Genetika populacφ pro Windows

P°edstavujeme v²ukov² program ôGenetika populacφ pro Windowsö. Program simuluje genetickΘ procesy, kterΘ probφhajφ v r∙zn²ch typech populacφ v pr∙b∞hu generacφ. Je urΦen p°edevÜφm pro v²uku genetiky na st°ednφch a vysok²ch Ükolßch.

1. ┌vod - Φinnost programu

Program simuluje v²voj genofondu r∙zn²ch populacφ v pr∙b∞hu nßsledujφcφch generacφ.

Krom∞ poΦtu jedinc∙ (N) a frekvence recesφvnφ alely (q) lze pro nultou generaci G0 zadat i rozsah proces∙, kterΘ ruÜφ Hardyho-Weinbergovu rovnovßhu (procento autogamnφch jedinc∙, selekΦnφ koeficienty, rozsah migrace, mutace a genofondu p°edßvanΘho do nßsledujφcφ generace) a vyvolßvajφ nap°. genetick² drift.

Pro orientaci a mo₧nost srovnßnφ je pro ka₧dou generaci vypoΦφtßna i ideßlnφ frekvence genotyp∙, kterß by nastala za absolutnφ platnosti HW zßkona a p°φpadn∞ i selekΦnφch koeficient∙.

Navφc lze v G0 zadat i genotypy jednoho rodiΦovskΘho pßru s mo₧nostφ sledovßnφ v²voje genofondu jejich potomk∙, vΦetn∞ jejich nßhodnΘ distribuce do jednotliv²ch subpopulacφ (areßl∙). Ostatnφ rodiΦovskΘ pßry jsou vybrßny zcela nßhodn∞ a majφ 0 a₧ 4 potomky, Φφm₧ je zajiÜt∞n vφce mΘn∞ konstantnφ poΦet jedinc∙ v nßsledujφcφch generacφch.

Pokud se v populaci vyskytuje selekce, dochßzφ samoz°ejm∞ ke sni₧ovßnφ poΦtu ₧iv²ch jedinc∙ v dalÜφch generacφch a to podle Vßmi zadan²ch hodnot selekΦnφch koeficient∙.

V²slednΘ genotypovΘ frekvence jsou pro jednotlivΘ generace zapsßny v tabulce.

Nßhodnß distribuce jedinc∙ konkrΘtnφ generace do jednotliv²ch subpopulacφ (izolßt∙) je °eÜena graficky p°φmo na obrazovce. Obrazovka je rozd∞lena na urΦitΘ oblasti (areßly) a v nich jsou spoΦφtßny genotypovΘ frekvence subpopulace, kterΘ se nachßzφ ve Vßmi definovanΘm areßlu. Tyto frekvence lze vzφt za zßklad pro G0 a sledovat jejich v²voj s mo₧nostφ porovnßnφ s jinou subpopulacφ vzniklou stejn²m postupem.

V²voj populace v jednotliv²ch generacφch lze zobrazit tΘ₧ grafem.

DalÜφ mo₧nosti vyu₧itφ p°edklßdanΘho programu i s konkrΘtnφmi ·lohami uvßdφme dßle.

2. Pou₧φvßnφ programu

Postup p°i pou₧φvßnφ programu se obyΦejn∞ sklßdß z nßsledujφcφch Φinnostφ:

• vytvo°enφ novΘ populace nebo naΦtenφ ulo₧enΘ populace z disku
• prohlφ₧enφ vznikl²ch generacφ
• v²poΦet dalÜφch generacφ
• ulo₧enφ populace na disk
• ukonΦenφ prßce s programem

Vytvo°enφ novΘ populace

Jak je zmφn∞no v zßkladnφch informacφch, program simuluje vznik potomk∙ dle zadan²ch parametr∙. T∞mito zadßvan²mi parametry jsou informace o nultΘ generaci G0.

Po volb∞ Novß populace z nabφdky Populace se na obrazovce objevφ nßsledujφcφ dialog.

V dialogu jsou (za b∞hu programu) p°edem zadanΘ ukßzkovΘ hodnoty parametr∙. Jestli₧e Vßm vyhovujφ, staΦφ pouze stisknout tlaΦφtko OK (nebo Enter).

PotΘ, co jste zadali (zm∞nili) vÜechny po₧adovanΘ hodnoty a stiskli Enter, objevφ se po chvilce okno s novou populacφ s vypoΦtenou prvnφ generacφ.

Pozn. Parametry generace G0 lze tΘ₧ zadat s pou₧itφm areßl∙ v okn∞ distribuce jedinc∙.

V²poΦet dalÜφch generacφ

PotΘ, co jste vytvo°ili novΘ okno populace, byla automaticky vypoΦtena prvnφ generace.

Chcete-li, aby poΦφtaΦ vypoΦetl nßsledujφcφ generaci stiskn∞te tlaΦφtko .

Chcete-li, aby poΦφtaΦ vypoΦetl vÜechny generace a₧ do nap°. desßtΘ generace

1. stiskn∞te tlaΦφtko

2. na dotaz o Φφslu generace odpov∞zte Φφslo 10

3. stiskn∞te Enter

Prohlφ₧enφ vznikl²ch generacφ

Okno populace se sklßdß ze t°φ Φßstφ:

1. titulkovΘho pruhu

2. prostoru pro v²sledky v hornφ Φßsti

3. a ovlßdacφho panelu ve spodnφ Φßsti okna.

Titulkov² pruh zobrazuje proces ovliv≥ujφcφ v²voj populace, Φφslo prßv∞ zobrazovanΘ generace v prostoru v²sledk∙, poΦet dosud vypoΦten²ch generacφ.

V prostoru pro v²sledky je zobrazena bu∩

tabulka

distribuce jedinc∙ do areßl∙

graf v²voje populace

nebo generace G0.

DalÜφ generace

Po stisknutφ tohoto tlaΦφtka dojde k vypoΦtenφ dalÜφ generace.

Tabulka v²sledk∙

Tabulka v²sledk∙ vypadß nßsledovn∞:

Distribuce jedinc∙ do areßl∙

Okno distribuce na obrazovce p°edstavuje prostor, ve kterΘm jsou vzniklφ potomci umφst∞ni (maximßln∞ 2700 jedinc∙).

Ka₧d² jedinec mß na obrazovce svoji znaΦku (Üipku):

Φervenß - ₧iv² dominantnφ homozygot (AA)

Φervenß - ₧iv² heterozygot (Aa)

Φervenß - ₧iv² recesφvnφ homozygot (aa)

Üedivß , , - mrtvφ jedinci

Φervenß na zelenΘm pozadφ , , - ₧ivφ jedinci, p°φbuznφ rodiΦ∙ z generace G0

Üedivß na zelenΘm pozadφ , , - mrtvφ jedinci, p°φbuznφ rodiΦ∙ z generace G0

Okno je rozd∞leno na Φty°i areßly. V tabulce v²sledk∙ jsou pro ka₧d² areßl spoΦteny stejnΘ ·daje, jako se poΦφtajφ pro celou generaci.

Jedince z areßlu lze vzφt jako zßklad (jako generaci G0) pro novou populaci. To provedete jednoduÜe stisknutφm myÜi v areßlu, kter² mß jako zßklad poslou₧it. PotΘ se objevφ dialog pro zadßnφ parametr∙ G0 s ·daji dopln∞n²mi podle Vßmi vybranΘho areßlu. Mßte mo₧nost ·daje pozm∞nit nebo je odsouhlasit stisknutφm Enter.

Graf v²voje populace

Graf v²voje populace pomßhß zobrazit (nßzorn∞ji ne₧ tabulkami) v²voj populace v jednotliv²ch generacφch. V²hodou je zejmΘna mo₧nost ukßzat vÜechny generace najednou.

Graf m∙₧e zobrazovat jeden z nßsledujφcφch t°φ ·daj∙ o generacφch:

1. poΦty jedinc∙ v jednotliv²ch generacφch

2. frekvence recesφvnφch alel

3. Φetnosti AA, Aa a aa

Mezi jednotliv²mi typy graf∙ se p°epφnß stlaΦenφm p°φsluÜnΘho tlaΦφtka ve spodnφ Φßsti grafu:

á

á

3. Zßv∞r

Manußl k programu obsahuje ·koly (ukßzkovß zadßnφ), ze kter²ch vyuΦujφcφ zφskß inspiraci pro tvorbu vlastnφch ·loh nebo je beze zm∞n p°φmo vyu₧ije v pedagogickΘm procesu. V zßv∞ru manußlu je tΘ₧ uveden rejst°φk genetick²ch pojm∙ s jejich definicemi.