisce una delle 2 varianti estreme:

La selezione stabilizzatrice favorisce i valori centrali

La selezione diversificatrice favorisce entrambe le varianti estreme

se favorisce i minus-varianti la distribuzione del carattere nelle generazioni successive presenterà medie più basse,

se favorisce i plus-varianti la distribuzione del carattere nelle generazioni successive presenterà medie più alte.

la distribuzione del carattere nelle generazioni successive presenterà la stessa media e una varianza più piccola.

la distribuzione del carattere nelle generazioni successive presenterà la stessa media e una varianza più grande...

…fino a diventare, talvolta, una distribuzione bimodale

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La deriva geneticaQuando una popolazione è molto grande (oltre le migliaia di individui) può essere assimilata a una popolazione infinitamente grande: in assenza di altri fattori, le frequenze degli alleli rimangono costanti con il passare delle generazioni

Più piccola è una popolazione, più è probabile che, per caso, le frequenze degli alleli cambino ad ogni generazione: questo fenomeno è chiamato deriva genetica

Le probabilità delle frequenze alleliche alla generazione successiva hanno una distribuzione binomiale (coefficienti delle potenze di un binomio); la variazione della frequenza allelica tra 2 generazioni può essere sia un aumento che una diminuzione; le variazioni piccole, in valore assoluto, sono più probabili di quelle grandi

La deriva genetica porta alla fissazione di un allele e all’eliminazione degli altri; più piccola è la popolazione, più rapido è il processo

Un allele neutrale appena sorto per mutazione in una popolazione di N individui ha una frequenza iniziale 1/2N, una probabilità 1/2N di essere fissato e (2N-1)/2N di essere eliminato

Esempi di cambiamenti casuali delle frequenze alleliche per deriva genetica a partire da p=0,5 fino alla fissazione o all’eliminazione dell’allele azzurro scuro

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probabilità di variazione delle frequenze alleliche da una generazione all’altra per deriva genetica

p=0 p=1/6 p=1/3 p=1/2 p=2/3 p=5/6 p=1frequenza

probabilità 1/64 1/646/64 6/6415/64 15/6420/64

In una popolazione di 3 individui bisessuati- uno A1A1, uno A1A2 e uno A2A2 – p=q=0,5=1/2 se si estraggono casualmente i gameti che portano gli alleli A1 e A2, si avranno nella generazione successiva, sempre di 3 individui, le seguenti frequenze alleliche p di A1con le seguenti probabilità:

La probabilità che un allele con frequenza pi nella generazione i in una popolazione di n/2 individui diploidi assuma alla generazione i+1 la frequenza pi+1 = k/n è la seguente:

n

kpi

k(1-p)n-k in cui n

k= n!/k!(n-k)!

Mentre il valore di p è, per ogni valore di pi, univocamente determinato per segno e per valore, se agiscono come fattori evolutivi la selezione, la mutazione o la migrazione, c’è una distribuzione stocastica di valori, sia in aumento che in diminuzione, se il fattore evolutivo è la deriva genetica.

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L’incrocio preferenziale

L’incrocio preferenziale è una delle modalità di incrocio diverse dalla panmissia

Se, in una popolazione con 2 alleli (A1 e A2) per il gene A, si incrociano tra loro gli individui con lo stesso genotipo (omozigoti A1A1 fra loro, omozigoti A2A2 fra loro, eterozigoti A1A2 fra loro, ad ogni generazione si riduce la frequenza degli eterozigoti.

Generazione i

Generazione i+1

Generazione i+2

A1A1

A2A2

A1A2

Le frequenze degli omzigoti (f(A1A1) ed f(A2A2) sono più alte di quelle attese in base alla 2° legge di Hardy Weinberg, quella degli eterozigoti (f(A1A2)) è più bassa; questo allontanamento dall’equilibrio procede sempre di più con il passare delle generazioni.

f(A1A1)>p2; f(A2A2)>q2; f(A1A2)<2pq

Per calcolare p e q, anche in assenza di panmissia, ci si basa sulle frequenze genotipiche reali: p=f(A1A1)+0,5f(A1A2); q=f(A2A2)+0,5f(A1A2)

Nel caso illustrato (p=q=0,5; autofecondazione), alla generazione i+n f(A1A1)=f(A2A2)=(1-1 /2n)/2; f(A1A2)=1/2n

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Sintesi sugli effetti dei fattori evolutivi

p

0 1

Selezione direzionale svantaggiosa

Selezione diversificatriceSelezione stabilizzatrice

Deriva geneticaMigrazioneMutazione

Selezione direzionale vantaggiosa

Valore di equilibrio stabile per p verso cui la selezione stabilizzatrice fa convergere p

Valore di equilibrio instabile per p da cui la selezione diversificatrice fa divergere p

Fattore evolutivo

Selezione direzionale vantaggiosaSelezione direzionale svantaggiosaSelezione stabilizzatriceSelezione diversificatriceDeriva geneticaMigrazioneMutazione

Effetto sulla variabilità entro le popolazioni

Effetto sulla variabilità tra le popolazioni

-

-+--++

-

--++--

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Selezione senza ricombinazione

A c B1 d

A B2 C d

L’allele neutrale B1 subisce la

stessa variazione di frequenza ad

ogni generazione dell’allele c, fino all’eliminazione: p= -sp2q/W’

Gli alleli B1 e B2 del gene B sono neutrali

L’allele recessivo c del gene C è svantaggiato rispetto all’allele dominante C

Regione invertita

Le uniche combinazioni possibili di alleli per i geni B e C sono c-B1 e B2-C (le combinazioni ricombinanti non sono vitali)

Nella popolazione sono presenti solo 2 combinazioni degli alleli entro l’inversione:

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Picchi adattativi

xxYYzz

xxyyzz

XXyyzz

XXyyZZ

XXYYZZ

xxYYzz

xxyyzz

XXyyzz

XXyyZZ

XXYYZZselezione

Deme

selezione

XXYYZZ

XXYYZZ XXYYZZ

XXYYZZ

XXyyzz

XXyyZZ

xxyyzz

Metapopolazione

XXyyzz

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Specie e speciazione

La specie è un insieme di popolazioni…

… interfeconde al loro interno…

… e reciprocamente tra loro,…

… isolate riproduttivamente rispetto ad altre popolazioni.

La specie è un pool genico potenziale (definizione “biologica” di specie): questa definizione è applicabile solo agli organismi a riproduzione sessuale (gli eucarioti e non tutti), si applica solo tra gruppi di popolazioni che vivono contemporaneamente e comunque presenta situazioni ambigue.

ANAGENESI

n generazioni

CLADOGENESI

n generazioni

La speciazione per cladogenesi richiede che si instaurino meccanismi di isolamento riproduttivo a base genetica.

I meccanismi di isolamento post-zigotico non prevengono la fecondazione ma colpiscono lo sviluppo, la vitalità o la fecondità dell’ibrido.

I meccanismi di isolamento pre-zigotico prevengono la fecondazione.

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Distanze genetiche e relazioni evolutive

È possibile misurare le distanze genetiche fra 2 popolazioni componendo, con appositi indici di distanza, la differenza delle frequenze alleliche fra più geni.

È possibile misurare le distanze genetiche fra 2 gruppi più distanti filogeneticamente (specie diverse) o usando sistemi a evoluzione più rapida (DNA mitocondriale) stimando il numero minimo di mutazioni intercorse dopo la separazione.

distanza

distanza

È possibile, utilizzando le distanze genetiche fra più popolazioni o specie, ricostruire ipotetici alberi filogenetici, p. es. con metodi di massima parsimonia nella stima del numero delle mutazioni intercorse.

Specie 1

Specie 2

Specie 4

Specie 3

Specie 5

1

2

2

6

5

4

3

3