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Chapter 16

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8 Pages
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Department
Biology
Course
BI111
Professor
Tristan Long
Semester
Winter

Description
Chapter 16: Microevolution: Genetic Changes within Population Microevolution: heritable change in the genetic makeup of a population. 16.1 Variation in Natural Populations • Phenotypic variation: differences in appearance or function that – if based on  heritable information – are passed from generation to generation 16.1a Evolutionary Biologists Describe and Quantify Phenotypic Variation • Quantitative variation: individuals differ in small, incremental ways • Often use the mean and variability to describe populations • Natural selection changes the mean value of a character or its variability within  populations • Qualitative variation: exist in 2 or more discrete states, and intermediate forms are  often absent • Polymorphism: existence of discrete variants of a character (polymorphic traits) • Describe phenotypic polymorphisms quantitatively by calculating the percentage  or frequency of each trait 16.1b Phenotypic Variation Can Have Genetic and Environmental Causes • Under some circumstances, individuals with different genotypes exhibit the same  phenotype • Organisms with the same genotype sometimes exhibit different phenotypes • Only genetically based variation is subject to evolutionary change • Mendel inferred the genetic basis of qualitative traits, such as flower colour in  peas by crossing plants with different phenotypes • A population expressing quantitative traits that have genetic basis can be  selectively bred to change the average value of the trait. This is artificial selection 16.1c Several Processes Generate Genetic Variation • Genetic variation, the raw material molded by micro evolutionary processes, has  two potential sources: the production of new alleles and the rearrangement of  existing alleles • Most new alleles probably arise from small scale mutations in DNA • The rearrangement of existing alleles into new combinations can result from  larger­scale changes in chromosome structure or number and from several forms  of genetic recombination, including crossing­over between homologous  chromosomes during meiosis, the independent assortment of non­homologous  chromosomes during meiosis, and random fertilizations between genetically  different sperm and eggs • More than 10 600combinations of alleles are possible in human gametes, yet fewer  than 10  humans are alive today. So, unless you have an identical twin, it is  extremely unlikely that another person with your genotype has ever lived or ever  will 16.1d Populations Often Contain Substantial Genetic Variation • 1960’s – evolutionary biologists began to use gel electrophoresis to identify  biochemical polymorphisms in diverse organisms. This technique separates 2 or  more forms of a given protein if they differ significantly in shape, mass, or net  electrical charge. The identification of a protein polymorphism allows researchers  to infer genetic variation at the locus coding for that protein • Gel electrophoresis actually underestimates genetic variation because it doesn’t  detect different amino acid substitutions if the proteins for which they code  migrate at the same time 16.2a Population Genetics • Gene pool: sum of all alleles at a gene loci in all individuals • Genotype frequencies: percentages of individuals possessing each genotype • Allele frequencies: relative abundances of the different alleles • Sum of 3 genotype frequencies must equal 1, so much the sum of the two allele  frequencies 16.2b The Hardy­Weinberg Principle Is A Null Model That Defines How Evolution Does  Not Occur • Null models: investigators develop these conceptual models in studies that use  observational rather than experimental data that predict what they would see if a  particular factor had no effect. Null models serve as theoretical reference points  against which observations can be evaluated • Hardy­Weinberg principle specifies the conditions under which a population of  diploid organisms achieves genetic equilibrium, the point at which neither allele  frequencies nor genotype frequencies change in succeeding generations. Their  work also showed that dominant alleles need not replace recessive ones, and that  the shuffling of genes in sexual reproduction does not in itself cause the gene pool  to change o Mathematical model that describes how genotype frequencies are  established in sexually reproducing organisms o According to this model, genetic equilibrium is only possible if all of the  following conditions are met: 1. No mutations are occurring 2. Population is closed to migration from other populations 3. Population is infinite in size 4. Genotypes in the population survive and reproduce equally well 5. Individuals in the population mate randomly with respect to  genotypes • IF these conditions are met, the allele frequencies of the population for  an identified gene locus will never change, and the genotype  frequencies will stop changing after one generation o Microevolution won’t occur o Null model  The Hardy­Weinberg Principle  Mathematical model that predicts genotype frequencies: used as a null/control All models have assupmtions: 1)Random mating 2)Large population size 3)No migration/emigration 4)No selection Is our population @ H­W “equilibrium”? First, we need to calculate the frequency of each allele  Let p=freq. of b allele Let q=freq. of B allele Calculate p & q by summing number of alleles held by all members of population that are  b or B (respectively Then, divide through by total alleles in population (pop. size  x 2, as diploid) Since p + q = 1, and  Alleles segregate independently… Predict frequency of bb genotype Predict frequency of Bb and bB genotypes Predict frequency of BB genotype Do our observed genotype/phenotype frequencies match our predictions? Can I use the HW with more than 2 alleles at 1 loci? 2 Calculate genotype frequencies for n alleles at 1 diploid loci: (p + p1 …+ 1 m*2 n Calculate genotype frequencies for 2 alleles at m diploid loci: (p + p1  2 Calculate genotype frequencies for n alleles at m diploid loci loci:  (p1  p 1 + p ) n m*2 Qualitative vs. Quantitative Traits Qual:  Trait has distinct “states”  Typically monogenic  Follows Mendelian inheritance patterns Quant:  Trait varies continuously,  Phenotype is attributable to 2+ genes, interaction with the environment, or both.  Does not follow Mendelian inheritance patterns  Fre
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