Полигенная адаптация
Полигенная адаптация описывает процесс, в котором популяция адаптируется посредством небольших изменений частот аллелей в сотнях или тысячах локусов . [1]
Многие признаки у людей и других видов высоко полигенны , т. е. на них влияют постоянные генетические вариации сотен или тысяч локусов. В нормальных условиях генетическая изменчивость, лежащая в основе таких признаков, регулируется стабилизирующим отбором , при котором естественный отбор удерживает популяцию близкой к оптимальному фенотипу . Однако если фенотипический оптимум изменится, популяция сможет адаптироваться за счет небольших направленных сдвигов частот аллелей, распространенных по всем вариантам, влияющим на признак . Полигенная адаптация может произойти относительно быстро (как описано в уравнении селекционера ), однако ее трудно обнаружить по геномным данным, поскольку изменения частот аллелей в отдельных локусах очень малы.
Полигенная адаптация представляет собой альтернативу адаптации путем избирательной зачистки . В классических моделях выборочного охвата одна новая мутация проходит через популяцию до фиксации , удаляя вариации из области сцепления вокруг выбранного сайта. [2] Более поздние модели ориентированы на частичные и мягкие развертки. [3] - т.е. свипы, которые начинаются с варианта стоя или включают несколько вариантов сметания в одном и том же локусе. Все эти модели сосредоточены на адаптации посредством генетических изменений в одном локусе и обычно предполагают большие изменения в частотах аллелей.
Концепция полигенной адаптации связана с классическими моделями количественной генетики . Однако традиционные модели количественной генетики обычно абстрагируют вклад отдельных локусов, вместо этого сосредотачиваясь на средних и дисперсиях генетических показателей. Напротив, модели популяционной генетики и анализ данных обычно делают упор на модели адаптации посредством проверки отдельных локусов. Современная формулировка полигенной адаптации в популяционной генетике была разработана в двух обзорных статьях 2010 года. [1] [4]
Примеры полигенной адаптации
[ редактировать ]Предполагается, что полигенная адаптация является доминирующим способом адаптации при искусственном отборе , когда растения или животные быстро реагируют на давление отбора. Однако в большинстве случаев фактические генетические локусы еще не известны (см., например, [5] ).
В настоящее время наиболее изученными примерами полигенной адаптации являются люди, особенно рост, признак, который можно интерпретировать с использованием данных полногеномных ассоциативных исследований . В статье 2012 года Джоэл Хиршхорн и его коллеги показали, что существует устойчивая тенденция к тому, что «высокие» аллели в значимых для всего генома локусах встречаются с более высокой частотой у северных европейцев, чем у южных европейцев. [6] Они интерпретировали это наблюдение как указание на то, что разница в среднем росте между северными и южными европейцами, по крайней мере, частично обусловлена генетически (а не влиянием окружающей среды) и что она обусловлена отбором. Этот результат был повторен последующими исследованиями, [7] [8] [9] [10] однако фактор окружающей среды, определяющий выбор, остается неясным. Исследование недавней полигенной адаптации у англичан показало, что отбор по росту оказал небольшое влияние на частоты аллелей (<1%) на большей части генома, а также обнаружило доказательства полигенной адаптации по широкому спектру других признаков, включая отбор. для увеличения размера младенца при рождении и увеличения размера бедер и талии у женщин. [10]
Ссылки
[ редактировать ]- ^ Jump up to: а б Причард, Джонатан К.; Пикрелл, Джозеф К.; Куп, Грэм (23 февраля 2010 г.). «Генетика адаптации человека: жесткие меры, мягкие меры и полигенная адаптация» . Современная биология . 20 (4): Р208–215. дои : 10.1016/j.cub.2009.11.055 . ISSN 1879-0445 . ПМЦ 2994553 . ПМИД 20178769 .
- ^ Смит, Дж. М.; Хэй, Дж. (1 февраля 1974 г.). «Автостопный эффект благоприятного гена» . Генетические исследования . 23 (1): 23–35. дои : 10.1017/S0016672300014634 . ПМИД 4407212 .
- ^ Хермиссон, Иоахим; Пеннингс, Плеуни С. (1 апреля 2005 г.). «Мягкие зачистки: молекулярно-популяционная генетика адаптации к устойчивым генетическим вариациям» . Генетика . 169 (4): 2335–2352. doi : 10.1534/genetics.104.036947 . ISSN 0016-6731 . ПМЦ 1449620 . ПМИД 15716498 .
- ^ Причард, Джонатан К.; Ди Риенцо, Анна (октябрь 2010 г.). «Адаптация – не только зачистками» . Обзоры природы. Генетика . 11 (10): 665–667. дои : 10.1038/nrg2880 . ISSN 1471-0064 . ПМЦ 4652788 . ПМИД 20838407 .
- ^ Берк, Молли К.; Данэм, Джозеф П.; Шахрестани, Парвин; Торнтон, Кевин Р.; Роуз, Майкл Р.; Лонг, Энтони Д. (2010). «Полногеномный анализ долгосрочного эволюционного эксперимента с дрозофилой». Природа . 467 (7315): 587–590. дои : 10.1038/nature09352 . ПМИД 20844486 . S2CID 205222217 .
- ^ Турчин, Майкл С.; Чан, Чарльстон, штат Западная Каролина; Палмер, Кэмерон Д.; Шанкарараман, Шрирам; Райх, Дэвид; Консорциум генетических исследований антропометрических признаков (GIANT); Хиршхорн, Джоэл Н. (1 сентября 2012 г.). «Доказательства широко распространенного отбора вариаций стояния в Европе по SNP, связанным с высотой» (PDF) . Природная генетика . 44 (9): 1015–1019. дои : 10.1038/ng.2368 . ISSN 1546-1718 . ПМЦ 3480734 . ПМИД 22902787 .
- ^ Берг, Джереми Дж.; Куп, Грэм (1 августа 2014 г.). «Популяционно-генетический сигнал полигенной адаптации» . ПЛОС Генетика . 10 (8): e1004412. дои : 10.1371/journal.pgen.1004412 . ISSN 1553-7404 . ПМК 4125079 . ПМИД 25102153 .
- ^ Мэтисон, Иэн; Лазаридис, Иосиф; Роланд, Надин; Маллик, Свапан; Паттерсон, Ник; Руденберг, Сонгюль Алпаслан; Харни, Эдаоин; Стюардсон, Кристин; Фернандес, Даниэль (24 декабря 2015 г.). «Общегеномные закономерности отбора у 230 древних евразийцев» . Природа . 528 (7583): 499–503. дои : 10.1038/nature16152 . ISSN 1476-4687 . ПМЦ 4918750 . ПМИД 26595274 .
- ^ Робинсон, Мэтью Р.; Хемани, Джебран; Медина-Гомез, Каролина; Меззавилла, Массимо; Эско, Тону; Шахбазов Константин; Пауэлл, Джозеф Э.; Винхейзен, Анна; Берндт, Соня И. (1 ноября 2015 г.). «Популяционная генетическая дифференциация роста и индекса массы тела в Европе» . Природная генетика . 47 (11): 1357–1362. дои : 10.1038/ng.3401 . ISSN 1546-1718 . ПМЦ 4984852 . ПМИД 26366552 .
- ^ Jump up to: а б Поле, Яир; Бойл, Эван А.; Телис, Натали; Гао, Зиюэ; Голтон, Кайл Дж.; Голан, Дэвид; Йенго, Лоик; Рошельо, Гислен; Фрогель, Филипп (11 ноября 2016 г.). «Обнаружение адаптации человека за последние 2000 лет» . Наука . 354 (6313): 760–764. дои : 10.1126/science.aag0776 . ISSN 1095-9203 . ПМК 5182071 . ПМИД 27738015 .