1
1
23-00-Shells
PopulationGenetics
2
2
The Gene PoolThe Gene Pool
Members of aspecies caninterbreed & producefertile offspring
Species have ashared gene pool
Gene pool – all ofthe alleles of allindividuals in apopulation
gene_pool_sm
3
The Gene Pool
Allele – the options for a gene; for example -
Eyes – blue/brown; Blood type – A/B/O
Every organism has TWO alleles for EVERYgene!
Dominant alleles (R, T, C, F, etc) – only needone copy of the allele to express the trait(brown eyes, brown hair)
Recessive alleles (r, t, c, f, etc) – both allelesmust code for the trait in order to have it(blue eyes, blonde hair, red hair)
3
4
4
The Gene PoolThe Gene Pool
Different speciesdo NOT exchangegenes byinterbreeding
Different speciesthat interbreedoften producesterile or less viableoffspring e.g. Mule
mule
5
5
Gene Pools
Shuffling of alleles by sexualreproduction have no effect on theoverall gene pool.
gene poolA population’s gene pool is the totalof all alleles in the population atany one time (2 x # of organisms). 
6
6
Modern Evolutionary Theory
GENES are responsible for theinheritance of characteristics
POPULATIONS, not individuals, evolvedue to natural selection & genetic drift
Development of species (SPECIATION)usually is due to the gradualaccumulation of small genetic changes
7
7
Microevolution
Changes occur in gene pools due tomutation, natural selection, geneticdrift, etc.
Gene pool changes cause moreVARIATION in individuals in thepopulation
Example: Bacteria becoming unaffectedby antibiotics (resistant)
8
8
The Hardy-Weinberg TheoremThe Hardy-Weinberg Theorem
non-evolvingpopulation.Used to describe a non-evolvingpopulation.
 Natural populations are NOTexpected to actually be in Hardy-Weinberg equilibrium.
9
9
                       
.
The Hardy-Weinberg TheoremThe Hardy-Weinberg Theorem
Deviation from Hardy-Weinbergequilibrium indicates that evolutionhas occurred
Understanding a non-evolvingpopulation helps us to understandhow evolution occurs
10
10
Assumptions of the H-W TheoremAssumptions of the H-W Theorem
1.Large population size - small populations can have chancefluctuations in allele frequencies (e.g., fire,storm).
2.No migration- immigrants can change the frequency of anallele by bringing in new alleles to apopulation or by removing them
3.No net mutations-  if alleles change from one to another, thiswill change the frequency of those alleles
11
11
Assumptions of the H-W TheoremAssumptions of the H-W Theorem
4. Random mating-  If certain traits are more desirable,those organisms will be more desirable asmates
5. No natural selection-  If some individuals survive andreproduce at a higher rate than others,then their offspring will carry thosegenes and the frequency will change forthe next generation.
12
Hardy-Weinberg Equilibrium
The Hardy-Weinberg Equation:
 1.0 = p2 + 2pq + q2
1.0 = p + q
p2 = frequency of AA genotype;
2pq = frequency of Aa/aA genotype
q2 = frequency of aa genotype
P = frequency of A
Q = frequency of a
Genotype – the alleles of an organism
Phenotype – the physical traits of an organism
12
                                   
13
13
Allele Frequencies Define Gene Pools
There are 1000 copies of the genes for color,
the allele frequencies are (in both males and females):
320x 2(RR)+160x 1(Rr) = 800R; 800/1000 = 0.8 (80%) R
160 x 1 (Rr)+20x 2(rr) = 200 r; 200/1000 = 0.2 (20%) r
500 flowering plants
480 red flowers
20 white flowers
320 RR
160 Rr
20 rr
14
14
23-03a-HardyWeinberg-L
15
1. Genetic Drift (Small population)
Genetic drift: the change in the gene pool of a smallpopulation due to chance
Two factors may cause genetic drift:
                                 
a)Bottleneck effect: A large disturbance removes alarge portion of the population so that the survivingpopulation often does not match the allele frequencyin the original population.
b)Founder effect: A few individuals from a largepopulation colonize an isolated habitat and may haveallele frequencies that also do not match the originalpopulation
15
16
16
http://t2.gstatic.com/images?q=tbn:pQ_itNoLSdbVZM:http://images-mediawiki-sites.thefullwiki.org/02/1/2/0/50464102417922691.png&t=1
17
17
23-05-BottleneckEffect-L
18
18
23-05x-CheetahBottleneck
19
3. Mutations
Mutation is a change in an organism’s DNA 
Can be transmitted through sexual reproduction andimmediately affect the composition of the gene pool.
The original source of variation within a species
In stable environments, mutations usually result inlittle or no benefit to an organism and are frequentlyharmful.
Mutations are more beneficial (which is VERY rare) inchanging environments.  (Example:  HIV resistance toantiviral drugs.)
19
20
4. Nonrandom mating
Most organisms do not simply matewith the nearest organism of theopposite gender – nonrandommating!
Assortative mating – organisms tendto mate with others that looksimilar to themselves –blondes/blondes, no interracialmarriages in the South
Sexual selection – males competefor females and are chosenbased on their ability to compete– peacock feathers, lions’ manes,deer antlers
20
http://users.rcn.com/jkimball.ma.ultranet/BiologyPages/K/Koren.jpg
http://fm1.fieldmuseum.org/aa/Files/patterso/File0737-s.jpg
21
21
23-16x2-MalePeacock
22
22
23-16x1-SexualDimorphism
23
5. Natural selection
Natural selection: Higher success in reproduction basedon heritable traits that help an organism survivebetter – their genes get passed on more frequently
The only method of change that results in adaptation toenvironment
 
23
24
24
Natural selection
Resistance to antibacterial soap
Generation 1: 1.00 not resistant
  0.00    resistant
25
25
Naturalselection
Generation 1: 1.00 not resistant
  0.00    resistant
Resistance to antibacterial soap
26
26
Naturalselection
Resistance to antibacterial soap
mutation!
Generation 1: 1.00 not resistant
  0.00    resistant
Generation 2: 0.96 not resistant
  0.04    resistant
27
27
Naturalselection
Resistance to antibacterial soap
Generation 1: 1.00 not resistant
  0.00    resistant
Generation 2: 0.96 not resistant
  0.04    resistant
Generation 3: 0.76 not resistant
  0.24    resistant
28
28
Naturalselection
Resistance to antibacterial soap
Generation 1: 1.00 not resistant
  0.00    resistant
Generation 2: 0.96 not resistant
  0.04    resistant
Generation 3: 0.76 not resistant
  0.24    resistant
Generation 4: 0.12 not resistant
  0.88    resistant