MĂRIMEA EFECTIVĂ A POPULAȚIEI.

STUDENTĂ: CONSTANDACHE IONELA

Universitatea Alexandru Ioan Cuza

Facultatea de Biologie

Master Biodiversitatea si productivitatea ecosistemelor An II

• I. În aproape orice aplicație ce are în vedere

conservarea biologică, mărimea populatională este unul din cei mai importanți parametri de urmărit

• Mărimea populației este un număr de individuali care

actual se reproduc și produc propagarea materialului

genetic la generațiile următoare acesta fiind factorul

determinant pentru variația viitoarelor populații

• Mari îngrijorări aduce mărimea efectivulului populațional- Ne –definit ca mărimea populației care

este așteptată, având în vedere frecvențele alelelor

observate presupunând că o populație de

împerechere a fost aleasă în mod aleatoriu.

• Cunoscând rata de mutație μ este posibilă

calcularea parametrului populațional θ astfel :

θ = 4Neμ

• Ne depinde de mai mulți factori dar însă 3 sunt cei mai

importanți:

1. Variația succesului de reproducere (denumit

uneori ca variația mărimii familiei).

Aici Ne este dat de Ne = 4N / ( 2 + 2)

2 este variația în mărimea populației și N este mărimea

actuală a populației

2. Raporturile sexuale inegale. Atunci când există un număr inegal de masculi și femele activi din punct de

vedere reproductiv. Ne este dat de : Ne = 4NmNf / Nm + Nf

3.Fluctațiile populaționale vor afecta Ne. Mai precis

mărimea efectivului populațional este decis de media

armonică

Ne = n / ((1/N1) + (1/N2) + . . . (1/Nn)) Unde n este mărimea probei si N1,N2......Nn este estimarea mărimii

populației temporale.

Există dificultăți considerabile în aplicarea mărimii

efective populaționale la populațiile reale

(Waples și Gaggiotti 2006).

• În teoriile ecologice se presupune că populațiile tind

să persiste într-un echilibru între extincție și colonizare.

Palm si coordonatorii (2003) au evaluat valoarea variației spațio-temporală genetice, și au estimat Ne din 2 populații de pastrăv maro, Salmo trutta folosind date colectate în peste 20 de ani.

II.

• Într-o populație ideală de N indivizi diploizi, fiecare

generație este constituită dintr-o probă de 2N gameți

ce sunt extrași la întâmplare dintre indivizii viitoarei

generații.

• Așadar fiecare individ din populație este considerat

egal în ceea ce privește capacitatea reproductivă, nu

este nici o suprapunere a indivizilor de la o generație la

alta, înmultirea are loc aleatoriu , și populația rămâne la

o mărime constantă peste timp.

• Gameții sunt selectați aleator astfel niște alele purtate

de gameți, accidental vor fi reprezentați de mai multe

alelele.

Există o varietate de metode prin care populația reală

se poate depărta de populația ideală:

Sex ratio inegală, suprapunerea generațiilor,

succesul reproductiv diferențial, și schimbări în mărimea

populației. Aceste deviații produc abaterea de la

predicțiile bazate pe modelul populației ideale

(Hartl și Clark 1989)

• Pentru orice populație nonideală, numărul său

efectiv reprezentat de Ne, este mărimea populației

ideale care a avut același comportament.

• O definiție mai precisă a mărimii efective a populației

trebuie să fie făcută în mod specific în raport cu un proces ce este dependent de mărimea populației

(Ewens,1982).

• Consangvinizarea dimensiunii efective a populației

este definită în raport cu probabilitatea homozigozității cauzată de strămoșii comuni;

varianța dimensiunii efective a populației este

definită cu privire la frecvența genelor peste timp;

totodată extincția dimensiunii efective a populației

este definită în raport cu alelele pierdute din populație

• Încrucișarea selectivă a mărimii efective a populației

• Depresia consangvinizării este o reducere a fitnessului, care are loc în descendenții împerecherilor între persoane înrudite. Cel puțin două mecanisme sunt cauzatoare de despresia consangvinizării

( revizuit de Charlesworth și Charlesworth, 1987).

• Cel ce este mai ușor de demonstrat este creșterea proporției de locusuri genetice care sunt homozigote pentru alelele rare, recesive cu efecte nocive.

• Aceste alele sunt generate de mutație, și poate persista ca o alelă rară în populații mari deoarece ele în general apar ca heterozigoți, ce nu sunt subiectivi la selecție.

• Există două ocazii când ar fi dorit să se obțină o estimare a

consangvinizării dimensiunii efective a populației.

• 1. O estimare a endogamiei Ne dintr-o populație

netulburate ar putea servi drept punct de referință.

• Depresia endogamiei este de așteptat să apară în cazul

în care Ne a devenit brusc mult mai mic. Estimarea ideală

a NE pentru acest scop ar reprezenta o medie pe termen

lung. Astfel,valoarea Ne, ar fi de dorit să fi fost relativ

insensibilă la schimbările pe termen scurt.

• 2. Într-o populație amenințată sau gestionată.

• O estimare a Ne ar putea fi folosită pentru a evalua

eficacitatea unei strategie de management pentru

reducerea endogamiei, mai ales în cazul în care estimările

Ne din populațiile neperturbate au fost disponibile pentru

comparație.

• În acest caz, estimarea ideală a valorii Ne trebuie să

reflecte starea actuală a populației, și nu istoria sa, înainte

de perturbări.

• Varianța dimensiunii eficiente a populației

• Deriva genetică a fost considerată a fi o forță

importantă în evoluție, deoarece aceasta oferă

oportunități pentru schimbări evolutive în afară de

cele care s-ar produce prin selecție naturală

acționând individual, inclusiv divergența genetică

între populațiile izolate.

• În populații mici, schimbările aleatorii în frecvență

genelor ce apar de la deriva genetică poate reduce efectele selecție

• Sewall Wright (1932) susține că evoluția în cadrul

populațiilor poate deveni extrem de limitată, atunci

când variația genetică devine prinsă într-un echilibru

de forțe selective .

• Echilibrul de forțe selective poate preveni formarea

de combinații noi de gene, și potențial avantajoase

• Extincția Dimensiunii efective e populației

• Extincția alelelor de la o populație este ireversibilă

dacă nu există efectiv surse pentru a le reface.

METODE PENTRU ESTIMAREA MĂRIMII EFECTIVE A POPULAȚIEI

1. Metoda temporală

• Waples (1989) a oferit o sinteză generală a metodei temporale, și a testat performanțele sale prin

simulări .Variabila așteptată din frecvența alelei,

E(F) peste t generații dintr-o populație variabila

dimensiunii efective Ne este

• Au fost propuse câteva formule pentru combinarea

datelor de la mai multe alele la un singur locus. Chiar daca nici o altă metodă nu pare să funcționeze

bine în toate situațiile, Nei și Tajima (1981) au

estimat, că Fc pare a fi, în general, de încredere,

unde K este numărul de alele dintr-un locus, x1 este frecvența a alelei ith din proba colectată la

generația 0, și yi este frecvența alelei ith în proba

colectată la generația t .

2. Estimările Ne pe baza secvențelor de ADN

• Descrierea variațiilor genetice în ceea ce privește

diferențele secvențiale a ADN-ului, mai degrabă a

condus prin frecvențele alelelor la dezvoltarea de

modele corespunzătoare " genelor genealogice " în populația genetică (revizuită de către Hudson,

1990).

• Într-un pedigree care urmărește descendenții

strămoșilor, pedigre-ul de gene individuale pot fi de

asemenea urmărite.

3. Migrația

• Migrația este importantă atât ca proces ecologic cât și

ca un proces genetic populațional. Ea are ca efect

ecologic imediat asupra modificării mărimii populației sau

a densității. Colonizarea de noi habitate și recolonizarea

habitatelor ocupate anterior sunt de asemenea

consecințe directe ale migrației. Un mare efect genetic

populațional este că migrația reusește să reducă

divergența genetică între populații, care ar putea în caz

contrar să apară ca rezultat fie al derivei genetice sau al

selecției naturale.

• CONCLUZII

• Deriva genetică și migrația funcționează într-

un interval de timp, și sunt importanti determinanți atât a

viabilităii imediate și a potențialului de adaptare pe

termen lung a speciilor.

• Deriva genetică în populațiile mici poate duce la

depresia consangvinizării și pierderea potențialului

adaptiv. Cu toate acestea, deriva genetică poate juca, de asemenea un rol pozitiv în crearea de oportunități noi

pentru schimbările evolutive.

• Deciziile de management ar trebui să se bazeze pe oconștientizare atât a rolurilor pozitive și negative pe

care deriva genetică și migrația le pot juca.

•