Генетический автостоп

редактировать
Случайный отбор безопасных генов, близких к полезному гену в той же цепочке ДНК

Генетический автостоп, также называемый генетический проект или эффект автостопа, когда аллель меняет частоту не потому, что он сам находится под естественным отбором, а потому что он рядом с другим геном, который подвергается избирательному сканированию и который находится в той же цепи ДНК. Когда один ген проходит выборочную развертку, любые другие близлежащие полиморфизмы, которые находятся в неравновесном сцеплении, также будут иметь тенденцию изменять свои частоты аллелей. Избирательное сканирование происходит, когда вновь появившиеся (и, следовательно, все еще редкие) мутации полезны и учащаются. Нейтральные или даже слегка вредные аллели, которые оказываются рядом с на хромосомном «автостопе» вместе с разверткой. Напротив, воздействие на нейтральный локус из-за неравновесия по сцеплению с вновь появившимися вредными мутациями называется фоновым отбором. И генетический автостоп, и фоновый отбор - это стохастические (случайные) эволюционные силы, такие как генетический дрейф.

Содержание
  • 1 История
  • 2 Результаты
  • 3 Движение против дрейфа
  • 4 Приложения
    • 4.1 Половые хромосомы
    • 4.2 Мутаторная эволюция
    • 4.3 Нейтральная теория молекулярной эволюции
  • 5 Ссылки
История

Хотя термин «автостоп» был придуман в 1974 г. Мэйнард Смит и Джон Хей, явление, о котором идет речь, оставалось малоизученным до работы Джона Х. Гиллеспи в 2000 году.

Результаты

Автостоп происходит, когда нейтральный полиморфизм находится в неравновесном сцеплении со вторым локусом, который подвергается селективному охвату. Нейтральный аллель, связанный с адаптацией, будет увеличиваться в частоте в некоторых случаях до тех пор, пока он не станет фиксированным в популяции. Другой нейтральный аллель, связанный с невыгодной версией, будет уменьшаться по частоте, в некоторых случаях до исчезновения. В целом, автостоп снижает количество генетических вариаций.

Вредные мутации-пассажиры также могут путешествовать автостопом, а не только нейтральные мутации.

Рекомбинация может прервать процесс генетического автостопа, закончив его до того, как нейтральный или вредный аллель автостопа станет фиксированным или исчезнет. Чем ближе автостопный полиморфизм к отобранному гену, тем меньше вероятность возникновения рекомбинации. Это приводит к снижению генетической изменчивости вблизи выборочной развертки, которая находится ближе к выбранному сайту. Этот паттерн полезен для использования данных о популяции для обнаружения выборочного сканирования и, следовательно, для определения того, какие гены подвергались совсем недавнему отбору.

Дрейф против дрейфа

И дрейф генов, и генетический дрейф - это случайные эволюционные процессы, то есть они действуют стохастически и таким образом, который не коррелирует с отбором у гена в вопрос. Дрейф - это изменение частоты аллеля в популяции из-за случайной выборки в каждом поколении. Проект - это изменение частоты аллеля из-за случайности других ненейтральных аллелей, с которыми он встречается в ассоциации.

Предполагая, что генетический дрейф является единственной эволюционной силой, действующей на аллель, после одного поколения во многих реплицированных идеализированных популяциях каждая размером N, каждая из которых начинается с частот аллелей p и q, новых добавленная дисперсия в частоте аллелей в этих популяциях (т.е. степень случайности результата) составляет pq 2 N {\ displaystyle {\ frac {pq} {2N}}}\ frac {pq} {2N} . Это уравнение показывает, что эффект генетического дрейфа сильно зависит от размера популяции, определяемого как фактическое количество особей в идеализированной популяции. Генетический отбор приводит к поведению, аналогичному приведенному выше уравнению, но с эффективным размером популяции, который может не иметь отношения к фактическому количеству особей в популяции. Вместо этого эффективный размер популяции может зависеть от таких факторов, как скорость рекомбинации, а также частота и сила полезных мутаций. Увеличение дисперсии между репликационными популяциями из-за дрейфа является независимым, тогда как в случае проекта оно автокоррелировано, т.е. если частота аллеля увеличивается из-за генетического дрейфа, он не содержит информации о следующем поколении, тогда как если он увеличивается из-за генетического дрейфа, в следующем поколении он скорее вырастет, чем упадет. Генетический черновик генерирует частотный спектр аллелей , отличный от генетического дрейфа.

Половые хромосомы

Y-хромосома не подвергаются рекомбинации, что делает его особенно склонным к фиксации вредных мутаций автостопом. Это было предложено в качестве объяснения того, почему на Y-хромосоме так мало функциональных генов.

Эволюция мутаторов

Автостоп необходим для эволюции более высокой частоты мутаций будет благоприятствовать естественному отбору по эволюционируемости. Гипотетический мутатор M увеличивает общую скорость мутаций в области вокруг него. Из-за увеличения частоты мутаций ближайший аллель A может быть мутирован в новый выгодный аллель, A *

--M ------ A-- ->- M ---- --A * -

Особь, у которой находится эта хромосома, теперь будет иметь избирательное преимущество перед другими особями этого вида, поэтому аллель A * будет распространяться по популяции обычными процессами естественный отбор. M из-за его близости к A * будет втянут в общую популяцию. Этот процесс работает, только если M очень близок к мутировавшему аллелю. Чем больше расстояние, тем выше вероятность рекомбинации, отделяющей M от A *, оставляя M наедине с любыми вредными мутациями, которые она могла вызвать. По этой причине обычно ожидается, что эволюция мутаторов будет происходить в основном у бесполых видов, у которых рекомбинация не может нарушить неравновесие по сцеплению.

Нейтральная теория молекулярной эволюции

нейтральная теория молекулярной эволюции предполагает, что большинство новых мутаций либо вредны (и быстро очищаются отбором), либо нейтральны, и очень немногие из них являются адаптивными. Также предполагается, что поведение частот нейтральных аллелей может быть описано математикой генетического дрейфа. Поэтому генетический автостоп рассматривался как серьезный вызов нейтральной теории и объяснение того, почему полногеномные версии теста Макдональда-Крейтмана, по-видимому, указывают на то, что высокая доля мутаций становится фиксированной по причинам, связанным с отбором..

Ссылки
Последняя правка сделана 2021-05-21 14:57:12
Содержание доступно по лицензии CC BY-SA 3.0 (если не указано иное).
Обратная связь: support@alphapedia.ru
Соглашение
О проекте