Polygenní adaptace - Polygenic adaptation - Wikipedia

Polygenní adaptace popisuje proces, ve kterém a populace přizpůsobuje se malými změnami v frekvence alel na stovky nebo tisíce loci.[1]

Mnoho vlastností u lidí a jiných druhů je vysoce polygenní, tj. ovlivněn stojící genetickou variací u stovek nebo tisíců lokusů. Za normálních podmínek se genetická variace, která je základem těchto vlastností, řídí stabilizující výběr, ve kterém přirozený výběr působí tak, aby udržoval populaci na optimální úrovni fenotyp. Pokud se však fenotypové optimum změní, pak se populace může přizpůsobit malými směrovými posuny ve frekvencích alel šířících se všemi variantami, které ovlivňují vlastnost. Polygenní adaptace může nastat relativně rychle (jak je popsáno v chovatelská rovnice ), je však obtížné zjistit z genomových dat, protože změny ve frekvencích alel v jednotlivých lokusech jsou velmi malé.

Polygenní adaptace představuje alternativu k adaptaci pomocí selektivní zametání. V klasických modelech selektivního tažení jedna nová mutace projde populací do fixace, čištění variace z oblasti vazby kolem vybraného místa.[2] Novější modely se zaměřily na částečné zatáčky a na měkké zatáčky[3] - tj. zametání, která začínají od stálé variace nebo obsahují více variant zametání na stejném místě. Všechny tyto modely se zaměřují na adaptaci prostřednictvím genetických změn na jednom místě a obecně předpokládají velké změny ve frekvencích alel.

Koncept polygenní adaptace souvisí s klasickými modely z kvantitativní genetika. Tradiční modely v kvantitativní genetice však obvykle oddělují příspěvky jednotlivých lokusů tím, že se místo toho zaměřují na prostředky a odchylky genetických skóre. Naproti tomu modely populační genetiky a analýza dat obecně zdůraznily modely adaptace prostřednictvím zametá na jednotlivých lokusech. Moderní formulace polygenní adaptace v populační genetice byla vyvinuta v dvojici článků z roku 2010.[1][4]

Příklady polygenní adaptace

Polygenní adaptace se předpokládá jako dominantní způsob adaptace v umělý výběr, když rostliny nebo zvířata rychle reagují na selektivní tlaky. Ve většině případů však skutečné zúčastněné genetické lokusy ještě nejsou známy (viz např.[5]).

V současnosti jsou nejpochopitelnější příklady polygenní adaptace u lidí, zejména u výšky, což je vlastnost, kterou lze interpretovat pomocí údajů z genomové asociační studie. V dokumentu z roku 2012 Joel Hirschhorn a jeho kolegové prokázali, že existuje trvalá tendence k tomu, aby „vysoké“ alely v genomových významných lokusech byly v severních Evropanech na vyšších frekvencích než v jižní Evropané.[6] Interpretovali toto pozorování, aby naznačili, že rozdíl v průměrné výšce mezi severní a jižní Evropou je alespoň částečně genetický (na rozdíl od životního prostředí) a že byl poháněn výběrem. Tento výsledek byl replikován následnými studiemi,[7][8][9][10] faktor prostředí, který je hnací silou výběru, však zůstává nejasný. Studie nedávné polygenní adaptace v angličtině ukázala, že selekce na výšku měla malý vliv na frekvence alel (<1%) ve většině genomu a našla důkazy pro polygenní adaptaci v celé řadě dalších znaků včetně selekce pro zvětšení porodní velikosti kojenců a zvětšení velikosti kyčle a pasu žen.[10]

Reference

  1. ^ A b Pritchard, Jonathan K .; Pickrell, Joseph K .; Coop, Graham (2010-02-23). „Genetika lidské adaptace: tvrdé, měkké a polygenní adaptace“. Aktuální biologie. 20 (4): R208–215. doi:10.1016 / j.cub.2009.11.055. ISSN  1879-0445. PMC  2994553. PMID  20178769.
  2. ^ Smith, J. M .; Haigh, J. (01.02.1974). „Efekt příznivého genu pro stopování“. Genetický výzkum. 23 (1): 23–35. doi:10.1017 / S0016672300014634. PMID  4407212.
  3. ^ Hermisson, Joachim; Pennings, Pleuni S. (01.04.2005). „Měkké zatáčky: genetika adaptace molekulární populace od stálé genetické variace“. Genetika. 169 (4): 2335–2352. doi:10.1534 / genetika.104.036947. ISSN  0016-6731. PMC  1449620. PMID  15716498.
  4. ^ Pritchard, Jonathan K .; Di Rienzo, Anna (říjen 2010). „Přizpůsobení - ne samotnými zatáčkami. Recenze přírody. Genetika. 11 (10): 665–667. doi:10.1038 / nrg2880. ISSN  1471-0064. PMC  4652788. PMID  20838407.
  5. ^ Burke, Molly K .; Dunham, Joseph P .; Shahrestani, Parvin; Thornton, Kevin R .; Rose, Michael R .; Long, Anthony D. (2010). „Analýza genomu dlouhodobého evolučního experimentu s Drosophilou“. Příroda. 467 (7315): 587–590. doi:10.1038 / nature09352. PMID  20844486.
  6. ^ Turchin, Michael C .; Chiang, Charleston W. K .; Palmer, Cameron D .; Sankararaman, Sriram; Reich, David; Konsorcium pro genetické vyšetřování antropometrických vlastností (GIANT); Hirschhorn, Joel N. (01.09.2012). „Důkazy o širokém výběru kolísání ve stoje v Evropě při výškových SNP“ (PDF). Genetika přírody. 44 (9): 1015–1019. doi:10,1038 / ng.2368. ISSN  1546-1718. PMC  3480734. PMID  22902787.
  7. ^ Berg, Jeremy J .; Coop, Graham (01.08.2014). „Populační genetický signál polygenní adaptace“. Genetika PLoS. 10 (8): e1004412. doi:10.1371 / journal.pgen.1004412. ISSN  1553-7404. PMC  4125079. PMID  25102153.
  8. ^ Mathieson, Iain; Lazaridis, Iosif; Rohland, Nadin; Mallick, Swapan; Patterson, Nick; Roodenberg, Songül Alpaslan; Harney, Eadaoin; Stewardson, Kristin; Fernandes, Daniel (2015-12-24). „Celomanomové vzorce výběru u 230 starověkých Eurasijců“. Příroda. 528 (7583): 499–503. doi:10.1038 / příroda16152. ISSN  1476-4687. PMC  4918750. PMID  26595274.
  9. ^ Robinson, Matthew R .; Hemani, Gibran; Medina-Gomez, Carolina; Mezzavilla, Massimo; Esko, Tonu; Shakhbazov, Konstantin; Powell, Joseph E .; Vinkhuyzen, Anna; Berndt, Sonja I. (2015-11-01). „Populační genetická diferenciace výšky a indexu tělesné hmotnosti v celé Evropě“. Genetika přírody. 47 (11): 1357–1362. doi:10.1038 / ng.3401. ISSN  1546-1718. PMC  4984852. PMID  26366552.
  10. ^ A b Field, Yair; Boyle, Evan A .; Telis, Natalie; Gao, Ziyue; Gaulton, Kyle J .; Golan, David; Yengo, Loic; Rocheleau, Ghislain; Froguel, Philippe (11.11.2016). „Detekce adaptace člověka během posledních 2000 let“. Věda. 354 (6313): 760–764. doi:10.1126 / science.aag0776. ISSN  1095-9203. PMC  5182071. PMID  27738015.