广义与狭义遗传力如何计算?有经验的家长都给孩子收藏了!

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广义与狭义遗传力如何计算?有经验的家长都给孩子收藏了!

2024-07-16 04:55:52| 来源: 网络整理| 查看: 265

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        我们在日常生活中常常遇到这样一个问题,就是我们会遇到许多与遗传有关的性状,比如说昨天EDG打比赛,我们都知道这个电竞水平一定程度上受天赋影响,天赋就是一个遗传学的问题,那么这种电竞水平受天赋影响多大呢,这时我们就要引入一个名叫遗传力的概念。许多同学不理解遗传力如何计算,让小编带大家一起来看看吧。

1   遗传力

        细心的朋友们在日常生活中可能会发现一个这样一个现象,就是遗传+环境=表型。所以我们在进行遗传力的计算的时候,实际上想要知道的一个东西就是这个表型受遗传的影响到底有多大。而我们有了上面那个公式呢,就会发现,一般而言,一个个体表型的形成,要么与遗传有关,要么基本上就与环境有关。

        比如说我有一天我说,老子厌倦了学校,老子不学了,老子也要进军电竞!那么我就会跑去练习玩这个英雄联盟。有可能通过我的练习,我的水平可以达到一个白银的水平,但是由于我的天赋限制,达不到黄金水平。前者就是我受到环境影响发生的性状改变,而后者就是遗传因素决定的性状改变。我们要研究的问题,就是这个遗传因素影响到底占比有多大?

        那么,要研究这个问题,我们就来看看遗传力的算法。我们小学二年级数学课就学过了方差分析。不知道大家记不记得,比如说两因素的方差分析是通过何种手段算出因素A、因素B的作用,以及因素AB的交互作用的。是不是我们通过求一系列SSA,SSB,SSAB,SSE这一系列离差平方和除以自由度得到MSA,然后用某一因素的MSA或者MSB除以MSE,最后求出F值,就能够得到这个因素作用的大小,对不对。

        当然,小学二年级时间比较久远,我小学数学学得也不好,几乎没上过90,全靠平时给期末考试积德……但是大致原理就是那样,如有问题,还请小伙伴们在评论区指出。

        总而言之,我们可以发现这样一个问题,通过由某一因素造成的这么一个表示离散程度的指标,似乎,欸,就可以用来解决我们想要研究的问题——“某因素造成的影响究竟有多大”

        那么,SSA表示离散程度,那么方差是不是也表示离散程度呢?我小学二年级学这个的时候,觉得SSA的计算公式和方差异曲同工,好像那个什么,MSA,就是方差来着?不管怎么样,方差也可以表示离散程度,如果我们用方差做指标,应该也是可以的,所以我们这本贺竹梅先生写的《现代遗传学教程》,说用方差,道理就出来了。

        然后,遗传力嗷,看看我们在研究什么问题:遗传的影响因素到底占多少,是不是?占多少这种问题,我们是不是常常用符合条件的除以总的,就得到了符合条件的东西到底占多少的结果?

        OK,然后,再跟大家讲,方差这种东西,是可以相加的。我们小学二年级学过的生物统计,依稀记得还有这么一个东西,SST=SSA+SSB+SSE,我前面说过这玩意的计算公式和方差类似,本质上是一个东西。讲的是什么呢,总的=A因素+B因素+误差。

        那我们遗传学有这个遗传+环境=表型,是不是也可以写出这么一个东西:

        表型方差 = 遗传方差 + 环境方差

        好嘞,东西给大家理清楚了,我们就回到贺竹梅先生的课本上。前面这些东西相当于是一个补充,告诉大家书上这么做,欸,是有原因的。

2  广义遗传力

        咱们符号就跟着贺竹梅先生的走,V代表的是variance,PGE三个字母是嘛意思,都在下面,咱们不用特地去记这玩意,有的人就喜欢背东西记东西,咱学的可是理科,一个表型=遗传+环境这个主旋律可以解释基本上所有东西,您把这公式背下来,啥用也没有,就是应付考试都容易错,所以一定要理解。

        然后这个交互作用,他的意义是什么,是说基因型和环境一起作用的时候,他对表型的影响会增加多少,或者减少多少。我个人认为,因为基因型和环境对个体的影响本来就处于不同的时期,基本上不能说什么同时作用不同时作用的,所以这里交互作用一般是被忽略不计的。各位,你们看看,到这个时候是不是有生物统计的意思了?

        然后我们前面还说了啥?基因型占总体的影响多少,是不是?特别简单,就直接:

        对不对,你看,你沿着我这个思路,这玩意嘛意思一下就理解了。

        变个型,你看,环境方差,也就是环境造成的离散程度上升,而遗传方差不变,H2也就是广义遗传力下降,也就是说遗传影响占的比例小。为什么这个地方H要加个2,因为你用的是方差,大家可以去想一下方差这玩意的意义是什么,这里先不赘述。

2.1  广义遗传力的环境方差

        然后,这个书上他给的环境方差的计算方法是有一定条件的,不是什么时候都可以用书上的东西。但是呢,我们要求一个东西的遗传力,还是得整个好算点的情况,不要给自己找麻烦。

        细心的小伙伴看柯南的时候可能会发现,这个办案的时候啊,有的嫌犯就会给他找这个什么不在场证明。这个计算遗传力的时候我们也要充分利用不在场证明。比如说我要求环境方差,VP=VG+VE,如果说VG=0,那么VP就完全是VE。那其实特别简单,只要所有基因型都是一样的,那就没问题。

        也就是说,在环境相同的情况下,只要说有一组表型可测的,它这个基因型又全是相同的,不对表型产生影响,那我们就可以求出环境方差了。那特别简单,比如我有一株基因型为AABBCCDDEE的玉米P1,一株基因型为aabbccddee的玉米P2,控制要研究的表型的基因相同,同时还有什么,它们两个杂交,第一代是不是全是AaBbCcDdEe,它们的基因型也相同。是不是也可以用?反正我可以说,P1,P2,F1都满足VP=VE这个条件。

        你看,因为这些东西毕竟都是一个东西,我还可以根据实际情况,把多个VE取平均,一般来说像下面这种三个的,信息量比较大,精确度是最好的。

2.2  广义遗传力的遗传方差

        环境方差我已经算完了,也就是说,同环境下,环境造成的影响有多大我已经清楚了,这个时候我们就要把遗传方差给弄回来。我杂交两代,哪一代有遗传方差,肯定是孙子辈有遗传方差嘛,毕竟我们什么3:1,9:3:3:1都是出于孙子辈的。所以你去找F2就行了,VE是不会变的,千万别怕,减就完了。

        至于书后面还给你化了一下VE,给你个公式什么玩意的,但是我觉得没必要,VE用什么就看你自己了,反正我就按部就班求出这两个值,H2就已经出来了。

        好的,这就是广义遗传力。然后我们来看狭义遗传力。

3  狭义遗传力

        书上说这个遗传方差包括三部分,加性遗传方差、显性遗传方差和互作遗传方差。而狭义遗传力就是只考虑加性遗传方差的遗传力。

        加性遗传方差是什么呢,举个例子,拼多多给你搞活动,邀请一个人送1块钱,我邀请10个人,就可以真正获得10块钱。在这边就是,只要我有一个显性基因,这个显性基因就会起到1个显性基因的作用,但是显性遗传方差可不一样。

        我们就拿女性谢顶这个从性遗传来说,只有A基因纯合才起作用,就好比拼多多跟你说,集齐十张卡片可以获得三百元现金,我就算集齐9张卡片,最后一个卡片集不到,还是得不到300块钱,还不如你给我9块钱实惠,还有这个原神抽卡,10个保底四星,抽9次就是抽不到。而显性基因还有别的情况,比如说什么呢,完全显性、一个A顶两个A,或者不完全显性,一个A顶0.8个A,一个A顶0.3个A,情况很多。总而言之,显性遗传方差是一个你不太好量度,或者说是在遗传上不稳定的一个东西。比如说我听说谢顶的人比较强,要把谢顶传给女儿,但是孩子他妈不同意,找了道士作法硬是把a基因传了过去……总而言之,为了获得最稳定的遗传传递能力,我们就会不考虑这个显性遗传方差,包括后面的基因互作遗传方差,也不考虑,甚至后面分母我们都不考虑。

黑色部分见正文

        加性遗传方差一听就很耿直,要是拼多多真这么干,估计风评会好点。

        好的,这就是狭义遗传力的定义式。按照广义遗传力的套路,我们依葫芦画瓢,如法炮制,一个一个弄。其实这个地方你会发现特别简单,他就是把VG变成了VD和VA而已,那我们先把这玩意理清楚。

        如果说A只存在加性作用,那从aa到AA,Aa的表型指标应该刚好落在中点,因为每个A的作用是相同的,很遗憾,由于有显性作用,这个Aa就会偏离中点。于是在图中,我们就把这两个东西表示了出来。

        然后,我们前面不是说了吗,找遗传方差,要找孙子辈的,儿子辈和老子辈都不行。总而言之,我们看看F2。

    然后,方差就是f(x-平均)^2的和,n=1,所以没必要除以n。最后你就可以得出VF2:

        一对等位基因是这样,如果有多对等位基因的话,就直接加起来就好,书上写的是:

        求和。而我们前面那个图大家看到了,a和加性方差有关,d和显性方差有关,所以你要加性方差,这又是个代数和,所以相当于你把加性方差和显性方差给分离了。然后实际上你这算的是VG,整个表型方差,你还得加上一个VE。

        但实际上a2你正常情况下是算不出来的,最后我们测量的是表型的指标,所以相当于你只能求出什么,欸,就是下面这个

        欸嘿,你现在是不是特别绝望。而且其实a和d这些东西是你自己为了推公式想出来的,实际到底什么样,因为你测出来的东西都有误差,更别说还受VE影响,当然不好衡量,具体是什么只有天知道。

        当然,你说学遗传学没有什么元素力量,神之眼嘛的行不行,当然可以!没关系的,实验材料都在这,没有什么元素力量,你难道还不会消元吗?你就做几组实验,求个表型方差,减吧减吧把最后那个V消到只有二分之一西格玛a方,那不就行了嘛。

        整个实验材料里面,你能知道每个个体基因型的有哪些?P1,P2还有F1对不对,前面说过,老子辈,儿子辈的都是一样的。现在你儿子辈的已经交出F2了,纯合的再怎么交也都是那样,最后就只剩什么了啊?

        AA x Aa,aa x Aa了,是不是?这个叫什么,叫回交。

        你先做一个试试看,先做第一个,

        欸,不对,你看,这个开出来,虽然有a2,可以消,但是又会冒出来一个ad项,怎么办,没别的办法了,只有aa x Aa了。

        这时候你心里肯定会想,不会吧不会吧,我都已经披荆斩棘来到这一步了,难道天要亡我?难道我狭义遗传力的想法就是一纸笑谈?

        欸嘿,你看B2

        前面那一项不是有个-ad吗,这一项又有一个+ad,好家伙,我直接VGB1+VGB2,不就没有ad项了吗。对不对?

        你看,这不就是0.5VA了吗?

        嗯,反正,总而言之,剩下的h2,由于你VP和VA都知道,就没什么好说的了。剩下的我也就不过多赘述了。最后,还有最重要的一点,由于题目永远都只会给你表型方差,你实验中也只能测出表型方差,所以,总而言之,你最后都得用VP。

        最后公式就是:

        其实你看,特别简单,是不是。

        不知道各位上高数课的时候有没有发现这样一个问题,就是老师推公式的时候会讲特别多东西,但是最后真正对考试有用的还是结论和例题。不过,你要是把整个推的过程看懂了,肯定还是对你思考问题和对整个东西的理解,还是比较有好处的。

        小伙伴们对于遗传力的计算有什么看法吗?欢迎各位在评论区里留言讨论哦!



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