Эволюски – вымышленные раздельнополые диплоидные сериально моногамные животные, продолжительность жизни которых в норме составляет два с небольшим года. По весне, когда начинается сезон размножения, самки и самцы эволюсков образуют пары, в начале лета у пары рождается два детеныша, осенью пара распадается. Родившийся детеныш зимой взрослеет и в следующем году сам участвует в размножении, спустя два года – зимой умирает. Пары эволюсков формируются случайным образом (при образовании пары нет никаких предпочтений ни по возрасту, ни по генотипу, ни по состоянию здоровья), эволюск успевает поучаствовать в двух сезонах размножения. К сожалению, эволюски страдают от болезни Эвола – инфекционного заболевания, передающегося половым путем и при кормлении потомства, приводящего к снижению выживаемости потомства. В паре двух здоровых эволюсков оба остаются здоровыми, в паре двух больных – оба остаются больными, в паре «больной и здоровой» – здоровый тоже заболевает. Дети в больных парах также рождаются больными, в этом случае есть перинатальная смертность. Многолетние наблюдения в большой популяции эволюсков показали, что каждый год в конце лета болезнью Эвола болеет 51% взрослых эволюсков. Ответьте на вопросы, указав ответ в целых процентах (для пп. 1–6), прямо возле ответов приведите краткие расчеты с пояснением решения.
1) Какая доля взрослых эволюсков больна в начале весны, до образования пар?
2) Какова вероятность для здорового юного эволюска встретить здорового партнера в первый же год жизни?
3) Какова вероятность для здорового юного эволюска не заболеть Эволой в течение жизни?
4) Какая доля молодых эволюсков-первогодок будет больна (заразится от родителей)?
5) Какова выживаемость детенышей эволюсков в больных парах? Выживаемость детенышей в здоровых парах примите за 100%.
Через некоторое время Вы обнаружили в этой же популяции эволюсков аутосомную доминантную мутацию верности – если партнеры не умерли зимой от старости, пара эволюсков (у каждого есть мутация) сохраняется на следующий год (то есть, происходит переход от сериальной моногамии к постоянной). На данный момент частота доминантной аллели верности равна 10%.
6) Используя уравнение Харди-Вайнберга, запишите генетическую структуру популяции эволюсков, обозначив аллели «гена верности» как b и B.
7) Используя найденные ранее данные, рассчитайте среднее число потомков за два года для:
7А) пары молодых здоровых верных эволюсков;
7Б) молодого больного эволюска;
7В) молодого здорового, но неверного эволюска.
Указывайте число потомков с точностью до десятых.
8) К чему приведет естественный отбор в этой популяции эволюсков?
Answers & Comments
Ответ:
Давайте відповімо на запитання по черзі.
1) Доля взрослих еволюсків, які хворіють на початку весни, до утворення пар, дорівнює 51%. Інших даних для розрахунків немає.
2) Вероятність для здорового юного еволюска зустріти здорового партнера в перший рік життя дорівнює (1 - 0,51) * (1 - 0,51) = 0,2499 (або 24,99%).
3) Щоб здоровий юний еволюск не захворів на еволу, його потрібно уникати контакту зі зараженими партнерами. Оскільки у кожного партнера 51% шанс захворіти, то для здорового еволюска шанс не захворіти становить (1 - 0,51) * (1 - 0,51) = 0,2499 (або 24,99%).
4) Заразитися діти зможуть від своїх батьків. Якщо обидва батьки є хворими, то дитина заразиться. Тобто, шанс, що молодий еволюск заразиться, дорівнює (0,51 * 0,51) = 0,2601 (або 26,01%).
5) Виживання дітей в хворих парах дорівнює 0, тому що діти народжуються хворими і померли б після народження. В здорових парах виживання дітей приймається за 100%.
6) Використовуючи уравнення Харди-Вайнберга для аутосомних локусів з двома алелями (b і B) і частотою B рівною 10%, можемо записати:
p^2 (близько B) + 2pq (близько Bb) + q^2 (близько bb) = 1
де p - частота B, а q - частота b. За умовою частота B = 10%, отже p = 0,10 і q = 0,90.
Після знаходження p і q, ми можемо визначити частоти BB, Bb і bb.
7) Тепер розрахуємо середню кількість потомків за два роки для різних випадків:
7А) У пари молодих здорових верних еволюсків обидва залишаються живими і вносять своїх дітей в популяцію. Отже, середній потомок = 2.
7Б) У молодого хворого еволюска відсутній алель B, тому він не може мати здорового нащадка.
7В) У молодого здорового, але невірного еволюска є шанс зустріти хворого партнера, отже його внесок у потомство може бути менше, ніж 2.
8) Естественний відбір в цій популяції еволюсків буде сприяти збереженню генів, які зменшують схильність до зараження еволою. Це означає, що частота алель b, яка зменшує шанси заразитися, може зростати в популяції під впливом природного відбору.