Генетическая изменчивость
Генетическая изменчивость — это концепция, изложенная английским биологом и статистиком Рональдом Фишером в его фундаментальной теореме о естественном отборе . В своей книге «Генетическая теория естественного отбора» 1930 года Фишер постулирует, что скорость изменения биологической приспособленности можно рассчитать по генетической изменчивости самой приспособленности. [1] Фишер попытался дать статистическую формулу о том, как изменение приспособленности в популяции можно объяснить изменениями частоты аллелей . Фишер не сделал в своей формуле никаких ограничительных предположений относительно параметров приспособленности, выбора партнера или количества задействованных аллелей и локусов . [2]
Определение
[ редактировать ]Фенотипическая изменчивость обычно сочетает в себе изменчивость генотипа с изменчивостью окружающей среды. Генетическая дисперсия состоит из трех основных компонентов: аддитивной генетической дисперсии, дисперсии доминирования и эпистатической дисперсии. [3]
Аддитивная генетическая изменчивость предполагает наследование определенной аллели от вашего родителя и независимое влияние этой аллели на конкретный фенотип, что приведет к отклонению фенотипа от среднего фенотипа. Генетическая вариабельность доминирования относится к отклонению фенотипа, вызванному взаимодействием между альтернативными аллелями, которые контролируют один признак в одном конкретном локусе. Эписстатическая вариабельность предполагает взаимодействие между разными аллелями в разных локусах. [4]
Наследственность
[ редактировать ]Наследственность означает, какая часть фенотипической вариативности обусловлена вариативностью генетических факторов. Обычно после того, как мы узнаем общий объем генетической изменчивости, ответственной за признак, мы можем вычислить наследственность признака. Наследственность может использоваться как важный предиктор для оценки того, может ли популяция реагировать на искусственный или естественный отбор. [5]
Наследственность в широком смысле, H 2 = V G /V P , включает долю фенотипической изменчивости, обусловленную эффектами аддитивной, доминантной и эпистатической изменчивости. Узкосмысловая наследственность, h 2 = V A /V P относится к доле фенотипической изменчивости, обусловленной аддитивными генетическими ценностями (VA ) . [6]
Количественная формула
[ редактировать ]На фенотипическую изменчивость (V P ) в популяции влияют генетическая изменчивость (V G ) и источники окружающей среды (VE ) .
Общую сумму генетической вариативности можно разделить на несколько групп, включая аддитивную дисперсию (VA ) , дисперсию доминирования (VD ) и эпистатическую дисперсию (VI ) .
V G = V A + V D + V I [4]
Метод измерения
[ редактировать ]1. Традиционно для оценки аддитивной генетической изменчивости используются данные о родословных людей, растений и видов домашнего скота.
2. Использование метода регрессии однонуклеотидных полиморфизмов ( SNP ) для количественной оценки вклада аддитивной, доминантной и импринтинговой дисперсии в общую генетическую дисперсию. [9]
3. Матрицы генетической дисперсии-ковариации (G) удобно суммируют генетические связи между набором признаков и являются центральным параметром при определении многомерного ответа на отбор. [10]
Примеры исследований
[ редактировать ]1. Распределение генетической изменчивости в фенотипическом пространстве и реакция на отбор. [11]
Поймите, как эмпирическое спектральное распределение G предсказывает реакцию на отбор в фенотипическом пространстве. В частности, комбинации признаков, которые образуют почти нулевое генетическое подпространство с небольшой генетической вариативностью, лишь непоследовательно реагируют на отбор. Они заложили основу для понимания того, как эмпирическое спектральное распределение G может отличаться от случайных ожиданий, разработанных в рамках теории случайных матриц (RMT). Использование набора данных, содержащего большое количество признаков экспрессии генов.
2. Сравнение оценок генетической изменчивости в различных моделях взаимоотношений . [12]
В этом исследовании ученые используют различные модели отношений для сравнения оценок компонентов генетической вариативности и наследственности. Однако разные модели могут давать разные оценки генетических отклонений. Они обнаружили, что ожидаемая генетическая дисперсия обычно равна расчетной дисперсии, умноженной на статистику Dk, а для наиболее типичных моделей отношений Dk близка к 1, что означает, что большинство этих моделей можно использовать для оценки генетической дисперсии.
3. Оценка аддитивности, доминирования и импринтинговой генетической вариативности с использованием геномных данных [13]
Разработка картирования однонуклеотидных полиморфизмов (SNP) помогает исследовать генетические вариации сложных признаков в отдельных локусах. Исследователи могут количественно оценить вклад аддитивной, доминантной и импринтинговой дисперсии в общую генетическую дисперсию, используя метод регрессии SNP.
Ссылки
[ редактировать ]- ^ Кроу, Дж. Ф. (2002). «Перспектива: вот Фишер, аддитивная генетическая изменчивость и фундаментальная теорема естественного отбора». Эволюция . 56 (7): 1313–6. doi : 10.1554/0014-3820(2002)056[1313:phstfa]2.0.co;2 . ПМИД 12206233 . S2CID 198157405 .
- ^ Фундаментальная теорема Фишера о естественном отборе, пересмотренная Сабином Лессардом
- ^ МОННАХАН, П.Дж.; КЕЛЛИ, Дж.К. Эпистаз является основным фактором, определяющим аддитивную генетическую изменчивость Mimulus Guttatus. PLoS Генетика . 11, 5, 1–21 мая 2015 г. ISSN 1553-7390
- ^ Перейти обратно: а б Байерс, Д. (2008) Компоненты фенотипической вариативности. Природное образование 1(1):161
- ^ Байерс, Д. (2008) Компоненты фенотипической вариативности. Природное образование 1(1)
- ^ Хилл, WG и др. Данные и теория указывают на аддитивную генетическую изменчивость сложных признаков . PLoS Genetics 4 , e1000008 (2008)
- ^ Фальконер, Д.С., и Маккей, TCF: Введение в количественную генетику (Лондон, Лонгман, 1996).
- ^ Линч М. и Уолш Б. Генетика и анализ количественных признаков (Сандерленд, Массачусетс, Sinauer Associates, 1998).
- ^ Удары, МВт; Макгиган, К. (2015). «Распределение генетической изменчивости в фенотипическом пространстве и реакция на отбор». Молекулярная экология . 24 (9): 2056–2072. Бибкод : 2015MolEc..24.2056B . дои : 10.1111/mec.13023 . ПМИД 25438617 . S2CID 2242258 .
- ^ Ланде, Р. (1979). «Количественный генетический анализ многомерной эволюции применительно к аллометрии размеров мозга и тела». Эволюция . 33 (1): 402–416. дои : 10.2307/2407630 . JSTOR 2407630 . ПМИД 28568194 .
- ^ УДАРЫ, МВт; МАКГИГАН, К. Распределение генетической изменчивости в фенотипическом пространстве и реакция на отбор. Молекулярная экология . 9, 2056, 2015. ISSN 0962-1083
- ^ Легарра, Андрес (2016). «Сравнение оценок генетической изменчивости в различных моделях отношений» . Теоретическая популяционная биология . 107 : 26–30. Бибкод : 2016TPBio.107...26L . дои : 10.1016/j.tpb.2015.08.005 . ПМИД 26341159 .
- ^ Лопес, Маркос С. и др. «Оценка аддитивности, доминирования и импринтинга генетической изменчивости с использованием геномных данных». G3: Гены| Геномы| Генетика 5.12 (2015): 2629-2637.