View
106
Download
0
Category
Preview:
DESCRIPTION
The Genetic Basis of Evolution. I. Genetic Basis II. Mechanism of Evolution. II. Mechanisms of Evolution. 1. What is Evolution 2. Emergence of the first cell 3. Genetic composition of population 4. Genetic variation 5. Genetic equilibrium 6. Microevolution - PowerPoint PPT Presentation
Citation preview
1
The Genetic Basis of
Evolution
I. Genetic Basis
II. Mechanism of Evolution
2
II. Mechanisms of
Evolution 1. What is Evolution 2 . Emergence of the first cell 3 . Genetic composition of population 4 . Genetic variation 5 . Genetic equilibrium 6 . Microevolution 61. Mutation 62RRRRR RRRRRRRR 63. Genetic drift 64. NaturalRRRRRRRRR 65. Gene flow
3
Evolutionกระบวนการเปลี่ �ยนคุ�ณลี่�กษณะไปตามกาลี่เวลี่าของ species ใดๆ
จนในที่ �สุ�ดเก!ด species ใหม#ที่ �ม ว!ถี ชี ว!ตใหม#
Evolution : การเปลี่ �ยน คุวามถี � (frequency) ของ
gene ในประชีากรใดๆ ตามกาลี่เวลี่า
4
First Living Cells
on Earth- 4645 10. . billion (x 3 )
years: โลี่กเก!ดจาก Cosmic cloud4 billion year: โลี่ก thin-crusted inferno, heat & gases
crust เย(นลี่งแลี่ะแข(งต�ว น*+า condensed เป,นเมฆ แลี่ะ ตกเป,นฝน3.8 billion years: life originated บนผิ!วโลี่ก
5- Miller Uery’s
Apparatus
๏ แสุงอาที่!ตย0 ฟ้2าผิ#า คุวามร3อน ที่ �แผิ#ออก
จากโลี่กเป,น supply energy ให3เก!ดการรวมก�นของสุารประกอบ organic ได3glucose, ribose, deoxyribose, nucleotides, amino acids, lipids, แลี่ะอ4�นๆ๏ สุาร organic ม self assembly
จนได3 living cells
6
Chemical & molecular evolution (4 by.) into the first cells (3.8 by.)
Evolutionary tree (3.7
by. - present)
7
Genetic Basis of
Evolution
•อะไรที่*าให3เก!ดคุวามแปรปรวนที่าง พั�นธุ�กรรม [ genetic variation] แลี่ะคุงอย7# เป,นว�ตถี�ด!บของว!ว�ฒนาการ
– ป9จจ�ยที่ �ที่*าให3เปลี่ �ยน gene frequency ที่*าให3เก!ด
ว!ว�ฒนาการ• species ใหม#เก!ดข:+นได3อย#างไร
8
ว!ว�ฒนาการเก!ดในระด�บใด• Individual organisms : be born, mature, and die No
evolution• Species : กลี่�#มฃองสุ!�งม ชี ว!ตที่ �ผิสุมพั�นธุ�0ก�น
ได3 Evolution
• Population : สุมาชี!กของ species ที่ �อย7#รวม
กลี่�#มก�น ในพั4+นที่ �/ อาณาเขตหน:�ง Evolutionary change
9
Genetic
Variation
10
Genetic Variation• คุวามแตกต#างใน combinations ของalleles ที่ �ม – ใน individuals ของ population
หร4อ– ใน gene pool ของ population
• คุวามแตกต#างของ gene/allele frequencyที่*าให3เก!ด variation ใน characters
ของ population– Morphology ร7ปร#างลี่�กษณะ– Physiology หน3าที่ �การที่*างานของสุร ระ– Behavior น!สุ�ย พัฤต!กรรม
11
Genetic variation among species
Genetic variation among races of
the same species
12
• ลี่�กษณะ (trait) ระหว#าง individuals จ:งไม#เหม4อนก�น• Genetic variation ระหว#าง species ด7จากfrequency �
ของ - Heterozygosity two different alleles(Aa) Human - 100,000 genes ม variation 10 % Dogs - 100 000, genes ม variation
5% Cheetahs - 100 000, genes ม
variation 0.067 %
13
Sources of Genetic
variation
เก!ดได3จากหลี่ายเหต�การณ0 พัอสุร�ปได3เป,น 5 อย#างคุ4อ
1. Gene mutation (produce new alleles) 2. Recombination การแลี่กสุลี่�บชี!+นสุ#วนของ
RRRR บน Chromosome ระหว#างการแบ#ง / สุร3างเซลี่ลี่0
สุ4บพั�นธุ�0
14
3. Independent assortment การเลี่4อกถี#ายที่อดอ!สุระ
ของ RRRR หร4อ RRRRRRRRRR ระหว#างการแบ#งเซลี่ลี่0 สุ4บพั�นธุ�0
4. Fertilization ระหว#าง gametes ที่ �ม gene ต#างก�น RRRRRRR RRRR RRR RRRRRRRR( )
5 . Change in chromosome structure orRRRRRR
(loss, duplicate, or alteration of alleles)
15
Environmental influences
on variation
• ที่*าให3เก!ดvariation ใน phenotypes
• ไม#ที่*าให3 gene เปลี่ �ยน
•แต#ที่*าให3การ แสุดงออกของ
gene เปลี่ �ยนได3ลี่�กษณะเปลี่ �ยน
Hydrangea macrophylla: allels ของสุ ดอก เหม4อนก�น
ปลี่7กในด!นที่ �ม acidity ต#างก�น
แมวไที่ย: อ�ณหภู7ม!ผิ!วหน�งไม#เที่#าก�น
16
Genetic
frequency1. Genotype frequency2. Allele frequency / gene frequency
17
Genotypes in a population ม 3
แบบ - AA Homozygous Dominant
- Aa Heterozygous
- aa Homozygous Recessive
18
1. Genotype frequency• genotype frequency ของ gene
ใดๆ ใน population รวมก�นเป,น 1
1AA + Aa + aa = • แลี่ะการกระจายเป,น binomial
(p + q)2 = p2 + 2pq + q2 =1
เม4�อ p = frequency of allele A
q = frequency of allele a
Punnettsquare
19
2 . Allele frequency หร4อ Gene frequency
• แตกต#างก�น แลี่3วแต#เผิ#าพั�นธุ�0• Gene บน locus ใดๆ อาจเป,น A หร4อ a
สุ�ดสุ#วนของ alleles A หร4อ a รวมก�นเป,น 1 1p+q = R R R+= 2 + 2 +pq q2 R1• ถี3า p = q โอกาสุสุ7ญพั�นธุ�0น3อย • ถี3า allele คุงที่ � - No Evolution• ถี3า allele เปลี่ �ยน - Evolution
20
ต�วอย#างว!ธุ หา Frequency (f) กลี่�#มเลี่4อด MN ซ:�งม gene อย7#ที่ � Chromosome 4
Phenotype Genotype # Individuals # Alleles M LMLM 1787 LM = 2 x 1787 = 2574MN LMLN 3039 LM = 3039 : LN = 3039N LNLN 1303 LN = 2 x 1303 = 2606
6129= 12258total = ,LM = 2574 + 3039 = 6613 --> f LM = 6613/12,258 =
0.5395LN = 3039 + 2606 = 5645 --> f LN = 5645/12,258 =
0.4605
21
ต�วอย#าง Genetic variation ของ
2 SubgroupsAllele / GenotypeFrequency f Subgroup 1 f Subgroup 2
p 0.10.9q 0.90.1
p2 0.01 0.812pq 0.18 0.18q2 0.81 0.10
22
Genetic
Equilibriu
m ถี3าไม#ม แรงผิลี่�กด�นใด ๆ
จากภูายนอกfrequency ของแต#ลี่ะallele ใน population
จะไม#เปลี่ �ยนแม3หลี่ายร�#นผิ#านไป
23
Genetic Equilibrium• Allele frequency คุงที่ � เป,นเวลี่าหลี่าย generations เร ยกว#า Genetic
Equilibrium หร4อ - Hardy WeinbergEquilibrium
• Variation ของ Allele frequency ใน generations
ต#อๆ มา จ:งใชี3เป,นต�วว�ดอ�ตราการเปลี่ �ยนแปลี่ง ที่างว!ว�ฒนาการ (Rates of EvolutionaryChange)
24
- Hardy Weinberg
Principle Allele frequency จะคุงที่ �จาก
generation หน:�งไปอ ก generation หน:�ง ได3 ด3วย 5 conditions (ideal)
1) ไม#ม mutation 2 ) ไม#ม gene flow (isolate จาก population อ4�น)
3) ม random mating (ที่�ก genotypes ต3อง viable แลี่ะ fertile)
4) Population size ต3องขนาดใหญ#5) ไม#ม natural selection
25
Variation ของ Allele Frequency
เก!ดโดย 5 conditions ที่*าให3เก!ด Evolution ในระด�บ
Microevolution
ว!ว�ฒนาการระด�บจ�ลี่ภูาคุ(พั�นธุ�กรรม)
26
Microevolution 1. Mutation - การกลี่าย
พั�นธุ�0 2. Recombination /
R RRRRR R RRRRR - การพั�นธุ�กรรม / การไม#เลี่4อกผิสุม
R RRRRRR RRRRR 3 . - การเคุลี่4�อนที่ �ของพั�นธุ�กรรม
R RRR RRRR - 4 . การไหลี่ของพั�นธุ�กรรม
RRRRRRR RRRRRRRRR5. - การเลี่4อกโดยธุรรมชีาต!
27
1. Mutation เปลี่ �ยน allele หน:�งไปเป,น
อ ก allele ใหม#
28
Mutation
• เปลี่ �ยน ใน DNA ของเซลี่ลี่0สุ4บพั�นธุ�0 ถี#ายที่อดได3ที่*าให3– เปลี่ �ยน gene expression
– เปลี่ �ยน phenotype
– เพั!�ม หร4อ ลี่ด frequency ของ allele ใน gene pool ของ ประชีากร ที่*าให3ม ผิลี่ต#อ Evolution
•เปลี่ �ยน ใน DNA ของเซลี่ลี่0ร#างกายที่��วไป ถี#ายที่อดไม#ได3
• โอกาสุ 1 ใน ลี่3าน ที่ �จะได3 gene ใหม#
29
สุาเหต�ของ Mutation :– Spontaneous mutation เก!ด
เอง• DNA replication errors • Spontaneous chemical changes
–Induced mutation ชี�กน*าให3เก!ด• Physical agents - Radiation• Chemical agents - Base analogs• Base-modifying agents• Intercalated agents
30
Induced mutation•RRRRRRRR RRRRRR เชี#น UVb ให3เก!ดมะเร(งผิ!วหน�ง
•Chemical agents เป,นสุาเหต�ให3เก!ด มะเร(ง– - Base modify agents ที่*าให3 base จ�บคุ7#ผิ!ด เชี#นsulfur
mustard gas
– Intercalated agents ที่*าให3ขย�บ base ของcodon เชี#น
Acridine ในสุ ย3อมผิม
31
Mutation แบ#งเป,น 2 ระด�บ Chromosomal mutation Gene mutation
32
Chromosomal Mutation
(chromosomal Aberration)
• Chromosomenumber– one or few
chromosomes- Downsyndrome
(2n+1 = 47แที่#ง)
- Klinefelter syndrome
47( , XXY) - Turner
syndrome 45( , XO),
• Chromosomestructure– - - - DeletionCri du chat syndrom - e (cat cry ใน C5)– - Dupl i cati on Bareyeใน
แมลี่งหว �– Inversions (ไม#คุ#อยเก!ด)– Transl ocati on
- Leukemi a( แที่#ง912/ )
- Lymphoma ( แที่#ง 8/14)
33
34
35
36
Down syndrome :
Chromosome 21 เพั!�ม 1 แที่#ง- Cat cry syndrome :
สุ#วนของchromosome 5 หายไป
37
38
– เปลี่ ยน complete sets ของchromosomes เร ยกว#า Genome Mutation
เก!ดในพั4ชี แลี่ะ ใชี3ประโยชีน0ในการปร�บปร�งสุายพั�นธุ�0 พั4ชี• 2n -> n• 2n -> หลี่าย n
– แตงโม 3n– ม�นฝร��ง, ถี��วลี่!สุง, กาแฟ้, อง� #น 4n
39
Gene Mutation ( DNA sequence changes) 1) Point mutation - Base pair
substitution, Addition or Deletion คุ7#base ที่*าให3 ขย�บ reading frame ของcodons
บน mRNA - - - - - - ---AUG ACA CAU AAC GGC UUC GUA +U +C -U -AUG AU - -C ACA UAC- -ACG GCU-- CGU---A
2) Duplication & Divergence gene จ*าลี่อง แลี่3วได3 - 1 copy เหม4อนบรรพับ�ร�ษ - RRRR 1 ลี่*าด�บ bases ไม#เหม4อน
ที่*าให3 gene ม โอกาสุแยกห#างออกจากบรรพับ�ร�ษ
40
3 ) Exon shuffling แยก gene ออก เป,นชี!+นๆ แลี่3วสุลี่�บ
ใหม# ที่*าหน3าที่ �เป,น gene ใหม#Gene บน mRNA ม สุ#วน
ที่ �เป,นรห�สุ เร ยกว#า Exon แลี่ะไม#เป,นรห�สุ เร ยกว#า
Intron
Exons ถี7กต�ดต#อสุลี่�บต*าแหน#ง
41
42
43
44
2. Recombination
Universal source ของGenetic variation
45
2.1 Genetic Recombination in Nature
2.2 Artificial Recombination
2. Recombination
46
2.1 Genetic
Recombination in Nature • เก!ดระหว#าง gene บนคุ7# Homologous
Chromosome ขณะการแบ#งเซลี่ลี่0 สุ4บพั�นธุ�0 ที่*าให3 phenotype ของลี่7กที่ �ได3ร�บ recombined gene(s) แตกต#างจาก
ของพั#อ- แม#
47
•Recombination ม โอกาสุเก!ดสุ7งมาก ถี:ง 1 ใน 2
•Species ที่ �ม genetic recombination จ:งม genetic
variation มากกว#าที่ �การเลี่4อกโดยธุรรมชีาต!จะที่*าได3•Recombination ที่*าให3สุ!�งม ชี ว!ตคุวามสุามารถีปร�บ
ต�วให3เข3าก�บการเปลี่ �ยน environment ได3ด กว#า• ถี3า environment เปลี่ �ยนไป recombinants
เหลี่#าน +คุงม ชี ว!ตรอดแลี่ะสุ4บพั�นธุ�0ต#อไปได3
48
2.2 Artificial
recombination• การที่*า Genetic recombination ในห3องหลี่อด
ที่ดลี่องใน Lab• โดยว!ธุ การ พั�นธุ�ว!ศวกรรม Recombinant DNA Technology หร4อ Genetic Engineering หร4อ DNA
Cloning เป,นการสุร3าง gene recombinants ใหม# หร4อ
สุร3าง DNA โมเลี่ก�ลี่ผิสุมใหม#ให3ม คุ�ณสุมบ�ต!พั!เศษเฉพัาะตามว�ตถี�ประสุงคุ0ของมน�ษย0
•Artificial recombination ไม#ม ผิลี่ต#อEvolution โดยตรงในระยะแรก แต#อาจม ผิลี่ในระยะ
ต#อมา ข:+นก�บการคุวบคุ�มการใชี3ประโยชีน0
49
หลี่�กการของ Genetic
Engineering 1 ต�ด gene/DNA ที่ �สุนใจด3วย restriction
enzyme 2. ต�ด R R R พัาหะ ( vector) ด3วย restriction
enzyme ชีน!ดเด ยวก�น 3. ต#อ ชี!+นสุ#วนที่�+งสุองด3วย enzyme Ligase จะ
ได3 recombinant DNA molecule ใหม# 4. น*า recombinant ใสุ#เข3าไปใน RRRRRRRR เพั4�อ
เพั!�มจ*านวน copy5. น*า recombinant DNA ไปว!เคุราะห0ต#อจนใชี3
ประโยชีน0ได3
50
เที่คุน!คุการ ที่*า
Genetic
Enginee
ring
51
Artificial recombinant DNA สุามารถี
ที่*าให3ถี#ายที่อดได3 แต# ยากมาก เพัราะ• คุ�มการถี#ายที่อดไม#ได3
• ม ป9ญหาด3าน จร!ยธุรรมจรรยา
(Ethics)
Artificial recombination เป,นประโยชีน0
ป9จจ�บ�นมาก– การแพัที่ย0– การเกษตร– สุ!�งแวดลี่3อม– เศรษฐก!จ คุวามม��นคุง (อ*านาจ)
52
• Arti fi ci al Recombi nati on ให3โที่ษได3ถี3าใชี3ไม#รอบคุอบ
• อาจกระที่บต#อ Evol uti on เร!�มปรากฎผิลี่กระที่บต#อสุ�ตว0ในธุรรมชีาต!เม4�อม
การปลี่7กพั4ชีแปลี่งพั�นธุ�0 (Transgenicplants)จ*านวนมากเพั4�อ ต3องการป2องก�นแมลี่งศ�ตร7พั4ชี แต# ที่*าลี่าย
แมลี่งอ4�นในธุรรมชีาต!โดยที่างอ3อม• สุ!�งม ชี ว!ตที่ �เก!ดจากการปร�บเปลี่ �ยนพั�นธุ�กรรม เร ยกว#า GMO= Geneti cal l y Modi fi edOrganism
53
ผิลี่!ตภู�ณฑ์0 R ecombinant DNAบางอย#าง
ในการร�กษาโรคุในคุน• -Insulin ร�กษาโรคุเบาหวาน• - Factor VIII & factor IX ร�กษาโรคุ
hemophilia • - Growth hormone โรคุแคุระแกรน เต +ยผิ!ดปกต!• -Parathyroid hormone คุวบคุ�มปร!มาณ
Calcium แลี่ะ Phosphate ในกระด7กแลี่ะเลี่4อด• -Erythropoietin ร�กษาโรคุโลี่ห!ตจาง• - Angiostatin & Endostatin ร�กษาโรคุมะเร(ง• - Hepatitis B antigen เป,นว�คุชี!นป2องก�น
Hepatitis B (ไวร�สุต�บ)•ร�กษาโรคุพั�นธุ�กรรมโดยตรง
54
ผิลี่!ต Insulin โดยเที่คุน!ด
Genetic Engineering
Recombinant DNA
55
โรคุ Adenosine Deaminase Deficient Severe
Combine Immunodeficiency
Disease (ADA SCID)
Gene
therapy
56
การใชี3เที่คุน!คุ
DNA ในการระบ�บ�คุคุลี่
57
Animal
Cloning
58
Genetic Cloning
& Animal Cloning
59
พั4ชี
GMO
60
ข3าวโพัด GMO
61
ต�วอย#างEngineered animals &
plants (GMO)
62
63
64
เม4�ออนาคุตไลี่#ลี่#าคุ�ณAs the Future Catches
You (2000) เข ยนโดย Juan Enriquez
ผิอ . โคุรงการว!ที่ยาศาสุตร0แห#งชี ว!ต ว!ที่ยาลี่�ยธุ�รก!จฮาร0วาร0ด
แปลี่เป,นไที่ยโดย ชีวน!ต ศ!วะเก4+อ แลี่ะ สุมสุก�ลี่ เผิ#าจ!นดาม�ข
65
การเปลี่ �ยน Allele frequency อย#างคุาดหมายไม#
ได3 เน4�องจากประชีากรขนาดเลี่(ก
3.
Genetic
Drift
66
Genetic drift หร4อ Sewall
Wright Effect• ประชีากรขนาดเลี่(กแลี่ะขาดการต!ดต#อ (ผิสุม ) ก�บ
กลี่�#มเด!ม ภูายหลี่�งย3ายถี!�นที่ �อย7#อาศ�ย• ภู�ยธุรรมชีาต!ที่*าให3ลี่ดขนาดประชีากรลี่ง เชี#น ภู7ม! อากาศ, โรคุระบาด หร4อถี7กลี่#ามาก• Inbreeding ผิสุมพั�นธุ�0ในกลี่�#มสุมาชี!ก• สุมาชี!กกลี่�#มน +ไม#สุ4บพั�นธุ�0มาหลี่าย
generations บางสุ#วนเจ(บปFวย แลี่ะตายไป
67
ผิลี่ของ Genetic drift
•ที่*าให3ลี่ดหร4อเพั!�ม Genetic variation ภูายในประชีากร
• เก!ด Genetic divergence ระหว#าง population
•Random fluctuation ในgene frequency ของpopulation น�+นเม4�อ เวลี่าผิ#านไป
• ที่*าให3 allele หายไปจากประชีากร
68
• ผิลี่โดยรวมจะกระที่บต#อ ลี่�กษณะ (phenotype) ที่ � gene น +น*าอย7#
•ผิลี่เสุ ยเม4�อขนาดของประชีากรใหญ#ข:+น
• ถี3าประชีากรขนาดเลี่(ก (มาก) เก!ด Genetic equilibrium โดย gene frequency ไม#เปลี่ �ยน
69
Genetic drift เก!ดจาก 2 กรณ 1 ) Founder effects
อ!ที่ธุ!พัลี่ของผิ73ก#อต�+งกลี่�#มใหม # ( ผิ73น*า genes ออกไป)
ศ:กษาจากประชีากรมน�ษย0 2) Bottlenecks
ภู�ยธุรรมชีาต!ที่*าให3ม ประชีากรจ*านวนน3อยรอดชี ว!ตแบบคุอขวด
70
ต�วอย#าง
Founder
effect
Amish ชีนกลี่�#ม น3อยใน U.S.A.
1720 ย3ายจากSwitzerland
มา30 คุนสุมาชี!ก
คุนหน:�งน*า 1 Recessi ve
al l el e ลี่�กษณะ
Dwarfism แลี่ะ Polydactylism
ต�วอย#างBottleneck
s• Elephant seals ข�+วโลี่กเหน4อ
ก#อน1900 ถี7กลี่#าเป,น อาหารจนเหลี่4
อ 30000 ต�ว- สุ7ญเสุ ย genes จ*านวน
มาก - 2 4 genes ไม#ม variation
• Cheetah
71
เสุ4อ Cheetah 10,000 ปGมาแลี่3ว
เก!ด bottleneck ป9จจ�บ�น
inbreeding, ไวต#อโรคุ,
แลี่ะ อ�ตราการสุ4บพั�นธุ�0ต*�า( ม โอกาสุสุ7ญพั�นธุ�0 - endangered species)
72
4. Gene
Flow การเปลี่ �ยน allele frequencies
เน4�องจาก การเคุลี่4�อนย3าย เข3า- ออก ของ สุมาชี!ก
73
Gene
flow เป,นการไหลี่ของ gene โดยที่าง
กายภูาพั : I mmigration - เพั!�ม alleles ใหม# - เปลี่ �ยน allele frequency
เด!ม : E migration - เอา alleles ออก - ลี่ด allele frequency เด!ม
74
gene flow ระหว#าง population ข:+นก�บ จ*านวน
ของ migrating individuals : ease of movement : harshness of
environment: interbreeding ก�บ
population ใหม#
75
• Gene flow ม อ!ที่ธุ!พัลี่สุ*าคุ�ญ 3 อย#าง 1. ชี#วยกระจาย alleles ที่ �ด กว#าให3ที่��วถี:งใน
species 2. ชี#วยร�กษา Organisms ที่�+งหมดให3คุงไว3ในพั4+นที่ �
กว3างใหญ# ให3คุงไว3เป,น S pecies เด ยวก�นป2องก�น /
เปลี่ �ยน Allele frequency ระหว#างของ Species
เด ยวก�นไม#ม Species ใหม# 3. migration ของกลี่�#มขนาดเลี่(ก ที่*าให3เก!ด
Isolation แลี่ะ E volution ได3ในที่ �สุ�ด
76
Gene flow ต�วอย#าง Gene
flow–Gene flow ของ
ประชีากร ต3น Oak
–Migration ของ แมลี่งศ�ตร7พั4ชี ที่ �ม
allele ด4+อต#อยาฆ#า–Migration ของ
gene Cystic fibrosis ใน U.S.A.
นกเก(บ เมลี่(ด
Oak จาก ถี!�นไกลี่ๆ
กลี่�บร�ง ที่*าให3
pattern การกระ
จายของOak
เปลี่ �ยนไป
77
5. Natural
Selection
สุ!�งม ชี ว!ตถี7กเลี่4อกโดย Environmental pressures หร4อ
โดยโอกาสุที่ �จะได3เป,น พั#อ- แม# ของร�#นต#อไป
78
Natural selection• เป,นแรงหลี่�ก ต#อ
– phenotype variation– gene frequency
• ข:+นก�บ relative fitness ของ genotypes/gene f requency ใน
population Fitness = คุวามสุามารถีในการ สุ4บที่อดของ genotype
• ที่*าให3เก!ดการเปลี่ �ยน allele frequency มากกว#า
ที่�กเง4�อนไขใน microevolution
79
• R RRRRRR R RRR RR ก�บ Alfred Russel Wallace
ร#วมก�นต�+ง Concept of Natural Selection ใน
กลี่างศตวรรษที่ �19• Darwin เป,นบ!ดาแห#
ง Evolutionary Theory
80
Patterns of
Natural Selection 1. Stabilizing Selection
เลี่4อก R RRR common forms
2 . Directional Selection เลี่4อก extreme forms
3. Disruptive Selection เลี่4อก extreme forms
แลี่ะ intermediate forms
81
1. Stabi l i zi ng sel ecti on
เลี่4อก most common characteristics
ซ:�งเป,น optimal adaptati on
เม4�อ extreme ตาย/ ลี่3มเหลี่ว - human baby birth wei ghts 3.2 Kg - คุวามสุ7งเฉลี่ �ยของมน�ษย0 - living fossils
horseshoe crab แมงดาที่ะเลี่ nautilus เปHาฮ4+อ ginko scorpion
82
2 . Directionalselection
- เลี่4อก extreme phenot ype เม4�อ extreme อ4�นตาย/ ลี่3ม
เหลี่ว peppered moth human brain size human body
hair cheetah resistance insects ต#อ pesticides resistance microbe ต#อ antibiotics
83
3. Disruptive selection
- เลี่4อก extreme phenotypes
เม4�อ intermediate ตาย/ลี่3มเหลี่ว
เก!ดจาก diverse / cyclic change
ของ habitat หร4อ mutation => เก!ด dimorphism (2
forms ของ trait) polymorphism ( หลี่าย
forms) female swallowtail butterfly
เลี่ ยนแบบ species อ4�น
84
Special cases
of selection
• Artificial selection
• RRRRRR sel ecti on
RRRRRRRR RRRRR RRRRRRR Fluctuation in population size
85
Artificial Selection Selection
เพั4�อปร�บปร�งพั�นธุ�0• เลี่4อก characters ที่ �ต3องการจากแต#ลี่ะร�#น• ลี่7กที่ �ไม# chara cters ที่ �ต3องการถี7กคุ�ดที่!+ง ที่*าให3
ไม#ม โอกาสุสุ4บพั�นธุ�0• ได3 สุายพั�นธุ�0 ( variety) ที่ �ต#างจาก originalbreeders
• - stock => large scale changes => new species
– Dogbreeds บรรพับ�ร�ษคุ4อ wol f
86
Di versi ty ของDomestic Dogs
87
Sexual selection
• บาง Genotypes เลี่4อกที่ �จะ mate ก�บgenotype
ที่ �เฉพัาะเจาะจง– Physical characters– Behavioral characters
--> เปลี่ �ยน genotype frequency
--> ไม#เปลี่ �ยน gene frequency
88
• Sexual selection พับ common ใน สุ�ตว0
– reproductive success ของfemale ข:+นก�บ
จ*านวนไข# ใน lifetime– reproductive success ของmale ข:+นก�บ
insemination• - Elephant seal male ใหญ#กว#า สุ เข3มกว#า• Wood duck - male สุวยกว#า• Peacock - male ขนหางสุวยฉ7ดฉาดกว#า
89
Sexual selection ม 2
แบบ1. P ositive assorted mating : similar phenotype mating
humans mating อย#างinbreeding - self fertilization ในพั4ชี 2. Negati ve assortedmati ng
: dissimilar phenotype mati ng
humans breeding อย#างoutbreeding - cross fertilization ในพั4ชีแลี่ะสุ�ตว0
90
การสุมด�ลี่หร4อคุงที่ �ของ 2 alleles หร4อ มากกว#า สุ*าหร�บ character
เด ยวก�น จากร�#นหน:�งไปอ กร�#นหน:�ง
Balanced Polymorphis
m
91
• Genetic balance ชีอบ Heterozygotes(Aa) – Alleles ที่�+งสุองคุ4อ A แลี่ะ a คุงอย7#ใน population แม3ในภูาวะที่ �
Homozygotes ที่�+ง สุองแบบ (AA แลี่ะ aa) ถี7กที่*าลี่ายหายไป– ไม#ให3 allele ใด allele หน:�ง ม
frequency สุ7ง– น��นคุ4อ เก!ดสุมด�ลี่ระหว#าง alleles A แลี่ะ a
• ศ:กษา wild population แลี่ะ humanpopulation
Balanced Polymorphism
92
สุาเหต�ของ Balanced
polymorphism1. Environment conditions ชีอบheterozygotes (Aa) มากกว#าhomozygotes (AA / aa)– หน:�ง ใน สุอง alleles ของ heterozygote อาจชี#วย
ให3 individual ผิ#านสุภูาวะแวดลี่3อมต#างๆ ไปได3ด3วยด –Environmental pressure อาจชีอบcombination ระหว#าง• 1normal allele แลี่ะ•1 mutated allele
93
2. Heterozygous ที่*าให3 homozygous ที่ �เก!ดใหม#
ตายก#อนคุลี่อด จ:งเหลี่4อแต# heterozygous เชี#น– กลี่�#มเลี่4อด Rh factor
• หญ!ง homozygous recessive (Rh-) แต#งงานก�บ
ชีาย heterozygous (Rh+)- ลี่7กคุนแรกม ชี ว!ดรอดปกคุ! แต# แม#สุร3างภู7ม!ต#อต3าน Rh+
- แม#ต�+งคุรรภู0ลี่7กคุนต#อมา ภู7ม!ต#อต3าน Rh+ ที่*าให3เด(ก ตายก#อนเก!ด
94
• Overdominance : Heterozygous ม Fitness สุ7ง กว#า เชี#น
โรคุโลี่ห!ตจาง ( sickle cell anemia) ในคุนที่ �ม genotype
แบบ heterozygous หร4อ คุนที่ �เป,นพัาหะของ character น +
• Mutation-Selection balance : rate ของการเก!ด หร4อน*า
allele ใหม#เข3าประชีากร เที่#าก�บ rate ของการก*าจ�ดออก• Mutation-Drift balance : Mutation จะเต!ม allele
ที่ �เสุ ย ไปโดย genetic drift
Balancing Selection : การ
เลี่4อกเพั4�อให3สุมด�ลี่
95
Fluctuation in
population size
คุวามไม#สุม*�าเสุมอของขนาดประชีากร
96
Population size• โอกาสุ fluctuation เก!ดจากขนาดประชีากรขนาด
เลี่(ก• ที่*าให3ม การเบ �ยงเบนออกจาก standard probability ที่ �
คุาดคุะเน โดยการศ:กษาสุถี!ต!ประชีากร เร ยกว#า Demography
• เปลี่ �ยน allele frequency เน4�องจาก gene flow
–birth, dead, immigration, emigration
97
1. Climatic factor ม ผิลี่ต#อ genetic variability ของpopulation Genetic recombination ที่ �เหมาะสุมการกระจายด กว#า
2. Biotic factor คุวามสุ�มพั�นธุ0ในเชี!งอาหารแลี่ะการขยายพั�นธุ�0
- สุ�ตว0ก!นพั4ชี (herbivores) ก�บ plants- สุ�ตว0ก!นสุ�ตว0 (carnivores) ก�บ
preys- plants ก�บ insects- bacteria ก�บ earth’s
atmosphere แลี่ะ soil
Selective factors ที่�� limit การกระจายของประชากร
98
3. RRRRRRR RRRRRR คุวามสุ�มพั�นธุ0ของ nutrients ก�บ พั4ชี
- ด!นอ�ดมสุมบ7รณ0 - fertile soil- ด!นอ�ดมสุมบ7รณ0 - infertile soil- ปFาผิลี่�ดใบ - deciduous trees- ปFาไม#ผิลี่�ดใบ - evergreen trees
99
สุร�ป Genetics &
Evolution•พั�นธุ�กรรม•สุ!�งที่ �ถี#ายที่อด/สุ4บที่อดสุายพั�นธุ�0สุ!�งม
ชี ว!ด•สุ!�งที่ �ที่*าให3สุ!�งม ชี ว!ตด*ารงชี พั•ม ปฏิ!สุ�มพั�นธุ0ก�บสุ!�งแวดลี่3อม•ม คุวามหลี่ากหลี่าย•เปลี่ �ยนแปลี่งไห3เก!ดสุ!�งม ชี ว!ตใหม#ได3• ด�ดแปลี่งได3โดยมน�ษย0 ให3เก!ดผิลี่กระ
ที่บสุ!�งแวดลี่3อมแลี่ะเศรษฐก!จระด�บนานาชีาต!
100
Recommended