第三节 影响遗传平衡的因素
影响遗传平衡的因素主要包括：非随机婚配 (Nonrandom mating)、基因突变 (Gene mutation)、选择 (Selection)、遗传漂变 (Genetic drift)、基因流 (Gene flow)、减数驱动 (Meiotic drive)、以及遗传搭车 (Genetic draft)。
一、非随机婚配
随机婚配（Random mating）指随机选择婚配对象的婚配行为，这种选择不受表型、基因型、距离、经济条件等等各种因素的影响。非随机婚配主要包括选型婚配、分层婚配和近亲婚配。非随机婚配可能会降低群体杂合度，不改变基因频率。
近亲婚配 (Consanguineous mating) 指有血缘关系的个体间的婚配。近亲婚配增加了隐性基因纯合的机会，不利的隐性表型面临选择，最终将改变后代的等位基因频率。近亲的程度可用亲缘系数表示；近亲婚配使后代基因纯合的概率则用近婚系数表示。
（一）近婚系数
近婚系数（coefficient of inbreeding ）是指个体的一对等位基因来自祖先的同一个等位基因的概率，通常用F表示。现在能够影响近婚系数的祖先只能是父母的共同祖先。近婚系数也可以针对婚配类型来说，个体的近婚系数与父母婚配类型的近婚系数一致。这里我们以姨表兄妹婚配的例子来说明近婚系数的计算，系谱图下：
1. 常染色体遗传的近婚系数
这里要求IV1的近婚系数，则找到其父母的共同祖先I1和I2，假设他们的基因型分别为A1A2和A3A4。那么，IV1要的一对等位基因都来自祖先也就是说IV1的基因型有四种可能：A1A1、A2A2、A3A3、A4A4。
IV1基因型是A1A1的概率，也就是A1这个等位基因通过左右两边同时传下来的概率，分为如下几步：I1 → II1 → III1 → IV1、以及 I1 → II3 → III2 → IV1，这每一步传递的概率都只有1/2，A1从两边都成功从I1传到IV1的概率就是
[(1/2)×(1/2)×(1/2)]×[(1/2)×(1/2)×(1/2)] = (1/2)6
I1个体有两个等位基因，他对近婚系数的贡献就是2×(1/2)6，同I2个体的贡献也一样。因此IV1的近婚系数为：
F = 2×(1/2)6 + 2×(1/2)6 = 1/16
很容易就能看出，个体常染色体遗传的近婚系数为其父母亲缘系数的1/2。同样，很容易就算得，对于常染色体遗传，一级亲属婚配的近婚系数为1/4，二级亲属婚配的近婚系数是1/8，三级亲属婚配的近婚系数是1/16。
2. X连锁遗传的近婚系数
同样的例子，在X连锁遗传中，先找到共同祖先I1和I2，假设他们的基因型分别为X1Y和X2X3。那么，IV1要的一对等位基因都来自祖先也就是说IV1的基因型有三种可能：X1X1、X2X2、X3X3。不同的是，在考虑等位基因的传递的过程中，父传子和父传女的概率是不同与常染色体基因的，父传子的概率是0，而父传女的概率是1。因此，等位基因X1通过I1 → II1 → III1 → IV1及 I1 → II3 → III2 → IV1同时传到IV1的概率是
[(1)×(1/2)×(1)]×[(1)×(1/2)×(1/2)] = (1/2)3
而等位基因X2或X3通过I2 → II1 → III1 → IV1及 I2 → II3 → III2 → IV1同时传到IV1的概率是
[(1/2)×(1/2)×(1)]×[(1/2)×(1/2)×(1/2)] = (1/2)5
三个等位基因传递的贡献加起来就是IV1个体X连锁遗传的近婚系数：
F = 1×(1/2)3 + 2×(1/2)5 = 3/16
显然，对于X连锁遗传来说，不能简单通过亲属级别来说出近婚系数，而是需要画出系谱具体分析。而且，对于男性个体来说，不管其父母亲缘关系如何，其X连锁遗传的近婚系数肯定是0。
再看下边的两个例子：
对于常染色体遗传，都是两条有5个个体的路径，近婚系数为= 1/16。对于X连锁遗传，左/上边的系谱所有路径都存在父传子(II2→III1)，IV1的X连锁遗传的近婚系数为0，而对于右/下边的例子，IV1的X连锁遗传的近婚系数是 1/8。都是三级亲属婚配，X连锁近婚系数差异比较大，必须要具体问题具体分析。自己算算，看能否得到相同的结果。
在日常工作中可能会遇到比较复杂的情形，如果每次都写出每一步的概率，会比较麻烦，可以采用数个体的方法，详情见王老师网页。
（二）平均近婚系数
群体的平均近婚系数 (Average Inbreeding Coefficient)是所有个体的近婚系数的平均值。评价近亲婚配对群体的危害时，除近亲婚配率外，平均近婚系数也是重要的指标。平均近婚系数通常可通过统计婚配类型来估算，群体中第i种婚配类型的常染色体遗传近婚系数为Fi，共有Ni对，则群体平均近婚系数计算公式如下：
例题：在一次群体调查中发现，在1000例婚配，中兄妹婚配1例，姑侄婚配1例，舅甥女婚配1例，表兄妹婚配45例，二级表兄妹婚配18例，二级半表兄妹婚配6例，三级表兄妹户内3例，其余为非近亲婚配。这个群体的平均近婚系数是多少？
解：列表计算如下：
（三）近亲婚配对基因型频率的影响
基因型频率与近亲系数F、群体基因频率为p和q的关系如下：
显然，近亲婚配增加了隐性纯合子的频率。一代堂表兄妹姐弟婚配的子女的近婚系数为1/16，后代AR病发病风险为q2 +pq/16，与随机婚配比较，增加p/(16q)倍。显然，隐性遗传病越罕见(q越小)，增加的倍数就越多。因此近亲婚配对群体有害。
二、选择
选择反应了环境因素对特定表型或基因型的作用，使个体的生活力和生育力改变。遗传学上用适合度来衡量生育力的大小，用选择系数来表示选择作用下适合度降低的程度。
（一）适合度
适合度(fitness)是在一定的环境条件下，某一基因型个体能够生存并将基因传给后代的几率，通常用w表示。适合度的大小用相对生育率表示。
其中，Na个患者共生有Ca个小孩，这些患者的Ns个正常的同胞共有Cs个小孩
例题：丹麦一项调查发现：108名软骨发育不全性侏儒生育了27个孩子，这些侏儒的457个正常同胞共生育了582个孩子。侏儒患者的适合度（相对生育率，w）是多少？
解：将数据带入公式 w = (27/108)/(582/457) ＝0.2
（二）选择系数
选择系数（selection coefficient，s）指选择作用下，适合度降低的程度，通常s表示。即， s＝1－w
三、突变
突变是正常基因和致病基因之间的相互转换，本质上是遗传物质的改变。A到a的突变率用μ表示，a到A的突变率用ν表示。群体中每代某一基因座位上基因突变的频率大约为10–5～10–7）。
突变会使群体中致病基因频率上升，而选择可淘汰掉部分致病基因。当群体平衡时, 突变增加的基因等于选择淘汰掉的基因。突变率的计算公式
AD：ν＝sp （ν是a到A的突变率）
AR：μ＝sq2 （μ是A到a的突变率）
XD：ν＝sp （ν是a到A的突变率）
XR：μ＝sq/3 （μ是A到a的突变率）
实际工作中，可通过群体发病率估算基因频率后结合选择系数计算突变率。
（一）显性致病基因突变率的计算（直接计算和用公式ν＝sp计算）
例题：在100000个出生人口中有12人患同一种AD病，其中的两个患儿的父母一方有同种病, 其他10个患儿是由于基因新突变所致。求突变率。
解：通过新发病例可知：突变率＝10/（100000×2）＝1/20000
例题：94075婴儿中有10个为某AD病患者，求突变率ν。（该病s＝0.80 ）
解：发病率Ⅰ＝10 /94075＝1.063×10–4
发病率Ⅰ＝p2+2pq≈2pq≈2p → p＝(1/2)Ⅰ
μ＝sp＝s (1/2)Ⅰ＝0.8×1/2×1.063×10–4＝4.25×10–5
（二）AR致病基因突变率的计算（μ＝sq2）
例题：苯丙酮尿症(AR)的发病率为6. 0×10–5。求致病基因突变率。（s＝0.85）
解：发病率I ＝6. 0×10–5＝q2
突变率µ＝sq2＝sⅠ＝0.85×6. 0×10–5＝5.1×10–5
（二）XR致病基因突变率的计算 [μ＝(1/3)sq]
例题：甲型血友病（XR）男性发病率为8. 0×10–5。求致病基因突变率？（该病s＝0.75）
解：已知男性发病率＝8. 0×10–5＝q
突变率 μ＝（1/3）sq＝1/3×0.75×8.0×10–5＝2.0×10–5
四、遗传漂变
在小群体中可能出现后代的某基因频率较高，在一代代传递中基因频率明显改变，破坏了Hardy-Weinberg平衡。
遗传漂变的方向无法确定。究竟是那一种基因频率升高或下降，是一个随机事件。
五、基因流
随着群体迁移两个群体混合并相互婚配，新的等位基因进入另一群体，将导致基因频率改变，这种等位基因跨越种族或地界的渐近混合称之为基因流。
六、减数驱动
在减数分裂中，某个基因座位上特定的等位基因更多地被传递下去（即便这个等位基因本身可能是有害的），称为减数驱动。
七、遗传搭车
有利突变连锁的基因频率提高，称为遗传搭车。
