DI TRUYỀN HỌC QUẦN THỂ

DI TRUYỀN QUẦN THỂ
+ Quần thể toàn phối

+ Trạng thái cân bằng Hardy- Weinberg của quần thể

+ Các yếu tố ảnh hưởng đến sự cân bằng của quần thể
* Di truyền cổ điển quá trình di truyền xảy ra bên trong mỗi cá thểbằng cách nào gen được truyền từ cá thể này cá thể khác CÁ THỂ
* Di truyền phân tử  nghiên cứu mức độ phân tử của tính Di Truyền (thông tin di truyền mã hóa trên DNA như thế nào, các quá trình sinh hóa ở TB từ thông tin di truyền được dịch mã sang kiểu hình (protein)  TẾ BÀO
* Di Truyền Quần Thể Nghiên cứu tính di truyền trên nhóm cá thể trên những tính trạng được kiểm sóat bởi 1 hay một số ít gen.

* Di truyền số lượng Nghiên cứu tính di truyền trên nhóm cá thể cho những tính trạng do nhiều gen đồng thời kiểm sóat.

MỘT SỐ KHÁI NIỆM
+ Quần thể (Population):
Nhóm cá thể cùng loài sống trong cùng không gian và thời gian.
+ Quần thể Mendel (Mendel population):
Nhóm cá thể có thể giao phối với nhau để cho ra thế hệ con hữu thụ và có sức sống như nhau.
+ Quần thể toàn phối (Panmixis population):
Nhóm cá thể giao phối tự do và ngẫu nhiên với nhau (toàn phối)
Toàn phối = giao phối không chọn lựa
Ví dụ: xét về tính trạng nhóm máu AOB
 quần thể người là quần thể toàn phối
LÚA
Kingdom : Plantae- plants
Subkingdom:Tracheobionla vascular plants
Superdivision: Spermatophyla seed plants
Division: Magliophyta flower plants
Class: Liliopsida Monocotyledons
Subclass: Commelinidae
Order: Poales
Family: Poacea grass family
Genus Oryza
Species: Oryza sativa
Subspecies
O. punctata
O. rufipogon
Tập hợp các gen trong quần thể Mendel gọi là vốn gen (gen pool), để hiểu được tính di truyền của các quá trình tiến hóa cần nghiên cứu kiểu gen của các cá thể trong quần thể này

Nghiên cứu cấu trúc di truyền của một quần thể Mendel  phải mô tả vốn gen (gene pool) của nhóm các tính trạng số lượng  tính tần số kiểu gen (genotypic frequencies) và tần số alen (allelic frequencies).
Tần số kiểu gen: tỉ lệ phần trăm của một kiểu gen nào đó trong quần thể
Tần số gen (alen): tỉ lệ phần trăm của một gen (alen) nào đó hiện diện ở một locus xác định trong quần thể
Tần số kiểu gen ở một locus đơn gen thì hữu ích trong việc khảo sát một số tác động trong quá trình tiến hóa của một quần thể.
Việc sử dụng tần số alen có nhiều điểm lợi hơn tần số kiểu gen:
Ở sinh vật sinh sản hữu tính, các kiểu gen sẽ phân ly thành các alen trong quá trình hình thành giao tử, chính alen được truyền từ thế hệ này sang thế hệ khác, chỉ có alen là tiếp nối theo thời gian và sự tiến hóa của vốn gen thông qua sự thay đổi của tần số alen.
 Có ít alen hơn số kiểu gen
Thông số di truyền của quần thể
Ví dụ: khảo sát quần thể 100 cá thể về nhóm máu MN:
50 cá thể MM : 20 cá thể MN : 30 cá thể NN
Tần số gen
(gene frequency)
Tần số kiểu gen
(genotype frequency)
Tần số gen = Tần số kiểu gen đồng hợp MM + 1/2 tần số kiểu gen dị hợp MN.

* Tần số alen M = 0,5 + 1/2 (0,2) = 0,6
* Tần số alen N = 0,3 + 1/2 (0,2) = 0,4
Tính tần số gen (gene frequency) dựa trên tần số kiểu gen
Tần số alen và tần số kiểu gen tương quan với nhau rất rõ
Tần số gen với dãy allen: 3 alen A1, A2 và A3 ở một locus


p = f(A1) =
(2 x A1A1) + (A1A2) + (A1A3)
2 x tổng số số cá thể


q = f(A2) =
(2 x A2A2) + (A1A2) + (A2A3)
2 x tổng số số cá thể


r = f(A3) =
(2 x A3A3) + (A1A3) + (A2A3)
2 x tổng số số cá thể
Thí nghiệm của Walter Eanes: ở locus mã hóa enzyme phosphoglucomutase (PGM) với 3 alen A,B và C.

AA= 4
AB = 41
BB = 84
AC = 25
BC = 88
CC= 32
-----------
Tồng cộng: 274


p = f (A) =
(2 x 4) + 41 + 25

2 x 274


q = f (B) =
(2 x 84) + 41 + 88
2 x 274


r = f (C) =
(2 x 32) + 88 +25
2 x 274


= 0,135

= 0,323

= 0,542
♀ đồng hợp : XAXA, ♀ dị hợp : XAXa
♂ XA Y và XaY
Tần số allen liên kết với NST giới tính
(2 x ♀ XAXA) + ( ♀ XAXa) + (♂ XA Y )
p = f (XA)=
(2 x số con ♀) + (số con ♂)
(2 x ♀ XaXa) + ( ♀ XAXa) + (♂ Xa Y )
q = f (Xa) =
(2 x số con ♀) + (số con ♂)
♀
♂
Định luật cân bằng Hardy-Weinberg
“ Trong một quần thể toàn phối có số lượng cá thể lớn và không bị tác động bởi chọn lọc, đột biến hay di nhập gen, tần số gen và tần số kiểu gen sẽ không thay đổi từ thế hệ này sang thế hệ khác.”
(Hardy và Weinberg, 1908)
Điều kiện nghiệm đúng định luật cân bằng:
+ Quần thể gồm số lượng lớn cá thể (không có xu hướng di truyền ngẫu nhiên)
+ Giao phối tự do và ngẫu nhiên (toàn phối)
+ Không bị tác động chọn lọc (sức sống của giao tử và hợp tử như nhau)
+ Không bị tác động bởi đột biến
+ Không có hiện tượng di nhập gen
Chứng minh định lụât cân bằng H-W
Xét quần thể toàn phối (PO) ở locus A với 2 alen: A1 (p) và A2 (q)
P1:
Tần số kiểu gen: p2 + 2pq + q2 = 1  (p + q)2 = 1
Tần số alen: A1 = p2 + pq = p (p+q) = p
A2 = q2 + pq = q (p+q) = q
 Tần số alen không thay đổi qua 1 thế hệ toàn phối
Quần thể P1 tiếp tục toàn phối:
+ Tần số gen và tần số KG không thay đổi qua các thế hệ toàn phối
 trạng thái cân bằng H-W
+ Quần thể đạt trạng thái cân bằng H-W ngay sau 1 thế hệ toàn phối
Định luật cân bằng H-W mở rộng
Nếu alen A liên kết với NST giới tính X♀ có thể đồng hợp tử hoặc dị hợp tử, nhưng con đực chỉ mang một alen.
 Tần số alen liên kết NST giới tính ở con ♀ tương đương như alen ở locus của NST thường: p2(XAXA); 2pq(XAXB) và q2(XBXB).
 Tuy nhiên tần số alen liên kết NST giới tính ở con đực ♂ sẽ là p (XAY) và q (XBY)
Định luật cân bằng H-W mở rộng cho locus nằm trên NST giới tính
Vì vậy, tính trạng lặn liên kết NST giới tính có tần số ở con đực lớn hơn ở con cái.
Thí dụ: tính trạng mù màu (lặn) liên kết với NST giới tính tần số alen mù màu thay đổi theo các nhóm dân tộc thiểu số, trong nhóm người Phi châu ở Châu Mỹ tần số này là q= 0,039.
Ở trạng thái cân bằng => tần số mù màu ở người nam là q= 0,039; nhưng ở người nử chỉ là q2 = (0,039)2 = 0,0015
Định luật cân bằng H-W cho locus nằm trên NST giới tính
Gen A gồm 2 alen A1 và A2 nằm trên NST giới tính X.
Kiểu gen cá thể ♀ : XA1XA1, XA1XA2 và XA2XA2
Kiểu gen cá thể ♂ : XA1Y và XA2Y
Tần số gen ở thế hệ P0 :
pm(P0) (A1) ở con đực và pf(P0) (A1) ở con cái
qm(P0) (A2) ở con đực và qf(P0) (A2) ở con cái
Tần số A1 chung ở thế hệ P0 : p(P0) = 2/3 pf(P0) + 1/3 pm(P0)
Tần số A2 chung ở thế hệ P0 : q(P0) = 2/3 qf(P0) + 1/3 qm(P0)
 Quần thể P0 toàn phối cho ra P1
Tần số alen ở các cá thể cái (♀) trong thế hệ P1 phụ thuộc vào tần số alen ở các cá thể đực và cái trong thế hệ trước đó (P0).
Tần số alen ở các cá thể đực (♂) trong thế hệ P1 chỉ phụ thuộc vào tần số alen ở các cá thể cái trong thế hệ trước đó (P0).
Con đực chỉ nhận 1 gen liên kết từ mẹtần số gen ở thế hệ kế tiếp là:
p’m = pf
Con cái nhận được các gen liên kết từ cả cha và mẹ, nên tần số gen con cái ở thế hệ kế tiếp là:
p’f = 1/2 ( pm + pf )
Mức sai biệt tần số gen này giữa 2 giới là:
p’f – p’m = -1/2 ( pf – pm )
Đối với tính trạng liên kết với giới tính, quần thể chỉ đạt trạng thái cân bằng sau vài thế hệ toàn phối
Kiểm tra tỉ lệ H-W của một quần thể
Định luật H-W có thể dùng như một giả thuyết (null hypothesis) để kiểm định một quần thể có đạt trạng thái cân bằng hay không?
* Đầu tiên tính p và q từ tần số kiểu gen quan sát (chú ý không rút căn bậc hai của tần số đồng hợp tử để được p hay qlàm như vậy là thừa nhận quần thể đã cân bằng
* Tần số alen được tính từ tổng của tần số đồng hợp tử + 1/2 tần số dị hợp tử
Khi có được tần số alen tính tần số kiểu gen (p2, 2pq, q2)
Dùng phép thử χ2 để kiểm định
Thí dụ: Ba kiểu gen tìm thấy ở locus transferrin của chuột đồng Clethrionomys gapperi: MM, MJ và JJ. Một quần thể chuột bẩy được ở Tây Bắc Canada gồm: 12 MM, 53 MJ và 12 JJ. Quần thể này có cân bằng H-W ở tính trạng này không?

* Tính tần số alen:
p= 2 x12+ 53/2x 77= 0,5
q= 1- p = 0,5
* Dùng p và q để tính tần số kiểu gen
f(MM) = p2 = (0,5)2 = 0,25
f(MJ) = 2pq = 2 x 0,5 x 0, 5 = 0,5
f(JJ) = q2 = (0,5)2 = 0,25
10,98 > 3,84 => Xác suất sự khác biệt giữa giá trị quan sát và dự đóan quá thấpquần thể không cân bằng H-W
10,98 > 3,84 => Xác suất sự khác biệt giữa giá trị quan sát và dự đóan quá thấpquần thể không cân bằng H-W
Ứng dụng quan trọng định luật H-W là tính tần số allen khi có một hay nhiều alen lặn.
Thí dụ: bệnh bạch tạng ở người do gen lặn kiểm sóat, đây là tính trạng hiếm nhưng ở quần thể người da đỏ ở Arizona thì phổ biến. C.M Woolf và F.C Dukepo quan sát thấy 26 trường hợp trong quần thể 6.000 người
Tần số người bạch tạng là: 26/6.000 = 0,0043 cao hơn tần số bạch tạng ở hầu hết quần thể khác.
Mặc dù xác định tần số của tính trạng, nhưng không thể xác định tần số gen vì không thể phân biệt cá thể dị hợp và đồng hợp có gen bình thường
Dùng định luật H-W để ước lượng tần số allen
Giả định quần thể cân bằng
Tính trạng bạch tạng trong quần thể là:
q2 = 0,0043 => q =√ 0,0043 = 0,065
p = 1- q = 0,935
Theo định luật H-W  tần số dị hợp tử là
2pq = 2 x 0,935 x 0,065 = 0,122
==> Trung bình 1/8 người Hopis mang một alen bạch tạng.

Chú ý rằng tần số alen được tính trên giả định là quần thể cân bằng H-W, nếu các điều kiện của H-W không thỏa thì việc ước lượng tần số gen sẽ không chính xác.
Điều kiện nghiệm đúng định luật cân bằng:

+ Quần thể gồm số lượng lớn cá thể (không có xu hướng di truyền ngẫu nhiên)

+ Giao phối tự do và ngẫu nhiên (toàn phối)

+ Không bị tác động chọn lọc (sức sống của giao tử và hợp tử như nhau)

+ Không bị tác động bởi đột biến

+ Không có hiện tượng di nhập gen
Sự thay đổi cấu trúc di truyền của quần thể

+ Phân bào giảm nhiễm và sự kết hợp giao tử bản thân nó không thể tạo ra sự thay đổi tần số gen

Quần thể cân bằng: số lượng lớn cá thể, giao phối tự do và ngẫu nhiên,không bị tác động chọn lọc, đột biến và di nhập gen .

Tuy nhiên trong thực tế điều kiện H-W rất khó thỏa mãn

+ Quần thể thường nhỏ, giao phối không ngẫu nhiên, luôn có đột biến, di nhập gen, và chọn lọc

+ Trong những trường hợp trên, tần số gen bị thay đổi.
Đột biến (Mutation)

Đột biến gen là sự thay đổi di truyền trên DNA ở một locus nào đó  tần số đột biến thường thấp, nhưng thay đổi tùy theo locus và theo lòai.
Tiến hóa là môt quá trình gồm hai bước:
 Sự biến động về di truyền
 Sự gia tăng hay giảm bớt tần số các gen trong quá trình tiến hóa.
Đột biến có tiềm năng quan trọng trong cả hai bước này
Có hai dạng đột biến:

+ Đột biến không tái tục (non-recurrent mutation) tác động không đáng kể trong quần thể lớn không làm thay đổi tần số gen

+ Đột biến tái tục (recurrent muatation) trong những trường hợp trên, tần số gen bị thay đổi.
Đột biến thuận (forward mutation)

A a
Đột biến nghịch (reverse mutation) : tần số thấp hơn đột biến thuận

a A
Tần số đột biến gen A1 thành gen A2 với tần số là u
A1 A2
Tần số gen A1 thế hệ ban đầu là pO
Tần số alen A1 thay đổi qua các thế hệ:
u
Tần số alen A1 giảm và tần số alen A2 được tích luỹ
Qua nhiều thế hệ, quần thể chỉ còn mang alen A2 (tần số alen A1 còn rất thấp, không đáng kể).
A2
A1
u
v
Tuy nhiên do tính thuận nghịch của quá trình đột biến

Tần số gen A1 thế hệ ban đầu là pO
Tần số gen A2 thế hệ ban đầu là qO
Tần số alen A2 thay đổi sau một thế hệ
Δq = upO-vqO
Khi cân bằng
Δq =upCB-vqCB = 0 => upCB = vqCB
u (1- qCB) = vqCB

pO
qO

Tần số alen A2 thay đổi sau một thế hệ
Δq = upO - vqO
Khi cân bằng
Δq = upCB- vqCB = 0 => upCB = vqCB
u (1-qCB) = vqCB
u – uqCB = vqCB
u = uqCB + vqCB = qCB ( u+ v)
u
qCB = ----------
u+v

Định luật H-W gỉa định các cá thể trong QT có sức sống và độ hữu thụ như nhau.
Song thực tếĐB lặn thường có sức sống kém hơn.
Tuy tần số u>v, nhưng tần số A1 > nhiều so alen đột biến A2.
Mỗi cá thể khác nhau về khả năng sống và sinh sản  đóng góp cho thế hệ sau cũng khác nhau.
Khả năng của một kiểu gen di truyền lại cho đời sau gọi là độ thích nghi W (fitness) hay gọi giá trị thích nghi
Độ thích nghi W được đo bằng một giá trị tương đối  so sánh kiểu gen nào đó đối với các kiểu gen khác.
Với 2 gen A1 và A2  3kiểu gen A1A1, A1A2, A2A2
Khả năng cho con đời sau khác nhau,
* giả sử A1A1 và A1A2 sinh 100 cá thể phát triển đến trưởng thành
* A2A2 chỉ để lại 98 cá thể
Độ thích nghi của A1A1(hoặc A1A2) là
Số cá thể con mà A1A1  đời sau 100
W= ----------------------------------------------- = ---- = 1
Số cá thể con mà A1A1  đời sau 100
Độ thích nghi của A2A2
Số cá thể con mà A2A  đời sau 98
W= ----------------------------------------------- = ---- = 0,98
Số cá thể con mà A1A1  đời sau 100

Gen A1 có độ thích nghi tốt hơn gen A2.
Gen A2 chịu một áp lực chọn lọc làm giảm đi gía trị thích nghi của nó.
Giá trị này là Hệ số chọn lọc S= 1- W
S= 1- 0,98 = 0,02
Độ thích nghi W; Áp lực chọn lọc s = 1- W
A1 trội so A2, A1A1 và A1A2 cùng độ thích nghi =1
Kiểu gen A2A2 có áp lực chọn lọc s.
Sau 1 thế hệ chọn lọc tần số gen và tần số kiểu gen sẽ thay đổi
Sự thay đổi tần số gen do chọn lọc
__
W = p2W11+ 2pq W12 + q2 W22


* Tần số của gen A2 bây giờ sẽ là
q2(1-s) + pq q2 - sq2 pq
q1 = -------------------- = ------------- + ----------
1-sq2 1-sq2 1-sq2


q2 - sq2 + pq q (q + p) – sq2
q1 = -------------------- = ----------------------
1-sq2 1-sq2

Ta có (p+q) =1
q - sq2
q1 = ----------------
1- sq2
Tần số gen A1

p2 + pq
p1 = -------------------
1-sq2

Sự thay đổi tần số gen A2 sau một thế hệ chọn lọc là

q - sq2 - sq2 (1-q)
∆q = q1 – q = --------------- - q = ------------------------
1-sq2 1-sq2

qO - sqO2 qO - qO2 qO (1- qO)
q1 = ---------------- = ---------- = ------------------
1- sqO2 1- qO2 (1- qO) (1+ qO)
qO
q1 = --------------
(1+ qO)

qO
qn = --------------
(1+ nqO)
Số thế hệ cần thiết: Cần bao nhiêu thế hệ chọn lọc để làm thay đổi được tần số gen mong muốn?
Giả sử việc chọn lọc thực hiện trên kiểu gen lặn (s=1)
Sự cân bằng giữa đột biến và chọn lọc
Đột biến và chọn lọc ảnh hưởng đến sự thay đổi tần số gencả hai xảy ra đồng thời.

Chọn lọc tự nhiên có nhiều tác động: giảm tần số alen lặn gây hại TS alen thấp sự thay đổi TS sẽ giãm bớt qua từng thế hệ

Trong khi đó dưới áp lực của đột biến các alen mới được đưa vào và có khuynh hướng gia tăng tần số

Khi đạt trạng thái cân bằng, tần số alen sẽ ổn định bất chấp ĐB và CL vẫn tiếp tục
Xét một quần thể trong đó chọn lọc thực hiện trên gen lặn gây hại A2. Sau một thế hệ chọn lọc TS gen A2 là
Δq = - spq2 / (1-sq2)
Đối với gen lặn hiếm, q2 = 0
Δq = - spq2

Do đột biến: u (1-q) = vq => Δq = u (1-q) - vq
Khi cân bằng
spq2 = up
q = √ u/s
Nếu gen lặn gây chết thì tần số cân bằng lúc đó

q = √ u
Nếu gen lặn gây chết thì tần số cân bằng lúc đó
q = √ u
* Một quần thể đạt trạng thái cân bằng giữa đột biến và chọn lọc, khảo sát gen lặn có TSĐB là 10-6 và áp lực chọn lọc s= 0,1tần số gen sẽ là :

q = √ u/s = √ 10-6/0,1
Tính trạng có hại do các gen lặn kiểm sóat vẫn tồn tại trong QT tuy với tần số rất thấp.
Đối với gen trội, tần số ở trạng thái cân bằng giữa chọn lọc và đột biến ĐB là:
p = u/s


Sự du nhập gen ( Migration)
Một trong các giả định của định luật H-W là QT độc lập (đóng) không bị ảnh hưởng của QT khác mà thường các cá thể dạng này hay dạng khác ( hạt, phấn hoa..) từ QY nầy di nhập QT kia sự di nhập phá vở sự cân bằngH-W và tác động đến quá trình tiến hóa của tần số alen trong QT
Sụ di nhập gen có 2 tác động chính trên QT:
 Đưa những alen mới vào QT

 Khi tần số gen di nhập khác tần số gen của QT nhận  sự thay đổi tần số gen bên trong QT nhận.
Tốc độ thay đổi tần số gen trong QT phụ thuộc:
Số cá thể di nhập vào QT ấy
Mức chênh lệch giữa TS gen của cá thể di nhập và TS gen của QT nhận
m
qm
(1-m)
q0
m
qm
m: tỉ lệ cá thể di nhập so với quần thể nhận
1-m: tỉ số cá thể ở quần thể nhận
qO: tần số A2 của quần thể nhận
qm: tần số A2 của quần thể di nhập
Nhóm cá thể di nhập
Quần thể nhận
Tần số alen ở quần thể hổn hợp sẽ là:
q1= mqm + (1- m) qO
q1= mqm + qO- mqO
q1= m (qm - qO) + qo
Mức độ thay đổi tần số A2 Δq= q –qO
Δq = q1 –qO

Δq = m (qm - qO)

Tốc độ thay đổi tần số gen trong QT phụ thuộc:
Số cá thể di nhập vào QT ấy
Mức chênh lệch giữa TS gen của cá thể di nhập và TS gen của QT nhận
Xu thế di truyền (Genetic Drift)
Một trong các giả định của định luật H-W là QT trong thực tế kích thước QT thường giới hạn, tuy nhiên QT cũng đủ lớn để các tỉ lệ dự đóan là hiện thực và những yếu tố rủi ro ít ảnh hưởng trên tần số gen
Đối với các QT nhỏ và trong một số nhóm yếu tố rủi ro có thể tạo ra sự thay đổi tần số genxu thế di truyền ngẫu nhiên


Sự thay đổi TS gen do các hiện tượng ngẫu nhiên có thể tác động quan trọng trong tiến hóa đối với QT nhỏnhững thay đổi có thể có hậu quả quan trọng trong sự bảo tồn đối với những lòai hiếm và có nguy cơ tuyệt chủng
Ví dụ: một nhóm người trên một hòn đảo ở nam TBD, với 10 cư dân: 5 mắt xanh, 5 mắt nâu [đơn gen, mắt xanh lặn (bb) so mắt nâu (BB, Bb)]. TS gen mắt xanh = 0,6.
Một trận bão đã giết chết 50% cư dân (5 người). cả 5 đều mắt nâu màu mắt không ảnh hưởng trên xác suất người sống sót, người mắt xanh sống sót do sự ngẫu nhiên của rủi ro.
Sau bão, TS gen mắt xanh từ 0,6 1đơn giản là do rủi ro.
Giả định cùng hòan cảnh như vậy, nhưng với QT có 1000 cư dân (50% mắt xanh, 50% mắt nâu  sau trận cuồng phong có thể nào có 500 người mắt nâu chết?Xác suất xảy ra sự rủi ro như vậy rất mong manh.
Ví dụ trên cho thấy tính chất quan trọng của XTDT là yếu tố rủi ro (chance factors) tạo ra sụ thay đổi TS alen có ý nghĩa trong QT nhỏ
Sự sai khác (chance deviation) từ các tỉ số dự đóan của giao tử và hợp tử cũng tạo ra xu thế DT
Aa x aa 50%Aa, 50%aa nhưng không phải bao giờ cũng đạt tỉ lệ này, nếu số cá thể đời con nhỏ thì tỉ lệ quan sát sẽ khác với tỉ lệ dự đóan
Sự sai khác từ các tỉ lệ dự đóan xuất phát từ một hiện tượng tổng quát gọi là sai số thu mẫu (sampling error) ví dụ về thảy đồng xu
Đo lường xu thế di truyền (XTDT)
XTDT xảy ra ngẫu nhiênkhông dự đóan TS alen sau khi xay ra XTDT. Tuy nhiên sai số thu mẫu liên hệ với kích thước QT  có thể dự đóan tầm rộng lớn của XTDT
Để xác định tầm rộng lớn của XTDT phải biết hiệu quả kích thước QT (effective population size) đó là số cá thể trưởng thành đóng góp giao tử cho thế hệ sau
Nếu số cá thể đực và cái trưởng thành như nhau và các cá thể có xác suất như nhau để tạo đời con hiệu quả kích thước QT là số cá thể trưởng thành trong QT.

Khi số lượng cá thể đực và cái hiện diện không bằng nhau hiệu quả kích thước QT sẽ là:
4 x Nf x Nm
N e = ------------------------
Nf x Nm
Tại sao hiệu quả kích thước QT không đơn giản là số cá thể trưởng thành giao phối được (breeding adult).
Con đực đóng góp ½ tổng số gen cho thế hệ sau, con cái cũng như vậy. Trong QT có 70 ♀ và 2 ♂ ==> mỗi con ♂ đóng góp : 1/2 x 1/2 = 0,25
Mỗi con ♀ đóng góp : 1/2 x 1/70 = 0,007 của tất cả gen
Số lượng nhỏ con đực với tỉ lệ không tương xứngảnh hưởng alen nào sẽ hiện diện trong thế hệ sau.

Ne = ( 4 x 70 x 2 ) / (70 x 2 ) = 7,8 xấp xỉ 8 cá thể trưởng thành có thể giao phối.
Trong QT có 70 cái và 2 đực XTDT sẽ xảy ra như là một QT chỉ có 4 cá thể đực và 4 cá thể cái có khả năng giao phối được với nhau

 XTDT có tác động mạnh hơn ở QT này hơn là QT cũng có 72 cá thể nhưng số đực và cái tương đương nhau.
Ảnh hưởng do xu hướng di tuyền ngẫu nhiên
Nguyên nhân của XTDT
Tất cả XTDT bắt nguồn từ sai số thu mẫu (sampling error), có nhiều cách SSTM xảy ra trong QT tự nhiên
XTDT xảy ra khi kích thước quần thể nhỏ liên tục qua nhiều thế hệ, tình huống này thường thấy ở những QT mà khu vực sinh sống bị lấn chiếm, hoặc có sự cạnh tranh về nguồn tài nguyên giới hạn cho sự tăng trưởng của QT.
Nhiều lòai sinh sống trên một địa bàn rộng lớn → điều này dẫn đến một lòai bao gồm nhiều QT có kích thước nhỏ → mỗi QT trãi qua XTDT độc lập
Ngòai ra tác động của con người như nạn phá rừng làm chia cắt những QT lớn trước đây thành những quần thể nhỏ, khi đó XTDT sẽ tác động mạnh.
Nguyên nhân của XTDT
XTDT xảy ra khi kích thước quần thể nhỏ liên tục qua nhiều thế hệ. Thí nghiệm của Buri trên ruồi giấm → khảo sát tần số alen kiểm sóat màu mắt bw75 và bw, cả hai có tần số khởi đầu là 0,5. Với 107 quần thể, mỗi quần thể chọn ngẫu nhiên 8 ♀ và 8 ♂ để làm bố mẹ cho thế hệ kế tiếp→ TS alen trong các thế hệ đầu xoay quanh giá trị 0,5 nhưng đến thế hệ 19 tần số alen bw75 bw75 là 0 và 1.
Xu thế di truyền còn xuất phát từ:
Ảnh hưởng của các cá thể sáng lập ban đầu (founder effect), ảnh hưởng xảy ra khi một QT được thiết lập ban đầu với một ít các cá thể giao phối với nhau→ mặc dù QT có thể tăng trưởng về kích thước với nhiều cá thể nhưng vốn gen (gene pool) của QT chỉ xuất phát từ một ít cá thể ban đầu giao phối với nhau → cư dân trên đảo tristan da Cunha 1 quần đảo cô lập ở Nam Đại tây dương
Dạng thứ 3 của sai số thu mẫu là hiệu ứng cổ chai (bottleneck effect)
Giao phối không tự do và ngẫu nhiên
Một giả định căn bản của định luật H-W là các cá thể trong QT, nhưng nhiều QT không giao phối ngẫu nhiên ở nhiều tính trạng.
Giao phối cùng tính chất (positive assortative mating) các cá thể có cùng kiểu hình thích hợp nhau hơn.
Giao phối khác tính chất (negative assortative mating) các cá thể có kiểu hình trái nhau lại thích hợp nhau hơn.