Популяционная генетика - 4
Факторы эволюции мутации отбор половое размножение генетико-автоматические процессы (генетический дрейф) миграция
Добжанский, Мюллер: причина полиморфизма – БАЛАНСИРУЮЩИЙ ОТБОР
Возможные причины полиморфизма балансирующий отбор –преимущество гетерозигот –частотно-зависимый отбор –локальные адаптации безусловно вредные аллели происходящие адаптивные аллельные замещения происходящие нейтральные аллельные замещения
Генетический дрейф: модель Фишера-Райта
Генетический дрейф: изменение частот аллелей в популяции
0 and 1 are absorbing states - without mutation.
10.4(2) Changes in the probability that an allele will have various possible frequencies
Генетический дрейф в «популяции» из двух гаплоидных особей
Потеря изменчивости Гетерозиготность популяции H: вероятность, что два случайно выбранных аллеля различаются Из-за дрейфа гетерозиготность в диплоидных популяциях теряется со скоростью 1/(2N) в поколение В больших популяциях - медленно В маленьких популяциях - быстро
Генетический дрейф: изменение частот аллелей в популяции
Donald Duck Family Tree (US). Walt Disney's Comics (and Stories) #600, 1995
10.1 A possible history of descent of gene copies
Факторы эволюции мутации отбор половое размножение генетико-автоматические процессы (генетический дрейф) миграция
Мутационно-дрейфовое равновесие
Эффективная численность N e SpeciesNNeNe Homo sapiens Drosophila melanogaster Caenorhabditis elegans Ciona savignyi Escherichia coli
Дрейф u – скорость мутаций на особь на нуклеотид в год k – скорость фиксации новых аллелей в популяции в год
Дрейф u – скорость мутаций на особь на нуклеотид в год k – скорость фиксации новых аллелей в популяции в год k нейт. = u
Data on mutation rates SpeciesMethodResults Estimate - normal:Per nucleotide, if not stated otherwise Neel et al., 1986 Homo sapiens1 generation, electrophoresis 1.8 x per protein Nachman & Crowell, 2000 Homo sapiensMany generations (Homo-Pan) 2.2 x Kondrashov, 2003 Homo sapiens1 (or few) generations Mendelian phenotypes 1.8 x Denver & Lynch, 2004 C. elegans300 generations, direct sequencing 2.0 x mitochondria Mukai 1964, 1972D. melanogaster100 generations, fitness1 per genome Keightley et al., 2007 D. melanogaster100 generations, direct sequencing 0.8x10 -8 Estimate - hot-spots: Jeffreys et al., 2002Homo sapiens1 generation (sperm), direct sequencing per "locus"
Факторы эволюции мутации отбор половое размножение генетико-автоматические процессы (генетический дрейф) миграция
Как отличить Дарвина от Кимуры?
Nature 1968, 217:
Science 1969, 164(3881):
Причина эволюции? селекционизмнейтрализм
Причина эволюции? селекционизмнейтрализм полиморфизм (Гиллеспи: Главная Проблема поп. генетики) балансир. отбор промежуточная стадия нейтр. эволюции
Причина эволюции? селекционизмнейтрализм полиморфизм (Гиллеспи: Главная Проблема поп. генетики) балансир. отбор промежуточная стадия нейтральной эволюции движущий отбор результат нейтральной эволюции дивергенция
Молекулярные часы
Отрицательный отбор
Положительный отбор или нейтрализм? Какая доля мутаций фиксируется под действием положительного отбора?
Ohta T BioEssays 18:
Nature 2002, 415:
Molecular Biology and Evolution 2004, 21(7):
Proc Natl Acad Sci 2007, 104:
Поиск следов положительного отбора k нейт. = u
Поиск следов положительного отбора k нейт. = u k отбор = 4Nus
Поиск следов положительного отбора k нейт. = u k отбор = 4Nus Преобладает отборs > 1/(4N) Преобладает дрейфs < 1/(4N)
тест Dn/Ds вид 1 ATG TCC CTA TAC GGA GCT вид 2 ATG TCT CAT TAT AGA GAT Н есинонимические Мутации бывают: С инонимические
тест Dn/Ds положительный отбор: Dn/Ds > 1 нейтральная эволюция: Dn/Ds = 1 отрицательный отбор: Dn/Ds < 1 вид 1 ATG TCC CTA TAC GGA GCT вид 2 ATG TCT CAT TAT AGA GAT
Positive selection mapping of HIV-1 protease from 40,000 patient samples. The Ka/Ks value represents the greatest selection pressure among all the individual amino acid mutations at each codon. The dotted line indicates the Ka/Ks value of 1 (Ka = d N, Ks = d S )
Bush et al. Science 1999
Plotkin et al. PNAS 2000
К след. лекции: