В ЕГЭ по биологии в 2024 году включены задачи на закон Харди-Вайнберга

Здравствуйте, уважаемые читатели  блога репетитора биологии по Скайпу biorepet-ufa.ru.

Дискутировавшийся многие годы вопрос будут ли в КИМах ЕГЭ по биологии задачи по популяционной генетике на применение закона Харди-Вайнберга, пришел к логическому завершению.

Да, в 2024 году такие задания  в ЕГЭ по биологии точно будут.

Это стало очевидным после выступления Татьяны Вячеславовны Мазяркиной на семинаре по подготовке к сдаче ЕГЭ по биологии в августе 2023 года.

Мазяркина Т.В. сама является одним из авторов-составителей  генетических задач КИМов ЕГЭ, поэтому считать данную информацию недостоверной не приходится.

К тому же в Методических рекомендациях В.С.Рохлова и Р.А.Петросовой  закон Харди-Вайнберга излагается очень подробно:

Представим себе популяцию, в которой скрещивания между любыми особями равнозначны (идеальная популяция). Пусть известно, что определенный ген имеет два аллеля: A и а. Обозначим частоту доминантного аллеля как p, а частоту рецессивного аллеля как q. Очевидно, что все организмы в популяции имеют либо аллель А, либо аллель а, либо их комбинацию, а значит, p + q = 1.

Зная частоты аллелей, можно рассчитать частоты генотипов. Формирование потомков по закону чистоты гамет Менделя можно представить как выбор двух гамет из общего пула всех половых клеток (так как все скрещивания равновероятны).

Тогда вероятность получения гомозиготной особи по доминантному аллелю означает вероятность двух независимых выборов гаметы с аллелем А:  f(AA) = p x  p = p² . Аналогично частота рецессивных гомозигот с аллелем а составит: f(aa) = q x q = q² .  Частота гетерозигот составит: f(Aa) = p x q + q x p = 2pq.

Зная частоты аллелей в популяции, можно рассчитать равновесные частоты генотипов, по формуле квадрата суммы: (p + q)² = p² + 2pq + q².

Графически закон Харди – Вайнберга может быть представлен следующим образом:

Пример.

Представим себе, что в популяции человека частота аутосомно-рецессивного заболевания пигментного ретинита составляет 0,0025. Как, опираясь только на эти данные, можно рассчитать частоту всех генотипов в популяции, считая, что она находится в равновесии Харди – Вайнберга?

Мы знаем, что частота рецессивных гомозигот составляет q² , а в данном примере это 0,0025. Значит, частота рецессивного аллеля составит: q = 0,05. Тогда частота доминантного аллеля составит:                       p = 1 – q = 1 – 0,05 = 0,95 .

Теперь, пользуясь полученными данными, можно рассчитать частоту доминантных гомозигот (p² = 0,9025) и частоту гетерозигот (2pq = 2 x 0,05 x 0,95 = 0,095). Можно проверить себя, сложив все частоты генотипов и получить в сумме 1.

Из закона Харди – Вайнберга следует три важных заключения.

1. Частоты аллелей не изменяются из поколения в поколение без внешнего воздействия на них.
2. Зная частоты аллелей и предполагая их случайные скрещивания, можно предсказать равновесные частоты генотипов (при условии, что на них не действуют факторы эволюции).
3. Если на ген не действуют какие-либо факторы эволюции и при этом частоты генотипов не находятся в соотношении, определенном уравнением Харди – Вайнберга, то они достигнут равновесия за одно поколение.

Последнее заключение легко проиллюстрировать на следующем примере. Представим себе, что популяция состоит исключительно из гомозигот в соотношении 1:1. Тогда частоты аллелей будут равны и составят по 0,5. Закон Харди – Вайнберга определяет, что частоты генотипов должны составить: f(AA) = 0,25; f(Aa) = 0,5; f (aa) = 0,25. Однако в данный момент этого не наблюдается, т.е. популяция не находится в равновесии.

Допустим в этой популяции возможность скрещивания. Естественно, возможно только три варианта: АА × AA, AA × aa и aa × aa. Выписав возможное потомство в трех скрещиваниях и выразив частоты полученных генотипов через p и q, увидим, что равенство выполняется. Таким образом, за одно поколение популяция пришла к равновесным частотам.

********************************

Для того, чтобы быстрее разобраться как нужно решать задачи по популяционной генетике на применение закона Харди-Вайнберга, предлагаю изучить мою небольшую книжку.

Ниже приводятся условия 11 заданий от онлайн школы BioFamili Андрея Фомина по популяционной генетике как примеры того, какого уровня «сложности» можно ожидать задачи на ЕГЭ в 2024 году («сложность» написал в кавычках, так как предлагаемые задания все решаются трафаретно).

Примеры заданий  ЕГЭ  2024 г. по популяционной генетике на применение уравнения Харди-Вайнберга

1. Среди 8400 растений одного из сортов ржи 21 растение имело рецессивный признак альбинизма. Рассчитайте частоты аллелей альбинизма и нормальной пигментации, а также частоты всех возможных генотипов, если известно, что популяция находится в равновесии Харди-Вайнберга. Ответ поясните.

2. В одной из европейских популяций муковисцидоз встречается с частотой 1 на 2500 новорожденных. Рассчитайте частоту аллеля муковисцидоза в популяции, а также частоты всех возможных генотипов, если известно, что популяция находится в равновесии Харди-Вайнберга. Ответ поясните.

3. В одной из человеческих популяций курчавые волосы имеет каждый шестнадцатый. Рассчитайте частоты аллелей курчавых и прямых волос в популяции, а также частоты всех возможных фенотипов, если известно, что популяция находится в состоянии генетического равновесия. Ответ поясните.

4. В лабораторной популяции дрозофил 96% особей имеют аутосомно-доминантный признак серого цвета тела. Рассчитайте частоты аллелей черного и серого тела, а также частоты всех возможных генотипов, если принять, что популяция находится в равновесии Харди-Вайнберга. Ответ поясните.

5. В одной из популяций 1869 человек из обследованных имели положительный резус-фактор, а 356 были резус-отрицательными. Рассчитайте частоты аллелей положительного и отрицательного резус-фактора, а также частоты всех возможных генотипов, если принять, что популяция находится в равновесии Харди-Вайнберга. Ответ поясните.

6. Способность различать горький вкус фенилтиомочевины (ФТМ) – аутосомный доминантный признак. В популяции 6750 человек из обследованных различали горький вкус этого вещества, а 2250 человек воспринимали его как безвкусное. Рассчитайте частоты аллелей способности и неспособности различать вкус ФТМ, а также частоты всех возможных генотипов, если принять, что популяция находится в равновесии Харди-Вайнберга. Ответ поясните.

7. Среди 600 домашних гусей одной из пород 546 птиц имели серую окраску, а остальные были белыми (рецессивный признак). Рассчитайте частоты аллелей белой и серой окраски, а также частоты всех возможных генотипов, если принять, что популяция гусей находится в равновесии Харди-Вайнберга. Ответ поясните.

8. У морских свинок волнистая шерсть доминирует над гладкой. В питомнике 102 грызуна из 200 имели волнистую шерсть. Рассчитайте частоты аллелей волнистой и гладкой шерсти, а также частоты всех возможных генотипов, если популяция морских свинок находится в равновесии Харди-Вайнберга. Ответ поясните.

9. У мышей ген длинного хвоста (А) неполно доминирует над геном короткого хвоста. В одной из популяций 128 из 200 пойманных мышей имели длинный хвост. Рассчитайте частоты аллелей длинного и короткого хвоста, а также частоты всех возможных фенотипов, если популяция находится в равновесии Харди-Вайнберга. Ответ поясните.

10. У одной из пород кур ген черного оперения (А) проявляется у гетерозигот в форме крапчатой окраски. Среди 400 птиц данной породы 144 имели полностью черное оперение. Рассчитайте частоты аллелей черного и белого оперения, а также частоты всех возможных фенотипов, если популяция находится в равновесии Харди-Вайнберга. Ответ поясните.

11. У крыс аллель кудрявой шерсти неполно доминирует над аллелем прямой шерсти. В один из питомников завезли 58 животных с волнистой шерстью и 42 крысы с прямой шерстью. Рассчитайте частоты аллелей кудрявой и прямой шерсти в образованной популяции. Какими будут частоты всех генотипов, когда популяция придет в состояние равновесия Харди-Вайнберга? Если представить, что все условия равновесной популяции начнут выполняться, то за сколько поколений популяция придёт в равновесие?

Решения этих 11 заданий по популяционной генетике для ЕГЭ 2024 года и других 20 задач приведены в моем сборнике «Уравнение Харди-Вайнберга в решении генетических задач«.

***********************************************************

Для подготовки к  сдаче ЕГЭ или ОГЭ, у  меня на блоге вы можете приобрести  ответы на все тесты Открытого Банка Заданий ФИПИ за все годы проведения экзаменов  по ЕГЭ и ОГЭ (ГИА).