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生物實驗

天擇與等位基因頻率

族群遺傳學互動版:在單基因座、兩等位基因(A、a)上調整三種基因型的相對適應度,或直接套用選擇情境,逐代觀察等位基因頻率的變化——方向性選擇邁向固定、淘汰隱性等位基因的減速現象、異型合子優勢維持的穩定多型,以及中性下不演化的哈溫平衡。
t = 0.00 s

等位基因頻率對世代

實驗數據

尚無記錄。調整參數、完成一次量測後,按「記錄本次數據」把結果存進表格。

實驗參數

選擇情境
初始 A 頻率 p₀(重設後生效)
適應度 wAA(同型顯性)
適應度 wAa(異型合子)
適應度 waa(同型隱性)

即時觀測

世代
0
平均適應度 w̄
A 等位頻率 p
a 等位頻率 q
基因型頻率(哈溫平衡)
理論平衡頻率 p*(僅異型合子優勢時存在)

畫面符號圖例

  • 等位基因頻率/基因型頻率隨世代變化;p*:選擇與突變下的平衡頻率

實驗任務

  1. 方向性選擇邁向固定:選「方向性(顯性有利)」,把 p₀ 設得較小(如 0.10), 按開始。觀察 p 如何一路升向 1——A 等位基因被「固定」,a 幾乎消失。記錄大約幾個世代後 q 逼近 0。
  2. 隱性有害基因為何除不盡?切換「淘汰隱性」(只有 aa 適應度較低)。 觀察曲線:q 一開始下降得快,之後愈來愈慢。想一想:當 a 變稀有時,它大多藏在哪一種基因型裡而 「躲過」天擇的淘汰?為什麼隱性有害等位基因幾乎永遠無法完全消失?
  3. 異型合子優勢與多型性:選「異型合子優勢」(wAa 最高)。 分別把 p₀ 設高(如 0.90)與設低(如 0.10)各跑一次,觀察 p 是否都收斂到同一個中間值。 讀出「理論平衡頻率 p*」,再用公式 p*=(wAa−waa)/(2wAa−wAA−waa) 驗算,說明為何兩個等位基因能同時被長期保留(如鐮刀型紅血球與瘧疾抗性)。

模型與假設

模型:單基因座、兩等位基因(A、a)。以哈溫平衡起始:AA=p²、Aa=2pq、aa=q²。 每代平均適應度 w̄=p²·wAA+2pq·wAa+q²·waa; 下一代 p′=(p²·wAA+pq·wAa)/w̄,逐代迭代,q′=1−p′。
異型合子優勢平衡:p*=(wAa−waa)/(2wAa−wAA−waa), 當 wAa 為三者最大時是穩定的多型性平衡。
假設:族群無限大(無遺傳漂變)、隨機交配、無突變與遷移、世代不重疊,且只有天擇作用。 畫面個體僅為當代基因型比例的視覺化(每代依頻率重新生成),位置與空間不具意義。