Генетическое равновесие
Генетическое равновесие — это состояние аллеля или генотипа в генофонде (например, в популяции), при котором частота не меняется от поколения к поколению. [1] Генетическое равновесие описывает теоретическое состояние, которое является основой для определения того, могут ли популяции отклоняться от него и каким образом. Равновесие Харди – Вайнберга является одной из теоретических основ изучения генетического равновесия. Его обычно изучают с использованием моделей, в которых в качестве предположений принимаются предположения Харди-Вайнберга, что означает:
- Никаких генных мутаций не происходит в этом локусе или локусах, связанных с признаком.
- Большая населения численность
- ограничены или отсутствуют Иммиграция, эмиграция или миграция (генетический поток)
- Никакого естественного отбора по этому локусу или признаку.
- Случайное спаривание ( панмиксис )
Он также может описывать другие типы равновесия, особенно в контексте моделирования. В частности, многие модели используют в качестве основы вариацию принципа Харди–Вайнберга. Вместо присутствия всех персонажей Харди-Вайнберга они предполагают баланс между диверсифицирующими эффектами генетического дрейфа и гомогенизирующими эффектами миграции между популяциями. [2] Население, не находящееся в равновесии, предполагает, что одно из предположений рассматриваемой модели было нарушено.
Теоретические модели генетического равновесия
[ редактировать ]Принцип Харди-Вайнберга обеспечивает математическую основу для генетического равновесия. Генетическое равновесие само по себе, будь то Харди-Вайнберга или нет, обеспечивает основу для ряда приложений, в том числе в популяционной генетике, природоохранной и эволюционной биологии. В связи с быстрым увеличением количества доступных полногеномных последовательностей, а также распространением анонимных маркеров, модели стали использоваться для распространения первоначальной теории на всевозможные биологические контексты. [3] Используя данные генетических маркеров, таких как ISSR и RAPD , а также прогностический потенциал статистики, исследования разработали модели, позволяющие сделать вывод, какие процессы приводят к отсутствию равновесия. Это включает в себя местную адаптацию , сокращение и расширение ареала, а также отсутствие потока генов из-за географических или поведенческих барьеров, хотя моделирование равновесия применялось к широкому кругу тем и вопросов.
Моделирование равновесия привело к развитию событий в этой области. Поскольку аллельное доминирование может нарушить предсказания равновесия, [4] некоторые модели отошли от использования генетического равновесия в качестве предположения. Вместо традиционной F-статистики они используют байесовские оценки. [5] Холсингер и др. разработали аналог FST, названный тета. [6] Исследования показали, что байесовские оценки лучше предсказывают наблюдаемые закономерности. [7] Однако моделирование, основанное на генетическом равновесии, остается инструментом популяционной и природоохранной генетики — оно может предоставить бесценную информацию о предыдущих исторических процессах. [4]
Системы биологических исследований
[ редактировать ]Генетическое равновесие изучалось у ряда таксонов. Некоторые морские виды, в частности, использовались в качестве исследовательских систем. История жизни морских организмов, таких как морские ежи, по-видимому, лучше отвечает требованиям моделирования генетического равновесия, чем наземные виды. [8] Они существуют в больших панмиктических популяциях, на которые, похоже, не сильно влияют географические барьеры. Несмотря на это, некоторые исследования обнаружили значительную дифференциацию в ареале вида. Вместо этого, в поисках генетического равновесия, исследования обнаружили большие и широко распространенные комплексы видов. [9] Это указывает на то, что генетическое равновесие может быть редким или его трудно определить в дикой природе из-за значительных местных демографических изменений в более коротких временных масштабах. [10]
Фактически, хотя, согласно Харди-Вайнбергу, большой размер популяции является необходимым условием для генетического равновесия, некоторые утверждают, что большой размер популяции может фактически замедлить приближение к генетическому равновесию. [11] Это может иметь значение для сохранения природы, где генетическое равновесие может использоваться в качестве маркера здоровой и устойчивой популяции.
Ссылки
[ редактировать ]- ^ «Генетическое равновесие» .
- ^ Дювернелл, Д.Д.; Линдмайер, Дж.Б.; Фауст, К.Э.; Уайтхед, А. (2008). «Относительное влияние исторических и современных сил, определяющих распространение генетических вариаций атлантического киллифуса, Fundulus гетероклитус». Молекулярная экология . 17 (5): 1344–60. дои : 10.1111/j.1365-294X.2007.03648.x . ПМИД 18302693 . S2CID 27306569 .
- ^ Шрайнер, Д. (2011). «Приблизительные и точные тесты равновесия Харди-Вайнберга с использованием неопределенных генотипов» . Генетическая эпидемиология . 35 (7): 632–7. дои : 10.1002/gepi.20612 . ПМК 4141651 . ПМИД 21922537 .
- ^ Jump up to: а б Крамер, Коэн; ван дер Верф, округ Колумбия (2010). «Равновесные и неравновесные концепции в лесном генетическом моделировании: популяционный и индивидуальный подходы», Forest Systems , 19 (SI): 100–112.
- ^ Уилсон, Джорджия; Раннала, Б. (2003). «Байесовский вывод о темпах недавней миграции с использованием мультилокусных генотипов» (PDF) . Генетика . 163 (3): 1177–91. дои : 10.1093/генетика/163.3.1177 . ПМК 1462502 . ПМИД 12663554 .
- ^ Холсингер, Кентукки; Льюис, ПО; Дей, ДК (2002). «Байесовский подход к определению структуры населения на основе доминирующих маркеров» . Молекулярная экология (Представлена рукопись). 11 (7): 1157–64. дои : 10.1046/j.1365-294X.2002.01512.x . ПМИД 12074723 . S2CID 11461448 .
- ^ Рэмп Нил, Дженнифер М.; Ранкер, ТОМ А.; Коллиндж, Шэрон К. (2008). «Сохранение редких видов с островным распространением: тематическое исследование Lasthenia conjugens (Asteraceae) с использованием генетической структуры популяции и распределения редких маркеров» . Биология видов растений . 23 (2): 97–110. дои : 10.1111/j.1442-1984.2008.00211.x .
- ^ Палумби, Стивен Р .; Грабовски, Гейл; Дуда, Томас; Гейер, Лаура; Тачино, Николас (1997). «Видообразование и генетическая структура популяции тропических тихоокеанских морских ежей» . Эволюция . 51 (5): 1506–1517. дои : 10.1111/j.1558-5646.1997.tb01474.x . ПМИД 28568622 . .
- ^ Ноултон, Нэнси (1993). «Виды-близнецы в море». Ежегодный обзор экологии и систематики . 24 : 189–216. doi : 10.1146/annurev.es.24.110193.001201 . .
- ^ Уитлок, MC (1992). «Временные колебания демографических параметров и генетическая изменчивость среди популяций». Эволюция; Международный журнал органической эволюции . 46 (3): 608–615. дои : 10.1111/j.1558-5646.1992.tb02069.x . ПМИД 28568658 . S2CID 20983027 .
- ^ Бирки-младший, CW; Маруяма, Т.; Фюрст, П. (1983). «Подход к популяционной и эволюционно-генетической теории генов в митохондриях и хлоропластах и некоторые результаты» (PDF) . Генетика . 103 (3): 513–27. дои : 10.1093/генетика/103.3.513 . ПМК 1202037 . ПМИД 6840539 .