当前课程知识点：现代生物学导论 > 第九讲 生物演化的介绍 > 9.4 改变种群中等位基因频率的机制 > 9.4 改变种群中等位基因频率的机制
当然Hardy-Weinberg定律描绘了一种假想的不会演化的种群
但是在真正的种群中呢，随着时间的推移
等位基因和基因型频率是不断变化的
下面5种情况中的一种没有发生变化时，等位基因频率就会发生变化
这5种情况是：（1）没有突变
如果突变改变等位基因或者某个基因被复制或删除
基因库就发生了改变
（2）随机交配。
如果一部分个体倾向于和种群中某部分个体交配
比如它们的邻居或亲戚，那么随机的配子组合不会出现
基因型的频率也会改变
（3）没有自然选择
不同个体间基因型不同，导致生存率和繁殖率的不同
这也会改变等位基因频率
（4）非常大的种群数量
如果种群数量越小，那么在世代交替的过程中
等位基因频率很容易被改变
我们后面讲到的基因漂移就是这样
（5）没有基因流动
从种群中移出或移近等位基因，都会改变等位基因频率
因为这些改变，肯定会导致演化的发生
这在自然界中的种群中是非常常见的
这个公式对于判断种群是否演化有帮助
在医学上也可以帮助判断一个种群中携带一种特定的等位基因的频率
我们举个例子
假如一种编码细胞表面受体蛋白的基因，CCR5发生了突变
这个等位基因是隐性的，可以保护人体不受HIV病毒感染
在瑞典的一个小镇中，这种等位基因的频率是20%
那么现在我们来计算一下这个小镇中对HIV病毒免疫的人群的比例是多少
因为这种等位基因是隐性的
所以有两个拷贝的纯合体才能对HIV病毒免疫
q为20%，即0.2，那么纯合体的几率为q2=0.04
即4%的人口对HIV病毒免疫
如果需要计算这个小镇中有多少人是杂合体呢
因为我们知道q=0.2,则p=0.8
那么杂合体就是2pq=0.2x0.8x2=0.32
即有32%的人口是杂合体
我们前面讨论的Hardy-Weinberg定律中
5种情况中的任何一种改变都会有可能导致演化的发生
因为突变的几率较低
所以在世代交替中改变等位基因频率的可能也较小
随机交配虽然会影响纯合体和杂合体基因型的频率
但是对基因库的等位基因频率没有影响
自然选择、基因漂移和基因流动都可以改变种群中的等位基因频率
我们将在下一节中讨论自然选择
在这里先讨论基因漂移和基因流动
基因漂移指的是由于几率原因导致种群中
特别是小种群中的等位基因频率在世代间的波动
基因漂移我们介绍2种机制：奠基者效应和种群瓶颈效应
我们举例来说明
奠基者效应指的是一个种群中一小部分个体从种群中分离出来
到达一个新的地方建立一个新的种群
这个新的种群的等位基因频率和原来种群的等位基因频率发生了很大的变化
比如像这个图中，在一个岛屿上呢存在一个种群
其中某个基因座一共有两种不同的等位基因
我们用红色和棕色来表示
在原来的种群中，棕色的等位基因占大多数
有一天一部分个体决定离开这里到一个新的地方去
其中呢红色的等位基因较多
这部分个体到达了一个新的岛屿并在那里安居下来
经过几代的繁衍，红色的等位基因在新种群中占多数
那么举一个例子，在1814年
有15个英国殖民者在大西洋中的小岛建立了新的殖民地
其中的一个人携带了隐性的等位基因
这种等位基因的纯合体会导致逐步失明
到了1960年，这个小岛上240个人中，有4个患有逐渐失明症
等位基因的频率发生了变化
种群瓶颈效应指的是突发的环境变化比如火灾或洪水导致种群数量急剧减少
有的等位基因在存活下来的种群中占多数
而有的等位基因在存活下来的种群中占少数
为什么叫做瓶颈效应，因为种群好像经过了一个瓶颈一样减少了数量
还是以前面的岛屿上的种群为例子
这个种群中棕色等位基因多于红色等位基因
某天突然爆发海啸，导致种群急剧减少
存活下来的种群中红色的等位基因占多数
经过几代繁衍以后，新的种群中红色等位基因占多数
加拉帕斯群岛上的象龟就是一个很好的例子
群岛中最大的岛屿伊莎贝拉岛屿中生活着几个种群的象龟
居住在火山坡的种群多样性比居住在岛屿其他地方的种群多样性要小很多
根据DNA比对分析发现，距今10万多年以前
由于火山爆发导致居住在火山坡的种群急剧减少
从而导致种群多样性减少
所以，基因漂移可能对种群有4种影响
（1）基因漂移对于小种群的影响很大
（2）基因漂移通过随机的方式改变等位基因频率
（3）基因漂移可以导致种群中遗传差异的减少
（4）基因漂移有可能使有害的等位基因长久存在下去
基因流动指的是一个等位基因在一个物种的基因库中传递
即从一个种群传递到另一个种群
导致呢两个种群等位基因的频率发生变化
比如像这个图上展示的，蓝色鸟类和红色鸟类都属于同一个物种
但居住在不同的地方，是两个种群
其中一个种群的部分个体进入另一个种群并产生后代
改变了两个种群等位基因的频率
基因流动可以把一些有益的等位基因引入到一个种群中
从而增强了这个种群对当地环境的适应能力
举例，基因流动已经使得对杀虫剂产生抗性的家蚊在世界各地的广泛分布
这种蚊子是脑膜炎、荨麻疹等疾病的载体
科学家们根据不同地区的家蚊的等位基因的特点进行研究发现
在较早的种群中呢
这些等位基因在种群中的增加是因为它们具有杀虫剂的抗性
这些等位基因然后流动到新的地区
在那里由于自然选择的原因导致其等位基因频率的增加
-1.1 生物学的基本主题
-1.2 科学方法
--1.2 科学方法
-1.3 如何正确地评价科学结果
-1.4 施一公老师和不同院系本科生座谈（上）
-1.5 施一公老师和不同院系本科生座谈（下）
-课前小短片
--课前短片
-2.1 元素和化学键
-2.2 水和生命
--2.2 水和生命
-2.3 碳和生命的分子多样性
-2.4 大生物分子
-2.5 营养以及身体健康
-第二讲小测验--作业
-课前小短片
--课前小短片
-3.1 细胞的结构和功能
-3.2 细胞膜和跨膜运输
-3.3 细胞间交流
-3.4 细胞分裂和细胞周期
-3.5 癌症与细胞分裂
-第三讲小测验--作业
-课前小短片
--课前小短片
-4.1 热动力学和代谢
-4.2 自由能和代谢
-4.3 ATP的工作原理
-4.4 活化能和酶
-4.5 酶的反应特性和酶的调控
-4.6 细胞呼吸
--4.6 细胞呼吸
-4.7 光合作用
--4.7 光合作用
-第四讲小测验--作业
-课前小短片
--课前小短片
-5.1 减数分裂和生命周期
-5.2 孟德尔遗传学
-5.3 孟德尔遗传学的延伸
-5.4 基因连锁和染色体互换
-5.5 伴性遗传
--5.5 伴性遗传
-5.6 非孟德尔遗传
-5.7 人类遗传学疾病及诊断
-第五讲小测验--作业
-课前小短片
--课前小短片
-6.1 DNA是遗传物质
-6.2 DNA结构和染色体结构
-6.3 DNA的复制
-6.4 DNA的突变、损伤和修复
-6.5 DNA重组
-第六讲 遗传的分子基础--第六讲小测验
-课前小短片
--课前小短片
-7.1 基因表达综述
-7.2 基因表达的具体步骤
-7.3 突变和表型
-7.4 基因表达调控的特点
-7.5 原核生物的基因表达调控
-7.6 真核生物的基因表达调控
-7.7 表观遗传
--7.7 表观遗传
-第七节小测验--作业
-课前小短片
--课前小短片
-8.1 重组DNA
-8.2 电泳技术、PCR和DNA测序
-8.3 转基因动物、克隆动物和干细胞研究
-8.4 转基因植物
-8.5 DNA技术的应用
-8.6 生物的信息时代
-8.7 新药研发的基本过程
-第八章小测验--作业
-课前小短片
--课前小短片
-9.1 演化理论的介绍
-9.2 演化的证据
-9.3 Hardy-Weinberg定律
-9.4 改变种群中等位基因频率的机制
-9.5 自然选择
--9.5 自然选择
-9.6 物种的形成
-9.7 地球上生命的历史
-第九章小测验--作业
-课前小短片
--课前小短片
-10.1 动物的结构与功能
-10.2 反馈调节
-10.3 植物的结构和生长
-10.4 植物的营养和运输
-第十讲小测验--作业
-课前小短片
--课前小短片
-11.1 病原体
--11.1 病原体
-11.2 免疫系统介绍
-11.3 先天性免疫
-11.4 适应性免疫中的受体识别
-11.5 体液免疫和细胞免疫
-11.6 免疫系统疾病
-11.7 免疫知识的应用
-第十一讲 免疫系统--第十一讲小测验
-12.1 神经元的结构和功能
-12.2 静息电位和动作电位
-12.3 突触传导和神经递质
-12.4 神经系统的组成
-12.5 脑的结构和功能
-12.6 神经系统疾病
-第十二章小测验--作业
-13.1 激素的介绍
-13.2 内分泌系统
-13.3 动物的生殖---配子的形成
-13.4 动物的生殖---激素调节动物生殖
-13.5 动物的生殖---胚胎在子宫中的发育
-13.6 动物发育(1)
-13.7 动物发育(2)
-13.8 动物发育(3)
-第十三讲小测验--作业
-14.1 生态学的基本内容
-14.2 种群生态学
-14.3 种群间的相互作用
-14.4 生态系统
-14.5 生态系统中的物质循环
-14.6 生物多样性和物种
