Please note that some of the translations on this page are AI generated. Click here for the English version.
Dans cette activité, vous allez modéliser les fréquences de deux allèles dans une population hypothétique dans plusieurs conditions à l’aide d’un tableur et de perles colorées. Commencez par ouvrir un nouveau fichier de tableur. Selon l’équation de Hardy-Weinberg, où p est la fréquence d’un allèle dominant A dans une population et q est défini comme la fréquence d’un allèle récessif B, la fréquence d’entrée p de l’allèle A dans la cellule B2 et la fréquence q de l’allèle B dans la cellule B3. Attribuez la valeur 0,5 à la cellule C2. En suivant l’équation un moins p égale q, entrez la formule 1-C2 dans la cellule C3 pour calculer la fréquence q de l’allèle B.Les cellules C2 et C3 représenteront le patrimoine génétique utilisé dans les prochaines étapes.
Étiquetez les cellules E2 et F2 allèle un et allèle deux, respectivement. Ensuite, entrez ce code RAND pour la formule aléatoire dans la cellule E3. Les formules aléatoires génèrent de nouvelles valeurs chaque fois que la feuille de calcul est modifiée, et l’instruction IF renvoie la lettre A si le nombre généré de manière aléatoire est inférieur ou égal à p et A B s’il est supérieur à p. Cette fonction simulera la fréquence de l’un des allèles dans notre génération suivante.
Sélectionnez la cellule E3 et faites glisser le coin inférieur droit de la cellule vers le bas jusqu’à E27 pour dupliquer la formule en 25 cellules, créant ainsi un allèle pour l’autre progéniture, et entrez la même formule que celle utilisée dans la cellule E3 dans la cellule F3. Ajoutez une troisième colonne de données commençant par le génotype de description dans la cellule G2, et ajoutez la fonction CONCATENATE à la cellule G3 pour combiner les deux allèles générés aléatoirement et créer un génotype. Faites glisser cette formule vers le bas sur 25 cellules et étiquetez les cellules H2, I2 et J2 AA, AB et BB, respectivement. Ensuite, entrez une fonction IF comme indiqué ici dans les cellules H3, I3 et J3. Faites glisser les formules vers le bas sur 25 lignes par colonne.
Les formules renverront un un si le génotype de cette ligne correspond au génotype de la ligne d’en-tête et un zéro si le génotype de cette ligne est l’un des deux autres génotypes. Ensuite, étiquetez la cellule D28 comme SUM, ajoutez la formule à la cellule H28 et faites glisser la formule vers les cellules I28 et J28 pour obtenir le numéro total de chaque génotype. Ensuite, étiquetez les cellules H30 et J30 A et B, respectivement, et étiquetez la cellule D31 avec le nombre d’allèles.
Ajoutez du code aux cellules H31 et J31 pour obtenir le nombre total d’allèles dans la génération simulée, qui est deux fois la fréquence du génotype homozygote respectif plus la fréquence du génotype hétérozygote. Ensuite, étiquetez la fréquence des allèles de la prochaine génération de la cellule E32 et ajoutez du code aux cellules H32 et J32 pour obtenir le rapport des allèles de la génération suivante. À l’aide des fréquences génétiques générées dans le modèle mathématique que vous venez de construire, ajustez les valeurs du pool génétique dans les cellules C2 et C3 à celles de H32 et J32, et exécutez 10 générations supplémentaires, en mettant à jour le pool génétique avec la fréquence allèle résultante à chaque fois.
Notez le rapport des deux variables à chaque point temporel dans la feuille de calcul et le tableau, et créez un graphique linéaire pour voir comment une petite population change au fil du temps. L’hypothèse expérimentale de cette étude est que les petites populations s’écarteront davantage des fréquences attendues de Hardy-Weinberg des allèles que les grandes populations, car les petites populations sont plus sensibles à la dérive génétique. L’hypothèse nulle est que les fréquences allèles au sein des populations ne différeront pas des fréquences attendues de l’équation d’équilibre de Hardy-Weinberg, ce qui signifie que les fréquences allèles seront les mêmes d’une génération à l’autre.
Réglez la fréquence du gène A à 0,3 et du gène B à 0,7, et exécutez le modèle 10 fois de plus, en enregistrant le rapport des gènes de la génération suivante dans le tableau après chaque exécution. Ensuite, faites glisser les formules des cellules vers le bas pour modifier le modèle afin d’inclure 100 zygotes, puis exécutez le modèle 10 fois de plus. Après la dernière exécution, enregistrez toutes les données de travail sur un périphérique de stockage personnel et quittez le tableur.
Pour commencer, trouvez un partenaire, puis récupérez un sac auprès de l’instructeur. Vérifiez que le sac contient des perles de deux couleurs différentes et un nombre pair de chaque couleur. Désignez une couleur comme l’allèle capital A et l’autre comme le petit a.
L’hypothèse expérimentale de cette simulation est que les fréquences des allèles ne changeront pas au cours des 10 générations de l’expérience et que l’équilibre de Hardy-Weinberg sera observé. L’hypothèse nulle est que l’équilibre ne sera pas observé dans la population. Notez la fréquence initiale dans le tableau un à côté de la génération zéro.
À l’aide de l’équation de Hardy-Weinberg, calculez les fréquences initiales des génotypes de la population et notez-le dans le tableau un. Ensuite, discutez avec votre partenaire des fréquences finales attendues de l’allèle et du génotype après 10 générations d’équilibre de Hardy-Weinberg. Notez ceci à côté de la prédiction dans le tableau un.
Tirez une paire de perles du sac. Il s’agit du génotype d’un individu de la génération suivante. Placez un repère dans la colonne appropriée à côté de la première génération.
Maintenant, en gardant chaque paire de perles hors du sac à chaque fois, répétez le dessin 20 fois pour remplir la rangée de la première génération de la table un. À l’aide des calculs, calculez la fréquence des allèles pour cette génération, en n’oubliant pas de compter les deux allèles dans chaque génotype. Notez la fréquence du nouvel allèle, puis ajustez les 100 billes pour refléter la population après la première génération en ajoutant et en supprimant des billes si nécessaire.
Répétez le tirage des paires de cette population ajustée pour une autre génération de 20 choix, en enregistrant toutes les observations dans le tableau un. Après avoir calculé la fréquence des allèles pour cette génération, ajustez à nouveau la population pour mettre en place un tirage au sort de troisième génération. Continuez à dessiner, à calculer les fréquences des allèles et à ajuster la population de départ, jusqu’à ce que 10 générations aient été enregistrées au total.
Pour tester l’effet de différents scénarios physiques et écologiques sur l’équilibre de Hardy-Weinberg, dessinez d’abord un bout de papier pour déterminer l’hypothèse de Hardy-Weinberg que vous allez tester. Faites une prédiction de ce que vous pensez qu’il pourrait se passer dans le scénario que vous avez choisi avant de commencer l’expérience, et notez-la au tableau. Si vous avez sélectionné le scénario de mutation, sélectionnez cinq allèles au hasard dans l’ensemble, et remplacez-les par cinq d’une troisième couleur, allèle capital B.As avant, effectuez la simulation en tirant des paires de perles du sac pour une génération de 20 pics, enregistrant les résultats.
Après chaque génération, faites des ajustements pour que la population de départ corresponde à la fréquence du nouvel allèle comme auparavant. Ensuite, remplacez à nouveau cinq allèles aléatoires par la nouvelle couleur et simulez la nouvelle génération pour 20 choix. Si vous avez choisi le test d’accouplement non aléatoire, dessinez un allèle à la fois au lieu de deux, puis associez-le à un autre de la même couleur tiré du sac.
Comme pour la simulation précédente, ajustez la population pour qu’elle corresponde aux nouvelles fréquences d’allèles à la fin de la génération précédente, et effectuez la simulation pour 10 générations au total. Pour la condition de flux génétique, commencez par retirer 10 allèles de la population et les remplacer par 10 allèles sélectionnés au hasard dans un autre ensemble de 100 billes. Ajustez la fréquence de l’allèle et répétez le flux génétique en retirant 10 perles et en ajoutant 10 perles d’un autre sac au début de chaque génération.
Si vous avez dessiné une petite taille de population, commencez simplement chaque génération avec 60 allèles au lieu de 100. Comme d’habitude, ajustez les fréquences des allèles à chaque génération et enregistrez 10 générations. Dans la condition de sélection, tirez du sac de perles d’origine, mais ne comptez pas les paires récessives homozygotes qui sont tirées lors du calcul de la fréquence des allèles à la fin de chaque génération.
Dessinez un bout de papier pour déterminer l’hypothèse de Hardy-Weinberg que vous allez tester. Chacune des simulations sera exécutée sur 10 générations. Faites vos prédictions avant d’exécuter les simulations et enregistrez-les au tableau.
Si vous avez le test de la petite taille de population, exécutez la simulation standard de Hardy-Weinberg comme auparavant, mais commencez plutôt chaque génération avec 30 allèles et non 100. Si vous avez dessiné l’effet fondateur avec le test de deux allèles, commencez la première génération en tirant seulement cinq paires de perles du sac. Ensuite, en créant le pool génétique pour la deuxième génération, n’incluez que 50 billes à la fréquence allèle déterminée dans la première génération.
Le patrimoine génétique de la troisième génération et de toutes les générations suivantes comprend 100 perles. Pour un effet fondateur avec 10 allèles, vous devrez collecter un sac contenant des quantités aléatoires de 10 perles de couleurs différentes. Désignez un nom d’allèle pour chacun des nouveaux allèles, puis calculez leur fréquence allélique initiale.
Maintenant, exécutez l’expérience de la même manière que l’effet fondateur avec deux allèles en tirant seulement cinq paires au hasard pour la première génération, puis en créant la deuxième génération avec 50 allèles et la troisième génération et les générations suivantes avec 100. Si vous avez la catastrophe naturelle avec deux allèles, vous devrez collecter une assiette en carton auprès de votre instructeur. Tracez une ligne au milieu de l’assiette.
Avant la première génération, versez toutes les perles d’une configuration standard de 100 perles sur la plaque et mélangez-les au hasard, en les répartissant uniformément. Choisissez un côté de l’assiette et prenez toutes les perles de ce côté. Vous devriez vous en inspirer pour créer la première génération.
Pour la deuxième génération et au-delà, ajustez la population et utilisez un total de 100 perles. Enfin, si vous avez sélectionné le test de catastrophe naturelle avec 10 allèles, vous devrez collecter un sac contenant 10 perles de couleurs différentes. Attribuez un nom à chaque nouvel allèle, puis placez-les sur la plaque et sélectionnez-en la moitié.
Tirez parti de ces 50 billes pour la première génération, puis calculez les fréquences des allèles pour obtenir une population de 100 à chaque tour suivant. À l’aide des fonctions saisies, calculez le nombre de chaque allèle en multipliant le nombre de génotypes homozygotes par deux et en ajoutant le nombre de génotypes hétérozygotes. La fréquence peut ensuite être calculée en divisant le nombre de l’allèle en question par le nombre total d’allèles.
Entrez les résultats dans le tableau. Ensuite, utilisez l’équation de Hardy-Weinberg pour calculer la fréquence attendue du génotype de la génération suivante, et comparez les résultats de la simulation avec la fréquence attendue, en utilisant le tableau comme guide. Tracez graphiquement les modifications des fréquences des gènes de la population au fil du temps que vous avez enregistrées dans le tableau.
Les fréquences des allèles restent-elles presque les mêmes, ou la fréquence d’un allèle diminue-t-elle au point de disparaître de la population ? Tracez graphiquement les changements dans les populations des 25 et 100 zygotes avec des fréquences génétiques initiales de 0,5 pour chaque allèle. Les populations de plus ou moins grande taille restent-elles plus proches de la fréquence initiale du pool génétique ?
La taille de la population change-t-elle la fréquence à laquelle les résultats attendus sont obtenus ? On s’attend à ce que les fréquences alléliques observées diffèrent légèrement des valeurs attendues de Hardy-Weinberg en raison du hasard de la fonction RAND. À l’aide de lignes distinctes pour chaque allèle, représentez graphiquement les fréquences des allèles trouvées pour l’expérience originale de Hardy-Weinberg sur 10 générations.
Comparez les résultats de l’ensemble de la classe et voyez si vos résultats concordent. Pourquoi pensez-vous que c’est le cas ? Ensuite, toujours en utilisant une ligne par allèle, représentez graphiquement les résultats de votre deuxième expérience, testant les violations de l’équilibre de Hardy-Weinberg, et partagez votre résultat avec la classe.
Votre résultat correspond-il à votre prédiction ? Si d’autres camarades de classe ont tiré la même condition, ont-ils obtenu le même résultat ? Si non, pourquoi pensez-vous que c’est le cas ?
Enfin, représentez graphiquement les résultats de votre scénario de simulation de dérive génétique de la même manière. Encore une fois, présentez vos résultats au groupe et émettez des hypothèses sur les raisons pour lesquelles vos résultats correspondent ou non à votre prédiction. Des camarades de classe atteints de la même maladie ont-ils obtenu le même résultat ?
