Exercices d'application : Facteurs de variation des fréquences alléliques

Exercice 1: Impact des mutations

Une population d'insectes possède un allèle dominant (A) pour la couleur verte et un allèle récessif (a) pour la couleur brune. La fréquence de l'allèle A est de 0.8 et celle de l'allèle a est de 0.2. Si le taux de mutation de l'allèle A vers l'allèle a est de 10^-5 par génération, calculez la nouvelle fréquence de l'allèle a après une génération. Solution : La variation de fréquence de l'allèle a due aux mutations est de Δq = μp, où μ est le taux de mutation et p est la fréquence de l'allèle A. Donc, Δq = (10^-5)(0.8) = 8 x 10^-6. La nouvelle fréquence de l'allèle a est donc q' = q + Δq = 0.2 + 8 x 10^-6 ≈ 0.200008.

Exercice 2: Impact de la migration

Deux populations de papillons, A et B, sont isolées. La population A a une fréquence de l'allèle noir (B) de 0.7 et la population B a une fréquence de 0.2. Si 10% des papillons de la population B migrent vers la population A chaque génération, calculez la nouvelle fréquence de l'allèle noir dans la population A après une génération. Solution: La variation de fréquence de l'allèle B dans la population A due à la migration est Δq = m(qB - qA), où m est la proportion d'immigrants, qB est la fréquence de l'allèle B dans la population B et qA est la fréquence de l'allèle B dans la population A. Donc, Δq = 0.1(0.2 - 0.7) = -0.05. La nouvelle fréquence de l'allèle B dans la population A est q'A = qA + Δq = 0.7 - 0.05 = 0.65.

Exercice 3: Impact de la dérive génétique

Dans une petite population isolée de 20 individus, la fréquence de l'allèle dominant C est de 0.6. Si, par pur hasard, seulement 5 individus transmettent l'allèle C à la génération suivante, estimez la probabilité que l'allèle C soit fixé dans cette population à long terme. Solution: Dans une population de petite taille, la probabilité de fixation d'un allèle est approximativement égale à sa fréquence initiale. Donc, la probabilité de fixation de l'allèle C est d'environ 0.6.

Exercice 4: Impact de la sélection naturelle

Une population d'oiseaux possède deux allèles pour la taille du bec : L (bec long) et l (bec court). Les oiseaux à bec long sont mieux adaptés pour se nourrir de certaines graines. Si la valeur sélective des oiseaux à bec long (génotype LL et Ll) est de 1 et celle des oiseaux à bec court (génotype ll) est de 0.8, calculez le changement de fréquence de l'allèle l après une génération, en supposant que les fréquences génotypiques initiales sont à l'équilibre de Hardy-Weinberg et que la fréquence initiale de l'allèle l est de 0.5. Solution : Cette question est complexe et nécessite le calcul des fréquences génotypiques après sélection et normalisation. Une simplification peut être faite en considérant la formule du changement de fréquence sous sélection. Pour une approximation, on peut utiliser le fait que la sélection réduit la fréquence de l'allèle l, mais le calcul exact demande une approche plus détaillée.

Ce qu'il faut retenir

• Les mutations introduisent de nouvelles variations, mais leur impact direct sur les fréquences est souvent faible.
• La migration peut rapidement changer les fréquences, surtout si les populations diffèrent fortement.
• La dérive génétique est aléatoire et a un impact majeur sur les petites populations, pouvant mener à la fixation d'allèles.
• La sélection naturelle oriente les fréquences vers les allèles avantageux, mais sa vitesse dépend de l'intensité de la sélection et des fréquences initiales.