Айала, Кайгер - Современная генетика - т.3 (947306), страница 19
Текст из файла (страница 19)
ки, содержащиеся в образцах, пере- 22. Генетическая структура популяций мой этим ферментом. В том месте геля, куда переместился исследуемый фермент, происходит определенная химическая реакция, которую в общем виде можно записать следующим образом: Субстрат — ~ Продукт + Соль— — Окрашенное пятно Достоинство этого метода состоит в том, что по числу и расположению пятен в геле можно судить о генах, кодируюших данный фермент, у каждой содержащейся в выборке особи.
На рис. 22.8 изображен гель, полученный при исследовании фермента фосфоглюкомутазы у двенадцати дрозофил. Локус, кодирующий этот фермент, обозначают символом Рдвь Первая и третья особи вв Эволюция генетического материала Рис. 22.8. Гель, окрашенный после электрофореэв для выявления фермента фосфоглюкомутвзы. Гель содержит образцы тканей от 12 самок ВчговогеВ!)о рвешгооьжшо.
Одно окрашенное пятно в геле соответствует гомоэиготным мухам, в два пятнагвтерозиготным. Перечислим слева направо генотипы всех 12 особей: 1считая слева направо) обладают ферментами с разной электрофоретической подлжностью и, следовательно, разными амннокислотными последовательностями. Это в свою очередь означает, чт.о они кодируются различными аллелями. Обозначим вплели, копирующие ферменты пепввой и 7етьей особей, символами Рдтго и Рут 0' соответственно. Числа в верхнем индексе указывают на то, что фермент, кодируемый аллелем Рйт!Ов, перемещается в геле на 8 мм дальше фермента, кодируемого аллелем Ррт!00. Такие символы широко применяются в электрофоретических исследованиях, хотя иногда для обозначения аллелей, кодирующих различные варианты ферментов, используют буквы, например Я, М и Р (от англ.
и!он!, !нгепвеойа1е и )авг), соответствующие аллелям для вариантов, перемещающихся с малой, средней и большой скоростью. ся аллелем Рят!08. Таким образом, вторая муха гетерозиготна и обладает геноо„р Воопов Молекулы некоторых белков, например фермента малатдегидрогеназы, электрофореграмма которого показана . на рис. 22.9, состоит из двух полипептидных цепей; гетерозиготы при этом дают в геле три окрашенных пятна. Обозначим локус, кодирующий малатдегидрогеназу, символом М1й.
Вторая муха на рис. 22.9 представлена одним пятном и, значит, ее можно рассматривать как гомозиготу; обозначим ее генотип символом Мй04"". Первая муха также гомозиготна и имеет генотип М!й'04"04. У гетерозиготных особей синтезируются полипептидные цепи двух типов — А и В, кодируемые соответственно аллелями МВй'4 и Мй'04. Эти две субъединицы могут сочетаться в молекуле фермента в трех вариантах АА, АВ и ВВ. Этим вариантам соответствуют три окрашенных пятна в геле, что мы и наблюдаем для четвертой мухи на рис.
22.9. Существуют белки, молекулы которых состоят из четырех и даже большего числа субъединиц. Особи, гетерозиготные по локусам, кодируюгцим такие белки, могут давать при электрофорезе по пять и более окрашенных пятен, но принцип, позволяющий по данным элек- Поскольку у первой и третьей особей обнаруживается по одному окрашенному пятну 1рис. 22.8), мы можем заключить, что эти мухи — гомозиготы с Генотипами Рйтгооноо и Ррт108~108 соответственно У второй особи обнаруживаются в геле два пятна. Одно из этих пятен расположено в геле там же, где пятно первой мухи, и следовательно, оно соответствует ферменту, копируемому аллелем Ррт!00; второе пятно находится там же, где пятно третьей мухи,и, значит, оно кодирует- р 1001100 р 100НОВ р 1081!08 Р т1оонов Р !овнов Р !оо!що Р 1001!00 Р 1001100 Р 1!081108 Р !1оо11оВ Р „Во01100 Р „!оо!10о На этой и двух следующих фотографиях движение белка при электрофореэе происходит в направлении снизу вверх.
Рис. 22.9. Гель, окрашенный после злекгрофореза лля выявления фер- мента малатлегилрогеиазы. Гель со- держит образцы тканей от 12 мух Оговордп!и едшиокш1и. Как и па пре- дыдущем рисунке, мухи, которым со. ответствует одно пятно, гомози- готны, однако у гетерозигот обнару- Рис. 2220. Гель, окрашенный после электрофореза для вьпвления фермента кислой фосфатазы. Гель содержит образцы тканей от 12 мух Оговор)гг!а еди!лохм1кв Кислая фосфатаза — димерпый фермент, поэтому гетерозиготы представлены тремя пят- и выявляемые с помощью электрофореза, называются аллоферментами (аллозимами), или электроморфами Электроморфы, одинаковым образом перемещающиеся в геле, могут тем не менее кодироваться разными аллелями, поскольку, во-первых, синонимичные триплеты кодируют одну и ту же аминокислоту и, во-вторых, некоторые аминокислотные замены не изменяют электрофоретической подвижности белков.
Следовательно, электрофорез в геле дает заниженную оценку степени генетической изменчивости популяций, однако, насколько именно занижена эта оценка, в настоящее время не известно. 22. Генетическая структура популяций трофореза судить о генотипе особи, остается тем же. Электрофореграммы, представленные на рис. 22.8 и 22.9, свидетельствуют о наличии двух аллелей в каждом из двух исследовавшихся локусов. Локус, гомозиготный по какому-то аллелю, проявляется как одно и то же пятно для всех особей. С другой стороны, в покусе часто бывает более двух аллелей. Такой случай представлен на рис.
22.10, на котором изображена электрофореграмма фермента кислой фосфатазы у дрозофилы. Варианты ферментов, кодируемые различными аллелями одного локуса пихается по три пятна, поскольку малатдегидрогеназа представляет со- бой димер. Генотипы второй и девя- той мух можно записать как Менов'ов, генотип первой мухи- МА)г'~онов, генотипы четвеьптой, пя- той и шестой мух — ЯЕ,Оголя в и т,д, нами. Все генотипы образованы четырьмя различными аллелямн (88, 9б, 100 и 100) Первая муха слева имеет генотип Асрггввноо вторая — Асрй во~во трезья-Асрйюим четвертая — Аср1г'онов, пятая — Асгооноо и Эволюция генетического материала Полиморфизм и гетерозиготность Таблица 22.7.
Расчет средней полнморфностн четырех популя- ций Число покусов Популяция Полиморфиость полиыорфиых всего 30 30 ЗО ЗО 18/30 = 0,60 15/30 = 0,50 ! 6/30 = 0,53 14!30 = 0,47 Среднее: 0,525 18 15 16 14 Одной из мер генетической изменчивости популяций служит доля полиморфных локусов, или просто полиморфность 1Р) популяции. Допустим, что с помощью электрофореза мы провели исследования генотипа морского червя Р)гогопорхЬ с)гЫ)в, обитающего у побережья Калифорнии, по 30 покусам и установили, что изменчивость полностью отсутствует по 12 локусам и в той или иной мере присутствует по остальным 18 локусам. Тогда мы можем сказать, что популяция полиморфна по 18730 = = 0,6 локусам, или, другими словами, полиморфность популяции составляет 0,6.
Предположим„что мы аналогичным образом исследовалн трн другие популяции Р. сггЫ14 и установили, что для них число полиморфных локусов нз числа тех же 30 равно 15, 16 и 14. Полиморфность этих популяций составляет соответственно 0,50, 0,53 и 0,47. Теперь можно рассчитать среднюю полнморфность по четырем популяциям Р. тгЫЫ: (0,60+ 0,50+ 0,53+ 0,47)/4 = 0,525 1табл. 22.7). Для некоторых целей полиморфность служит удобной мерой генетической изменчивости популяций, но у нее есть два недостатка — произвольность н неточность. Число выявляемых полиморфных локусов зависит от числа изученных организмов в выборке. Предположим, например, что выборка, использованная при исследовании первой популяции Рйогопорял, состояла нз 100 особей.
Если бы выборка включала большее число особей, то могла бы обнаружиться изменчивость по некоторым из 12 локусов, оказавшихся мономорфными по нашим данным. Наоборот, если бы было обследовано меньшее число животных, то полиморфизм по некоторым из 18 локусов мог бы не обнаружиться. Для того чтобы исключить влияние объема выборки, необходимо ввести какой-то критерий полиморфности. Один из таких часто используемых критериев состоит в том, что покус считается полиморфным только тогда, когда частота наиболее распространенного аллеля этого локуса не превышает 0,95.
Хотя при исследовании большего числа особей могут быть выявлены новые вплели, доля полиморфных локусов в среднем изменяться не будет. Однако выбор критерия полнморфности несколько произволен. При использовании разных критериев получаются различные значения полиморфности. Например, если мы используем критерий полиморфности, по которому частота наиболее распространенйого аллеля не должна превышать 98 м то полиморфными оказываются некоторые 22. Генетическая структура популяций Таблица 22.8.
Расчет средней ге.герозиготиосги по четырем ло- кусим Число особей Лов ус гегерозигогиык всего Гсгврозигогиосгв 25/100 = 0,25 42/100 = 0,42 9/100 = 0,09 О/100 = 0 Среднее: 0,19 100 100 100 100 25 42 9 О локусы, казавшиеся мономорфными по 95~-ному критерию (например, локусы, у которых частота двух аллелей составляет 0,97 и 0,03). Кроме того, полиморфность представляет собой неточную меру генетической изменчивости. Это обусловлено тем, что слабополиморфные покусы, т.е. локусы с очень низкой частотой всех аллелей, кроме одного, рассматриваются как равноценные сильнополиморфным локусам, т.е. локусам, для которых близкой величины достигают частоты нескольких аллелей.
Предположим, что в одном локусе находятся два аллеля с частотами 0,95 и 0,05, а в другом — 20 аллелей с частотами 0,05 каждый. Ясно, что генетическая изменчивость по второму локусу намного больше, чем по первому, однако в соответствии с 95;юным критерием полиморфности оба локуса считаются в равной степени полиморфными. Более совершенной мерой генетической изменчивости может служить средняя частота особей, гетгрозиготных по определенным покусам, или просто гетерозиготности (Н) популяции.
В отличие от полиморфностн эта мера генетической изменчивости популяций характеризуется тем, что в ней отсутствуют элементы произвольности и неточности. Гетерозиготность популяции рассчитывается в два приема. Сначала определяют частоты особей, гетерозиготных по каждому покусу, а затем полученные значения усредняют по всем локусам.
![](https://s.studizba.com/z.php?f=/templates/si/i/noavatar.png&w=100&h=100&t=1"){kind=avatar}
