Formler

Question 1

Forklar hva dN/dS er og hvordan denne raten reflekterer seleksjonspress.

Answer 1

Dn/ds

Ratioen dN/dS Reflekterer seleksjonstrykk/press på kodende DNA sekvenser. Altså ratio mellom andelen ikke-synonyme (dvs endrer aminosyrefrekvensen) og synonyme substitusjoner. De fleste gener evolverer under relativt sterk negativ seleksjon (dN/dS«1)

En dN/dS ratio på 1 indikerer at det er like mye seleksjonspress for å beholde og endre aminosyresekvensen, indikerer dermed at et gen er under nøytral seleksjon, hvor endringene i aminosyresekvensen ikke påvirker proteinets funksjon. En ratio på mindre enn 1 indikerer at det er større seleksjonspress for å beholde aminosyresekvensen uendret (rensende seleksjon). En ratio på mer enn 1 indikerer derimot at det er større seleksjonspress for å endre aminosyresekvensen (Sterk seleksjon).

• dN/dS = 1: tegn på at genet evolverer under drift (nøytralt), det vil si at
  andelen ikke-synonyme og synonyme substitusjoner er like stor (like mye seleksjonspress for å beholde og endre aminosyresekvensen)
• dN/dS < 1: negativ (purifying) seleksjon, dvs at seleksjon fjerner nye
  proteinendrende mutasjoner i disse sekvensene (større seleksjonspress for å beholde aminosyresekvensen uendret )
• dN/dS >1: positiv seleksjon, dvs at seleksjon favoriserer nye
  aminosyreendringer i sekvensene
• Hvis Dn/ds-forholdet er større enn 1 (Dn > Ds), indikerer det at det er et overflødig av ikke-synonyme substitusjoner, noe som tyder på positivt naturlig utvalg. Dette betyr at mutasjoner som endrer aminosyren, gir en selektiv fordel og blir beholdt i populasjonen over tid.
• Hvis Dn/ds-forholdet er lik 1 (Dn = Ds), antyder det at det er en nøytral evolusjonær prosess. Det betyr at mutasjoner i den genetiske sekvensen ikke gir noen selektiv fordel eller ulempe, og de endrer seg uten påvirkning av naturlig utvalg.
• Hvis Dn/ds-forholdet er mindre enn 1 (Dn < Ds), indikerer det at det er et overflødig av synonyme substitusjoner. Dette tyder på at naturlig utvalg fungerer på å opprettholde kodonsekvensen uten å påvirke den koderte aminosyren.

Question 2

FST kan uttrykkes med følgende ligning: 𝐹𝑆𝑇 = 𝑣𝑎𝑟(𝑝)
𝑝̅ (1−𝑝̅ ). Forklar kort hvordan
FST varierer med forskjeller i allelfrekvens mellom populasjoner

Answer 2

FST
FST måler genetiske forskjeller mellom populasjoner. Altså mål på genetisk divergens. Dette gjør man ved å måle andelen av den totale genetiske variansen funnet mellom to eller flere populasjoner som har resultert fra genetiske forskjeller mellom dem. Kan gi ett resultat fra 0-1, hvor:
- FST = 0 : ingen genetisk forskjell mellom populasjoner
- FST = 1: Populasjonene er fiksert for ulike alleler

Ved økt genflyt vil man forvente at FST er lik eller nærme null, men ved genetisk drift vil man forvente at FST er nærmere 1. Likevekt mellom drift og genflyt vil gi IBD (isolation by distance) som kan gi romlige allelfrekvensgradienter

Question 3

Forklar de ulike termene i likningen Δp = m(pm-p) og med utgangspunkt i
likningen diskuter effekten av genflyt på FST

Answer 3

Migrasjonsrate
- Δp = m(pm-p) er en formel som beskriver hvor raskt genflyt vil eliminere genetiske forskjeller mellom populasjoner. / Endring i allefrekvens i en genreasjon med migrasjon
o Δp beskriver endringen i allelfrekvensen
o m er antall migranter
o pm er allelfrekvens i populasjonen som blir migrert fra (migrer fra)
o p er allelfrekvensen i populajsonen som mottar migranter (migrerer til)
o Dersom m (antall migranter) er høy, så vil endring i allelfrekvensen skje raskt og de to populasjonene vil ha mindre eller ingen genetiske forskjeller.

Question 4

Arvbarhet h2=G/P

Answer 4

H2: Arvbarhet
G: Variansen til en egenskap i populasjonen som er genetisk /Genetiske variasjonen som bidrar til variasjon i egenskapen i populasjonen.
P: Den totale variasjonen av egenskapen, både ikke genetisk og genetisk.

Arvbarhet måler i hvor stor grad et trekk er arvelig/ Defineres som potensiale til en egenskap å nedarves.

For å se hvordan arvbarhet påvirker seleksjonsutfall må man bruke breeders equation Δ𝐳̅ = 𝐡𝟐𝐒. Denne bruker gjennomsnittet til en fenotypisk karakter i foreldregenerasjonenen, for så å se på gjennomsnittet av samme fenotype i avkommene. Avstanden mellom disse gjennomsnittene bli S. Seleksjonskoefisienten beskriver relasjonen mellom fitness og fenotypen.

Hvis H2 (Arvbarhet) = 0, så vil det si at det gjennomsnittet til egenskapen/fenotypiske trekket ikke vil endres i neste populasjon, men jo større H2 er, jo større sannsynlighet for at gjennomsnittet til egenskapen i de neste generasjonene endrer seg så lenge seleksjonskoeffisienten (S) holdes konstant.

Question 5

Seleksjonskoeffisient

Answer 5

Seleksjonskoeffisient
- Seleksjonskoeffisienten (S) er forskjell i relativ Fitness mellom 2 genotyper
- Ved Høy forskjell i absolutt fitness eller relativ fitness mellom populasjoner vil seleksjonskoeffisienten bli høyere og det tar kortere tid før genotypen blir fiksert i populasjonen.

Question 6

Relativ Fitness

Answer 6

• Lavest fitness/høyest fitness
• Fitness i forhold til et annet individ. Fitnessen til en genotyp i forhold til fitnessen til en referanse genotype.

W = w / w_avg

der w er fitnessen til den spesifikke genotypen eller fenotypen, og w_avg er gjennomsnittlig fitness i populasjonen.

Relativ fitness brukes til å vurdere effekten av naturlig seleksjon på genotypers eller fenotypers suksess i en populasjon over tid. Høy relativ fitness indikerer at genotypen eller fenotypen er godt tilpasset miljøet og vil øke i frekvens i populasjonen gjennom naturlig seleksjon, mens lav relativ fitness indikerer at genotypen eller fenotypen er mindre tilpasset og vil reduseres i frekvens eller til og med eliminert over tid.

Question 7

Absolutt Fitness

Answer 7

• 1 - (lav fitness/høy fitness)

Question 8

Hardy Weinberg

Answer 8

Hardy-Weinberg likevekt prinsippet beskriver forholdet mellom allel og genotypefrekvenser. Den defineres slik: 2pq + p2 + q2 = 1. Det er noen forutsetninger for at dette skal gå an:

1. Tilfeldig parring
2. Ingen genflyt (Migrasjon) (Populasjonen må være isolert)
3. Stor populasjon
4. Ingen mutasjoner
5. Ingen naturlig seleksjon

Dens betydning for evolusjonsbiologi er fordi at når en populasjon avviker fra Hardy Weinbergs likevekt indikerer det at populasjonen endrer seg via evolusjon. Når vi da i naturen ser et bestemt avvik fra Hardy-Weinberg, så kan en begynne å diskutere konkret hvilken faktor det er som fører til dette avviket. Så kan man generere noen hypoteser og teste dem, og kanskje konkludere med hva det er som foregår i akkurat denne populasjonen.