В демоверсии 2024 ЕГЭ по биологии составители заданий нам показали, что теперь помимо задач по цитологии, молекулярной биологии и генетике, сдающих биологию еще ждет абсолютно новый формат задач по полуляционной генетике на Закон Харди-Вайнберга.
Данная задача может попасться в 27 линии
Правильно решив задачу можно получить 3 превичных балла!
Давайте вспомним формулировку закона и поэтапно научимся решать новую задачу на максимальный балл
В основе популяционной генетики, изучающей генотипы живых организмов без использования скрещиваний, лежит закон Харди-Вайнберга. Его сформулировали независимо друг от друга двое ученых в 1908 г.
Уравнение Харди-Вайнберга представляет собой математическую модель, объясняющую, каким образом в генофонде популяции сохраняется генетическое равновесие.
Частоты генов в популяции из поколения в поколение не меняются, если популяция удовлетворяет следующим условиям:
-отсутствуют мутиции
-не действует естественный отбор
-обеспечивается свободное скрещивание особей (панмиксия)
-отсутствует миграция
-большая численность популяции
В реальных условиях соблюдение вышеперечисленных условий невозможно, т.к. не существует абсолютно "идеальной" популяции, но с некоторым приближением закон Харди-Вайнберга можно использовать для оценки частот генов и генотипов.
Итак, введем обозначения:
p(A) - частота (доля) доминантного аллеля (А)
q(a) - частота (доля) рецессивного аллеля (а)
Сумма частот аллелей равна 1 (или 100%)
p(A)+q(а)=1
Используя таблицу найдем частоты генотипов в популяции:
Если свести полученные данные в одно выражение, мы получим математическое уравнение, которое и является
УРАВНЕНИЕМ ХАРДИ-ВАЙНБЕРГА
Может встречаться формулировка не по отношению к генотипам, а по отношению к аллелям: частоты доминантного и рецессивного аллелей в популяции будут оставаться постоянными в ряду поколений при соблюдении ряда условий. То есть значений p и q не будут изменяться из поколения в поколение.
Если генетическая структура популяции соответствует уравнению, то про нее говорят, что она находится в сотоянии генетического равновесия.
Таким образом, закон Харди-Вайнберга позволяет рассчитать частоты аллелей и генотипов в популяции, что является важной ее характеристикой, так как именно популяция рассматривается как единица эволюции.
Практическое применение закона:
-в селекции (оценка перспективности селекционного материала для закрепления признака)
-в экологии (оценка влияния антропогенных факторов на увеличение скорости мутации)
-в медико-генетических исследованиях (изучение частот наследственных заболеваний человека)
Перейдем к решению задач!
ЗАДАЧА 1
В популяции дрозофилы доминантный ген прямых крыльев имеет частоту 60%. Определите долю мушек, имеющих изогнутые крылья, если популяция находится в состоянии генетического равновесия.
Дрозофилы с изогнутыми крыльями имеют генотип аа, их доля в популяции по уравнению Харди-Вайнберга составляет q2.
Из условия задачи известна частота доминантного гена:
p(A) = 60% (0,6)
Найдем частоту рецессивного аллеля:
q(a) = 1 - 0,6 = 0,4
Найдем долю особей с рецессивным генотипом:
q2(aa) = 0,4 в квадрате = 0,16 (16%)
Ответ:
| доля мушек с изогнутыми крыльями 16%.
ЗАДАЧА 2
В островной популяции доля лисиц с рыжей шерстью (доминантный признак) составляет 91%. Определите количество лисиц, гетерозиготных по гену белой шерсти, если общая численность популяции составляет 7000 особей.
Лисицы с рыжей шерстью имеют генотипы АА и Аа, их соотношение пока неизвестно. Лисицы с белой шерстью имеют генотип аа, найдем их долю в популяции:
q2(aa) = 100%-91% = 9% (0,09)
Найдем частоту (долю) рецессивного аллеля:
q(a) = квадратный корень из 0,09 = 0,3
Найдем частоту доминантного аллеля: p(A) = 1 - q(a) = 1 - 0,3 = 0,7
Найдем долю гетерозигот: 2pq(Aa) = 2 • 0,7 • 0,3= 0,42
Найдем количество гетерозигот, умножив их долю на численность популяции:
0,42 . 7000 = 2940
Ответ:
| количество гетерозиготных лисиц 2940 особей.