Selektionskoeffizient-Rechner
Berechnen Sie Selektionskoeffizienten, relative Fitness und Allelfrequenzänderungen. Sagen Sie evolutionäre Ergebnisse voraus und messen Sie die Stärke der natürlichen Selektion in Populationen
Normalerweise auf 1,0 als Referenz gesetzt
Kann bei Überdominanz höher als 1,0 sein
Bestimmt den Heterozygoten-Effekt
Frequenz des selektierten Allels (0 bis 1)
Positiv = vorteilhaft, negativ = nachteilig
0 = vollständige Dominanz, 0,5 = additiv, 1 = rezessiv
Selektionskoeffizient (s)
Selektionstyp
Relative Fitnesswerte
Fitnessvergleich
Interpretation
Selektionskoeffizienten verstehen
Der Selektionskoeffizient (s) misst die Stärke der natürlichen Selektion, die auf ein Merkmal wirkt. Er quantifiziert den relativen Nachteil (oder Vorteil) eines Genotyps im Vergleich zu einem anderen. Ein Selektionskoeffizient von 0 bedeutet keine Selektion (neutrale Evolution), während größere Absolutwerte eine stärkere Selektion anzeigen.
Schlüsselkonzepte
- Absolute Fitness (W): Die durchschnittliche Anzahl der Nachkommen, die von einem Genotyp produziert werden
- Relative Fitness (w): Fitness, die so skaliert ist, dass der fitteste Genotyp w = 1,0 hat
- Selektionskoeffizient (s): s = 1 - w, wobei w die relative Fitness ist
- Dominanzkoeffizient (h): Bestimmt die Fitness von Heterozygoten
- • h = 0: Vollständige Dominanz (Aa hat dieselbe Fitness wie AA)
- • h = 0,5: Additiv/keine Dominanz (Aa intermediär)
- • h = 1: Vollständige Rezessivität (Aa hat dieselbe Fitness wie aa)
Fitnessbeziehungen
| Genotyp | Absolute Fitness | Relative Fitness |
|---|---|---|
| AA | WAA | 1 |
| Aa | WAa | 1 - hs |
| aa | Waa | 1 - s |
Arten der natürlichen Selektion
Gerichtete Selektion
- • Bevorzugt einen extremen Phänotyp
- • Erhöht die Frequenz des vorteilhaften Allels
- • Beispiel: Antibiotikaresistenz
- • s > 0 für begünstigtes Allel
Balancierende Selektion
- • Erhält genetische Variation
- • Heterozygotenvorteil (Überdominanz)
- • Beispiel: Sichelzellenanämie in Malariagebieten
- • WAa > WAA und Waa
Reinigende Selektion
- • Entfernt schädliche Mutationen
- • Häufigster Selektionstyp
- • Erhält funktionale Gene
- • s < 0 für schädliches Allel
Disruptive Selektion
- • Bevorzugt beide Extreme
- • Selektiert gegen intermediäre Phänotypen
- • Kann zu Artbildung führen
- • Selten in der Natur
Interpretation der Selektionsstärke
Schwache Selektion (|s| < 0,01)
Fitnessunterschied weniger als 1%. Nahezu neutrale Evolution. Änderungen erfolgen langsam über viele Generationen. Genetische Drift kann wichtiger sein als Selektion. Beispiel: Synonyme Mutationen in Genen.
Moderate Selektion (0,01 < |s| < 0,1)
Fitnessunterschied 1-10%. Selektion ist in großen Populationen wirksam. Allelfrequenzen ändern sich über Dutzende bis Hunderte von Generationen. Beispiel: Viele polygene Merkmale, Laktosetoleranz.
Starke Selektion (0,1 < |s| < 0,5)
Fitnessunterschied 10-50%. Schnelle evolutionäre Veränderung. Vorteilhafte Allele verbreiten sich schnell; schädliche Allele werden effizient entfernt. Beispiel: Insektizidresistenz, wichtige Krankheitsresistenzallele.
Sehr starke Selektion (|s| > 0,5)
Fitnessunterschied größer als 50%. Extrem schnelle Veränderung. Letale oder semiletale Mutationen. Beispiel: Homozygot letale Allele (s = 1), schwere genetische Erkrankungen.
Beispiele aus der Praxis
Birkenspanner (Biston betularia)
Während der industriellen Revolution hatten dunkelfarbige Motten einen Selektionsvorteil in verschmutzten Gebieten aufgrund besserer Tarnung auf rußgeschwärzten Bäumen.
Selektionskoeffizient: s ≈ 0,3-0,5 für helle Motten in verschmutzten Gebieten
Sichelzellenanämie
Heterozygoten (HbA/HbS) haben Resistenz gegen Malaria und leiden unter minimalen Auswirkungen des Sichelzellenmerkmals, was einen Heterozygotenvorteil demonstriert.
Selektionskoeffizienten: sAA ≈ 0,1 (Malariatodesfälle), saa ≈ 0,8 (schwere Anämie), wAa ≈ 1,0 (geschützt)
Antibiotikaresistenz
Bakterien mit Resistenzmutationen haben eine dramatisch höhere Fitness in Gegenwart von Antibiotika, was zu schneller Evolution von Resistenz führt.
Selektionskoeffizient: s ≈ 0,9-1,0 für anfällige Bakterien (effektiv letal in Gegenwart von Antibiotika)
CCR5-Δ32 und HIV-Resistenz
Eine 32-Basenpaar-Deletion im CCR5-Gen verleiht Resistenz gegen HIV-Infektion. Homozygote sind nahezu immun; Heterozygote zeigen verzögerte Progression.
Selektionskoeffizient: In HIV-endemischen Populationen, s ≈ -0,2 für das Wildtyp-Allel (vorteilhaft für Deletion)
Referenzen
Selektionskoeffizientenberechnungen basieren auf etablierter populationsgenetischer Theorie:
Hinweis: Dieser Rechner verwendet standardmäßige populationsgenetische Modelle. Reale Populationen können mehrere Selektionsdrücke, frequenzabhängige Selektion, Umweltvariationen und Geninteraktionen erfahren, die tatsächliche Fitnesswerte beeinflussen. Selektionskoeffizienten können je nach Umgebung, Lebensstadien und genetischem Hintergrund variieren.
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