Multipla alleler och evolution Labbrapport

KURS:   biologi 1
Sammanfattning: 

Arter och populationers egenskaper utvecklas och förändras ständigt, och detta är vad vi kallar för evolution. Alltså genom mutationer, utbyte av gener mellan arter, naturligt urval och genetisk drift är genpoolen i ständig förändring. Genom att nya gener tillförs populationen och gamla gener sorteras bort ökar den genetiska basen som är nödvändig för en populations överlevnad. Med förståelse för dessa komplexa relationer i denna laboration enbart på hur samspelet mellan multipla alleler samspelar i eukaryota celler, vilken påverkan dessa har på hur egenskaper uttrycks hos avkomman samt hur populationens genpool påverkas på sikt. Laborationen fokuserar med andra ord på genernas roll i evolutionen och görs detta genom att låta 3 olika färger av pärlor i exakt lika många antal representera 3 olika alleler av samma gen, de kodar med andra ord för olika egenskaper hos individen. De olika allelerna har följande egenskaper:

S= skadlig och dominant allel = RÖD

l= letal och recessiv allel = BLÅ

r = ofarlig och recessiv allel = GRÖN

Dessa pärlpar representerar genens homologa kromosompar hos populationens individer, eftersom allelerna har olika egenskaper leder olika kombinationer till följande resultat:

v  individen överlever (homozygot av gröna pärlor, eller heterozygot)

v  individen dör (homozygot av blå eller röda pärlor, en så kallad letal kombination)

De som dör plockas bort, och samma antal pärlor läggs till i den gemensamma genpoolen med de överlevande pärlorna, dessa pärlor symboliserar nya individer som tillkommit till populationen utifrån.  Denna procedur upprepas 9 gånger för att producera 9 generationer.

Syfte: 

Laborationen går ut på att studera hur variationen av multipla alleler kan påverka populationsstorleken på lång sikt i generationer.

Teori: 

En Individ kan vara homozygot eller heterozygot. Homozygot betecknar en individ med två likadana alleler av en gen medan heterozygot är dess diverse då en individ har två olika alleler av en gen. Om en individ är homozygot för den skadliga (S) eller letala (l) så dör den. Om en individ är homozygot eller heterozygot för den ofarliga (r) så överlever den.

Hypotes: 

Enligt evolutionsteorin där de starkaste överlever vilket i detta fall är de individer som inte är homozygoter för någon av de två farliga allelerna. Då två av tre möjliga alleler är skadliga samtidigt en blandning av de två krävs för att kombinationen skall vara letal innebär det att de flesta individer från början kommer att vara heterozygoter av någon form. Alltså antalet röda och blå alleler kommer att minska, men på grund av att de skadliga från början utgör ca 0,66 av den ursprungliga genpoolens samt de kontinuerligt tillagda allelerna men jag antar att 9 generationer kommer inte att vara nog för att eliminera de skadliga generna ut populationen.

Materiel:

·         339 pärlor i tre olika färger (133 till varje färg)

·          linjal

·          några bägare

Utförande: Vi började laborationen med att läsa igenom instruktionerna grundligt och försöka gå igenom hela labben, så att vi har en tydlig tanke av hela experimentet. Därefter hämtades material som skulle komma att användas under laborationen och detta för att underlätta arbetet.

Stage A

Experimentet börjades med att tilldela respektive allel en utav färgerna enligt följande: S= skadlig och dominant allel = RÖD

 l= letal och recessiv allel = BLÅ

 r = ofarlig och recessiv allel = GRÖN

laddades 399 stycken pärlor av respektive färg i en bägare, för att samtliga alleler skulle ha samma typ av utgångsnivå kontrollräknade. Alltså 133st av pärlorna var röd och betecknar som (s) och 133st var blåa och betecknar som(I) samt 133st var grön och betecknar som (r).  För att samtliga alleler skulle ha samma typ av utgångsnivå kontrollräknades varje färg tre gånger för att minska en möjlig misstaget.

Stage B

I detta steget skulle vi skapa den första populationens genpool viket skedde genom att slumpmässiges, utan att titta i bägare plockades upp 50 pärlor. Där var och en av dessa pärlor representerar någon av de tre multipla. Antalet skadliga och letala alleler noterades i tabellen nedan vid generation noll.

Stage C  

Detta steget gjordes genom att ta upp två pärlor utan att titta där varje pärlaspar symboliserar en individs allel kombination i ett homologt kromosompar gällande den eventuellt skadliga eller letala genen. Genen uttrycks och de möjliga varianterna samt konsekvenserna av dessa är följande:

Röda skadliga och alleler = letal kombination

Blåa skadliga och dominanta alleler = letal kombination

Gröna ofarliga och recessiva alleler = Individen överlever

Det homologa paret har en kombination av någon av färgerna = individen överlever.

De slumpmässiga valda kombinationer som är letala läggs i en bägare och de överlevande i en annan. När samtliga pärlor gåtts igenom och lagts i någon av bägarna sen räknades antalet letala kombinationer och för in antalet i tabellen.

Stage D

I detta steg räknades det totala antalet pärlor som de letala paren består av och har tagit bort dessa eftersom de symboliserar döda individer. Sedan tar vi återigen utan att titta samma antal pärlor från det bägare som från början hade 399 pärlor. Dessa läggs sedan i bägaren för den gemensamma genpoolen med de överlevande pärlorna, så att antalet pärlor i detta glas återigen är 50. För varje död allel togs homozygot slumpvis nya alleler in i populationen, som representerade nya individer som kom utifrån. Det nya antalet letala och skadliga alleler noterades i generation 1.

Stage E

Detta följs av att åter räknades det totala antalet röda respektive blå pärlor som finns i genpoolen och fylldes i detta i tabellen under generation 1. När alla generationer var färdigproducerade gjordes en tabell för att se om man kunde se något samband.

OBS ! Samma procedur upprepades för att skapa generationerna från 2 till 9.

Resultat:

Resultatet stämmer bra med min hypotes. Denna laboration förklara tydliggör hur evolutionen fungerar eftersom individer med letala kombinationer helt enkelt inte överlever, vilket leder till att en minskning av de skadliga generna redan kan ses under 9 generationer. I många fall är det kanske mer komplext hur evolutionen sker gällande egenskaper, dels då fler faktorer spelar in och dels då individerna kanske inte dör eller överlever som en direkt följd av att vara homozygot gällande en specifik allel, utan de kanske snarare blir svarare eller starkare på grund av detta och därav får mer och i sin tur starkare avkomma. Genom att se på resultatet vi kan se sker både upp och nedgångar gällande antalet skadliga samt letala alleler i genpoolen samt gällande antalet letala kombinationer i varje generation.

Generation	0	1	2	3	4	5	6	7	8	9
Antal (S) och (l) alleler i varje generation	S:13 I:19 SI:32	S:11 I.18 SI:29	S:13 I.13 SI:26	S:9 I:15 SI:24	S:10 I:14 SI:24	S:8 I:13 SI:21	S:7 I:14 SI:21	S:9 I:11 SI:20	S:6 I:6 SI:12	S:10 I:6 SI:16
Antal letala kombinationer (individer)	5	4	4	1	2	1	3	4	2	1

Genom detta tabell blev det tydligt att det trots både upp och nedgångar skedde en stadig nedgång av både antalet negativa alleler i genpolen och av antalet letala kombinationer. Att denna nedgång gäller båda typer av de aktuella allelerna stärker resultatets sanningschans ytterligare, och sammanfattningsvis bekräftar detta resultat mycket förenklat evolutionsteorin.

Felkällor: 

Först och främst är att pärlan hade räknats fel. Totalt var det 399 pärlor, och när det var fastställt vilka individer som var letala vid varje ny generation kanske pärlan hade hamnat i fel bägare vilket hade gjort att döda individers alleler blandats med de andra individerna. Detta skulle ha gjort att det var större risk att fler letal och skadade alleler kom in i populationen än recessiva.

Slutsats:

Laborationen visa oss att evolutionen är en process som aldrig stannar alltså utan evolutionen skulle allting vara som det var för flera miljoner år sedan. Genom mutationer, utbyte av gener mellan arter, naturligt urval och genetisk drift är genpoolen i ständig förändring. Genom att nya gener tillförs populationen och gamla gener sorteras bort ökar den genetiska basen som är nödvändig för en populations överlevnad. För att kontrollera vilka olika allelpar som var möjliga gjordes ett korsningsschema.

	s	l	r
s	ss	sl	sr
l	sl	ll	lr
r	sr	lr	rr

Som vi känt är SS och ll letala kombinationer och det innebär att individen får den skadliga och dominerande allelen och därmed blir sjuk. I vilken utsträckning denna sjukdom påverkar individen vi kan inte vetta, men det är rimligt att den enligt det naturliga urvalet i någon mån gör individen mindre livskraftig. Dessa typer av alleler alltså ha en mycket negativ inverkan eftersom dess dominans gör att det räcker att vara heterozygot för att individen skall drabbas av sjukdomen. Detta visar tydligt hur viktigt detta regelbundna tillskott av ”nya” gener alltså antalet skadliga alleler minskade med varje ny generation. Denna evolution och det naturliga urvalet i stor del har slutat gälla människor eftersom de ofta kan överleva på grund av sjukvård. Med den nuvarande sjukvården som förbättras ständigt så räddar vi fler genetiskt skadade individer och även dessa kan leva ett fullt och normalt liv och föröka sig. Detta leder till fortsatt spridning av de skadliga generna och är naturligtvis positivt för individen som har lika rätt och leva som någon annan trots sitt skadliga arv. Men det innebär även att de genetiska sjukdomar som i en naturlig miljö kanske hade blivit ovanligare genom det naturliga urvalet fortfarande går i arv. Tills nu anses dessa sjukdomar som mutationer men frågan hur detta kommer att påverka oss i framtiden? kommer de olika mutationer och fosterdöd börja öka. Många frågor kan inte besvaras nu men, kunskapens framgång kan tydligt göra svaren i framtiden.