Недоминирование
В генетике недоминирование . , также известное как преимущество гомозигот , недостаток гетерозигот или негативное сверхдоминирование [1] является противоположностью сверхдоминирования . Это отбор против гетерозигот , вызывающий разрушительный отбор. [2] и дивергентные генотипы . Недостаточное доминирование существует в ситуациях, когда гетерозиготный генотип уступает по приспособленности либо доминантному, либо рецессивному гомозиготному генотипу. По сравнению с примерами чрезмерного доминирования в реальных популяциях, недостаточное доминирование считается более нестабильным. [3] [4] и может привести к фиксации любого аллеля. [1] [5] [6]
Пример стабильного недостаточного доминирования может наблюдаться у индивидуумов, гетерозиготных по полиморфизму, который делает их более подходящими для одной из двух ниш . [7] Рассмотрим ситуацию, в которой популяция полностью гомозиготна по аллели «А» , что позволяет эксплуатировать определенный ресурс. В конце концов, в популяцию может быть введен полиморфный аллель «а», в результате чего появится особь, способная эксплуатировать другой ресурс. Это приведет к гомозиготному вторжению «аа» в популяцию из-за отсутствия конкуренции за неразработанный ресурс. Частота особей «аа» будет увеличиваться до тех пор, пока численность ресурса «а» не начнет снижаться. В конце концов, генотипы «АА» и «аа» достигнут равновесия друг с другом, при этом гетерозиготные особи «Аа» потенциально будут испытывать меньшую приспособленность по сравнению с теми особями, которые гомозиготны к использованию любого ресурса. Этот пример недостаточного доминирования является стабильным, поскольку любое смещение равновесия приведет к отбору редкого аллеля из-за увеличения изобилия ресурсов. Этот компенсаторный отбор в конечном итоге вернет диморфную систему в недоминантное положение. равновесие . [7]
Заболеваемость в популяциях бабочек
[ редактировать ]Пример стабильного недоминирования можно найти у африканского вида бабочек Pseudacraea eurytus , который использует бейтсовскую мимикрию , чтобы избежать нападения хищников . Этот вид обладает двумя аллелями, каждый из которых придает внешний вид, похожий на внешний вид другого местного вида бабочек, токсичного для хищника. Лица, гетерозиготные по этому признаку, кажутся промежуточными по внешнему виду и, таким образом, испытывают повышенное воздействие хищников и снижение общей приспособленности. [8]
Использование в борьбе с вредителями
[ редактировать ]Модели стабильного недоминирования продемонстрировали потенциал в стимулировании внедрения устойчивых генов в популяции вредителей, ответственных за распространение инфекционных заболеваний, таких как малярия и лихорадка денге . [9] Рефрактерный ген сам по себе не будет иметь большей приспособленности, чем нативные гены, но искусственно созданное недоминирование может оказаться эффективным механизмом распространения такого гена. В этой модели две генетические конструкции вводятся в две негомологичные хромосомы . Каждая конструкция смертельна, если выражается индивидуально, но может быть подавлена другой конструкцией. Таким образом, индивиды только с одним из двух сконструированных генов (гетерозиготы) отбираются, но гомозиготы с обеими конструкциями или ни с одной из них являются генетически здоровыми. Анализ этой модели с использованием простой популяционной генетики показывает, что успешное распространение устойчивых генов с использованием этого искусственно созданного недоминирования возможно при относительно небольшом высвобождении сконструированного генотипа в популяцию. [9]
Аналогичная система манипулирования популяциями вредителей была достигнута в популяции Drosophila melanogaster с использованием системы нокдауна /спасения. [10] Генетическая конструкция в этой системе использует нокдаун dsRNAi C-реактивного белка RpL14, а также элемент спасения (полную копию гена RpL14 дикого типа ). У особей, гетерозиготных по этой конструкции, снижается приспособленность из-за ограниченного восстановления гена RpL14, что приводит к снижению женской фертильности и задержке развития, а также к различным другим мутациям, которые в конечном итоге снижают приспособленность на 70-80%. [10] Эта система недоминирования позволяла манипулировать популяцией и окончательно фиксировать сконструированный генотип и имеет потенциальное применение в ряде областей, включая сельское хозяйство и снижение различных заболеваний, переносимых вредителями.
См. также
[ редактировать ]Ссылки
[ редактировать ]- ^ Jump up to: а б Дулитл, Дональд (1987). Популяционная генетика: основные принципы . Германия: Шпрингер-Верлаг. стр. 69–72. ISBN 978-3-540-17326-7 .
- ^ Гиллеспи, Джон (2010). Популяционная генетика: краткое руководство . Мэриленд: JHU Press. стр. 68–69. ISBN 978-0-8018-8009-4 .
- ^ Пирс, Бенджамин (2008). Генетика: концептуальный подход . Нью-Йорк: Макмиллан. стр. 699–700. ISBN 978-0-7167-7928-5 .
- ^ Ньюберри, Митчелл; МакКэндлиш, Дэвид; Плоткин, Джошуа Б. (16 марта 2016 г.). «Ассортативное спаривание может препятствовать или облегчать фиксацию недоминантных аллелей». биоRxiv 10.1101/042192 .
- ^ Альтрок, Филипп М.; Траульсен, Арне; Рид, Флойд А. (03 ноября 2011 г.). «Свойства стабильности недостаточного доминирования в конечно разделенных популяциях» . PLOS Вычислительная биология . 7 (11): е1002260. Бибкод : 2011PLSCB...7E2260A . дои : 10.1371/journal.pcbi.1002260 . ISSN 1553-734X . ПМК 3207953 . ПМИД 22072956 .
- ^ Ларусон, Аки Дж.; Рид, Флойд А. (07 сентября 2015 г.). «Стабильность недоминантных генетических полиморфизмов в популяционных сетях». Журнал теоретической биологии . 390 : 156–163. arXiv : 1509.02205 . Бибкод : 2016JThBi.390..156L . дои : 10.1016/j.jtbi.2015.11.023 . ПМИД 26656110 . S2CID 6385410 .
- ^ Jump up to: а б Уилсон, Дэвид; Турелли, Майкл (1986). «Стабильное недоминирование и эволюционное вторжение в пустые ниши». Американский натуралист . 127 (6): 835–850. дои : 10.1086/284528 . JSTOR 2461418 . S2CID 83868190 .
- ^ Брауэр, Фред; Крибс, Кристофер (2015). Динамические системы для биологического моделирования: Введение . ЦРК Пресс. п. 399.
- ^ Jump up to: а б Магори, Кристиан; Гулд, Фред (2006). «Генетически-инженерное недоминирование для манипулирования популяциями вредителей: детерминистическая модель» . Генетика . 172 (4): 2613–2620. doi : 10.1534/genetics.105.051789 . ПМЦ 1456375 . ПМИД 16415364 .
- ^ Jump up to: а б Ривз, Р. Гай; Брик, Ярослав; Альтрок, Филипп; Дентон, Джай; Рид, Флойд (2014). «Первые шаги к недодоминантной генетической трансформации популяций насекомых» . ПЛОС ОДИН . 9 (5): е97557. Бибкод : 2014PLoSO...997557R . дои : 10.1371/journal.pone.0097557 . ПМК 4028297 . ПМИД 24844466 .