Məlumat

Mənfi təsiri olmayan əlamətlər təkamül yolu ilə necə “kökülür”?

Mənfi təsiri olmayan əlamətlər təkamül yolu ilə necə “kökülür”?


We are searching data for your request:

Forums and discussions:
Manuals and reference books:
Data from registers:
Wait the end of the search in all databases.
Upon completion, a link will appear to access the found materials.

Əgər çoxalmağa ən uyğun olanlar daha çox çoxalırlarsa, çoxalmağa mane olan əlamətlərin nəhayət populyasiyada yox olması məntiqlidir.

Bəs müdriklik dişlərinin olması kimi çoxalmaya heç bir təsiri olmayan xüsusiyyətlər haqqında nə demək olar? İnsanların onlara ehtiyacı yoxdur, lakin onlar bizim çoxalmağımıza da mane olmurlar. Beləliklə, insanlar heç bir mənfi təsiri olmayan müdriklik dişlərinə və ya digər oxşar xüsusiyyətlərə sahib olmaq nöqtəsini necə keçə bilirlər?


Vay, çox yazdım! Bu, populyasiya genetikasının bəzi anlayışlarına demək olar ki, çox qısa bir girişdir.

Əvvəlcə bir az terminologiya

Lokus

Lokus (plur. loci) xromosomdakı mövqedir.

Allele

Müəyyən bir yerdə fərqli fərdlərin fərqli variantları ola bilər. Bir fərd ola bilərATTCTAdigəri ola bildiyi haldaATTCAAmisal üçün. Bu variantlar "allel" adlanır. Təkamül genetikasının bütün məqsədi populyasiyada müxtəlif allellərin yaradılmasını (mutasiyasını) və tezliyinin dəyişməsini anlamaqdır.

Heterozigotluq

Yəqin bilirsiniz ki, bir çox növlərdə hər bir xromosomun iki nüsxəsini daşıyırıq. Buna görə bir fərd müəyyən bir lokusda eyni alleli iki dəfə daşıya bilər və ya fərqli allelləri daşıya bilər. Müəyyən bir lokusda gözlənilən heterozigotluq ($H$) bu tək lokusda iki fərqli alleli daşıyan populyasiyanın hissəsidir.

Fiksasiya

Bir allel 1 (100%) tezliyinə çatdıqda, yəni populyasiyada yalnız bu allel mövcuddur (və buna görə də digər allellər silinib), onun fiksasiyaya çatdığını söyləyirik.

Təbii seleksiya

Birinci abzasda təsvir etdiyiniz proses təbii seleksiya adlanır.

Təbii seçim müxtəlif genotiplər arasında uyğunluq (=həm reproduktiv uğurun, həm də sağ qalma funksiyası) fərqdir. Dediyiniz kimi (lakin başqa sözlə desək), zərərli allellər zaman keçdikcə tezliyi azalacaq və nəticədə təbii seçmə yolu ilə populyasiyadan xaric ediləcək.

Genetik Drift

Təbii seçimdən başqa təkamül prosesləri də var. Tipik olaraq, sualınızı həll etmək üçün maraqlanacağımız şey genetik sürüşmədir.

Genetik sürüşmə nədir?

Genetik sürüşmə, gələcək nəsil populyasiyasını yaratmaq üçün populyasiyanın təsadüfi seçilməsinə aiddir. Genetik sürüşməni modelləşdirməyin müxtəlif yolları var (Wright-Fisher modeli, Moran modeli, koalessensiya modeli), lakin bu riyazi modellərin təfərrüatları haqqında danışmadan, allelin dəyişməsində təsadüfi seçmənin rolunu təsəvvür edə bilməyiniz vacibdir. zamanla tezlik. Bunun üçün sizi əvvəlcə oxumağa dəvət edirəm nə üçün genetik sürüşmənin gücü əhalinin sayı ilə tərs mütənasibdir? və bitirdikdən sonra bu yazıya qayıdın.

Aşağıdakı rəqəmdən biri, zamanla sürüşmənin təsirini görə bilərsiniz. Aşağıdakı qrafik ilkin tezlik 0,5 (=50%) ilə başlayan bi-allelik lokusu (populyasiyada 2 və yalnız 2 fərqli allelin mövcud olduğu yer) nəzərdən keçirir. Hər bir xətt ayrıca simulyasiyadır və iki alleldən yalnız birinin tezliyini göstərir.

Yuxarıdakı qrafik $N=100$ fərdlərin böyüklüyünü nəzərdə tuturdu. Aşağıda, populyasiya ölçüsü $N=25$ olan eyni simulyasiya növləri. Gördüyünüz kimi, genetik sürüşmə daha güclüdür

Hər bir lokus seleksiyada olub-olmamasından asılı olmayaraq genetik sürüşməyə məruz qalır. Bununla belə, əgər bir lokus güclü seçim altındadırsa, o zaman genetik sürüşmə, lokusun neytral olduğu zamanla müqayisədə hansı allelin sabitləşəcəyini izah etmək üçün çox az gücə malikdir.

Genetik sürüşmə və allellərin itirilməsi

Yuxarıdakı qrafikdən aydın olur ki, genetik sürüşmə populyasiyadan variantı da silir. Sadəcə hansı variantın silinəcəyini dəqiq bilmirik. Daha dəqiq desək, genetik sürüşmə nəticəsində gözlənilən heterozigotluq hər nəsil $frac{1}{2N}$ faktoru ilə azalır. Genetik sürüşmənin əsas modellərindən çoxlu hesablamalar aparmaq olar. Məsələn, silinmək üçün gözlənilən vaxt $ar t(p_0)=-4Nleft(frac{p_0}{1-p_0} ight)ln(p_0)$, burada $p_0$ başlanğıcdır maraq allelinin tezliyi.

Maraqlı bir nəticə odur ki, allelin fiksasiyaya çatma ehtimalı onun tezliyinə bərabərdir. Əgər populyasiyalarda $N$ fərdlər varsa, $2N$ allelləri var (lakin $2N$ fərqli allellər deyil). Əgər varsa, 235 allel deyinAəhali və $2n - 235$ allellərBpopulyasiyada, sonra uzun müddət ərzində (mütləq düzəltmək üçün) allelin fiksasiya ehtimalıA$frac{235}{2N}$ və allelin fiksasiya ehtimalıdırB$frac{2N-235}{2N}=1-frac{235}{2N}$ təşkil edir.

Ağıl dişləri

Sualınızda sizi guya sırf neytral lokus maraqlandırır. Müdriklik dişləri haqqında danışdınız, mən bu xüsusiyyətlə maraqlandığınızdan daha çox nümunə olaraq şübhələnirəm.

Fərz edək ki, ağıl dişlərinin olması tamamilə neytraldır. Yeri gəlmişkən, nəzərə alın ki, bir qayda olaraq, əgər $2 N s << 1$ olarsa (burada $s$ verilmiş allel üzrə seçim əmsalıdır), onda allel mahiyyətcə özünü neytral allel kimi aparacaqdır. Beləliklə, əgər müdriklik dişləri neytraldırsa, bu xüsusiyyətin uzun müddət ərzində yox olma ehtimalı bu xüsusiyyətə səbəb olan allelin tezliyindən asılıdır. İndiyə qədər fərz etmişəm ki, bizi yalnız bir lokus maraqlandırır. Əslində, bir çox xüsusiyyətlərin variasiyası bir neçə lokusun dəyişməsindən qaynaqlanır. Belə halda hesablamalar bir az daha az düz irəliləyir (lakin hələ də mümkündür). Mən müdriklik dişlərinin genetik əsasını bilmirəm, ona görə də bu xüsusi xüsusiyyətin təkamülü üçün yaxşı proqnozlar verə bilmərəm.

Digər təkamül prosesləri

Budur bir neçə maraq nümunəsi

Gen axını

Əlbətdə ki, müəyyən bir allelin və ya xüsusiyyətin taleyini proqnozlaşdırmağa çalışarkən nəzərə alınmalı başqa proseslər də var. Məsələn, müəyyən bir populyasiyada bir allelin sabit olduğu populyasiyadan gələn miqrant axını ola bilər, buna görə də fokus populyasiyasında allel tezliyinə təsir edir. Buna gen axını deyilir.

Hill-Robertson effektləri

Heç vaxt unutma ki, lokus öz xromosomunda tək deyil. O, digər lokuslarla fiziki olaraq bağlıdır və digər lokuslardakı selektiv təzyiqlər fokus lokusunda allel tezliyinə təsir edəcəkdir. Buna Hill-Robertson effektləri deyilir.

Mutasiyalar

Əlbəttə ki, lokus polimorf olmadıqda (yalnız bir allele malikdir), mutasiyalar variasiyanın son mənbəyidir. Lokus polimorf olduqda, mutasiyaların allel tezliyinə cüzi təsir göstərəcəyi güman edilir (baxmayaraq ki, bu, lokusun ölçüsündən və növündən asılıdır və mutasiyaların yeni funksional allellər təşkil edib-etməməsindən asılıdır).

Pleiotropiya və fenotipik əlamətlər arasında kovariasiya

Fenotipik əlamət müstəqil olaraq inkişaf etmir. Ağıl dişləri HİV-ə qarşı müqavimətin molekulyar yolunun aktivləşməsinin nəticəsidirsə (çox güman ki, belə deyil), onda müdriklik dişləri neytral xüsusiyyət kimi təkamül etməyəcəkdir. Bir neçə əlamətə təsir edən lokusun pleiotrop təsirləri olduğu deyilir.


Reproduktivlik dərəcəsini yaxşılaşdıran (mane olan) əlamətlərin seçmə yolu ilə populyasiyaya yayılması (kənarlaşdırılması) lazım olduğunu düşünməkdə haqlısınız. Bununla belə, təkamül prosesi yalnız seçimdən daha çox şeyə əsaslanır.

Təkamülün fəaliyyət göstərdiyi dörd mexanizm var; mutasiya, miqrasiya, sürüşmə və seçim. Mutasiya DNT-də baş verən dəyişikliklərlə populyasiyalara yeni variasiya gətirir (məs.Aa olurTgenetik ardıcıllıqla). Miqrasiya həm populyasiyalardan variasiya əlavə edə, həm də aradan qaldıra bilər, lakin təkamülün növ daxilində mexanizmdir (tərifə görə növlər arasında genetik miqrasiya olmamalıdır). Drift, reproduktiv müvəffəqiyyətdə təsadüfi variasiya nəticəsində yaranan genetik dəyişkənliyin dəyişməsidir. Sürünmə ilə genlər və çoxalma sürəti arasında heç bir əlaqə yoxdur, yəni bir allelin daşıyıcılarının alternativ allellərin daşıyıcıları kimi eyni dərəcədə yaxşı çoxalma ehtimalı eynidir.

Seleksiya çoxalma (fitness) və daşıdığı genlər arasında kovariasiya olduqda fəaliyyət göstərir, yəni bir allelin daşıyıcılarının alternativ allelin daşıyıcılarından daha çox nəsil yaratması tendensiyası mövcuddur. Bu, məsələn, genin məhsuldarlığı yaxşılaşdırdığı üçün yarana bilər.

Neytral (və ya demək olar ki, neytral) xüsusiyyətlərin təkamülünü nəzərdən keçirərkən, ilk üç mexanizm (mutasiya, miqrasiya, sürüşmə) vasitəsilə təkamülü nəzərdən keçirirsiniz. Kiçik populyasiyalar böyüklərdən daha çox sürüşməklə genetik variasiyanı itirməyə meyllidirlər, burada 250 nəsildən çox olan 10 populyasiyanın simulyasiyası var, burada əhalinin sayı solda 200, sağda isə 2000-dir. Görə bilərsiniz ki, daha kiçik populyasiyalar bir allelin fiksasiyasına daha çox meyllidirlər, bu heç bir seçim baş vermir.

Bir çox neytral xüsusiyyətlər bir çox nəsillər üçün davam edir, çünki bu, sadəcə bir lotereyadır, nəticədə onlar əhalidən itirilməlidir, lakin nə vaxt olduğunu deyə bilmərik.

Bundan əlavə, neytral variasiyaya səbəb olan genlər birbaşa seleksiya altında olmaya bilər, lakin seleksiya altında olan yerlərlə əlaqədə ola bilər, dolayısı ilə seleksiyaya məruz qala bilər və ya çoxlu təsirlərə malik ola bilər (pleiotropiya; məsələn, neytralın ifadəsinə səbəb olan gen). xüsusiyyət seçilmiş əlamətin ifadəsinə də təsir edir).