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In questa attività, modellerai le frequenze di due alleli in una popolazione ipotetica in diverse condizioni utilizzando un programma software per fogli di calcolo e perline colorate. Inizia aprendo un nuovo foglio di calcolo. Seguendo l'equazione di Hardy-Weinberg, dove p è la frequenza di un allele dominante A in una popolazione e q è definita come la frequenza di un allele recessivo B, la frequenza di input p dell'allele A nella cella B2 e la frequenza q dell'allele B nella cellula B3. Assegnare il valore 0,5 alla cella C2. Seguendo l'equazione uno meno p uguale a q, inserisci la formula 1-C2 nella cella C3 per calcolare la frequenza q dell'allele B.Le cellule C2 e C3 rappresenteranno il pool genetico utilizzato nei passaggi successivi.
Etichettare le celle E2 e F2 rispettivamente allele uno e allele due. Quindi, inserisci questo codice RAND per la formula casuale nella cella E3. Le formule casuali genereranno nuovi valori ogni volta che il foglio di calcolo viene modificato e l'istruzione IF restituisce la lettera A se il numero generato casualmente è minore o uguale a p e a B se è maggiore di p. Questa funzione simulerà la frequenza di uno degli alleli della nostra prossima generazione.
Seleziona la cella E3 e trascina l'angolo in basso a destra della cella fino a E27 per duplicare la formula in 25 celle, creando un allele per l'altra prole, e inserisci la stessa formula utilizzata nella cella E3 nella cella F3. Aggiungi una terza colonna di dati a partire dalla descrizione del genotipo nella cellula G2 e aggiungi la funzione CONCATENA alla cellula G3 per combinare i due alleli generati casualmente e creare un genotipo. Trascina questa formula verso il basso per 25 celle ed etichetta le celle H2, I2 e J2 rispettivamente AA, AB e BB. Quindi, inserisci una funzione IF come mostrato qui nelle celle H3, I3 e J3. Trascina le formule verso il basso per 25 righe per colonna.
Le formule restituiranno uno se il genotipo in questa riga corrisponde al genotipo nella riga di intestazione e uno zero se il genotipo in questa riga è uno degli altri due genotipi. Quindi, etichettare la cella D28 come SUM, aggiungere la formula alla cella H28 e trascinare la formula alle celle I28 e J28 per ottenere il numero totale di ciascun genotipo. Successivamente, etichettare le celle H30 e J30 A e B, rispettivamente, e marcare il numero di alleli della cella D31.
Aggiungere il codice alle cellule H31 e J31 per ottenere il numero totale di alleli nella generazione simulata, che è due volte la frequenza del rispettivo genotipo omozigote più la frequenza del genotipo eterozigote. Quindi, etichettare la frequenza degli alleli di nuova generazione della cella E32 e aggiungere il codice alle celle H32 e J32 per ottenere il rapporto degli alleli nella generazione successiva. Utilizzando le frequenze geniche generate nel modello matematico che hai appena costruito, regola i valori del pool genico nelle cellule C2 e C3 con quelli di H32 e J32 ed esegui altre 10 generazioni, aggiornando ogni volta il pool genico con la frequenza allelica risultante.
Registra il rapporto tra le due variabili in ogni punto temporale del foglio di calcolo e della tabella e crea un grafico a linee per vedere come cambia una piccola popolazione nel tempo. L'ipotesi sperimentale in questo studio è che le popolazioni più piccole si discosteranno maggiormente dalle frequenze attese di Hardy-Weinberg degli alleli rispetto alle popolazioni più grandi, perché le popolazioni più piccole sono più suscettibili alla deriva genetica. L'ipotesi nulla è che le frequenze alleliche all'interno delle popolazioni non differiranno dalle frequenze attese dell'equazione di equilibrio di Hardy-Weinberg, il che significa che le frequenze alleliche saranno le stesse di generazione in generazione.
Imposta la frequenza del gene A a 0,3 e del gene B a 0,7 ed esegui il modello altre 10 volte, registrando il rapporto dei geni nella generazione successiva nella tabella dopo ogni esecuzione. Quindi, trascinare le formule per le celle più in basso per modificare il modello in modo da includere 100 zigoti ed eseguire il modello altre 10 volte. Dopo l'ultima esecuzione, salvare tutti i dati di lavoro su un dispositivo di archiviazione personale e uscire dal programma per fogli di calcolo.
Per iniziare, trova un partner e poi raccogli una borsa dall'istruttore. Verifica che la borsa contenga perline di due colori diversi e un numero pari di ogni colore. Designare un colore come allele maiuscolo A e l'altro come piccolo a.
L'ipotesi sperimentale per questa simulazione è che le frequenze alleliche non cambieranno nel corso delle 10 generazioni dell'esperimento e si osserverà l'equilibrio di Hardy-Weinberg. L'ipotesi nulla è che l'equilibrio non si vedrà nella popolazione. Si noti la frequenza iniziale nella tabella uno accanto alla generazione zero.
Utilizzando l'equazione di Hardy-Weinberg, calcolare le frequenze genotipiche iniziali della popolazione e annotarle nella prima tabella. Quindi, discuti con il tuo partner le frequenze finali previste per l'allele e il genotipo dopo 10 generazioni di equilibrio di Hardy-Weinberg. Nota questo accanto alla previsione nella tabella uno.
Disegna un paio di perline dalla borsa. Questo rappresenta il genotipo di un individuo nella generazione successiva. Posizionare un segno di conteggio nella colonna appropriata accanto alla prima generazione.
Ora, tenendo ogni coppia di perline fuori dal sacchetto ogni volta, ripeti il disegno 20 volte per riempire la prima riga della prima generazione della prima tabella. Utilizzando i conteggi, calcola la frequenza allelica per quella generazione, ricordando di contare entrambi gli alleli in ciascun genotipo. Prendi nota della nuova frequenza allelica, quindi regola le 100 perline in modo che riflettano la popolazione dopo la prima generazione, aggiungendo e rimuovendo le perline secondo necessità.
Ripeti l'estrazione delle coppie da questa popolazione aggiustata per un'altra generazione di 20 preluzzi, registrando tutte le osservazioni nella tabella uno. Dopo aver calcolato la frequenza allelica per questa generazione, regola nuovamente la popolazione per impostare un sorteggio di terza generazione. Continua a disegnare, calcolare le frequenze alleliche e regolare la popolazione di partenza, fino a quando non sono state registrate 10 generazioni in totale.
Per testare l'effetto di diversi scenari fisici ed ecologici sull'equilibrio di Hardy-Weinberg, prima disegna un foglietto di carta per determinare quale ipotesi di Hardy-Weinberg stai testando. Fai una previsione di ciò che pensi possa accadere nello scenario selezionato prima di iniziare l'esperimento e registrala alla lavagna. Se hai selezionato lo scenario di mutazione, seleziona cinque alleli a caso dal set e sostituiscili con cinque di un terzo colore, B.As maiuscola dell'allele prima, esegui la simulazione estraendo coppie di perline dalla borsa per una generazione di 20 prelievi, registrando i risultati.
Dopo ogni generazione, apporta modifiche per fare in modo che la popolazione iniziale corrisponda alla nuova frequenza allelica come prima. Quindi, sostituisci nuovamente cinque alleli casuali con il nuovo colore e simula la nuova generazione per 20 prelibchi. Se hai scelto il test di accoppiamento non casuale, disegna un allele alla volta invece di due, quindi abbinalo con un altro dello stesso colore estratto dalla borsa.
Come per la simulazione precedente, regolare la popolazione in modo che corrisponda alle nuove frequenze alleliche alla fine della generazione precedente ed eseguire la simulazione per 10 generazioni in totale. Per la condizione di flusso genico, iniziare rimuovendo 10 alleli dalla popolazione e sostituendoli con 10 alleli selezionati casualmente da un altro set di 100 perline. Regola la frequenza degli alleli e ripeti il flusso genico rimuovendo 10 perline e aggiungendo 10 perline da un'altra borsa all'inizio di ogni generazione.
Se hai disegnato una popolazione di piccole dimensioni, inizia semplicemente ogni generazione con 60 alleli invece di 100. Come al solito, regola le frequenze alleliche ogni generazione e registra 10 generazioni. Nella condizione di selezione, prelevare dal sacchetto originale di perline, ma non contare le coppie omozigoti recessive che vengono disegnate quando si calcola la frequenza allelica alla fine di ogni generazione.
Disegna un foglietto di carta per determinare quale ipotesi di Hardy-Weinberg testerai. Ciascuna delle simulazioni verrà eseguita per 10 generazioni. Fai le tue previsioni prima di eseguire le simulazioni e registrale sul tabellone.
Se si dispone del test delle piccole dimensioni della popolazione, eseguire la simulazione standard di Hardy-Weinberg come prima, ma iniziare invece ogni generazione con 30 alleli e non 100. Se hai disegnato l'effetto fondatore con il test di due alleli, inizia la prima generazione estraendo solo cinque paia di perline dalla borsa. Quindi, creando il pool genetico per la seconda generazione, includere solo 50 perline alla frequenza allelica determinata nella prima generazione.
A costituire il pool genetico per la terza generazione e per tutte le generazioni successive, include 100 perline. Per l'effetto fondatore con 10 alleli, dovrai raccogliere una borsa contenente quantità casuali di 10 perline di colore diverso. Designare un nome allelica per ciascuno dei nuovi alleli, quindi calcolare la frequenza allelica iniziale.
Ora, esegui l'esperimento allo stesso modo dell'effetto fondatore con due alleli, estraendo solo cinque coppie a caso per la prima generazione e quindi creando la seconda generazione con 50 alleli e la terza e le successive generazioni con 100. Se hai il disastro naturale con due alleli, dovrai raccogliere una targa di carta dal tuo istruttore. Disegna una linea al centro del piatto.
Prima della prima generazione, versare tutte le perline da una configurazione standard da 100 perline sul piatto e mescolarle in modo casuale, distribuendole uniformemente. Scegli un lato del piatto e prendi tutte le perline da quel lato. Dovresti attingere da questi per creare la prima generazione.
Per la seconda generazione e oltre, regola la popolazione e usa un totale di 100 perline. Infine, se hai selezionato il test del disastro naturale con 10 alleli, dovrai raccogliere un sacchetto contenente 10 perline di colore diverso. Assegna un nome a ogni nuovo allele, quindi posizionali sul piatto e seleziona la metà.
Attingi da queste 50 perle per la prima generazione, quindi calcola le frequenze alleliche per creare una popolazione di 100 in ogni round successivo. Utilizzando le funzioni inserite, calcolare il numero di ciascun allele moltiplicando per due il numero dei genotipi omozigoti e sommando il numero dei genotipi eterozigoti. La frequenza può quindi essere calcolata dividendo il numero dell'allele in questione per il numero totale di alleli.
Immettere i risultati nella tabella. Successivamente, utilizzare l'equazione di Hardy-Weinberg per calcolare la frequenza del genotipo prevista della generazione successiva e confrontare i risultati della simulazione con la frequenza prevista, utilizzando la tabella come guida. Traccia i cambiamenti delle frequenze geniche della popolazione nel tempo che hai registrato nella tabella.
Le frequenze alleliche rimangono quasi le stesse, o un allele diminuisce di frequenza fino al punto di scomparire dalla popolazione? Tracciare i cambiamenti nelle popolazioni dei 25 e dei 100 zigoti con frequenze geniche iniziali di 0,5 per ogni allele. Le popolazioni di dimensioni più piccole o più grandi rimangono più vicine alla frequenza iniziale del pool genetico?
La dimensione della popolazione cambia la frequenza con cui si ottengono i risultati attesi? Si prevede che le frequenze alleliche osservate differiscano leggermente dai valori attesi di Hardy-Weinberg a causa del caso della funzione RAND. Utilizzando linee separate per ogni allele, rappresenta graficamente le frequenze alleliche trovate per l'esperimento originale di Hardy-Weinberg nel corso di 10 generazioni.
Confronta i risultati della classe e verifica se i risultati sono d'accordo. Perché pensi che sia così? Successivamente, sempre utilizzando una linea per allele, rappresenta graficamente i risultati del tuo secondo esperimento, testando le violazioni dell'equilibrio di Hardy-Weinberg, e condividi la tua scoperta con la classe.
Il tuo risultato corrisponde alla tua previsione? Se altri compagni di classe hanno disegnato la stessa condizione, hanno ottenuto lo stesso risultato? Se no, perché pensi che lo sia?
Infine, rappresenta graficamente i risultati del tuo scenario di simulazione della deriva genetica allo stesso modo. Ancora una volta, presenta i tuoi risultati al gruppo e ipotizza perché i tuoi risultati corrispondono o meno alla tua previsione. I compagni di classe con la stessa condizione hanno ottenuto lo stesso risultato?
