UK 
EnglishТипова
Polski🧬 Популяційна генетика
Популяційна генетика: дрейф генів, відбір, мутації та міграція змінюють частоти алелів із покоління в покоління.
Про цю симуляцію
Ця симуляція запускає модель Райта-Фішера з дискретними поколіннями для одного гена з двома алелями, A і a. Щопокоління вона застосовує природний відбір, використовуючи значення пристосованості генотипів w_AA, w_Aa і w_aa, потім опціональну мутацію зі швидкістю μ, потім опціональний генетичний дрейф, повторно вибираючи 2N алелів біноміально з нової частоти алеля — тож ви можете спостерігати, як рівновага Харді-Вайнберга утримується або руйнується залежно від зміни розміру популяції та тиску відбору.
Рівновага Харді-Вайнберга
За ідеалізованих умов (нескінченна популяція, без відбору, мутацій, дрейфу чи міграції) частоти алелів залишаються сталими: p² + 2pq + q² = 1, де p = частота(A), а q = частота(a). Будь-яка еволюційна сила порушує цю рівновагу, і симуляція показує, як ці сили змінюють p з покоління в покоління.
Природний відбір
Середня пристосованість w̄ = p²w_AA + 2pq·w_Aa + q²w_aa. Зміна p: Δp = pq·[p(w_AA−w_Aa)+q(w_Aa−w_aa)]/w̄. Домінантна перевага веде A до фіксації. Перевага гетерозигот (надмірне домінування) підтримує стабільну рівновагу — саме тому серпоподібноклітинна ознака зберігається в малярійних регіонах: носії Aa мають підвищену стійкість до малярії.
Генетичний дрейф
У скінченних популяціях частоти алелів змінюються випадково через вибірку: щопокоління 2N алелів вибираються з генофонду. Менше N означає більші випадкові коливання. Врешті-решт один алель фіксується (p=1 або p=0). Імовірність фіксації нейтрального алеля = 1/(2N). Це пояснює, чому малі популяції втрачають генетичну різноманітність швидше.
Часті запитання
Яку модель використовує ця симуляція для зміни частот алелів?
Вона використовує модель дискретних поколінь у стилі Райта-Фішера. Щопокоління поточна частота алеля p оновлюється природним відбором на основі ваг пристосованості w_AA, w_Aa і w_aa, потім мутація зсуває p до q зі швидкістю μ, і нарешті, якщо увімкнено Генетичний дрейф, 2N нових алелів вибираються біноміально з цієї оновленої частоти, щоб змоделювати шум вибірки скінченної популяції.
Як симуляція обчислює вплив природного відбору?
Середня пристосованість популяції w̄ = p²·w_AA + 2pq·w_Aa + q²·w_aa. Нова частота A: pNew = (p²·w_AA + pq·w_Aa) / w̄ — класичне рівняння відбору для одного локусу у випадково схрещуваної диплоїдної популяції. Якщо w_AA найбільше, A прямує до фіксації; якщо w_Aa найбільше (перевага гетерозигот), p встановлюється на стабільній внутрішній рівновазі замість фіксації.
Що таке генетичний дрейф і як він тут моделюється?
Генетичний дрейф — це випадкова зміна частоти алеля, викликана випадковою вибіркою скінченної кількості батьків щопокоління. Симуляція моделює це, вибираючи 2N алелів (одне біноміальне випробування на алель з імовірністю pNew бути A) і використовуючи отриману частку як частоту наступного покоління. Менше N дає помітно шумніші, хаотичніші траєкторії p і може довести алель аж до фіксації (p=1) або втрати (p=0) навіть без будь-якої селективної переваги.
Чому пресет «Перевага гетерозигот (Серпоподібноклітинна анемія)» не досягає фіксації?
Цей пресет встановлює w_Aa вище за w_AA і w_aa (0,8, 1,3 і 0,4 у симуляції), що є надмірним домінуванням, або перевагою гетерозигот. Оскільки носії однієї копії кожного алеля мають найвищу пристосованість, відбір не може зафіксувати жоден алель — зсув p до 1 знижує частоту найпристосованішого генотипу Aa, і те саме відбувається при зсуві p до 0. Натомість популяція встановлюється на стабільній внутрішній рівновазі, відображаючи те, як алель серпоподібності зберігається в людських популяціях, що зазнають малярії.
Що представляє еталонна лінія рівноваги Харді-Вайнберга?
Рівновага Харді-Вайнберга описує частоти генотипів p², 2pq і q², які популяція підтримувала б вічно за відсутності відбору, мутацій, дрейфу чи міграції — це ідеалізований базовий рівень, а не прогноз того, що має статися тут. Пунктирна лінія при p=0,5 і показник «Очікувано за ХВР (AA)» дозволяють порівняти фактичну траєкторію популяції з цим нульовим очікуванням, наочно показуючи, коли і наскільки сильно відбір чи дрейф відтягують популяцію від рівноваги.
Задайте пристосованість алелів, швидкість мутацій і розмір популяції, тоді спостерігайте, як рівновага Харді-Вайнберга змінюється під впливом відбору та генетичного дрейфу.
2D · HTML5 Canvas 2D · ціль 60 FPS · працює повністю на стороні клієнта, без встановлення