Идеализированное население
В популяционной генетике — идеализированная популяция это популяция, которую можно описать с помощью ряда упрощающих предположений. Модели идеализированных популяций либо используются для того, чтобы высказать общую точку зрения, либо они соответствуют данным о реальных популяциях, для которых предположения могут оказаться неверными. Например, теория слияния используется для сопоставления данных с моделями идеализированных популяций. [1] Наиболее распространенная идеализированная популяция в популяционной генетике описана в модели Райта-Фишера по Сьюэллу Райту и Рональду Фишеру (1922, 1930) и (1931). Райта-Фишера Популяции имеют постоянный размер, и их члены могут спариваться и размножаться с любым другим членом. Другим примером является модель Морана , которая имеет перекрывающиеся поколения , а не непересекающиеся поколения модели Фишера-Райта. Сложность реальной популяции может привести к тому, что ее поведение будет соответствовать идеализированной популяции с эффективной численностью населения , которая сильно отличается от численности реального населения по переписи. Для половых диплоидов идеализированные популяции будут иметь частоты генотипов, связанные с частотами аллелей в соответствии с равновесием Харди-Вайнберга.
Харди-Вайнберг
[ редактировать ]В 1908 году Г.Х. Харди и Вильгельм Вайнберг смоделировали идеализированную популяцию, чтобы продемонстрировать, что в отсутствие отбора, миграции, случайного генетического дрейфа частоты аллелей остаются постоянными с течением времени, а при наличии случайного спаривания частоты генотипов связаны с частотами аллелей. в соответствии с принципом биномиального квадрата, называемым законом Харди-Вайнберга. [2]
Использование в динамике населения
[ редактировать ]Хороший пример использования идеализированной модели населения для отслеживания естественных условий популяции можно найти в исследовании Джо Романа и Стивена Р. Палумби (2003). Используя данные о генетическом разнообразии , они задали вопрос: достаточно ли восстановились популяции североатлантических больших китов для коммерческого китобойного промысла? Для расчета генетического разнообразия авторы умножают долгосрочную эффективную численность самок на два, предполагая соотношение полов 1:1, а затем умножают на скорость замены митохондриальных генов на поколение. Сделав несколько предположений относительно соотношения полов и количества молоди, они смогли подсчитать, что, в отличие от исторических данных, современные популяции китов далеки от диапазона промысла. [3]
Приложение к истории населения
[ редактировать ]Идеализированные модели населения могут не только предоставить нам информацию о нынешнем состоянии популяций, но также полезны для выявления естественной истории и динамики населения в прошлом. Используя идеализированную популяционную модель, Андерс Эрикссон и Андреа Маника (2012) проверили гипотезу о смешении архаичного человека с современным человеком . Авторы сравнивают последовательности геномов двух человеческих популяций, неандертальцев и шимпанзе. Эрикссон и Маника создали модель трамплина, согласно которой Африка и Евразия представлены как цепочка популяций одинакового размера. Они пришли к выводу, что согласно модели «ступеньки» , в которой европейцы могут обмениваться генетической информацией с азиатами, а не с африканцами, сходство между геномом неандертальцев и евразийцев можно объяснить структурой древних популяций. [4]
Компьютерное моделирование
[ редактировать ]Использование моделей также позволяет проводить моделирование , в том числе в кремнеземе, для выдвижения гипотез об исходах эволюции. Например, PopG — бесплатная компьютерная программа , способная моделировать одновременную эволюцию популяций на основе модели Фишера-Райта. Идеализированную модель населения также можно использовать в нескольких простых симуляциях, предназначенных для образования. Итак, Чарльз Дарвин: Сможете ли вы выжить? Моделирование предназначено для того, чтобы познакомить широкую общественность с концепцией естественного отбора. Другим примером является симулятор генетического дрейфа (требуется обновленная версия Java), который предназначен для визуализации влияния генетического дрейфа на естественные популяции.
Ссылки
[ редактировать ]- ^ . Нильсен, Расмус и Монтгомери Слаткин. Введение в популяционную генетику: теория и приложения. Сандерленд, Массачусетс: Sinauer Associates, 2013. Печать.
- ^ .Кроу, Джеймс Ф. «История популяционной генетики: личный взгляд». Ежегодный обзор генетики 21, вып. 1 (1987): 1-22.
- ^ Роман, Джо ; Палумби, Стивен Р. (2003). «Киты перед китобойным промыслом в Северной Атлантике» (PDF) . Наука . 301 (5632): 508–510. Бибкод : 2003Sci...301..508R . CiteSeerX 10.1.1.1025.5800 . дои : 10.1126/science.1084524 . ПМИД 12881568 .
- ^ Эрикссон, Андерс и Андреа Маника. «Влияние древней структуры населения на степень полиморфизма, присущую современным человеческим популяциям и древним гоминидам». Труды Национальной академии наук 109, вып. 35 (2012): 13956-13960.
- Ханаге, ВП; Спратт, Б.Г.; Тернер, КМЕ; Фрейзер, К. (2006). «Моделирование видообразования бактерий» . Философские труды Королевского общества B: Биологические науки . 361 (1475): 2039–2044. дои : 10.1098/rstb.2006.1926 . ПМК 1764933 . ПМИД 17062418 .