Exercices: Équilibre de Hardy-Weinberg et facteurs d'évolution

Dans une population de 500 papillons, un gène possède deux allèles, A et a. On dénombre 245 individus de génotype [A//A], 210 de génotype [A//a] et 45 de génotype [a//a].

1. a) Calculer les fréquences génotypiques.

1. b) Calculer les fréquences $p$ de l'allèle A et $q$ de l'allèle a.

Dans une population de hamsters, la fréquence de l'allèle récessif a est $q = 0{,}3$. On suppose que la population est à l'équilibre de Hardy-Weinberg.

1. a) Énoncer les conditions du modèle de Hardy-Weinberg.

1. b) Calculer les fréquences attendues des génotypes [A//A], [A//a] et [a//a].

Citer les cinq facteurs qui peuvent écarter une population de l'équilibre de Hardy-Weinberg (mutation, sélection, dérive génétique, migrations, unions non aléatoires par choix du partenaire) et définir chacun en une phrase.

En France, une maladie génétique autosomique récessive touche 1 naissance sur 2 500. On suppose la population à l'équilibre de Hardy-Weinberg.

1. a) Calculer la fréquence $q$ de l'allèle responsable de la maladie.

1. b) Calculer la fréquence des porteurs sains (hétérozygotes).

1. c) En déduire le nombre approximatif de porteurs sains pour 100 000 personnes.

Une population insulaire de 20 individus (île de Bréhat) est isolée. La fréquence de l'allèle B est de 0,5 à la génération 0. À la génération 5, elle vaut 0,8 ; à la génération 10, elle vaut 1.

1. a) Nommer le mécanisme principal qui explique cette évolution et justifier ce choix par la taille de la population.

1. b) Indiquer ce que devient la diversité allélique de la population.

1. c) Dire si ce résultat serait aussi probable dans une population de 2 millions d'individus. Justifier.

Dans une population de coccinelles, la fréquence de l'allèle A est $p = 0{,}6$. Les individus [a//a] ont une valeur sélective (survie jusqu'à la reproduction) de 0,5, les autres génotypes de 1.

1. a) Calculer les fréquences génotypiques à la génération 0 (équilibre de Hardy-Weinberg à la naissance).

1. b) Calculer la fréquence de l'allèle a après sélection, chez les adultes reproducteurs.

1. c) Indiquer le sens d'évolution de la fréquence de a au fil des générations.

Dans une population de 1 000 individus, on observe pour un gène à deux allèles : 440 [A//A], 360 [A//a] et 200 [a//a].

1. a) Calculer les fréquences alléliques.

1. b) Comparer les effectifs observés aux effectifs attendus sous l'hypothèse de Hardy-Weinberg.

1. c) Proposer, en les justifiant, deux explications biologiques possibles de l'écart observé.

1. d) Indiquer ce que deviendrait la répartition génotypique après une seule génération de reproduction panmictique, sans autre facteur.

La drépanocytose est due à l'allèle S de la globine β. Dans une région où sévit le paludisme, la valeur sélective est de 0,85 pour [A//A], 1 pour [A//S] et 0 pour [S//S]. Dans une région sans paludisme, elle est de 1 pour [A//A], 0,9 pour [A//S] et 0 pour [S//S].

1. a) Expliquer pourquoi l'allèle S, létal à l'état homozygote, se maintient dans la première région.

1. b) Prévoir l'évolution de la fréquence de S dans la seconde région et justifier.

1. c) Indiquer à quel type de sélection correspond le cas de la première région.

1. d) Discuter le rôle des migrations si des populations des deux régions se mélangent.

Chez une espèce d'oiseaux, les femelles préfèrent les mâles à longue queue. Le caractère est porté par l'allèle L (dominant). La longue queue réduit la survie des mâles de 10 %.

1. a) Expliquer comment ce caractère peut se répandre dans la population malgré son coût pour la survie.

1. b) Nommer le mécanisme évolutif en jeu et le distinguer de la sélection naturelle au sens strict.

1. c) Prévoir l'évolution de la fréquence de L si la pression de prédation augmente fortement. Argumenter.

1. d) Dire comment le séquençage de génomes de populations permettrait de repérer une région soumise à sélection.