Toolyard

Симулятор естественного отбора и популяционной генетики

Уравнения этой модели

p² + 2pq + q² = 1
pчастота тёмного аллеля AНачальная частота тёмного аллеля p
qчастота светлого аллеля aq = 1 − p
p², 2pq, q²ожидаемые доли AA, Aa и aaХарди — Вайнберг: верно при случайном скрещивании без отбора, дрейфа, мутаций и миграции; ниже сравнивается с долями, подсчитанными в популяции

При текущих значениях:

p′ = (p² w_AA + pq w_Aa) ÷ w̄, w̄ = p² w_AA + 2pq w_Aa + q² w_aa
wприспособленность каждого генотипадоля, переживающая птиц: 1 для хорошо замаскированной бабочки, 1 − s для заметной
w̄средняя приспособленность
p′ожидаемая частота в следующем поколениито, что дал бы один отбор; реальная популяция ещё и дрейфует случайно

При текущих значениях:

дрейф: стандартное отклонение Δp = √(p q ÷ 2N)
NРазмер популяции Nкаждое поколение — это 2N копий гена, случайно взятых у родителей; маленькая популяция блуждает и может полностью потерять аллель

При текущих значениях:

χ² = Σ (наблюдаемое − ожидаемое)² ÷ ожидаемое
χ²проверка равновесия Харди — Вайнбергавыше 3,84 (одна степень свободы) численности генотипов значимо отклоняются от Харди — Вайнберга на уровне 5%

При текущих значениях:

Как пользоваться симулятором естественного отбора

  1. Популяция бабочек сидит на коре деревьев. У каждой две копии гена окраски: A — тёмная и a — светлая. Птицы охотятся на тех, кто выделяется на коре, а сила отбора задаёт, сколько из них съедают; выжившие скрещиваются случайно, и их место занимает следующее поколение.
  2. Начните с немногих тёмных бабочек на светлой коре и смотрите, как тёмный аллель исчезает; переключите кору на тёмную, как сделала сажа в промышленной Англии, и смотрите, как он захватывает популяцию за несколько десятков поколений. График показывает частоту тёмного аллеля на фоне серой линии, которую дал бы один отбор.
  3. Поставьте силу отбора 0 и большую популяцию: генотипы соответствуют пропорциям Харди — Вайнберга p², 2pq и q², и критерий χ² с этим согласен. Затем добавьте отбор или сделайте популяцию маленькой, чтобы взял верх случайный дрейф, и смотрите, как равновесие нарушается. Калькулятор Харди — Вайнберга делает те же расчёты для ваших чисел, а Решётка Пеннета показывает стоящие за ними скрещивания.

Частые вопросы

Что такое равновесие Харди — Вайнберга?

В большой популяции со случайным скрещиванием и без отбора, мутаций, миграции и дрейфа частоты аллелей остаются неизменными от поколения к поколению, а генотипы устанавливаются в долях p² AA, 2pq Aa и q² aa. Это нулевая модель популяционной генетики: если реальная популяция от неё отклоняется, одно из этих условий не выполняется.

Как естественный отбор меняет частоты аллелей?

Особи с некоторыми генотипами лучше выживают или размножаются, поэтому их аллели передаются чаще. Если на тёмной коре тёмные бабочки выживают на 30% лучше светлых, частота тёмного аллеля немного растёт каждое поколение — на величину, зависящую от p, q и того, доминантен ли аллель. Редкий рецессивный аллель почти невидим для отбора, потому что почти все его копии прячутся в гетерозиготах.

Что такое генетический дрейф?

Случайное изменение частот аллелей из-за того, какие особи по воле случая оставили потомство. Каждое поколение — выборка из предыдущего, и в маленькой популяции эта выборка может сильно отличаться: стандартное отклонение изменения — √(pq/2N). Дрейф может закрепить или потерять аллель вовсе без отбора, поэтому маленькие изолированные популяции теряют генетическое разнообразие.

Правдива ли история берёзовой пяденицы?

Да. В промышленной Британии тёмная форма берёзовой пяденицы из редкой в 1840-х годах к 1900 году составила около Манчестера более 90%, так как сажа убила лишайники и затемнила деревья, и пошла на убыль после законов о чистом воздухе 1950-х. Полевые исследования, включая крупное исследование Майкла Мейджеруса, опубликованное в 2012 году, подтвердили, что птицы чаще поедают заметных бабочек.

Пишет, что WebGL выключен.

Для 3D-вида нужен WebGL, который есть во всех современных браузерах. Он может быть выключен, если в настройках браузера отключено аппаратное ускорение или графический драйвер очень старый. Включите аппаратное ускорение или попробуйте другой браузер.

Загружается ли что-нибудь?

Нет. Симуляцию рисует ваш собственный браузер с помощью WebGL; ничего никуда не отправляется, и после загрузки страницы она работает и офлайн.

Ещё симуляции по биологии

Ещё научные симуляции

Симулятор движения тела, брошенного под угломСимулятор маятникаСимулятор опыта с двумя щелямиСимулятор электрического поляСимулятор орбитСимулятор пружинного маятникаСимулятор рассеяния РезерфордаСобытие в коллайдереСимулятор радиоактивного распадаСимулятор атома Бора3D-просмотр молекулСимулятор идеального газаСимулятор линз и зеркалСимулятор стоячих волнСимулятор эффекта ДоплераСимулятор столкновений и импульсаСимулятор RC- и RL-цепейСимулятор заряженной частицы в магнитном полеСимулятор излучения абсолютно чёрного телаСимулятор специальной теории относительностиСимулятор преломления и полного внутреннего отраженияСимулятор последовательных и параллельных цепейСимулятор течения жидкости и закона БернуллиСимулятор электромагнитной индукцииСимулятор кривой титрованияСимулятор скорости реакции и теории столкновенийСимулятор химического равновесия (Ле Шателье)Симулятор гальванического элемента и электролизаСимулятор кривой нагревания и фазовых переходов3D-просмотр атомных орбиталейСимулятор буферовСимулятор хроматографииСимулятор спектрофотометра и закона Бугера — Ламберта — Бера3D-просмотр кристаллических решётокСимулятор времён года и продолжительности дняСимулятор тектоники плит и землетрясенийСимулятор фаз Луны, приливов и затменийСимулятор парникового эффектаСимулятор эволюции звёзд и диаграммы Герцшпрунга — РасселаСимулятор доски ГальтонаСимулятор рядов Фурье

Похожие калькуляторы и инструменты

Похожие симуляции

Руководства