Вывод частоты генов внутри вида с течением времени

В вашем посте есть две части, к которым я хочу обратиться: первая — это цитата (потому что я хочу убедиться, что вы ее хорошо понимаете), а вторая — об общих методах вывода для оценки генетического состава предковых популяций.

Цитата: выборочные зачистки

Выбранный вариант, частота которого быстро увеличивается за последние ~ 250 000 лет, может быть обнаружен как необычное сокращение генетического разнообразия.

Когда выбран аллель, он будет относительно быстро распространяться в популяции, например, по сравнению с распространением нейтральных аллелей . Если аллель закрепляется в популяции, разнообразие этого гена равно нулю; нет постоянной генетической вариации в гене . Отбор часто снижает генетическую изменчивость, но см. и этот пост .

Однако отбор снижает генетическое разнообразие не только в выбранном локусе, но и в локусах, близких к гену, которые сцеплены . Утрата генетического разнообразия в сцепленных локусах происходит в результате процесса, называемого селективной зачисткой . Это определено (несколько плохо) в веб-версии вашей связанной статьи :

Выборочные зачистки; Снижение генетической изменчивости, вызванное положительным отбором в определенных локусах.

По сути, селективный охват происходит, когда сильный отбор заставляет один аллель и локусы, с которыми он тесно связан, распространяться в популяции. Генетическое разнообразие будет теряться из связанных локусов со скоростью, определяемой силой отбора и степенью сцепления (где более тесное сцепление и более сильный отбор увеличивают скорость потери). В этой статье (см. раздел 7 для выборочных обследований) дается хорошее обсуждение факторов, влияющих на генетическую изменчивость в естественных популяциях, и на примере Y-хромосомы :

Один или несколько выборочных анализов оставят Y-хромосому с небольшой изменчивостью или без нее.

Вывод предковых популяций

Вы можете взять образец ДНК населения в интересующее вас время. Однако сделать это очень сложно . ДНК со временем деградирует, поэтому важно понимать, как ДНК деградирует со временем, если вы хотите сделать вывод о популяции. (Некоторое время назад я видел выступление исследователя, не могу вспомнить имя, о взятии образцов из могил. Не знаю, насколько правильно я это помню, но большая часть ДНК, которую они собирают, — это бактерии. ДНК, которую они получили из образцов человеческих костей, найденных в могилах, которым всего несколько сотен лет, на самом деле была человеческой (еще одна проблема изучения старой ДНК) . Часто бывает трудно найти источники образцов ДНК, которые а) достаточно высокого качества и б)с достаточным количеством людей, чтобы можно было сделать хороший вывод о наследственном населении; небольшая выборка будет склонна к систематической ошибке выборки. ^*

Есть еще один подход, и он широко используется сейчас. Если вы заинтересованы в поиске большего, вам следует искать теорию и методы слияния . Это следует из текущего (или относительно более нового) генетического состава популяций и с использованием популяционно-генетической теории. На самом деле это используется не как попытка оценить частоту конкретной аллели , а как попытка сделать вывод о размере популяции, скорости миграции и скорости рекомбинации. Он делает вывод, когда был самый последний общий предок (MRCA). В этой статье рассматриваются методы слияния для филогенетических деревьев, и это вводная лекция по слиянию.. Коалесцентная теория имеет много соображений, которые необходимо сделать; Являются ли некоторые мутации более распространенными, чем другие (см. Молекулярные часы )? Как отбор влияет на генетическую изменчивость (например, селективные зачистки)? Различается ли сцепление в геноме? Различаются ли в геноме скорости мутаций, дрейфа и отбора? Миграция влияет на разные части генома по-разному?

Оба подхода поднимают серьезные вопросы, которые сейчас находятся на переднем крае эволюционной генетики. Исследовательские группы по всему миру разрабатывают лабораторные методы, статистические методы и математические модели, пытаясь сделать выводы более точными. На данный момент единственный способ, на мой взгляд, вывести частоту конкретных аллелейв исконных популяциях использовать методы древней ДНК; коалесцент можно использовать для определения генетических параметров популяции, но в отношении конкретных аллелей у него просто так много факторов, которые нужно учитывать (прямо сейчас, но, конечно, меньше в будущем), у нас просто нет полного понимания. Другими словами, предположения, которые необходимо сделать для слияния, чтобы можно было оценить частоты специфических предковых аллелей, редко выполняются. Однако до тех пор, пока это надлежащим образом обсуждается, проблем с используемым методом не возникает, и я уверен, что у таких методов большое будущее.

* О смещении выборки: представьте, что вы хотите вычислить частоту числа два на шестигранном кубике (мы знаем, что истинная частота равна 0,167). Вы бросаете кубик четыре раза, и кубик показывает сторону с двумя точками один раз. Ваша оценка частоты населения составляет 0,25. Ваш друг бросает один и тот же кубик 4000 раз. Они видят две точки 652 раза, что составляет 0,163, что намного больше соответствует истинной частоте популяции. Мораль этой истории в том, что небольшие выборки могут дать вводящую в заблуждение оценку правды.

На самом деле есть два способа сделать вывод о прошлой генетике.

1. Образец прошлого.

Действительно работает только в том случае, если у вас есть хорошо сохранившиеся незагрязненные археологические образцы, но работает на удивление хорошо, учитывая. Точность и полнота снижаются довольно быстро по мере того, как вы возвращаетесь назад во времени, но примерно возможно от тысяч до сотен тысяч лет. У вас не будет много образцов, поэтому трудно что-либо сказать о популяционной генетике. Не делай этого. Это не очень хорошо работает и очень тяжело.

2. Молекулярные часы.

Мутации того же смысла, которые ни на что не влияют, со временем накапливаются в генах по мере их передачи. Гены, имеющие далекого общего предка, более различны, чем гены, отстоящие на одно или два поколения друг от друга. По сути, именно так работает филогенетика в целом, но вы можете использовать возрастные различия между соседними генами, чтобы обнаружить отбор таким образом. Если ген А почти идентичен у каждого человека в популяции, а ген В имеет тысячи довольно разных вариаций, то ясно, что ген А делает что-то важное и для этого был тщательно отобран. Не просто подсчитывайте количество видов аллелей гена А, рассчитайте среднее родство между всеми найденными аллелями. Если родство по гену А намного ниже, чем по другим генам, происходит отбор гена А. Вот что в тексте подразумевается под «уменьшением генетического разнообразия».

Вы не можете определить частоты аллелей в произвольное время в прошлом без машины времени (даже в древней выборке вы не можете быть уверены, что получаете точную выборку исторической популяции), но филогенетика может намекнуть на то, что произошло. обнаружив признаки эволюции.