Генетическое равновесие - Википедия - Genetic equilibrium

Генетическое равновесие это состояние аллель или же генотип в генофонде (например, в популяции), частота которого не меняется от поколения к поколению.[1] Генетическое равновесие описывает теоретическое состояние, которое является основой для определения того, могут ли популяции отклоняться от него и каким образом. Равновесие Харди – Вайнберга это одна из теоретических рамок для изучения генетического равновесия. Это обычно изучается с использованием моделей, которые принимают в качестве своих допущений модели Харди-Вайнберга, что означает:

Он также может описывать другие типы равновесия, особенно в контексте моделирования. В частности, многие модели используют в качестве основы вариант принципа Харди – Вайнберга. Вместо присутствия всех персонажей Харди – Вайнберга они предполагают баланс между диверсифицирующими эффектами генетический дрейф и гомогенизирующий эффект миграции между популяциями.[2] Популяция, не находящаяся в равновесии, предполагает, что одно из предположений рассматриваемой модели было нарушено.

Теоретические модели генетического равновесия

Принцип Харди – Вайнберга обеспечивает математическую основу для генетического равновесия. Само генетическое равновесие, будь то Харди-Вайнберг или кто-то другой, обеспечивает основу для ряда приложений, включая популяционную генетику, сохранение и эволюционную биологию. В связи с быстрым увеличением доступных последовательностей полных геномов, а также увеличением количества анонимных маркеров, модели были использованы для расширения исходной теории на все виды биологических контекстов.[3] Использование данных из генетических маркеров, таких как ISSR и RAPD Помимо предсказательного потенциала статистики, в ходе исследований были разработаны модели, позволяющие сделать вывод о том, какие процессы привели к нарушению равновесия. Сюда входят местные приспособление, сокращение и расширение ареала и отсутствие потока генов из-за географических или поведенческих барьеров, хотя моделирование равновесия применялось к широкому кругу тем и вопросов.

Моделирование равновесия привело к развитию в этой области. Поскольку аллельное доминирование может нарушить прогнозы равновесия,[4] некоторые модели отошли от использования генетического равновесия в качестве предположения. Вместо традиционной F-статистики они используют байесовские оценки.[5] Holsinger et al. разработал аналог FST, названный тета.[6] Исследования показали, что байесовские оценки лучше предсказывают наблюдаемые закономерности.[7] Однако моделирование на основе генетического равновесия остается инструментом популяционной и природоохранной генетики - оно может предоставить бесценную информацию о предыдущих исторических процессах.[4]

Системы биологических исследований

Генетическое равновесие было изучено по ряду таксонов. В частности, некоторые морские виды использовались в качестве исследовательских систем. История жизни морских организмов, таких как морские ежи, похоже, лучше соответствует требованиям моделирования генетического равновесия, чем наземные виды.[8] Они существуют большими панмиктическими популяциями, на которые, похоже, не сильно влияют географические барьеры. Несмотря на это, некоторые исследования выявили значительную дифференциацию в пределах ареала вида. Вместо этого, при поиске генетического равновесия, исследования обнаружили большие, широко распространенные комплексы видов.[9] Это указывает на то, что генетическое равновесие может быть редким или трудным для идентификации в дикой природе из-за значительных местных демографических изменений в более коротких временных масштабах.[10]

Фактически, хотя согласно Харди-Вайнбергу, большой размер популяции является необходимым условием для генетического равновесия, некоторые утверждали, что большой размер популяции может фактически замедлить приближение к генетическому равновесию.[11] Это может иметь последствия для сохранения, где генетическое равновесие может использоваться как маркер здоровой и устойчивой популяции.

Рекомендации

  1. ^ «Генетическое равновесие».
  2. ^ Duvernell, D. D .; Lindmeier, J. B .; Faust, K. E .; Уайтхед, А. (2008). «Относительное влияние исторических и современных сил, определяющих распространение генетической изменчивости атлантического киллифа, Fundulus heteroclitus». Молекулярная экология. 17 (5): 1344–60. Дои:10.1111 / j.1365-294X.2007.03648.x. PMID  18302693.
  3. ^ Шрайнер, Д. (2011). «Приближенные и точные тесты равновесия Харди-Вайнберга с использованием неопределенных генотипов». Генетическая эпидемиология. 35 (7): 632–7. Дои:10.1002 / gepi.20612. ЧВК  4141651. PMID  21922537.
  4. ^ а б Крамер, Коэн; ван дер Верф, Д. К. (2010). «Равновесные и неравновесные концепции в генетическом моделировании лесов: популяционный и индивидуальный подходы», Лесные системы, 19(SI): 100–112.
  5. ^ Wilson, G.A .; Раннала, Б. (2003). «Байесовский вывод о недавних темпах миграции с использованием мультилокусных генотипов» (PDF). Генетика. 163 (3): 1177–91. ЧВК  1462502. PMID  12663554.
  6. ^ Holsinger, K. E .; Lewis, P.O .; Дей, Д. К. (2002). «Байесовский подход к выводу структуры населения по доминирующим маркерам». Молекулярная экология (Представлена ​​рукопись). 11 (7): 1157–64. Дои:10.1046 / j.1365-294X.2002.01512.x. PMID  12074723.
  7. ^ Рэмп Нил, Дженнифер М .; Ранкер, Том А .; Коллиндж, Шарон К. (2008). "Сохранение редких видов с островным распространением: тематическое исследование Ластения conugens (Asteraceae) с использованием генетической структуры популяции и распределения редких маркеров ». Биология видов растений. 23 (2): 97–110. Дои:10.1111 / j.1442-1984.2008.00211.x.
  8. ^ Палумби, Стивен Р.; Грабовский, Гейл; Дуда, Томас; Гейер, Лаура; Тачино, Николай (1997). "Видовая и популяционная генетическая структура тропических тихоокеанских морских ежей" (PDF). Эволюция. 51 (5): 1506–1517. Дои:10.1111 / j.1558-5646.1997.tb01474.x. PMID  28568622..
  9. ^ Ноултон, Нэнси (1993). "Родственные виды в море". Ежегодный обзор экологии и систематики. 24: 189–216. Дои:10.1146 / annurev.es.24.110193.001201..
  10. ^ Уитлок, М. С. (1992). «Временные колебания демографических параметров и генетическая изменчивость среди популяций». Эволюция; Международный журнал органической эволюции. 46 (3): 608–615. Дои:10.1111 / j.1558-5646.1992.tb02069.x. PMID  28568658.
  11. ^ Birky Jr, C.W .; Маруяма, Т .; Фуэрст, П. (1983). «Подход к популяционной и эволюционной генетической теории генов в митохондриях и хлоропластах и ​​некоторые результаты» (PDF). Генетика. 103 (3): 513–27. ЧВК  1202037. PMID  6840539.