Wariancja genetyczna - Genetic variance

Ronalda Fishera w 1913 roku

Wariancja genetyczna to koncepcja nakreślona przez angielskiego biologa i statystyka Ronalda Fishera w jego fundamentalnym twierdzeniu o doborze naturalnym, które nakreślił w swojej książce The Genetical Theory of Natural Selection z 1930 r., która postuluje, że tempo zmian sprawności biologicznej można obliczyć za pomocą wariancja samej sprawności. Fisher próbował podać wzór statystyczny na to, jak zmianę dostosowania w populacji można przypisać zmianom w częstości alleli . Fisher nie poczynił w swoim wzorze restrykcyjnych założeń dotyczących parametrów przystosowania, wyboru partnerów czy liczby zaangażowanych alleli i loci .

Definicja

Wariancja fenotypowa, zwykle łączy wariancję genotypu z wariancją środowiskową. Wariancja genetyczna składa się z trzech głównych elementów: addytywnej wariancji genetycznej, wariancji dominacji i wariancji epistatycznej.

Addytywna wariancja genetyczna obejmuje dziedziczenie określonego allelu od twojego rodzica i niezależny wpływ tego allelu na określony fenotyp, co spowoduje odchylenie fenotypu od średniego fenotypu. Dominująca wariancja genetyczna odnosi się do odchylenia fenotypowego spowodowanego interakcjami między alternatywnymi allelami, które kontrolują jedną cechę w jednym określonym locus. Wariancja epistatyczna obejmuje interakcję między różnymi allelami w różnych loci.

Wariancja genetyczna i odziedziczalność

Odziedziczalność odnosi się do tego, jaka część wariancji fenotypowej wynika z wariancji czynników genetycznych. Zwykle po poznaniu całkowitej ilości wariancji genetycznej odpowiedzialnej za daną cechę możemy obliczyć dziedziczność cechy. Odziedziczalność może służyć jako ważny predyktor do oceny, czy populacja może reagować na dobór sztuczny lub naturalny.

Odziedziczalność w szerokim sensie, H 2 = V G / V P , Obejmuje proporcję zmienności fenotypowej ze względu na efekty addytywnej, dominacji i epistatycznej wariancji. Wąskim sensie dziedziczność h 2 = v / V, P odnosi się do części, która jest zmienność fenotypową powodu dodatkowych wartości genetycznej (V, A ).

Formuła ilościowa

Na wariancję fenotypową (V P ) w populacji wpływa wariancja genetyczna (V G ) i źródła środowiskowe (V E )

V P = V G + V E

Całkowita ilość zmienności genetycznej można podzielić na kilka grup, w tym dodatku wariancji (V A ), wariancja dominacji (V D ) oraz (v wariancji epistatyczny I ).

V G = V + V D + V, I

Metoda pomiaru

1. Tradycyjnie, wykorzystanie danych rodowodowych u ludzi, roślin i gatunków zwierząt gospodarskich do oszacowania addytywnej wariancji genetycznej.

2. Zastosowanie metody regresji polimorfizmów pojedynczego nukleotydu ( SNP ) do ilościowego określenia udziału wariancji addytywnej, dominacji i imprintingu w całkowitej wariancji genetycznej.

3. Macierze wariancji genetycznej-kowariancji (G) dogodnie podsumowują relacje genetyczne między zestawem cech i są głównym parametrem w określaniu wielowymiarowej odpowiedzi na selekcję.

Przykłady badań

1. Rozkład wariancji genetycznej w przestrzeni fenotypowej i odpowiedź na selekcję.

Zrozum, w jaki sposób empiryczny rozkład widmowy G przewiduje odpowiedź na selekcję w przestrzeni fenotypowej. W szczególności kombinacje cech, które tworzą prawie zerową podprzestrzeń genetyczną z niewielką zmiennością genetyczną, reagują tylko niekonsekwentnie na selekcję. Wyznaczyli ramy pozwalające zrozumieć, w jaki sposób empiryczny rozkład widmowy G może różnić się od losowych oczekiwań opracowanych w ramach teorii macierzy losowych (RMT). Korzystanie z zestawu danych zawierającego dużą liczbę cech ekspresji genów.

2. Porównanie szacunków wariancji genetycznej w różnych modelach relacji .

W ramach tych badań naukowcy wykorzystują różne modele relacji do porównywania szacunków składowych wariancji genetycznej i dziedziczności. Jednak różne modele mogą dawać różne szacunki wariancji genetycznych. Odkryli, że oczekiwana wariancja genetyczna zwykle równa się szacowanej wariancji pomnożonej przez statystykę, Dk, a dla najbardziej typowych modeli relacji Dk jest bliskie 1, co oznacza, że ​​większość z tych modeli można wykorzystać do oszacowania wariancji genetycznej.

3. Szacowanie dodatku, dominacji i imprintingu genetycznej wariancji przy użyciu danych genomowych

Opracowanie mapowania polimorfizmów pojedynczego nukleotydu (SNP) pomaga w badaniu zmienności genetycznej złożonych cech w poszczególnych loci. Naukowcy mogą określić ilościowo udział wariancji addytywnej, dominacji i imprintingu w całkowitej wariancji genetycznej za pomocą metody regresji SNP.

Bibliografia

  1. ^ Wrona, JF (2002). „Perspektywa: Oto Fisher, addytywna wariancja genetyczna i podstawowe twierdzenie o doborze naturalnym”. Ewolucja . 56 (7): 1313–6. doi : 10.1554/0014-3820(2002)056[1313:phstfa]2.0.co;2 . PMID  12206233 .
  2. ^ Podstawowe twierdzenie Fishera o doborze naturalnym Revisited przez Sabina Lessarda
  3. ^ MONNAHAN, PJ; Kelly, JK. Epistaza jest głównym wyznacznikiem addytywnej wariancji genetycznej u Mimulus guttatus. PLoS Genetyka . 11, 5, 1-21, maj 2015. ISSN  1553-7390
  4. ^ Byers, D. (2008) Składniki wariancji fenotypowej. Edukacja przyrodnicza 1(1):161
  5. ^ Byers, D. (2008) Składniki wariancji fenotypowej. Edukacja przyrodnicza 1(1)
  6. ^ Hill, WG, et al. Dane i teoria wskazują na głównie addytywną wariancję genetyczną dla złożonych cech . PLoS Genetyka 4 , e1000008 (2008)
  7. ^ Falconer, DS i Mackay, TCF Wprowadzenie do genetyki ilościowej (Londyn, Longman, 1996)
  8. ^ Lynch, M. i Walsh, B. Genetyka i analiza cech ilościowych (Sunderland, MA, Sinauer Associates, 1998)
  9. ^ Byers, D. (2008) Składniki wariancji fenotypowej. Edukacja przyrodnicza 1(1):161
  10. ^ Ciosy, MW; McGuigan, K. (2015). „Rozkład wariancji genetycznej w przestrzeni fenotypowej i odpowiedź na selekcję”. Ekologia molekularna . 24 (9): 2056-2072. doi : 10.1111/mec.13023 . PMID  25438617 .
  11. ^ Lande, R (1979). „Ilościowa analiza genetyczna ewolucji wielowymiarowej, stosowana do allometrii wielkości mózgu i ciała”. Ewolucja . 33 (1): 402–416. doi : 10.2307/2407630 . JSTOR  2407630 . PMID  28568194 .
  12. ^ ciosy, MW; MCGUIGAN, K. Rozkład wariancji genetycznej w przestrzeni fenotypowej i odpowiedź na selekcję. Ekologia molekularna . 9, 2056, 2015. ISSN  0962-1083
  13. ^ Legarra, Andres (2016). „Porównanie szacunków wariancji genetycznej w różnych modelach relacji” . Teoretyczna Biologia Populacyjna . 107 : 26–30. doi : 10.1016/j.tpb.2015.08.005 . PMID  26341159 .
  14. ^ Lopes, Marcos S., et al. „Oszacowanie dodatku, dominacji i odciskania wariancji genetycznej przy użyciu danych genomowych”. G3: Geny| Genomy| Genetyka 5.12 (2015): 2629-2637.

Linki zewnętrzne