等位基因頻率

高中生物遷移、隨機交配、存活選擇,以及可選的、使用固定種子的有限族群等位基因抽樣

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關於此實驗

逐代追蹤一個雙等位基因族群,並區分選擇、遷移和遺傳漂變的影響。檢視哈迪-溫伯格平衡下的基因型期望值,同時測試哪些過程會改變等位基因頻率。

學習目標

  • 根據等位基因頻率計算預期的基因型比例。
  • 說明基因型適合度如何改變其對繁殖的貢獻。
  • 比較確定性的頻率變化與使用不同隨機種子的有限族群抽樣。

使用方法

  1. 1按照初始適合度值逐代推進。
  2. 2選擇中性繁殖,並驗證等位基因頻率保持不變。
  3. 3僅選擇遷移,並追蹤族群頻率向遷入者頻率靠近的過程。
  4. 4啟用遺傳漂變,比較不同隨機種子的結果,並測試適合度全部為零的繁殖族群。

模型

遷移會在選擇發生前改變繁殖等位基因庫。
平均適應度會為隨機交配產生的基因型賦予權重。
當平均適應度為零時,選擇後的等位基因頻率未定義。

假設

  • 每一步都會先按一定比例混入遷入者的等位基因,再計算隨機交配下的基因型期望值,最後套用相對存活適合度。
  • 所選的 A 頻率會將 AA 中的兩個 A 拷貝都計入,並將 Aa 中的拷貝各計為一半。啟用有限族群遺傳漂變後,下一代會透過有放回抽樣,獨立抽取 2N 個基因拷貝。
  • 此圖顯示的是下一次遷移事件發生前,根據目前等位基因頻率計算的基因型預期比例,而不是有限族群中觀察到的基因型數量。
  • 模型中沒有突變,也沒有明確的年齡結構。相對適應度值皆為非負數;總適應度為零的繁殖族群不會產生後代。
  • 繁殖失敗後,後續世代將維持未定義狀態。只有在設定的世代步驟中發生失敗之前,遷移才能補充缺少的可存活等位基因。

在課堂上試試這個實驗

  1. Q1為什麼中性的隨機交配會改變基因型比例,卻不改變等位基因頻率?
  2. Q2遷移能否引入一種之後會受到選擇青睞的等位基因?

常見問題

基因型圖表是否統計了實際採樣的個體?

不。圖表中的面積表示根據目前等位基因頻率計算的哈代-溫伯格平衡預期值。

為什麼軌跡會停止,而不是變為零?

平均繁殖適合度為零代表不存在子代族群。若將等位基因頻率設為零,就會錯誤地表示一個僅含 a 等位基因的族群仍然存活。