Upload
vodan
View
215
Download
1
Embed Size (px)
Citation preview
1
Hundens evolution, genetik och beteende 7.5 hp
HT 2010
Genetik
Linda LaikreZoologiska institutionen/populationsgenetik
Stockholms universitet
Genesis, gennan (grekiska) ursprung, frambringa, alstra
Celler – kroppens byggstenar
DNA=deoxyribonukleinsyra
Generna finns i DNA-molekylen
DNA=deoxyribonukleinsyra
Kromosomer
2nMänniska 46Hund 78Varg 78Katt 38Räv 36Kanin 44Häst 64Bananfluga 8
2
Kromosomparen hos en hund
(2n=78, n=39)
38 par autosomer1 par könskromosomer
Fyra baser utgör informations-enheterna
A – AdeninT – Tymin (U – Uracil)G – GuaninC - Cytosin
Tre baser utgör ett ”kodon”- koden för en aminosyra
Aminosyrorna är proteinernasbeståndsdelar
James D. Watson & Francis H. C. Crick 1953
Maurice WilkinsRosalind Franklin
Nobelpris 1962
Tymin i DNA byts mot uracil i mRNA
3
Den genetiska kodenKodon-tabell. Översättningen från bas-trippel till aminosyra.
Bas 2U C A G
U
UUU FenylalaninUUC FenylalaninUUA LeucinUUG Leucin, Start
UCU SerinUCC SerinUCA SerinUCG Serin
UAU TyrosinUAC TyrosinUAA StopUAG Stop
UGU CysteinUGC CysteinUGA StopUGG Tryptofan
C
CUU LeucinCUC LeucinCUA LeucinCUG Leucin, Start
CCU ProlinCCC ProlinCCA ProlinCCG Prolin
CAU HistidinCAC HistidinCAA GlutaminCAG Glutamin
CGU ArgininCGC ArgininCGA ArgininCGG Arginin
A
AUU Isoleucin Start2AUC IsoleucinAUA IsoleucinAUG Metionin Start1
ACU TreoninACC TreoninACA TreoninACG Treonin
AAU AsparaginAAC AsparaginAAA LysinAAG Lysin
AGU SerinAGC SerinAGA ArgininAGG Arginin
Bas 1
G
GUU ValinGUC ValinGUA ValinGUG Valin Start2
GCU AlaninGCC AlaninGCA AlaninGCG Alanin
GAU AsparaginsyraGAC AsparaginsyraGAA GlutaminsyraGAG Glutaminsyra
GGU GlycinGGC GlycinGGA GlycinGGG Glycin
Animeringar på internsidan
DNA-struktur, packning
Replikation, transkription, translation
Ljunggren, Sjöberg, Åhlin: Liv i utveckling, Natur och Kultur
Mitokondriellt DNA (mtDNA)
Nedärvs från mor till avkommaHaploitOfta använt i evolutionära studier och inom rättsmedicinen
Nukleärt DNA (nDNA)
Nedärvs från båda föräldrarnaI princip alla gener i nDNA
4
Gen: ett avsnitt av DNA som kodar fören viss funktion.
Locus: plats på DNA där en viss gen ligger(plural: loci).
Allel: arvsanlag. Variant av en viss gen.
Genetisk variation: förekomst av alleler.
Heterozygot: två olika alleler i ett visst locus hos en viss individ.
Homozygot: två lika alleler i ett visst locus hos en viss individ.
Genotyp: en individs alleluppsättning i ett viss locus
Fenotyp: det fysiska eller fysiologiskauttrycket av en genotyp hos en individ
Enkla nedärvningsmodeller
Autosomal recessiv: arvsanlaget behövs i dubbel uppsättning (från båda föräldrarna) för att ge fenotypen.
Autosomal dominant: arvsanlaget behövs endast i enkel uppsättning (från den ena föräldern) för att ge fenotypen.
X-bunden recessiv: arvsanlaget sitter på X-kromosomen och behövs i dubbel uppsättning hos honor och enkel uppsättning hos hanar för att ge fenotypen.
X-bunden dominant: arvsanlaget sitter på X-kromosomen och behövs i enkel uppsättning hos både honor och hanar för att ge fenotypen.
Intermediär: Heterozygoten ligger mitt emellan de båda homozygoterna fenotypmässigt
Autosomal recessiv
Autosomal recessivAutosomal dominant
Autosomal dominant
Exempel på dominanta arvsanlag hos hund:MerleHårlöshet (nakenhund)
Exempel på recessiva arvsanlag hos hund:Många ärftliga defekter (t.ex. PRA)
5
Exempel på recessiva arvsanlag:
FrizzleAlbinism
Charles Darwin 1809 - 1882
The Origin of Species 1859
Historik
Darwin´s theory of evolution through natural selection
• Principle of variation. Among individual members of a population there is variation in morphology, physiology, and behavior.
• Principle of heredity. Offspring resemble their parents more than they resemble individuals to which they are unrelated.
Historik
Darwin´s theory of evolution through natural selection
• Principle of variation. Among individual members of a population there is variation in morphology, physiology, and behavior.
• Principle of heredity. Offspring resemble their parents more than they resemble individuals to which they are unrelated.
• Principle of selection. Some variants are more successful at surviving and reproducing than other variants in a given environment. Such individuals are naturally selected.
Historik
6
Darwin:
Naturligt urval, Ja!
Men vilken mekanism gör att avkomman liknar sina föräldrar?
Hur fungerar nedärvningen?
Charles Darwin 1809 - 1882
The Origin of Species 1859
Historik
Mendel: Enskilda, konstanta arvsanlag som i oförändrat tillstånd överförs med könscellerna från en generation till en annan
Grunden: Mendels lagar 1865
1822-1884
Versuche über Pflanzen-Hybride
Historik
Mendels tre lagar
1. Lagen om dominans
AA x aa A~
2. Lagen om segregation
AA Aa aa
A A A a a a
3. Lagen om oberoende fördelning
AaBb AB Ab aB ab
Historik
Darwins och Mendels läror förenades
Grunden för den modernaevolutionsbiologin
Historik
7
Teorin för hur den genetiska sammansättningen hos populationer förändras långt utvecklad innan empiriska
studier var möjliga och DNA had upptäckts
Populationsgenetikens grundare:
Ronald Alymer Fisher 1930 The genetical theory of natural selection
John Burdon Sanderson Haldane1932 The causes of evolution
Sewell Wright1931 Evolution of Mendelian populations
Historik
Valp
Pelle
Märta
Bertil
Fia
Bertil
Lotta
Stamtavla
Pelle
BertilFia Lotta
Märta
Inavelsgrad = ?
Pedigree-analys
Statistisk analys av släktskapsförhållanden i ett stamträd. Sannolikhetsbaserad.
Historik
Vilken genotyp?
Gener är osynliga
Historik
Hur studerar man genetisk variation?
Historik
8
Empiriska studier: Proteinelektrofores
1966Richard Lewontin & John Lee HubbyDrosophila
1966Harry HarrisHomo sapiens
Historik
Laborativa tekniker krävs för att studera genetisk variation
RFLP hos mtDNA“mikrosatelliter”SNP m.fl.
ProteinelektroforesGlucosphosphate isomeras - GPI
Genetiska markörer
Historik
Fylogeni
Evolutionärt samband/relationtaxonimiska enheter (klasser, arter, raser, populationer, osv.)
Genetiken idag
•Molekylär genetik•Evolutionär genetik•Medicinsk genetik•Populationsgenetik•Husdjursgenetik•Beteendegenetik•Bevarandegenetik•Genomik•Neurogenetics•Landskapsgenetik•....
9
Genetisk variation
Förekomst av variation i DNA-molekylens bassekvens
Olika alleler = varianter av en viss gen
A1
A6
A2
A7
A5A4
A3
A7
A1
Genetisk variation– en förutsättning för fortsatt evolution
Genetisk variation nödvändig för
EvolutionAnpassningÖverlevnadBibehållande av biologisk mångfaldMänskligt nyttjande av naturresurserMänskligt nyttjande av domesticerade populationerVilka processer skapar och upprätthåller genetisk variation? När och hur förloras genetisk variation?
• Mutation• Selektion• Migration• Genetisk drift
Mikroevolutionära processer
10
Mutation
Den process med vilken genetisk variation uppstårMycket långsam process vad gäller att skapa ny variationMutationer uppstår sällen och de flesta är negativa för individenVerkar så långsamt att den vanligen saknar praktisk betydelse i avelssammanhang
Slumpmässig förändring av DNA-sekvensen
SelektionVissa fenotyper – och underliggande genotyper – får fler avkommor
än andra. Vissa arvsanlag sprids därmed i högra utsträckning än andra till avkomman.
Local adaptation
Mice inhabiting volcanic lava: dark coats Mice from nearby light-colored granitic rocks:light coats
2 Mc1r alleles:D d differ by four amino acids
DD and Dd:melanicdd: light colored.
Habitat-dependent selection appears strong but asymmetric: selection is stronger against light mice on dark rock than against melanic mice on light rock.
Selektivt uttag• förändrad genetisk
sammansättning• minskad genetisk
variation
11
Selektion för arbete
Selektion för utseende
Naturlig selektion
Husdjurs- och växtförädling
Människan selekterar
Genetisk variationnödvändig för förädling
12
MutationSelektion
MigrationUtbyte av gener mellan populationer.
Genetisk effektiv migration
Inkorsning –migration styrdav människan
Inkorsning –migration styrdav människan
13
Inkorsning – migration styrd av människan
Genetiska aspekter på inkorsning
?
MutationSelektionMigration
DriftSlumpmässiga förändringar av arvsanlagens förekomst. Av rena
slumpskäl förs vissa anlag vidare, andra inte.
Slumpmässig förändring av allelfrekvenser pga begränsad populationsstorlek
BottleneckFoundereffekt