Neytral genetik diferensiallaşma nədir?

We are searching data for your request:

Forums and discussions:

Manuals and reference books:

Data from registers:

Wait the end of the search in all databases.
Upon completion, a link will appear to access the found materials.

Go to search results >>>

Neytral genetik diferensiasiya nədir? Ehtimal ki, bu, orqanizmlər arasındakı məsafənin onların genetikası baxımından ölçüsüdür, lakin "neytral" nəyə istinad edir?

---

Neytral genetik variasiya fitnessə heç bir təsiri olmayan variasiyadır. Mən vikipediyada neytral nəzəriyyə haqqında daha çox oxumağı təklif edirəm.

Neytral genetik differensiasiya bəzi tarixi nümunəyə uyğun neytral genetik variasiya haqqında danışmağın bir yoludur, məsələn, uzun müddət bir-birindən təcrid olunmuş iki populyasiya fərdi olaraq Hardi-Vaynberq tarazlığında olsalar belə, neytral genetik fərqlilik nümayiş etdirəcəklər. Başqa sözlə, iki populyasiya təbii seçmə ilə bağlı heç bir səbəb olmadan bir-birindən bir qədər fərqli allel tezliklərinə malik olacaq, daha çox təsadüfi seçmə və zamanla genetik sürüşmə səbəbindən.

Ümumiyyətlə, əksər genetik variasiyanın neytral və ya demək olar ki, neytral olduğu düşünülür. Məsələn, insan genomunun çoxu yararsız DNT və ya transpozonlar kimi genomik parazitlərdir. Bu bölgələrdə baş verən genetik variasiyaların demək olar ki, hamısı insan sağlamlığı üçün vacib deyil, başqa sözlə, “neytral”dır.

Müxtəlif İstinadlar

Yetkin orqanizmlər bir sıra fərqli hüceyrə tiplərindən ibarətdir. Hüceyrələr toxumalarda təşkil olunur, onların hər biri adətən az sayda hüceyrə növünü ehtiva edir və müəyyən bir fizioloji funksiyaya həsr olunur. Məsələn, nazik bağırsağı əhatə edən epitel toxuması...

…toxuma inkişafının və ya differensiasiyasının anormallıqları. Bunlara bədxassəli transformasiya riski ilə bədənin hər hansı bir hissəsinə potensial təsir göstərən tək və ya qarışıq toxuma növlərinin şişləri daxildir. Əksəriyyəti sporadikdir, lakin bəziləri dominant olaraq irsi olur. Bir çox displaziyalarda gen mutasiyaları yamaqlıdır və normalın itirilməsini tələb edir...

…heyvanlar, həm də pluripotent kök hüceyrələrin (bir çox müxtəlif növ hüceyrələrdən hər hansı birinə çevrilmə potensialına malik olan hüceyrələr) differensiasiyasını təmin edir. Başqa sözlə, epigenetik dəyişikliklər hamısı eyni DNT-ni paylaşan və nəticədə bir mayalanmış yumurtadan əldə edilən hüceyrələrin ixtisaslaşmış olmasına imkan verir - məsələn, qaraciyər kimi ...

-də baş verməsi

Fərqləndirmə sadəcə olaraq fərqli olmaq prosesidir. Bioloji inkişafla əlaqədar olaraq, morfogenez ayrıca nəzərdən keçirilmək üçün bir komponent kimi ayrılırsa, diferensiasiyanın iki fərqli növü var. Birinci növdə, inkişaf etməkdə olan sistemin bir hissəsi dəyişəcək...

Embrion toxumalarının diferensiasiyası inkişafın erkən dövründə sürətlə gedir və yetkin dəri strukturlarına çevriləcək şeylərin çoxu, o cümlədən bezlər və əlavələr, daha sonra inkişafı bərpa etmək üçün heyvan doğulmazdan əvvəl, çox vaxt gizli mərhələdə qoyulur.

...forma hüceyrə diferensiasiyasının bir formasıdır, daha ümumi mənada bu termin adətən ixtisaslaşma və sonrakı bölünmə qabiliyyətinin itirilməsi ilə müşayiət olunan funksiya dəyişikliyinə aiddir. Biokimyəvi diferensiasiya tez-tez hüceyrə orqanoidlərinin xarakterində dəyişiklik ehtiva edir - ümumiləşdirilmiş potensial kimi ...

İnkişaf etməkdə olan bir orqanizmdə diferensiasiya artan struktur və funksional mürəkkəbliyi nəzərdə tutur. Fərqlənmənin bir növü ümumi formada və təşkilatda dəyişikliklərə aiddir. Bədənin və onun ayrılmaz hissələrinin forma və naxışda formalaşması ilə bağlı bu cür fəaliyyətlər morfogenez adlanan prosesləri əhatə edir. Morfogenez prosesləri nisbətən sadədir...

Nəzəriyyəsi

…bioloji diferensiasiyanın, xüsusən də diferensiasiyaya nəzarət edən amillərin daha dərindən başa düşülməsi. Bu tədqiqatlar üçün çox vacib olan 20-ci əsrin sonlarında məməlilərin embrion kök hüceyrələrinin və nəticədə insan embrion kök hüceyrələrinin mədəniyyət lövhələrində böyüməsinə imkan verən toxuma mədəniyyəti üsullarının inkişafı idi.

…biologiyaya diferensiasiya edilməmiş materialların tədricən nizamlı şəkildə yetkin strukturlara çevrilməsinin şərhi. Hal-hazırda bu epigenetik proses həm bitkilərdə, həm də heyvanlarda inkişafın ümumi xarakterini xarakterizə edən kimi qəbul edilsə də, bir çox suallar hələ də həllini gözləyir. Fransız həkim Mari Fransua Xavier Bichat elan etdi ...

İçindəkilər

Çarlz Darvin öz əsərində neytral mutasiya ideyasını şərh edərək, üstünlük və ya zərər verməyən mutasiyaların təbii seleksiyadan ayrı olaraq dalğalana və ya sabitləşə biləcəyini fərz edirdi. “Nə faydalı, nə də zərərli dəyişikliklər təbii seçimdən təsirlənməyəcək və müəyyən polimorf növlərdə gördüyümüz kimi ya dəyişkən element olaraq qalacaq, ya da orqanizmin təbiətinə və təbiətinə görə sabitləşəcək. şərtlər." Darvin, tədqiqatlarının əsasını təşkil edən təbii seçmə ideyasını təqdim etməklə geniş şəkildə tanınsa da, o, bir orqanizmə fayda verməyən və ya zərər verməyən dəyişikliklərin mümkünlüyünü də gördü. [1]

Darvinin dəyişikliklərin daha çox üstünlük təmin edən xüsusiyyətlər tərəfindən idarə olunduğuna dair fikri 1960-cı illərə qədər geniş şəkildə qəbul edildi. [2] 1968-ci ildə nukleotid əvəzetmələri yaradan mutasiyaları tədqiq edərkən, Motoo Kimura müəyyən etdi ki, əvəzetmə sürəti o qədər yüksəkdir ki, hər bir mutasiya fitnəni yaxşılaşdırsa, ən uyğun və tipik genotip arasında fərq ağlasığmaz dərəcədə böyük olardı. Bununla belə, Kimura bu sürətli mutasiya sürətini mutasiyaların əksəriyyətinin neytral olduğunu, yəni orqanizmin uyğunluğuna çox az və ya heç bir təsir göstərmədiyini irəli sürməklə izah etdi. Kimura bioloji populyasiyalarda təsadüfi genetik sürüşməyə məruz qalan neytral mutasiyaların davranışının riyazi modellərini işləyib hazırladı. Bu nəzəriyyə molekulyar təkamülün neytral nəzəriyyəsi kimi tanındı. [3]

Texnologiya genomik məlumatların daha yaxşı təhlilinə imkan verdiyi üçün bu sahədə tədqiqatlar davam etdirilmişdir. Təbii seçmə dəyişən mühitə uyğunlaşmanı təşviq edə bilsə də, neytral mutasiya, demək olar ki, təsadüfi genetik sürüşmə səbəbindən növlərin fərqliliyinə təkan verə bilər. [2]

Neytral mutasiya 1960-cı illərdə irəli sürülmüş neytral molekulyar təkamül nəzəriyyəsinin bir hissəsinə çevrildi. Bu nəzəriyyə, neytral mutasiyaların bir növdə DNT ardıcıllığı dəyişikliklərinin böyük bir hissəsinə cavabdeh olduğunu göstərir. Məsələn, iribuynuzlu heyvan və insan insulini amin turşusu ardıcıllığı baxımından fərqli olsalar da, yenə də eyni funksiyanı yerinə yetirə bilirlər. Növlər arasında amin turşusu əvəzetmələrinin neytral və ya zülalın funksiyasına təsir göstərmədiyi görüldü. Neytral mutasiya və neytral molekulyar təkamül nəzəriyyəsi təbii seleksiyadan ayrı deyil, Darvinin orijinal düşüncələrinə əlavələrdir. Mutasiyalar üstünlük verə bilər, dezavantaj yarada bilər və ya orqanizmin sağ qalması üçün ölçülə bilən fərq yarada bilməz. [4]

Neytral mutasiya ilə bağlı bir sıra müşahidələr neytral nəzəriyyədə proqnozlaşdırılıb, o cümlədən: oxşar biokimyəvi xassələrə malik amin turşuları biokimyəvi cəhətdən fərqli amin turşularına nisbətən daha tez-tez əvəz edilməlidir. eksonların və psevdogenlərin kodlaşdırılmasında sinonim mutasiyalar da oxşar sürətlə inkişaf etməlidir. Bu proqnozlar nəzəriyyənin tətbiqindən sonra əlavə genetik məlumatların tətbiqi ilə təsdiqləndi. [2]

Əsasların sinonim mutasiyası Redaktə edin

Kodlaşdırma bölgəsinin replikasiyası və ya transkripsiyası zamanı yanlış nukleotid daxil edildikdə, bu, ardıcıllığın amin turşularına son tərcüməsinə təsir göstərə bilər. Eyni amin turşuları üçün bir neçə kodon istifadə edildiyi üçün, tək əsasda dəyişiklik yenə də eyni amin turşusunun tərcüməsinə səbəb ola bilər. Bu fenomen degenerasiya adlanır və eyni amin turşusunun istehsalına səbəb olan müxtəlif kodon birləşmələrinə imkan verir. Məsələn, TCT, TCC, TCA, TCG, AGT və AGC kodlarının hamısı serin amin turşusu üçün koddur. Bunu yırğalanma anlayışı ilə izah etmək olar. Francis Crick bu nəzəriyyəni xüsusi tRNT molekullarının birdən çox kodon tanıya bilməsinin səbəbini izah etmək üçün təklif etdi. tRNT-nin antikodon adlanan kodonu tanıyan sahəsi məkan azadlığına görə 5' ucunda çoxlu dəyişdirilə bilən əsasları bağlaya bilir. İnozin adlanan beşinci baza da tRNT-də əvəz edilə bilər və A, U və ya C ilə bağlana bilir. Bu çeviklik eyni amin turşusunun tərcüməsinə səbəb olan kodonlarda əsasların dəyişməsinə imkan verir. [5] Tərcümə edilmiş amin turşusu dəyişmədən kodonda əsasın dəyişməsi sinonim mutasiya adlanır. Tərcümə edilmiş amin turşusu eyni qaldığından sinonim mutasiya ənənəvi olaraq neytral mutasiya hesab olunur. [6] Bəzi tədqiqatlar sinonim mutasiyada əsas əvəzetmə seçimində qərəzliliyin olduğunu irəli sürdü. Bu, ən çox mövcud olan tRNA-lar və ya sadəcə mutasiya meylləri ilə əlaqəli tərcümənin effektivliyini artırmaq üçün seçici təzyiqlə bağlı ola bilər. [7] Bu mutasiyalar tərcümə sürətinə və ya orqanizmin zülal istehsal etmə qabiliyyətinə təsir edərsə, əslində təsirlənmiş orqanizmin uyğunluğuna təsir edə bilər. [6]

Amin turşularının biokimyəvi xüsusiyyətləri

Qeyri-qütblü

Qütb

Əsas

Turşu

Xitam: kodonu dayandırın

Standart genetik kod

1-ci əsas	2-ci baza								3-cü əsas
	T		C		A		G
T	TTT	(Phe/F) Fenilalanin	TCT	(Ser/S) Serine	TAT	(Tyr/Y) Tirozin	TGT	(Cys/C) Sistein	T
	TTC		TCC		TAC		TGC		C
	TTA	(Leu/L) Leysin	TCA		TAA	Dayan (Ocher) [B]	TGA	Dayan (Opal) [B]	A
	TTG [A]		TCG		TAG	Dayan (Ənbər) [B]	TGG	(Trp/W) Triptofan	G
C	CTT		CCT	(Pro/P) Proline	CAT	(Onun/H) Histidin	CGT	(Arg/R) Arginin	T
	CTC		CCC		CAC		CGC		C
	CTA		CCA		CAA	(Gln/Q) Qlutamin	CGA		A
	CTG [A]		CCG		CAG		CGG		G
A	ATT	(Ile/I) İzolösin	ACT	(Thr/T) Treonin	AAT	(Asn/N) Asparagin	AGT	(Ser/S) Serine	T
	ATC		ACC		AAC		AGC		C
	ATA		ACA		AAA	(Lys/K) Lizin	AGA	(Arg/R) Arginin	A
	ATG [A]	(Met/M) metionin	AÇG		AAG		AGG		G
G	GTT	(Val/V) Valin	GCT	(Ala/A) Alanin	GAT	(Asp/D) Aspartik turşu	GGT	(Gly/G) Glisin	T
	GTC		GCC		GAC		GGC		C
	GTA		GCA		GAA	(Glu/E) Qlutamik turşu	GGA		A
	GTG		GCG		GAG		GGG		G

A ATG kodonu həm metionini kodlayır və həm də başlanğıc yeri kimi xidmət edir: mRNT-nin kodlaşdırma bölgəsindəki ilk ATG proteinə çevrilmənin başladığı yerdir. [8] GenBank tərəfindən sadalanan digər başlanğıc kodonları eukariotlarda nadirdir və ümumiyyətlə Met/fMet üçün kodlardır. [9] B ^ ^ ^ Dayanma kodonlarının kəhrəba, oxra və opal kimi təyin edilməsinin tarixi əsasları Sidney Brennerin [10] tərcümeyi-halında və Bob Edqarın tarixi məqaləsində təsvir edilmişdir. [11]

Neytral amin turşularının dəyişdirilməsi Edit

Genomun kodlaşdırılmayan sahəsində bazanın dəyişdirilməsi az fərq yarada və neytral hesab olunsa da, genlərdə və ya ətrafında baza əvəzetmələri orqanizmə təsir göstərə bilər. Bəzi baza əvəzetmələri sinonim mutasiyaya gətirib çıxarır və yuxarıda qeyd edildiyi kimi tərcümə olunan amin turşusunda heç bir fərq yoxdur. Bununla belə, əsas əvəzetmə genetik kodu da dəyişə bilər ki, fərqli bir amin turşusu tərcümə olunsun. Bu cür əvəzetmə adətən əmələ gələn zülala mənfi təsir göstərir və təmizləyici seçim yolu ilə populyasiyadan xaric ediləcək. Bununla belə, əgər dəyişiklik müsbət təsir edərsə, mutasiya həmin populyasiyanın sabit genetik hissəsinə çevrilənə qədər populyasiyada getdikcə daha çox yayıla bilər. Bu iki variant vasitəsilə dəyişən orqanizmlər təbii seçmənin klassik görünüşünü təşkil edir. Üçüncü ehtimal odur ki, amin turşusu əvəzedicisi təsirə məruz qalan zülal üçün çox az və ya heç bir müsbət və ya mənfi fərq yaratmır. [12] Zülallar amin turşusu strukturunda dəyişikliklərə müəyyən qədər dözümlülük nümayiş etdirirlər. Bu, bir qədər zülalda əvəzlənmənin harada baş verdiyindən asılıdır. Əhəmiyyətli bir struktur sahədə və ya aktiv ərazidə baş verərsə, bir amin turşusu əvəzi zülalın funksionallığını təsirsiz hala gətirə və ya əhəmiyyətli dərəcədə dəyişə bilər. Digər sahələrdə əvəzetmələr demək olar ki, neytral ola bilər və zamanla təsadüfi sürüşə bilər. [13]

Neytral mutasiyalar populyasiya və təkamül genetikasında çox vaxt populyasiyalardakı variasiyaya baxaraq ölçülür. Bunlar allozim tezliklərini təyin etmək üçün tarixən gel elektroforezi ilə ölçülmüşdür. [14] Bu məlumatların statistik təhlili populyasiya ölçüsü, mutasiya nisbətləri və effektiv populyasiya ölçüsü əsasında proqnozlaşdırılan qiymətlərlə variasiyanı müqayisə etmək üçün istifadə olunur. Tədqiq olunan zülal izoformları daxilində gözləniləndən daha yüksək heterozigotluğu və ümumi variasiyanı göstərən erkən müşahidələr, yaranan neytral mutasiyaların təsiri və onların genetik sürüşmə nəticəsində təsadüfi paylanması ilə variasiyanın mövcudluğuna qarşı bu dəyişkənliyin saxlanmasında seçimin rolu ilə bağlı arqumentlər irəli sürdü. [15] [16] [17] Müşahidə olunan polimorfizmə əsaslanan məlumatların toplanması neytral təkamül nəzəriyyəsinin formalaşmasına səbəb oldu. [15] Neytral təkamül nəzəriyyəsinə görə, neytral mutasiya populyasiyasında fiksasiya sürəti neytral allelin əmələ gəlmə sürəti ilə birbaşa əlaqəli olacaqdır. [18]

Kimuranın orijinal hesablamalarında |2 N ilə mutasiyalars|<1 və ya |s|≤1/(2N) neytral kimi müəyyən edilir. [15] [17] Bu tənlikdə N effektiv populyasiya ölçüsüdür və bərabər cins nisbətləri və emiqrasiya, miqrasiya, mutasiya və seçim kimi sabitləri qəbul edən ideal populyasiya ölçüsünün kəmiyyət ölçüsüdür. [19] Mühafizəkar olaraq, çox vaxt effektiv populyasiyanın ümumi əhalinin sayının təxminən beşdə birini təşkil etdiyi güman edilir. [20] s seçim əmsalıdır və 0-dan 1-ə qədər olan qiymətdir. Bu, genotipin gələcək nəslə verdiyi töhfənin ölçülməsidir, burada 1 dəyəri tamamilə seçilir və heç bir töhfə vermir, 0 isə heç seçilmir. [21] Neytral mutasiyanın bu tərifi ona görə tənqid edilmişdir ki, çox böyük effektiv populyasiya ölçüləri kiçik seçim əmsalları olan mutasiyaları neytral olmayan kimi göstərə bilər. Bundan əlavə, yüksək seçmə əmsallı mutasiyalar çox kiçik populyasiyalarda neytral görünə bilər. [17] Kimura və başqalarının sınaqdan keçirilə bilən fərziyyəsi göstərdi ki, növlər daxilindəki polimorfizm neytral təkamül modelində gözlənilən kimidir. [17] [22] [23]

Bir çox molekulyar biologiya yanaşmaları üçün, riyazi genetikadan fərqli olaraq, neytral mutasiyalar ümumiyyətlə gen funksiyasına nəzərəçarpacaq təsir göstərməyən mutasiyalar hesab edilir. Bu sadələşdirmə fitnesdəki kiçik allel fərqlərin təsirini aradan qaldırır və seçim yalnız kiçik təsirə malik olduqda problemlərdən qaçır. [17]

Neytral mutasiyanın bu tərifinin ilkin inandırıcı sübutu in vitro tədqiqatlarda sitoxrom c kimi genlərin funksional əhəmiyyətli hissələrində daha az əhəmiyyətli hissələrdə [24] və məməli sitoxrom c-nin funksional olaraq bir-birini əvəz edə bilən təbiəti ilə göstərilmişdir. [25] Qeyri-funksional psevdogenlər təkamüldə neytral mutasiyaların rolu üçün daha çox sübut təqdim edir. Məməlilərin qlobin psevdojenlərində mutasiya nisbətlərinin funksional genlərdəki nisbətlərdən xeyli yüksək olduğu göstərilmişdir. [26] [27] Neo-Darvinin təkamülünə görə, belə mutasiyalar nadir hallarda mövcud olmalıdır, çünki bu ardıcıllıqlar funksiyasızdır və müsbət seçim fəaliyyət göstərə bilməz. [17]

McDonald-Kreitman testi [28] təkamül zamanı uzun müddət ərzində seçimi öyrənmək üçün istifadə edilmişdir. Bu, neytral və funksional yerlərdə polimorfizmi müqayisə edən və müsbət seçimlə əvəzetmələrin hansı hissəsinin fəaliyyət göstərdiyini təxmin edən statistik testdir. [29] Test tez-tez neytral komponent kimi zülal kodlayan genlərdə sinonim əvəzetmələrdən istifadə edir, lakin sinonim mutasiyaların bir çox hallarda təmizləyici seçim altında olduğu göstərilmişdir. [30] [31]

Molekulyar saatlar iki növün bir-birindən ayrılmasından sonrakı vaxtın miqdarını qiymətləndirmək və təkamül hadisələrini zamanda yerləşdirmək üçün istifadə edilə bilər. [32] Pauling və Zuckerkandl, 1962-ci ildə təsadüfi mutasiya prosesinin təxmini sabit sürətlə baş verdiyini müşahidə edərək molekulyar saat ideyasını irəli sürdülər. Fərdi zülalların təkamül zamanı amin turşusu dəyişikliklərinin xətti nisbətləri olduğu göstərildi. [33] Bəzi bioloqların morfoloji təkamülün sabit bir sürətlə davam etməyəcəyini iddia edən mübahisələrinə baxmayaraq, bir çox amin turşusu dəyişikliklərinin sabit bir şəkildə yığıldığı göstərildi. Kimura və Ohta bu dərəcələri neytral nəzəriyyənin bir hissəsi kimi izah etdilər. Bu mutasiyaların neytral olması əsaslandırıldı, çünki müsbət seçim nadir olmalıdır və zərərli mutasiyalar populyasiyadan tez bir zamanda aradan qaldırılmalıdır. [34] Bu mülahizə ilə, bu neytral mutasiyaların toplanması yalnız mutasiya sürətindən təsirlənməlidir. Buna görə də, ayrı-ayrı orqanizmlərdə neytral mutasiya sürəti təkamül zamanı növlərdə molekulyar təkamül sürətinə uyğun olmalıdır. Neytral mutasiya sürətinə zülal və ya DNT ardıcıllığında neytral yerlərin miqdarı funksional olaraq məhdud olan saytlardakı mutasiyanın miqdarından təsirlənir. Zülal və/və ya DNT-də bu neytral mutasiyaların kəmiyyətini müəyyən etməklə və onları növlər və ya digər maraq qrupları arasında müqayisə etməklə, fərqlilik dərəcələrini müəyyən etmək olar. [32] [35]

Molekulyar saatlar Kembri partlayışı və məməlilərin və quşların radiasiyaları kimi sönmə hadisələrindən sonra görülən partlayıcı radiasiyalar kimi hadisələr üçün əldə etdikləri tarixlərə görə mübahisələrə səbəb olub. Molekulyar saatlardan və fosil qeydlərindən əldə edilən tarixlərdə iki qat fərq var. Bəzi paleontoloqlar molekulyar saatların sistemli olaraq qeyri-dəqiq olduğunu iddia etsələr də, digərləri uyğunsuzluqları sağlam fosil məlumatlarının olmaması və nümunə götürmədə qərəzliliklə əlaqələndirirlər. [36] Fosil qeydləri ilə sabitlik və uyğunsuzluq olmasa da, molekulyar saatlardan əldə edilən məlumatlar təkamülün neytral modelin mexanizmlərinin necə üstünlük təşkil etdiyini və təbii seçmənin təsirindən daha az təsirləndiyini göstərdi. [32]

Hesablama inkişafı üçün giriş

Sanjeev Kumar, Peter J. Bentley, In Growth, Forma and Computers, 2003

Hüceyrə diferensasiyası

Hüceyrə differensiasiyası, dördüncü proses, hüceyrələrin bir-birindən fərqli struktur və funksiyalar əldə etdiyi, nəticədə fərqli hüceyrə növlərinin, məsələn, neyronların və ya dəri hüceyrələrinin meydana gəlməsi ilə nəticələnən tədricən bir prosesdir. Fərqləndirmə əsasən hüceyrələrin tərkibində olan müxtəlif zülallarla əlaqədardır.Hüceyrə ölümcül diferensiallaşarsa, sabit gen aktivliyinə səbəb olan gen ifadəsindəki dəyişiklik səbəbindən bu zülalları istehsal etməyə davam edir, əks halda hüceyrə ardıcıl hüceyrə bölmələri üzərində fərqlənməyə davam edə bilər. Beləliklə, fərqləndirməyə ən azı aşağıdakı iki proses təsir edir:

hüceyrə siqnalı - hüceyrələrarası əlaqə və

asimmetrik bölünmə – ana hüceyrədə amillərin (zülalların) asimmetrik bölüşdürülməsi ilə nəticələnən, ana və qız hüceyrələrinin fərqli inkişaf taleləri əldə etməsinə səbəb olan bölünmə. O, həm də simmetriyanı pozan mexanizm kimi çıxış edir (Turing, 1952 Wolpert, 1998 Stewart, Chapter 10 bu cild).

Bilmək üçün sözləri göstərmək/gizlətmək

Fərqləndirmə: hüceyrə yalnız bir neçə ixtisaslaşdırılmış işi yerinə yetirməsinə səbəb olan müəyyən bir genetik olaraq müəyyən edilmiş yolu seçdikdə. daha çox

DNT (dezoksiribonuklein turşusu): bütün canlıların necə inkişaf və fəaliyyət göstərməsinə rəhbərlik edən molekulyar təlimatlar. daha çox

Yumurta: sperma ilə birləşdikdən sonra hüceyrənin bütün hissələrini saxlayan qadın gameti.

Gamete: Reproduktiv orqanlarınızda somatik hüceyrələrin DNT miqdarının yarısı qədər olan xüsusi hüceyrələr. Bu hüceyrələr birləşərək döllənmiş yumurta əmələ gətirir. daha çox

Gen: Hüceyrəyə zülal(lar)ı necə qurmağı öyrədən DNT bölgəsi. Bir insan olaraq, adətən ananızdan bir sıra təlimatlar və atanızdan başqa bir dəst alırsınız. daha çox

Nüvə: DNT-nin hüceyrədə qaldığı yerdə cəm nüvədir.

Orqanizm: bakteriya kimi kiçik və ya fil kimi böyük ola bilən canlı.

Somatik hüceyrələr: gametlər istisna olmaqla, bədəninizdəki hüceyrələr. Soma latınca bədən deməkdir.

Sperma: yalnız DNT-ni yumurtaya köçürən erkək gamet. daha çox

Mücərrəd

Ein Vergleich der neutral genetischen Differenzierung və genetik Diversität zwischen ziehenden und sesshaften Populationen des Indianergoldhähnchens ( Regulus satrapa )

Viele Tierarten ziehen saisonbedingt zwischen Brut- und Nichtbrutgebieten. Diese jährlichen Wanderungen können wesentliche Auswirkungen auf die genetische Struktur der Population haben. Wir genotypisierten 281 Individuen aus elf Populationen anhand sieben verschiedener Mikrosatelliten-Loci, um die Muster der neutral genetischen Differenzierung və der genetischen Diversität zwischen ziehenden und sesopgoläserp de BrusselsRegulus satrapa), einer weitverbreiteten nordamerikanischen Singvogelart, zu vergleichen. Davon ausgehend, dass das Zugverhalten den Genfluss verstärkt, dass das Zugverhalten den Genfluss verstärkt, trafen wir die Vorhersage, dass sesshafte Populationen eine größere genetische Differenzierung və geringere genetische Differenzierung və Populationen Diversität als ziehende Populationen aufweisen. Das Ausmaß der genetischen Differenzierung və der genetischen Diversität zwischen ziehenden və sesshaften Populationen war vergleichbar. Die größte Differenzierung wurde beim Paarvergleich zwischen der Provinz Ontario və Allen Westlichen Populationen festgestellt. Distanzbasierte Redundanz-Modelle und Redundanz-Modelle zeigten, dass die Muster der neutralen genetischen Differenzierung und der neutralen genetischen Diversität einem “İzolyasiya-durch-Distanz” Modell (ingi. Isolation-by-distance modell korporasiyası) Generell scheint es so, dass die genetischen Muster mit der eiszeitlichen Geschichte im Pleistozän zusammenhängen, wie es bereits in einer vorherigen Studie vermutet wurde.

Təşəkkürlər

Bu layihənin ilkin mərhələlərində müzakirə və texniki dəstəyə görə J. Lyons, S. Barribeau, E. Sternberg və A. Mongue-ə təşəkkür edirik M. Maudsley, B. Ballister, D. Cook, R. Rarick, E. Osburn, R. Bartel, E. Rendon, D. Frey və R. Obreqon, tarla kolleksiyaları və De Roode laboratoriyası ilə bağlı yardıma və L. Morrana əlyazmanın əvvəlki versiyasına faydalı şərhlərə görə.

Maliyyələşdirmə bəyanatı

A.A.P. NIH təlim qrantı № ilə dəstəkləndi. 5T32AI055404-10 (L. Real, PI) J.C.d.R. DEB-1019746 və DEB-1257160 J.F.H. nömrəli NSF qrantları tərəfindən dəstəkləndi. Fundación Migres M.R.K tərəfindən dəstəklənir. NSF qrantı tərəfindən dəstəklənir. DEB-1316037 və S.A. NSF nömrəsi ilə dəstəklənir. qrant nömrəsi. DEB-0643831.

Materiallar və metodlar

Populyasiyalar arasında genetik fərqin ölçülməsi

F_ST populyasiyalar arasında allel tezliklərindəki dispersiyaların ümumi dispersiyaya nisbətini (fərdlər daxilində, populyasiyalar daxilində və populyasiyalar arasında fərqlərin cəmi) kəmiyyətini müəyyən edən populyasiyanın genetik diferensasiyası ölçüsüdür. Bir neçə qiymətləndirici F_ST illər ərzində təklif edilmişdir (Weir and Hill 2002 Holsinger and Weir 2009-da nəzərdən keçirilmişdir).

Tərifləri ilə bağlı böyük mübahisələr var F_ST. Bəzi tədqiqatçılar hesab edirlər F_ST model parametri olmaq (məs., Balding və Nichols 1995 Nicholson və b. 2002 Holsinger və b. 2002), digərləri isə bunu statistika hesab edir (məs., Reynolds və b. 1983 Weir və Cockerham 1984 Hudson və b. 1992). Hətta düşünərkən F_ST bir parametr kimi onun hansı modelin parametri olduğu və onun necə qiymətləndirilməsi ilə bağlı xeyli müzakirələr aparılır (Marchini and Cardon 2002 Balding 2003). Bu məqalənin məqsədi həm qiymətləndirdikləri, həm də qiymətləndirmə prosedurunun necə işlədiyi ilə fərqlənən bu yanaşmaları müqayisə etmək deyil. Təfsiri və tərifi ilə bağlı mübahisələrə münasibətdə aqnostik qalırıq F_ST, baxmayaraq ki, biz “qiymətləndirici” sözündən istifadə edirik. Bunun əvəzinə, biz ən çox tətbiq olunan bəzi qiymətləndiricilərin necə olduğunu göstəririk F_ST orijinalın nə olduğunu daha dəqiq əks etdirmək üçün aşağı və orta əhatəli məlumatların mövcudluğunda dəyişdirilə bilər F_ST qiymətləndiricilər tutmaq üçün nəzərdə tutulmuşdu yəni., məqsəd heç bir səhv olmadan tam genotip məlumatlarına əsaslanaraq orijinal qiymətləndiricidən əldə edilmiş nəticələrə oxşar nəticələr verən NGS məlumatlarına tətbiq olunan qiymətləndiriciləri əldə etmək olacaq. Qeyd edək ki, burada nəzərə alınmayan digər qiymətləndiricilər oxşar şəkildə dəyişdirilə bilər.

Momentlərin qiymətləndirilməsi metodu:

Ən sadə anlar metodu qiymətləndiricilərini nəzərdən keçirərək başlayırıq F_ST. Parametrləri qiymətləndirmək üçün istifadə olunan anlardan başqa, seçmə paylanmasının forması ilə bağlı heç bir fərziyyəyə etibar etmirlər və sadə cəbri ifadələr vasitəsilə həyata keçirmək asandır. Bu səbəblərə görə, anlar metodu qiymətləndiriciləri məşhurdur və tez-tez istifadə olunur.

İlk məqsədimiz anlar metodunu genişləndirməkdir F_ST Reynolds tərəfindən təklif edilən qiymətləndirici və b. (1983), çünki bu, ən məşhur və yaxşı motivasiya edilmiş qiymətləndiricilərdən biridir F_ST, genotipləmə qeyri-müəyyənliyini nəzərə almaq. , , və əhali üçün təxmin edilən tezliklərdə istinad olmayan alleli olan biallelik SNP fərz etsək i, j, və birləşdirilmiş, ərazidəki populyasiyalar arasında və daxilində genetik variasiya s müvafiq olaraq (1) və (2) haradadır n_i və n_j populyasiyaya düşən seçmə fərdlərin sayı, , və . Cədvəl 1 bu əlyazmada istifadə olunan nomenklaturanı təsvir edir.

-nin təxmini F_ST bir sayt üçün (3) isə a üçün yer of m saytlardır

Maksimum ehtimalın qiymətləndirilməsi:

Qiymətləndirmə üçün ML üsulları F_ST seçmə ehtimalının paylanmasının dəqiqləşdirilməsini tələb edir. Bu paylama müəyyən edildikdən sonra, paylanmanın parametrləri üçün ML qiymətləndiricilərini əldə etmək üçün ehtimal funksiyasını maksimuma çatdırmaq olar. ML qiymətləndiriciləri F_ST Xüsusilə populyasiyalar arasında adaptiv təbii seçmə imzalarını aşkar etmək üçün çox məşhur olmuşdur (məs., Beaumont və Balding 2004 Riebler və b. 2008 Foll və Gaggiotti 2008).

Bir biallelik saytı fərz etsək s beta-paylanmış allel tezlikləri ilə, populyasiyada nümunə allel tezliklərinin ehtimalı i 2 parametrləri ilə beta-binom paylanması kimi ifadə edilə bilərn_i (nümunə ölçüsü), F_ST, və səh_anc,s, əcdad populyasiyasının allel tezliyi. Bu parametrləşdirmə ümumi əcdad populyasiyasından fərqliliyi və sonrakı fərqin beta-paylanma ilə yaxşı modelləşdirildiyini nəzərdə tutur. Əhali arasında marjinal seçmə paylanması i daha sonra (Balding and Nichols 1995 Balding 2003) tərəfindən verilir (5) burada k istinad olmayan (və ya törəmə) allelin sayıdır, B Beta funksiyasıdır, (6) və

Tam ehtimal funksiyası bütün populyasiyalar üçün bu seçmə paylanmasının məhsuludur, çünki populyasiyalar müstəqil şərtlidirlər. səh_anc,s. İki əhali üçün i və j, bizdə (8) alt yazıların olduğu yer var n və əhalinin kimliyini göstərir. Broyden-Fletcher-Goldfarb-Shanno (BFGS) alqoritmindən istifadə edərək 8-ci tənliyi ədədi olaraq maksimuma çatdırırıq (Fletcher 1987 Press) və b. 2007).

Genotipləri çağırmaqla populyasiyanın genetik diferensiasiyasının kəmiyyətinin müəyyən edilməsi

Nümunə allel tezliklərini qiymətləndirmək üçün sadəlövh strategiya və F_ST əvvəlcə hər bir ərazidə genotipləri çağırmaq və sonra sadəcə olaraq bütün fərdlər arasında istinadsız və ya törəmə allellərin baş verməsini hesablamaqdır.

Biz əvvəlcə bir neçə genotip çağırma strategiyasının düzgünlüyünü qiymətləndirdik (Dəstəkləyici Məlumat, Fayl S1). Bu üsullara oxunmuş əsasların birbaşa saylarına, genotip ehtimallarına və genotip posterior ehtimallarına əsaslanan yanaşmalar daxildir. Perspektivli yanaşmalardan biri, genotip posterior ehtimallarını hesablayaraq fərdi genotipləri təyin etmək üçün Bayes metodlarından istifadə etməkdir. P(G|X) genotip ehtimallarından və spesifik əvvəlkindən P(G) genotip üzrə G. Hesablamaq üçün Bayes teoremindən istifadə olunur P(G|X), genotipin posterior ehtimalı G müşahidə olunan məlumatları nəzərə alaraq X (1000 Genom Layihə Konsorsiumu 2010). Əvvəlkilər kənar məlumatlardan istifadə etməklə müəyyən edilə bilər, məsələn, istinad ardıcıllığı, verilənlər bazasındakı ardıcıllıqlar, allel tezliyinin təxmini və/və ya qohumluq əmsalları və s. (məs., 1000 Genom Layihə Konsorsiumu 2010 Li 2011 Nielsen və b. 2012).

Nəticələr göstərir ki, genotiplərin posterior ehtimallarından genotiplərin çağırılması, demək olar ki, bütün sınaqdan keçirilmiş eksperimental ssenarilərdə (Cədvəl S1, Cədvəl S2 və Cədvəl S3) ən sabit və dəqiq genotip və SNP çağırma dəqiqliyini təmin edir. Biz tədqiqatın qalan hissəsində genotipləri çağırmaq üçün bu strategiyanı qəbul etdik. Xüsusilə, biz allel tezliklərini çıxarmaq üçün bu genotiplərdən istinad olmayan allelləri saydıq və anların metodunun qiymətləndiricisini hesabladıq. F_ST, biz etiketlədik (Tənliklər 10 və 11). ML qiymətləndiricisini hesablamaq üçün bu genotip çağırma strategiyasını qəbul etdik F_ST, (Tənliklər 5 və 8).

Hesablama üçün alternativ strategiya F_ST nəticənin birbaşa arxa ehtimallara əsaslanması üçün genotip çağırışından tamamilə qaçmaqdır (məs., Yi və b. 2010 Nielsen və b. 2012). Bu cür üsulları aşağıdakı bölmələrdə təsvir edirik.

Genotipləri çağırmadan populyasiyanın genetik diferensiasiyasının kəmiyyətinin müəyyən edilməsi

Burada qiymətləndirmək üçün Bayes ehtimal çərçivəsindən istifadə etməyi təklif edirik F_ST spesifik genotipləri çağırmadan hər bir ərazidə hər bir populyasiyanın nümunə allel tezliklərinin posterior ehtimallarından. Tətbiqlərimizdə, əvvəllər Nielsen tərəfindən təklif edildiyi kimi, genotip ehtimallarından saytın tezliyi spektrinin maksimum ehtimal təxminini hesablayırıq. və b. (2012). Empirik Bayes yanaşmasında SFS-nin bu ML təxminindən istifadə edərək, biz hər bir sahədə bütün mümkün allel tezlikləri üçün posterior ehtimalı təxmin edirik (Nielsen və b. 2012).

Momentlərin qiymətləndirilməsi metodu:

Bir saytın populyasiyada olmasının posterior ehtimalı olsun i nümunə allel tezliyi əldə etmişdir , bir nümunədə n_i oxunmuş məlumatları nəzərə alaraq diploid fərdlər Y_(i,s). Bu ehtimal Nielsen alqoritmindən istifadə edərək genotip ehtimallarından hesablana bilər. və b. (2012). Alelin törəmə allele ilə bağlı etiketlənməsi ixtiyaridir və əcdad və törəmə vəziyyətini müəyyən etmək mümkün olmadıqda allellərin hər hansı digər etiketlənməsi seçilə bilərdi.

Bu kəmiyyətlərdən biz ərazidəki populyasiyalar arasında və daxilində genetik variasiyanın posterior gözləntilərini hesablayırıq (1 və 2-ci tənliklərə baxın) s (10) və (11) burada və Reynoldsdan genetik variasiyalardır və b. (1983) düsturu, ilə k- və z- populyasiyalarda əldə edilən allellər i və j, müvafiq olaraq və Y_s saytda ardıcıllıq məlumatlarıdır s. Ümumi gözlənilən fərq, E[c_s|Y_s], hər saytda, sonra E[c_s|Y_s] = E[a_s|Y_s] + E[b_s|Y_s].

-nin təxmini F_ST bir sayt üçün nisbəti ilə verilir E[a_s|Y_s] -ə E[c_s|Y_s] (Tənlik 3). Bununla belə, iki dispersiya komponenti müstəqil olmadığından və bu hesablama əmsalın gözlənilməsini nəzərdə tutduğundan, biz onu delta metodundan istifadə edərək (Rice 2008 Rays və Papadopoulos 2009) təxmini hesablayırıq. F_ST saytda s, (12) harada 〈c_u> dır,-dir,-dur,-dür u-nin mərkəzi anı c_s və 〈a, c_u〉 qarışıq mərkəzi momentdir, onu (13) və (14) kimi hesablamaq olar, burada Reynoldsdan ümumi genetik variasiya və b. (1983) düsturu, ilə k- və z- populyasiyalarda əldə edilən allellər i və j, müvafiq olaraq. Hesablama məqsədləri üçün biz yalnız ilk mərkəzi və qarışıq mərkəzi anlardan istifadə edirik.

Tək populyasiya üçün hesablama üçün istifadə edilən metoda bənzər maksimum ehtimaldan istifadə etməklə hesablana bilər (Nielsen və b. 2012). Lakin bir çox parametrlərin qiymətləndirilməsi ilə bağlı yüksək dispersiyaya görə bu hesablama arzuolunan olmaya bilər.

Alternativ yanaşma, ikiölçülü sahə tezliyi spektrinin (2D-SFS) təxminini hesablamaqdır, (15) burada və müşahidənin marjinal ehtimallarıdır. k və z populyasiyada istinad olmayan allellər i və j, müvafiq olaraq saytda s, Nielsen-də təqdim edildiyi kimi və b. (2012).

sonra maraq kəmiyyətlərinin posterior ehtimalını hesablamaqdan əvvəl istifadə olunur. Məsələn, populyasiyalar arasında genetik variasiya gözləntiləri (10-cu tənliyə bax) kimi hesablana bilər (16) Nəhayət, anların metodu qiymətləndiricisi F_ST bitdi m saytlar 4-cü tənlik ilə verilir. Çoxsaylı saytları təhlil edərkən biz korreksiya əmsalını nisbətinə əlavə etmirik. E[a|X] -ə E[c|X] hər bir saytda, çünki çox sayda sayt üçün iki müstəqil olmayan gözləntilərin nisbətini alaraq təqdim edilən səhv minimal olacaqdır. Biz həmçinin qiymətləndirmək üçün digər metodların performansını sınaqdan keçirdik F_ST nümunə allel tezliklərinin gözləntilərindən əldə edilən məlumatların ardıcıllığından (Fayl S1).

Bu üsullar qoşa olmayan təriflərə qədər genişləndirilə bilər F_ST (Weir 1996). Bu formulalar bütün populyasiyalar arasında birgə SFS-nin qiymətləndirilməsini tələb edir ki, bu da 15-ci tənlikdəki kimi qiymətləndirilə bilər.

Maksimum ehtimalın qiymətləndirilməsi:

Biz həmçinin ML-nin qiymətləndirilməsi prosedurunu genişləndiririk F_ST və səh_anc naməlum genotiplərin vəziyyətinə Beta-binomial paylanması (Balding and Nichols 1995 Balding 2003) (Tenlik 8) altında. Biz adlandırdığımız bu təxminlər F_ST.ML, ehtimal funksiyasını maksimumlaşdırmaqla əldə edilir (17) burada Y_(i,s) və Y_(j,s) saytda müşahidə olunan oxunmuş məlumatlardır s əhali üçün i və j, müvafiq olaraq və yenidən populyasiya üçün nümunə allel tezliyinin marjinal ehtimallarıdır i və j, Nielsendə olduğu kimi hesablanır və b. (2012).

Əsas Komponentlərin Təhlili

Təxminləri düzəltmək üçün istifadə edilənə oxşar yanaşma F_ST PCA-da istifadə edilə bilər. Populyasiya genetikasında PCA-nın hesablanması üçün indi standart metod Pattersona əsaslanır və b. (2006). üçün n şəxslər və m normallaşdırılmış kovariasiya matrisini yerləşdirir C (18) kimi hesablanır, burada əldə edilmiş allel tezliyi yerindədir s (etiketləmə yenə özbaşınadır) və G_(w,s) fərdi üçün törəmə allellərin sayıdır w saytda s (G ∈ <0, 1, 2>diploid halda). Məxrəc genetik sürüşməni nəzərə almaq üçün daxil edilir və eyni dispersiyaya malik olmaq üçün standartlaşdırılmış allel tezliklərini normallaşdırır (Patterson və b. 2006). Bununla belə, digər normallaşdırmalar da seçilə bilər. -nin xüsusi vektor parçalanması C sonra hesablanır.

Bundan əlavə, C matris hər bir saytın dəyişən olma ehtimalı ilə ölçülür. Bu, aşağı və orta ardıcıllıqla əhatə dairəsində, nümunədə dəyişkən olma ehtimalı az olan saytların matrisə kiçik, lakin əhəmiyyətsiz töhfə verə bilməsi ilə əlaqədardır. C. Onlar dəyişən sahələrə nisbətən bir neçə böyüklük sırası daha dəyişkən olduğundan, bu, hətta genotip ehtimalları ilə ölçülən zaman da analizlərə dərin təsir göstərə bilər. İxtiyari diskret SNP çağırışından və ya kiçik allel tezliyindən istifadə etmək əvəzinə, biz dəyişən olma ehtimalına görə çəki ölçmə yerlərini təklif edirik.

Beləliklə, matrisi qiymətləndiririk C kimi (üçün w ≠ y) (19) burada saytın ehtimalı s dəyişkən olması, P_var,s, (20) kimi hesablanır. Biz vurğulayırıq ki, bu yanaşma Bayesian PCA analizinin formasını təmin etmir. Əksinə, bu, Pattersonun modifikasiyasıdır və b. (2006) populyasiya genetikası kontekstində PCA təhlili üçün yanaşma, müxtəlif genotiplərin müvafiq posterior ehtimallarından istifadə edərək müvafiq çəkisini istifadə etməklə genotip çağırışlarına qeyri-müəyyənliyi daxil etmək üçün dəyişdirilmişdir.

Biz onu da qeyd edirik ki, (21) HWE altında əlaqəsi olmayan şəxslər üçün məlum allel tezlikləri və genotip ehtimalları üçün HWE-dən əldə edilən əvvəllər qəbul edilir. Bu onu göstərir ki, əlaqəsi olmayan şəxslər üçün kovariasiya funksiyasının əslində bu qiymətləndiricidən istifadə edərək sıfır olacağı gözlənilir, bu metodun yaxşı işləməsi üçün zəruri və arzu olunan xüsusiyyətdir. 21-ci tənliyin sübutu aşağıda verilmişdir Əlavə. Mübahisə etdiyimiz kimi, əldə edilən PCA bütün tədqiq edilmiş ssenarilər üzrə genotip çağırışını istifadə edərək sadəlövh metodlarla müqayisədə xeyli təkmilləşdirilmişdir.

Bu yanaşma genotip posterior ehtimallar matrisindən PCA yerinə yetirmək üçün müxtəlif strategiyalara, məsələn, hər bir dəyişənin səs-küy töhfələrini nəzərə alan ML metodlarına genişləndirilə bilər (Wentzell). və b. 1997) və ya verilənlər haqqında xarici məlumatdan istifadə edən Bayes metodları (Nounou və b. 2002).

Çoxsaylı populyasiyalar üçün ardıcıllıq məlumatlarının simulyasiyası

Biz geniş eksperimental şəraitdə populyasiyanın genetik diferensiasiyasını qiymətləndirmək, həmçinin genotipləşdirmə və SNP çağırış dəqiqliyini kəmiyyətləndirmək üçün bu metodların performansını müqayisə etmək üçün simulyasiyalar həyata keçirdik. Əvvəlki tədqiqatlarda olduğu kimi (Kim və b. 2010, 2011), biz hesablama səmərəliliyi üçün xam ardıcıllıq oxumaqdansa, ardıcıllıq məlumatlarını simulyasiya etdik.Biz saytları bir-birindən müstəqil hesab etdik və HWE və spesifik populyasiya allel tezliyini qəbul edən hər bir fərd üçün genotipləri simulyasiya etdik. Konkret olaraq, hər bir sayt üçün aşağıdakı proseduru təkrarladıq.

Əvvəlcə hər bir sayt üçün bir ata-baba allel tezliyi çəkdik səh_anc [5 × 10 −3 , 1 − (5 × 10 −3 )]-də sıxlığı 1/-ə mütənasib olan paylamadanx. Bu paylanma 200 fərddən ibarət populyasiya ölçüsünə uyğun sərhədlərdə kəsilmiş standart neytral sonsuz saytlar modeli altında gözlənilən allel tezliyi paylanmasıdır (bax: məs., Ewens 2004). Daha sonra Balding-Nichols modelindən (Baldinq və Nichols 1995) istifadə edərək iki populyasiya üçün allel tezliklərini simulyasiya etdik. səh_anc, əvvəlki tədqiqatlarda olduğu kimi (Pritchard və Donnelly 2001 Price və b. 2006). Biz şərti olaraq iki müstəqil nümunəni simulyasiya etdik F_ST və səh_anc, bu paylamadan iki populyasiya üçün allel tezliklərini əldə etmək üçün (bax tənlik 5). Bu populyasiya allel tezliklərindən biz hər bir fərd üçün HWE-yə uyğun genotiplər təyin etdik.

Üç populyasiyanın məlumatlarını simulyasiya etmək üçün əvvəlcə yuxarıda təsvir olunduğu kimi iki populyasiya üçün Balding-Nichols modelindən populyasiya allel tezliklərini çəkdik. Daha sonra biz birinci allel tezliyini 1-ci populyasiyaya təyin etdik və ikinci allel tezliyini 2 və 3-cü populyasiyalar üçün əcdad allel tezliyi kimi istifadə etdik. Daha sonra fərqli bir dəyər üçün Balding-Nichols modelindən iki populyasiya allel tezliyi çəkdik. F_ST və bu allel tezliklərini 2 və 3-cü populyasiyalara təyin etdi.

NGS məlumatlarını simulyasiya etmək üçün hər bir fərd üçün hər bir lokusda oxunma sayı Kimdə olduğu kimi Poisson paylanmasından simulyasiya edilmişdir. və b. (2010, 2011). Bundan əlavə, səhvlər təsadüfi olaraq nukleotidlər arasında 0,0075 nisbətində bərabər şəkildə təqdim edildi. Bu dəyər əvvəlki tədqiqatlarda aşkar edilmiş səhv dərəcələri ilə müqayisə edilə bilər (1000 Genom Layihə Konsorsiumu 2010 Li və b. 2010 Yi və b. 2010). Saytın polimorf olma ehtimalı, P_var, 0,02 ilə 1 arasında dəyişdi.

Biz simulyasiya edilmiş ardıcıllıq oxunuşlarından genotip ehtimallarını hesabladıq. Genotip ehtimalları həm əsas çağırışlardan, həm də keyfiyyət ballarından asılıdır və ehtimala mütənasibdir, P(X|G), müşahidə edilən oxunmuş məlumatlardan, X, müəyyən bir genotip verilmiş hər bir fərd üçün bir saytda G. Ən sadə halda, oxumaq üçün z saytda s, biz müəyyən bir bazanın genotip ehtimalını hesabladıq v, L_(z,v,s) ilə v ∈ kimi L_(z,v,s) = (1 − e) əgər v oxunarkən müşahidə olunan bazadır z, və L_(z,v,s) = e/3 əks halda. Budur e simulyasiya parametrində istifadə edilən ardıcıllıq xətasıdır. Qiymətləndirmənin bir çox başqa üsulları var e, o cümlədən məlumatlardan birbaşa qiymətləndirmə üsulları (məs., Kim və b. 2011). Saytda genotip ehtimalları s fərdi üçün w sonra bütün ehtimalların hasilini götürməklə hesablanır r oxuyur: (22) Bu prosedurdan istifadə edərək, biz bütün 10 mümkün genotip üçün hər bir sahədə hər bir fərd üçün genotip ehtimallarını hesabladıq. Daha sonra genotiplərin posterior ehtimallarını və daha əvvəl təsvir edildiyi kimi nümunə allel tezliklərini hesabladıq (bax Tənlik 9).

Genotipləri çağırarkən, itkin məlumat kimi posterior ehtimalı <0.90 olan genotipləri təyin etdik. Biz fərdlərin yarıdan çoxunun itkin genotiplərinin olduğu saytları çıxardıq. Bu prosedurla biz ümumi saytların ~25%-ni 2x ardıcıllıq əhatəsində süzdük. hesabladıq F_ST yalnız itkin olmayan genotiplər üzrə, PCA üçün isə ən yüksək arxa ehtimalı olan genotiplərlə itkin məlumatları hesabladıq.

Sayt başına hesablamaların düzgünlüyünü qiymətləndirmək F_ST, biz hər bir eksperimental ssenari üçün 10k və 1k saytlardan ibarət iki məlumat dəstini simulyasiya etdik. F_ST 0,01 ilə 0,4 arasında dəyişir və ilə P_var = 1. ML qiymətləndiriciləri üçün optimallaşdırma alqoritmlərinin yaxınlaşmasını yoxladıq. F_ST və bu şərtin yerinə yetirilmədiyi atılan saytlar. Biz həmçinin 100 dəst 10k simulyasiya edilmiş saytı birləşdirərək 1 milyon saytı simulyasiya etdik. F_ST Normal paylanmadan alınan dəyərlər N(0.2, 0.2) 0.02 və 0.90-da kəsilmiş və P_var = 0.10 çoxlu saytların təxminlərinin düzgünlüyünü qiymətləndirmək üçün F_ST. Aşağı (2×), orta (6×) və yüksək (20×) ardıcıllıqla əhatə dairəsində əhali başına 20 fərd simulyasiya etdik.

Qiymətləndirmə üçün müxtəlif üsulların fəaliyyətini qiymətləndirmək F_ST, biz həqiqətdən iki sapma ölçüsü hesabladıq F_ST bitdi m saytlar: orta-kvadrat sapması (RMSD), (23) və orta meyl (24) burada və təxmin ediləndir F_ST saytda s müvafiq olaraq məlum genotiplər və ardıcıllıq məlumatlarından.

PCA metodunun düzgünlüyünü qiymətləndirmək üçün biz hər bir ssenari üçün 10k saytın dəyərləri ilə simulyasiya etdik. F_ST 0,02 ilə 0,4 arasında dəyişir və ilə P_var = 0,02, 0,1 və ya 1. Biz 2×, 6× və 20× ardıcıllıq əhatəsində hər biri 20 fərd olan üç populyasiyanı simulyasiya etdik. Nəticələrimizin möhkəmliyini təmin etmək üçün hər bir eksperimental şərt üçün 10 fərqli simulyasiya həyata keçirdik. Procrustes analizindən (Wang və b. 2010). Qısaca olaraq, biz məlum genotiplərin vəziyyətindən və naməlum genotiplərin vəziyyətindən hesablanmış PC1 və PC2-nin kənarlaşmasını kvadratların cəmindən (SS) istifadə edərək ölçdük, burada SS qiymətlərinin 0-a yaxın olması daha yaxşı uyğunluğu göstərir.

Real məlumatlara tətbiqlər

İpəkqurdunun vəhşi və əhliləşdirilmiş növlərinin məlumat dəstini təhlil etdik, B. mori (Xia və b. 2009). Məlumat 29 əhliləşdirilmiş soyu və 11 vəhşi nəsli təmsil edən 40 nümunədən ibarət idi. Evli nəsillər fenotipik və coğrafi olaraq alt qruplara ayrılır, bütün vəhşi nəsillər Çindəndir. Nümunələr hər sahə üzrə təqribən 3× əhatə dairəsində ardıcıllıqla sıralanmışdır. Ən azı bir fərd üçün heç bir məlumatımız olmayan saytları silməklə, orijinal genotip ehtimallarından istifadə edərək 2-ci xromosomu təhlil etdik. Genotip ehtimallarının hesablanması ilə bağlı təfərrüatlar orijinal məqalədə tapıla bilər (Xia və b. 2009). Ümumilikdə təxminən 200.000 sayt təhlil edilib.

ANGSD proqram təminatından (http://www.popgen.dk/angsd saytından əldə etmək olar) istifadə edərək, nümunə allel tezliklərinin və genotiplərin posterior ehtimallarını hesabladıq. Daha sonra PCA-nı yerinə yetirdik və təxmin etdik F_ST C/C++ proqramları toplusunda həyata keçirilən yeni təklif olunan metodlardan istifadə etməklə (https://github.com/mfumagalli/ngstools saytında mövcuddur). Bütün statistik təhlillər R mühitində aparılmışdır (http://www.r-project.org).

Təkamül, Ekologiya və Davranış Prinsipləri

Fəsil 1. Giriş [00:00:00]

Professor Stephen Stearns: Bugünkü mühazirə neytral təkamül haqqındadır. Gəlin buna davam edək. Sizə xatırlatmaq istəyirəm ki, insanlar təkamül haqqında düşünəndə çox vaxt bunun yalnız təbii seleksiya olduğunu düşünürlər. Amma elə deyil. Həm mikro, həm də makrodur. Beləliklə, makro bizə tarix və məhdudiyyət verir və mikro əsasən təbii seçmə və sürüşmədən ibarətdir və hər ikisində inkişaf biologiyası iştirak edir.

Beləliklə, bu gün danışacağımız şey əsasən neytral təkamüldür. Təbii seleksiyadan keçməyən genlər və ya xüsusiyyətlər reproduktiv uğurda heç bir fərq yaratmadığı üçün nə baş verir? Həqiqətən də davam edən çox şey var və bu, çox faydalıdır. Bu, bizə bir baza verir, bizə şeyləri ölçmək üçün bir üsul verir və bizə tarix haqqında çoxlu məlumat verir.

Beləliklə, bu gün xatırlamağınızı istədiyim üç mesaj olacaq. Biri mayozun ədalətli bir sikkə kimi necə olduğu olacaq. Meyozda bir genin müəyyən bir gametə daxil olma ehtimalı 50% -dir. İkinci məqam, populyasiyada neytral allelin fiksasiyasının radioaktiv parçalanmaya bənzəməsidir və bu mənada onu bəyənir: nə neytral allellərin fiksasiyası zamanı, nə də demək olar ki, bir qrama baxanda. uran-238, bilirsinizmi hansı mutasiya sabitləşəcək və ya hansı atom çürüyəcək. Lakin, onların çoxu olduğu üçün hər iki halda siz müəyyən vaxt ərzində nə qədər hadisənin baş verəcəyini çox dəqiq bilirsiniz. Yaxşı?

Bu, təsadüfi hadisələr üçün bir növ böyük ədədlər qanunudur. Bir çox təsadüfi hadisələr davam edərsə, orta çox proqnozlaşdırıla bilən bir şeydir. Ancaq bir genomdakı bir nukleotidi və ya bir qram urandakı bir atomu tədqiq etsəniz, onun nə vaxt mutasiyaya uğrayacağını, nə vaxt sabitləşəcəyini, nə vaxt çürüyəcəyini təxmin edə bilməzsiniz.

Xatırlamanızı istədiyim üçüncü şey neytral allellərin bu müntəzəm fiksasiyasıdır, bu sabit prosesdir ki, əgər siz bütöv bir genoma baxsanız, müəyyən bir müddət ərzində 󈝶,000 il, 100,000 il–müəyyən çox proqnozlaşdırıla bilən, orta neytral olduqda mutasiyaların sayı müəyyən ediləcək. Beləliklə, genomda neytral olanları tapa bilsəniz, onlardan son ümumi əcdadlarla əlaqələri və vaxtı qiymətləndirmək üçün istifadə edə bilərsiniz. Yaxşı?

Beləliklə, bu mühazirədə əslində bəzi maraqlı, mücərrəd və kifayət qədər böyük ideyalar var. Təsadüfilik hər kəsin intuitiv tapdığı bir şey deyil. Görünür, bizim beynimiz Las-Veqas və ya birja ilə çox yaxşı məşğul olmaq üçün təbii seçmə tərəfindən yaradılmayıb. Yaxşı? Beləliklə, təsadüfi proseslərin necə işlədiyinə dair intuisiyanızı bir az da olsa dəqiqləşdirməliyik.

Yeri gəlmişkən, hesablama və təhlildə çox yaxşı nəticə göstərən insanlar ehtimal və statistikaya girişlərini çox vaxt bir az çaşdırıcı tapırlar. Burada baş verən şey ondan ibarətdir ki, siz bilyard toplarının masaya bir-birinə dəyməsi və ya planetlərin cazibə qüvvəsi ilə günəşə cəlb edilməsi haqqında deyil, əşyaların bütün populyasiyaları, onların paylanması və tezlikləri haqqında düşünməyi öyrənməlisiniz. . Bu, fərqli düşüncə tərzidir. Bu, əhalinin düşüncəsidir.

Beləliklə, mühazirənin konturları bir qədər neytrallığın necə yarandığı haqqındadır. İstəyirəm mexaniki olaraq biləsiniz ki, bəzi genlər niyə neytraldır? reproduktiv müvəffəqiyyətin fərqi təsadüfi dəyişikliyə səbəb olan mexanizmlər və sonra molekulyar təkamül üçün neytrallığın əhəmiyyəti. İndi mən qısaca olaraq uyğunlaşmayan təkamüldən bəhs edəcəyəm ki, təkamül prosesinin əslində orqanizmlərin öz yaşayış yerlərinə yaxşı uyğunlaşmadığı bir vəziyyətlə nəticələnə biləcəyini görə biləsiniz. Bununla da biz təkamülün əsas mümkün nəticələrini əhatə etmiş olacağıq: uyğunlaşma, neytrallıq və uyğunsuzluq.

Fəsil 2. Fenotiplərdə əks olunmayan genlər və amin turşusu dəyişiklikləri [00:04:56]

Tamam, burada neytrallığın niyə yarandığını izah etmək üçün gözəl bir mücərrəd diaqram var. Təsəvvür etməyinizi istədiyim şey, həmin orqanizm üçün bütün mümkün genotiplərin meydana çıxa biləcəyi bir genotip məkanıdır. Ata və ananızdakı bütün mümkün rekombinasiya hadisələri bütün mümkün gametləri və bütün mümkün ziqotları əmələ gətirsəydi, bunun müxtəlif yollarla qurulmuş ola biləcəyinizi düşünün. Sizin üçün bir genotip sahəsi var.

Bu genotiplərin çoxu eyni fenotipi əmələ gətirəcək və bu, çünki genomdakı bir çox gen və bir çox nukleotid, genomdakı bir çox DNT ardıcıllığı istehsal olunan zülallara heç bir fərq qoymur. Başqa şeylər də var və biz onların üzərindən keçəcəyik. Bir çox fenotiplər eyni uyğunluğa malikdir.

Neçəniz bir uşaqlı ailələrdənsiniz? Yaxşı, valideynlərinizin hamısının fiziki hazırlığı eynidir. İki uşaqlı ailələrdən neçə nəfər? Valideynlərinizin hamısı eyni fitnesdədir. Yaxşı? Bu çox olur. Əsasən, bir çox fenotiplərin eyni uyğunluğa sahib olduğunu söylədikdə, sadəcə olaraq demək istəyirik ki, hər hansı bir populyasiyada hamısının iki nəsli və ya hamısının üç nəsli və ya buna bənzər bir çox orqanizm olacaq. İki nəsil sinfinin hamısı eyni fitnes qabiliyyətinə malikdir.

Sonra bütün yarıya baxdıqda [bu, yalnız rəqəmə baxanda məna kəsb edərdi], görə bilərik ki, G1, G2 və G3 müəyyən bir mühitdə ölçüldükdə bir-birinə nisbətən neytraldır, lakin onlar bir-birindən fərqlidirlər. G4. Beləliklə, burada neytral olan bir çox genetik variasiyamız var və müxtəlif səbəblərə görə neytraldır. Biz bu səbəblərdən bəzilərini nəzərdən keçirəcəyik.

Birincisi, DNT ardıcıllığında bəzi mutasiyalar sinonimdir. Bu o deməkdir ki, onlar zülallarda kodlanan amin turşularında heç bir dəyişiklik yaratmırlar. İkincisi, genomda psevdogenlər və digər növ transkripsiya olunmamış DNT var. Psevdogen, keçmişdə bir gen çoxalması hadisəsi nəticəsində yaranan və heç bir şey yaratmağa öyrəşməmiş bir gendir. İndi bir çox orqanizmlər üçün edə biləcəyiniz bütün genomdan keçsəniz, bunları axtarsanız, onların hər yerdə olduğunu görəcəksiniz.

Keçmişdə bir çox gen dublikasiyası olub və onlardan bəziləri sonradan seçim yolu ilə əldə edilən və bəzi funksiyalar üçün inkişafda istifadə edilən genlərlə nəticələnib. Digərləri yox idi. Pseudogenes istifadə olunmayanlardır. Onların adi taleyi mutasiya ilə məhv olmaqdır. Beləliklə, bir vaxtlar onlarda olan faydalı məlumatlar tədricən mutasiya nəticəsində məhv olur və əgər onlar kifayət qədər uzun müddət otursalar, artıq aşkar edilməyəcəklərsə, onların dublikasiya edilməmişdən əvvəl həqiqətən funksional gen olduğunu artıq deyə bilməzsiniz.

Müxtəlif səbəblərə görə neytral amin turşusu dəyişkənliyi var. Bəzi amin turşuları çox oxşar molekulyar ölçü və yük xassələrinə malikdir, belə ki, onları zülalda əvəz etsəniz, onlar həqiqətən forma və ya zülal üzərində yük paylanmasında çox fərq etməyəcəklər. Və bütöv bir zülala baxsanız, adətən olduqca böyük bir şeydir'deyək ki, əgər o bir fermentdirsə'normal olaraq onun çox kiçik məkan hissəsində olan aktiv bir sahə olacaq, belə ki, amin turşusu yarımstansiyaları birbaşa aktiv sahədə baş verənlər onun funksiyasında böyük fərq yaradır, sonra isə potensial olaraq fitnessə doğru gedir və həmin aktiv sahədən çox uzaqda baş verən amin turşularının əvəzlənməsi zülalın funksiyasına az təsir edir. , hətta fərqli ölçüdə və ya fərqli bir yük quruluşuna malik olsalar belə.

Beləliklə, neytral amin turşusu variasiyası var və nəhayət, bir az daha mücərrəd olan bir şey var və biz bunu çox yaxşı başa düşmədiyimiz üçün mücərrəddir, lakin biz bunu bilmirik. həmişə mexanizmlərin nə olduğunu bilirik–və bu inkişafın kanalizasiyasıdır. Beləliklə, mən bunları nəzərdən keçirəcəyəm və sonra bir neçə slaydda kanalizasiyanı bir az izah etməyə çalışacağam.

Budur, genetik kod və əsasən burada müxtəlif amin turşularına çevrilən nukleotid üçlüyü görə bilərsiniz. Və evə götürmə nöqtəsi, buradan ilk evə götürmə nöqtəsi odur ki, hər hansı bir xüsusi amin turşusu–fenilalanin üçün, məsələn, burada fenilalanin üçün iki kod var və lösin üçün altı kod var. Beləliklə, bu nukleotid ardıcıllığı daxilində hər hansı bir dəyişiklik zülala daxil olan amin turşusunda heç bir dəyişiklik yaratmır. Onlar bir-birinə münasibətdə neytraldırlar, çünki onlar sinonimdirlər.

Siz müsbət-mənfi yüklü amin turşuları, aromatik amin turşuları və s. siniflərinə baxaraq başqa səviyyəli sinonimlik haqqında bəzi ipucu əldə edə bilərsiniz. Hər ikisi mənfi yüklü olan aspartik turşu və qlutamik turşu arasındakı əvəzetmələrin, qlutamik turşu üçün lizinin əvəzlənməsindən fərqli olaraq, fitness fərqi yaratma ehtimalı daha azdır. Beləliklə, zülalda da bir səviyyə var.

Bir az danışdığım psevdogenlər. Onlar transkripsiya edilmir və onların bütün nukleotidləri təsadüfi olaraq ayrıla bilər. Bu o deməkdir ki, heç bir real redaktə prosesi yoxdur, təbii seçim bir mutasiyanı digərinə üstün tutmur. Uşaqlarda və ya nəvələrdə rast gəlmə ehtimalı digərindən daha çox deyil. Bu gen söndürüldü və o, qaçılmaz olaraq aşınmaya məruz qalacaq, çünki bütün DNT ardıcıllıqları mutasiyaya məruz qalır və psevdogendə mutasiya baş verərsə, təmir mexanizmlərinin ona onlardan daha çox diqqət yetirməsi üçün heç bir xüsusi səbəb yoxdur. başqa bir şeyə. Yaxşı?

Deməli, bunlar təmir mexanizmləri ilə xüsusilə təmir edilmir və təbii seçmə yolu ilə heç təmir edilmir. Beləliklə, bu şərh transkripsiya edilməmiş bir çox DNT-yə aid olacaq. İndi, on beş, iyirmi il əvvəl, bu sinif DNT kəşf edildikdə, insanlar onu "zibil DNT" adlandırırdılar, çünki bunun heç bir şey etdiyini düşünmürdülər və əlbəttə ki, o zaman gənc alimlərin böyüklərinə göstərməkdən zövq alması idi. ki, bu şey əslində çox vaxt funksiyaya malikdir–adətən tənzimləmə funksiyasıdır. Bəziləri tənzimləmədə istifadə olunan kiçik RNT molekulları yaradır, lakin bəziləri də saytlar və siqnal yolları kimi istifadə olunur və inkişafı tənzimləməyə kömək edir.

Bununla belə, bəziləri həqiqətən də zibildir. Məsələn, müxtəlif növ virusların özlərini sahiblərinin genomlarına birləşdirən sabit bir proses var və bu, virusların adaptiv strategiyasının bir hissəsidir ki, onlar özlərini bir genomun içinə yapışdıraraq və ətrafa asaraq öz bahislərini hedcinq edə bilirlər. bir müddət və sonra onlar üçün faydalı, lakin ev sahibi üçün əlverişsiz ola biləcək bir nöqtədə ortaya çıxır.

Bununla belə, bu təhlükəli strategiyadır, çünki bəzən onlar heç vaxt transkripsiya olunmayan genom hissələrinə yapışırlar və heç vaxt çıxmırlar. Beləliklə, əslində yer üzündəki əksər orqanizmlərin genomları virusların qalıq skeletləri ilə doludur. Mən bir dəfə insan genomunda fosil virusların əhəmiyyətli bir faizinə malik olduğuna dair bir təxmin oxudum. Mən o vaxt dəqiq rəqəmi unutmuşam. DNT ardıcıllığı ilk dəfə çoxlu sayda çıxmağa başlayanda bu cür şey məşhur idi. Ancaq bunu bil. Yaxşı?

Deməli, zibil DNT var və onun bəziləri oradadır, çünki ya qalıq viruslar, ya da transpozonlar, sıçrayan genlər, artıq transkripsiya oluna bilməyəcək mövqelərə düşüblər və sonra qəbiristanlığa çevrilirlər. Siz sadəcə viral qəbiristanlığı gəzdirməyiniz nə qədər narahat edici bir fikir deyilmi? Amma siz.

Fəsil 3. Həyat Tarixində Neytral Təkamül [00:14:29]

Tamam, neytral amin turşusu dəyişikliyi. Mən genetik kodu təqdim edəndə bu barədə bir az danışdım. Beləliklə, bunlar zülal daxilində funksional sahənin həndəsəsində və ya həndəsəsində və elektrokimyasında hər hansı yük dəyişikliyinə səbəb olmayan amin turşusu əvəzediciləridir. Və mən molekulyar təkamülün çox erkən hadisəsi haqqında bir az danışmaq istərdim, o da alfa-qlobinə aiddir. Beləliklə, hemoglobininizdə iki alfa və iki qeyri-alfa zənciri var. Əgər siz yetkinsinizsə, onun beta zənciri var və embrionsunuzsa, qamma zənciri var.Onun qammadan betaya keçməsinin səbəbi oksigen bağlama xüsusiyyətlərini dəyişdirməkdir, çünki embrionlar oksigeni analarının qanından əmməlidirlər. Yaxşı?

Bu alfa-qlobin ardıcıllığına, onurğalıların olduqca geniş spektrinə nəzər salsaq və zamana çox uzaqlara baxa biləcəyimiz şəkildə nümunələr götürsək, bu qol nöqtələrinin tarixini təxminən fosil qeydlərindən çıxara bilərik. Yaxşı? Beləliklə, itlər və insanlar, ehtimal ki, Təbaşir dövrünün ortalarında, təbaşir dövrünün ortalarında bir əcdadları paylaşdılar. Kenquru ilə son ortaq əcdadımız, bəlkə də, təxminən 140 milyon il idi. Dinozavrlar orada olarkən məməlilər orada idi. Onlar sadəcə kiçik uşaqlar idi, amma orada məməlilər var idi. Köpəkbalığı ilə son ortaq əcdadımız təxminən 440 milyon il əvvələ gedib çıxır.

Beləliklə, bu şeylərdən çıxardığınız bütün alfa hemoglobinlər üçün ardıcıllığı götürün. Bu, rahat bir molekuldur, sizə sadəcə qan nümunəsi lazımdır və onları qrafikdə təsvir edin. Beləliklə, fosillərdən vaxtı təxmin edirsiniz və orta fərqləri təxmin edirsiniz. Bu “k” zülaldakı amin turşusu fərqlərinin ölçüsüdür və düz xətt amin turşularının dəyişdirilməsinin sürəti təsadüfi, sadəcə vahid, sabit olduqda əldə etməyi gözlədiyiniz şeydir. Yaxşı?

Bu xəttə olduqca yaxındır. Bəzi sapmalar var. Amma bu, ən erkən sübutlardan bəziləridir, bu, DNT ardıcıllığının asanlaşmasından əvvəl idi, bu, zülalların ardıcıllığının DNT ardıcıllığından daha asan olduğu vaxt idi, bu, molekulyar saat kimi bir şeyin mövcud olduğuna dair ən erkən sübutlardan bəziləri idi. Başqa sözlə, unudulmuş cəngəllikdə yaşayan, əvvəllər görmədiyimiz bir onurğalıya sahib olsaydıq və onun qəribə bir morfologiyası olsaydı və qohumlarının kim olduğunu bilmirdiksə və onun nə vaxt ola biləcəyini öyrənmək istəyirdik. bir əcdadı əlimizdə olan bir şeylə paylaşdıq və o, bizim onu ​​indi müqayisə etdiyimiz bir şeylə fərqini elə burada qurdu, lap burada tərtib etdik–sonra son ortaq əcdadımıza qədər yaxşı bir vaxt təxmin edə bilərik, o yeni üçün, bütün bu uşaqlar kimi təkamül yaşadığı fərziyyəsinə əsaslanan kəşf edilməmiş növlər.

Tamam, genetik dəyişkənliyin neytral olmasının dördüncü səbəbi kanalizasiyadır. İndi ümumiyyətlə kanalizasiya o deməkdir ki, fenotipik variasiya diapazonunu məhdudlaşdıran inkişaf mexanizmləri var, belə ki, genomda mutasiya olsa da və ya genetik olaraq idarə olunan yolda narahatedici ekoloji təsir olsa belə, siz hələ də davam edirsiniz’ eyni fenotipi əldə etmək.

Fenotipinizlə bağlı bəzi şeylər son dərəcə sabitdir. Onlar mutasiyaya ümumiyyətlə çox reaksiya vermirlər. Dörd əzanın olması faktı, beş barmağınızın olması belə şeylər qədim və sabitdir və onları bu şəkildə saxlayan inkişaf tamponlama mexanizmləri var. Beləliklə, bu şeylər, bu kanalizasiya mexanizmləri, fenotipi pozmaq üçün genetik və ya ətraf mühit amillərindəki variasiya meylinə müqavimət göstərirlər, onu sabit vəziyyətdə saxlayırlar.

Bəs bu fenotipi meydana gətirən genlərə nə baş verir, lakin onlar bu inkişaf mexanizmləri tərəfindən tamponlanırlar? Yaxşı, onlar neytral variasiya toplamaqda daha sərbəstdirlər, çünki əsasən bu genlərdə mutasiyaların fitnes nəticələri aradan qaldırılıb, onlar tamponlanıb. İndi kanalizasiyanın niyə təkamül edə biləcəyi və ya bunun sadəcə əlavə məhsul ola biləcəyi ilə bağlı çoxlu fərziyyələr var. Düzünü desəm, əksər hallarda heç bir fikrimiz yoxdur. Bu açıq araşdırma sualıdır.

Beləliklə, insanların bütün orqanizmin xüsusiyyətlərinin, məsələn, beş barmaq və ya dörd əzanın tamponlana biləcəyini düşünmələrinin səbəblərindən biri, bu xüsusiyyətlərin tamponlanması üçün seçim deyil, hüceyrələrdə mikro səviyyədə fəaliyyət göstərən çox, çox güclü seçmə qüvvələrinin olmasıdır. gen siqnal yollarında. Beləliklə, siz onları bufer edirsiniz və bunun əlavə məhsulu olaraq daha yüksək səviyyədə bufer əldə edirsiniz. Biz bunun nə olduğunu bilmirik, lakin kanalizasiyanın mövcud olduğunu bilirik və bunun gizli genetik variasiyanın yığılmasına imkan verən bir nəticəsi olduğunu bilirik. Neytral genlərin olmasının dördüncü əsas səbəbi budur.

İndi təsadüfi və ya genetik sürüşməyə nə səbəb olur? Bu neytrallıq yaradacaq, bəs o zaman neytral olan genlərə nə olur? Bunlar təsadüfiliyi təkamülə gətirə bilən mexanizmlərdir, çox güman ki, bir neçə başqası da var.

Fəsil 4. Neytral və ya təsadüfi təkamül mexanizmləri [00:20:38]

Birincisi mutasiyadır. İkincisi, meyozun ədalətli sikkə kimi olması fikri olan Mendel lotereyasıdır. Sonra əhali səviyyəsində bəzi təsirlərimiz var. Beləliklə, mutasiyanı molekulyar bir hadisə kimi düşünə bilərsiniz. Mendel lotereyası mobil bir hadisədir. Təsisçi effektləri və genetik darboğazlar əhali təsirləridir. Və sonra demoqrafik təsirimiz var, bu, istənilən ölçülü populyasiyada reproduktiv uğurun dəyişməsidir. Bütün bunlar təsadüfi dəyişikliklərə kömək edir. İndi mən onların üzərindən keçmək və onların necə işlədiyini sizə daha konkret hiss etmək istəyirəm.

Bəzi hisslər var ki, mutasiya təsadüfi deyil. Yaxşı? Mutasiyalar bəzi yerlərdə digərlərindən daha tez-tez baş verir. Çətin bir mühitlə qarşılaşan patogen bir bakteriyada, DNT təmirini aşağı salaraq, bütün mutasiya sürətini artıracaq. Bütün genomda mutasiya sürətini artırmaq kifayət qədər sadə bir şeydir. Siz sadəcə onu təmir etməyə laqeyd yanaşırsınız və o, daha tez mutasiyaya uğrayacaq. Yaxşı? Beləliklə, bakteriyalar yeni bir mühitə köçürülürsə və ya məsələn, çox aktiv və təhlükə yaradan bir immunitet sistemi olan bir onurğalıya patogen bir bakteriya qoyularsa, onun mutasiya sürətini artırır.

Nukleotid sinifləri arasında purindən purinə, pirimidindən pirimidinə keçidlər transversiyalardan daha tez-tez olur. Beləliklə, purinlər purinlərə daha tez-tez mutasiyaya uğrayacaqlar, nəinki purinlər pirmidinlərə çevriləcək.

Və mutasiyalar fenotip məkanında təsadüfi dəyişikliklər yaratmır. Bu yenə bir az mücərrəddir. Yaxşı? Lakin mutasiya yalnız irsi imkanlar dəstində dəyişikliyə səbəb ola bilər. Arxamızın ortasında böyüyən, mələklərin qanadlarına çevrilə bilən altıncı əlavələr üçün insan populyasiyasında çox, çox az mutasiya variasiyası var. Yaxşı? Hava tənəffüsündə iştirak edə biləcək hər hansı bir orqan üçün istiridyedə çox az mutasiya variasiyası var.

Beləliklə, mutasiyalar təsəvvür edilən bütün fenotipik məkanı əhatə etmir. Mutasiyalar yalnız müəyyən bir təkamül nəslinin yaratdığı irsi imkanlar dəstində təlaşa səbəb olur. Beləliklə, onlar fenotip məkanında təsadüfi dəyişikliklər etmirlər. Lakin onlar son dərəcə vacib mənada təsadüfidir. Mutasiyanın fenotipik təsiri ilə onun baş verdiyi orqanizmin ehtiyacı arasında sistematik əlaqə yoxdur. Onlar fitnes baxımından təsadüfidir.

Beləliklə, bu bakteriyalar onurğalıların immun sistemlərinə daxil olduqda və onların ev sahibi tərəfindən bu xüsusi müdafiə manevrindən qaçmaq üçün lazım olan tam olaraq doğru şey olan mutasiyaya sahib olmaq onlar üçün son dərəcə əlverişli olardı, onlar alın. Yaxşı? Bütün təbiət onlara bu xüsusi funksiya ilə bağlı təsadüfi mutasiyalar verəcəkdir və sonra onların çoxlu nəsli varsa, onlardan biri bəxtlə doğru olana sahib ola bilər.

Eynilə, sizin vəziyyətinizdə, 48 saat ərzində baş ağrısı olmadan və tualetə getmək üçün qalxmadan kompüter ekranına baxmağa imkan verən uyğunlaşma sizin üçün son dərəcə rahat ola bilər. Yaxşı? Bu mutasiya baş verməyəcək, çünki bu funksiya sizə lazımdır. Sizin genomunuz təsadüfi mutasiyalarla əhatə olunacaq və çox yaxşı ola bilər ki, uşaqlarınızdan biri o ekrana sizdən bir qədər uzun baxa bilir. Ancaq bu, təsadüfi baş verdiyi üçün olacaq, çünki inkişaf və ya təkamül bir şəkildə bu funksiyanın faydalı olacağını təxmin edə bilər.

Beləliklə, mutasiya prosesi çoxlu variasiya yaradır və sonra təbii seçmə onu redaktə edir, çeşidləyir, ekranlaşdırır. Və bu dəyişkənliyin yarandığı məqamda variasiyanın potensial funksiyası sual deyil, bu, sadəcə variasiya etmək məsələsi deyil.

Yaxşı, ikincisi, meiosis ədalətli sikkə kimidir. Buna görə də bu, darıxdırıcı görünə biləcəyiniz bir şeydir. Siz hamınız meioz haqqında eşitmisiniz. Mendelin qanunları haqqında hamınız eşitmisiniz. Bilirsiniz ki, gametin müəyyən bir genin müəyyən bir gametə daxil olması ehtimalı 50% təşkil edir. Və hamınız bununla tanışsınız, çünki bilirsiniz ki, uşağın oğlan və ya qız olma ehtimalı 50% təşkil edir və bu, cinsi xromosomlarda və bizdə olan bütün digər xromosomlarda ehtimalın 50%-dir. xromosomun bu və ya digər tərəfə getməsi 50% təşkil edir.

Bu, tamamilə heyrətamizdir. Niyə mənim Y xromosomlarım hərəkətin 80%-ni almır? Niyə 50%? Burada həqiqətən çox dərin bir şey var. Potensial rəqabət aparan elementlərin hər birinin eyni şansa malik olduğu bir sistem qurursanız, bu elementlər daha sonra əməkdaşlıq etməlidirlər, çünki onların öz şanslarını artıra bilmələrinin yeganə yolu başqa hər kəsi də artırmaqdır.

Və buna görə də bu xüsusi effekt genlərin parlamenti adlanır. Təbiətin təxminən iki milyard il əvvəl insan siyasət elminin Maarifçilik dövrünə qədər kəşf etmədiyi prinsipə, yəni demokratiyaların sabit olduğuna dair bir kəşfdir. Meiosis bir demokratiyadır. Meyozda hər genin ədalətli şansı var və bu o deməkdir ki, siz müəyyən mənada bir gen, bir səs vəziyyətiniz var.

Beləliklə, mən geri qayıdacağam, meiotik seqreqasiyanın ədalətliliyinə qayıdacağam, lakin bunun arxasında ümumi bir fikir var. Mən indi sizə kiçik bir ssenari verdim ki, o, niyə konfliktin qarşısını almaq üçün seçildiyini göstərir. Genetikanın bütün digər aspektləri inkişaf etmişdir. Beləliklə, siz genetika, ya hüceyrə biologiyası, ya da inkişaf biologiyası götürdüyünüz zaman, öyrəndiyiniz şeyi yaradan selektiv proseslər var idi və rədd edilən alternativlər var idi və siz yalnız nəyin nümunəsinə baxırsınız? təbiət istehsal edə bilər. Və bu, özlüyündə maraqlı bir araşdırma proqramına çevrilir.

Tamam, genlərin parlamentinə qayıdaq. Mən münaqişəyə istinad etdim. Burada münaqişə var. Meiotik sürücülər deyilən şeylər var. Beləliklə, Mendelin qanunlarını həqiqətən dəyişdirən genlər var ki, onlar gələcək nəslə keçmə ehtimalını dəyişdirirlər. Meiotik sürücünün necə işlədiyini artıq eşidən varmı? Bu, bir növ sərin sistemdir. Onlar uzun məsafəli zəhər və qısa mənzilli antidotdan istifadə edirlər. Beləliklə, meiotik sürücü adətən özünün, geninin surəti olmayan hər hansı bir hüceyrəni öldürərək və öz hüceyrəsinə antidot verməklə işləyir.

Beləliklə, hüceyrələr yumurtalıqda və ya testislərdə və ya müəyyən bir orqanizmin hər hansı orqanında oturduqca, biotik sürücülər rəqabəti yox edir və öz maraqlarını təşviq edirlər. Bu şeylər hər yerdə var. Onlar drosophila-da yaygındır və insan genomunda meyotik hərəkətvericilərin olduğuna dair sübutlar var. Yaxşı?

Diploid dövlət təkamül etdikdən sonra, meiotik sürücülər tərəfindən işğalın uzun bir tarixi var idi və buna cavab olaraq, bütün digər genlər bu meiotik sürücülərin getməsinə səbəb olmaq istədi. Onlar öz maraqlarını təhrif edirdilər. Sən orada xromosomda oturmusan, günahsızsan. Bəzi vəhşi quldurlar gəlir və maraqlarınızı ələ keçirir və indi sizin gələcək nəslə keçmə ehtimalınız 50% deyil, cəmi 20% təşkil edir. Bunu kim istəyir, bilirsən? Bu yaxşı anlaşma deyil. Beləliklə, genom boyu müxtəlif mexanizmlər meyotik hərəkəti basdırmaq üçün meydana çıxdı və nəticədə çox mürəkkəb bir mexanizm meydana gəldi və biz buna meioz deyirik.

Beləliklə, bu, meiozun ədalətliliyindəki mürəkkəbliyin yeganə mümkün səbəbi deyil. Bu inandırıcıdır. Mən sizi demokratiyanın mədəni təkamülünü nəzərdən keçirməyə və onun da saxtakarlıq tarixi, xüsusən də artıq öz xalqının maraqlarını təmsil etməyən liderlərin qaçması ilə bağlı olub-olmadığını qərar verməyə dəvət edirəm. Düşünürəm ki, bir oxşarlıq var və məncə, siz bunu Müstəqillik Bəyannaməsində əksini tapacaqsınız.

Tamam, təsadüfi dəyişikliyə səbəb olan mexanizmlər populyasiya səviyyəsində də baş verir. Onlardan biri təsisçi effektidir. Tutaq ki, mən yalnız sizinlə yeni bir əhali tapsam, mavi gözlərin olma ehtimalı yüksək olardı. Və sizinlə qəhvəyi gözlərin yüksək ehtimalı olardı. Və səni seçmək üçün bir sikkə atdım. Yaxşı? Bu populyasiyanın yaradılması zamanı təsadüfi bir hadisə baş verdi, o, sadəcə olaraq böyük bir populyasiyadan bir neçə fərddən nümunə götürdü.

Və bunun nəticəsidir ki, müəyyən xəstəliklər, insan genetik xəstəlikləri var ki, bunlar ümumiyyətlə insan populyasiyasında nadirdir, lakin yalnız bir neçə nəfər tərəfindən qurulan populyasiyalarda yaygındır, o cümlədən Kvebekdə Tay-Sachs xəstəliyi, porfiriya Cape Afrikaners və Pitcairn adasında diabet. Beləliklə, siz böyük bir populyasiyadan kiçik bir nümunə götürürsünüz və təmsil olunmayan, bəzən isə genetik xəstəlik ehtiva edən bir şey əldə edirsiniz.

Təsadüfiliyə səbəb olan başqa bir əhali səviyyəli fenomen darboğazdır. Beləliklə, populyasiya çox, çox kiçik bir ölçüyə çatdıqda və sonra yalnız bir neçə allel keçdikdə baş verəcəkdir. Beləliklə, siz böyük bir populyasiyada bir çox genin versiyasına sahib ola bilərsiniz, ancaq iki və ya üç fərddən ibarət yeni bir populyasiya qurursunuzsa, onlar diploiddirlər, yaxşı ki, iki fərd yalnız dörd nüsxəni daşıyır. gen. Beləliklə, əgər orijinal populyasiyada iyirmi allel olsaydı, bu darboğazdan keçə biləcək maksimum mümkün sayı on altıdan geridə qalan yalnız dörddür.

Görünür, çitaların başına gələnlər belə olub. Və onlar, xüsusən də immun genlərinə görə, demək olar ki, tamamilə homozigotdurlar. Qəribə bioloji faktdır ki, bir çitadan dəri greftini götürüb onu çitaya, dünyanın hər hansı digər çitasına peyvənd edə bilərsiniz və peyvənd aparacaq. Başqa sözlə, onların immun sistemi dünyanın hər hansı digər çitasının dəri nümunəsini öz dərisi olaraq tapır. Onlar fərq hiss etmirlər. Və bu, yəqin ki, son bir neçə min il ərzində çitaların çox kiçik bir populyasiya darboğazından keçdiyinə işarədir.

Genetik sürüşmə neytrallığın nəticəsidir. Neytral genlərin tezliklərinin təsadüfi dolaşmasıdır. Mikroskopla baxsanız, Brownian hərəkəti mikroskopda gördüyünüz kiçik toz hissəciklərinin titrəməsidir və bu, əslində su molekullarının həmin toz zərrəsinə dəyən təsadüfi təsirlərinin nəticəsidir. Yaxşı, suda istiliyin əhali səviyyəsinin analoqu əhalinin sayında dəyişiklikdir–uh, bağışlayın, ailənin ölçüsündə dəyişiklik. Meyozun Mendel lotereyasından keçmiş bir gen ziqota enir. Yaxşı? Ziqota daxil oldu. Ziqot böyüyür.

Bu xüsusi gen neytraldır. Bu, reproduktiv müvəffəqiyyət üçün heç bir fərq yaratmır. Lakin onun daxil olduğu konkret fərd, genin funksiyası ilə heç bir əlaqəsi olmayan səbəblərdən kiçik bir ailə və ya böyük bir ailəyə sahib ola bilərdi. Bu, iki uşaq, sıfır uşaq və ya çoxlu uşaq doğuran bir ailədə olacağını müəyyən edən sikkənin bir vərəqidir. Yaxşı?

Meioz lotereyasını reproduktiv uğurun variasiyası ilə birləşdirməklə demək istədiyim budur. Və bu, bütün populyasiyalarda gedən bir prosesdir. İnsanlar genetik sürüşmə haqqında ilk dəfə öyrənəndə düşünürlər ki, bu, kiçik populyasiyalarda baş verən bir şeydir, çünki kiçik populyasiyalar Böyük Saylar Qanununun hamarlaşdırıcı təsirlərinə malik deyillər. Ancaq bu, istənilən böyüklükdə populyasiyada baş verəcəkdir. Yaxşı? Əsasən bununla demək istədiyim şey reproduktiv müvəffəqiyyətdə variasiyanın bu maraqlı nəticəsidir. Əgər bir xüsusiyyət və ya gen ilə əlaqəlidirsə, təbii seçim yaradır. Əgər korrelyasiya yoxdursa, sürüşmə yaradır.

Fəsil 5. Neytral Təkamülün Molekulyar Saatı [00:35:29]

Beləliklə, təkamülün əsl tapmacalarından biri, adaptiv və neytral gen arasındakı fərqi yaradan bir genin həyat boyu bir, iki və ya üç və ya sıfır işə qəbul edən fərddə təsadüfi sona çatmasına səbəb olan şeylə bağlıdır. Mən bu suala dörd mümkün cavabın eskizini hazırladım. İstənilən konkret halda biz adətən hansının buna daha çox töhfə verdiyini dəqiq bilmirik.

Beləliklə, neytral allellərə nə baş verir? [Bu işləməyəcək. Mən sadəcə bunun üzərindən çəkməli olacağam.] Əgər X oxuna vaxtı çəksək və Y oxuna tezliyi çəksək və mutasiya baş verərsə, mutasiya ilə baş verəcək adi şey odur ki, o, bir mutasiyaya səbəb olacaq. bir az və yox. Sonra bir müddət gözləyirik, başqa bir mutasiya baş verir. Yeri gəlmişkən, biz populyasiyada çoxlu müxtəlif genləri axtarırıq. Bir az gözləyirik, başqa mutasiya baş verir. Əhaliyə daxil olur.

Bunun nə vaxtsa sabitləşəcəyi ehtimalı olduqca aşağıdır, çünki ehtimal tezliyə mütənasibdir, bağışlayın, 1/N ilə mütənasibdir, tezlik 1/N-ə bərabərdir. Nadir hallarda, onun tezliyi çox aşağıdır və buna görə də sabit olma ehtimalı azdır. Ancaq arada bir mutasiya gəlir ki, bütün bu sürüşməni keçə bilir və bunu ömür boyu orta hesabla iki nəsildən çox olan orqanizmlər vasitəsilə edir və o, düzəlir.

Və əgər siz sadəcə olaraq bu mutasiya sinfinə baxsanız, onları düzəltmək üçün tələb olunan vaxt populyasiyanın sayına mütənasibdir. Beləliklə, kiçik populyasiyalarda işlər böyüklərə nisbətən daha sürətli düzələcək. Onların sayı daha çox olacaq, böyük bir populyasiyada daha çox mutasiya baş verəcək, lakin onların düzəldilməsi daha uzun sürəcək.

İndi daha böyük populyasiyalarda daha çox mutasiya olduğundan, onların ölçüsünün daha uzun fiksasiya vaxtlarını tam olaraq kompensasiya etdiyi ortaya çıxır. Beləliklə, əgər siz nə qədərinin düzəldildiyini hesablasanız, kiçik və ya böyük bir populyasiyada olmanızın fərqi yoxdur, hər iki halda eyni sayda mutasiya sabitləşir. Bu o deməkdir ki, təkamül tarixi boyunca populyasiyalar qəzalar və partlayışlar keçirə bilərdi və bunun sonunda, əgər siz DNT-ni öyrənən bir genetiksinizsə, geriyə baxsanız, populyasiyaların mövcud olmasının heç bir fərqi yoxdur. qəzalar və partlayışlar, neçə neytral allelin sabitləşdiyi baxımından. Onlar əhalinin sayının heç bir təsiri olmadan, sadəcə olaraq sabitləşirdilər.

Beləliklə, hansının düzəldiləcəyini bilmirik. Biz bilirik ki, nə qədər düzəldiləcək. Buna görə də molekulyar saat radioaktiv parçalanma ilə idarə olunan atom saatı kimidir. Biz neçə atomun hansı atomun parçalanacağını bilmirik, lakin bir saniyədən sonra müəyyən bir radioaktiv maddə üçün neçə atomun parçalanacağını bilirik.

Bunun səbəbi çoxlu sayda müntəzəmliyin olmasıdır. Çox sayda müstəqil hadisələr olduğu üçün ortaya çıxır. Bizim haploid genomumuz təxminən üç milyard baza cütünə malikdir. Bir mol uranın təxminən 6 dəfə 10 23 atomu var–əslində bir moldursa, tam olaraq bu qədər atoma malikdir–və bu böyük ədədlər prosesin qanunauyğunluğunu verir.

Yaxşı, mikrotəkamülü makrotəkamüllə birləşdirən budur. Genomun neytral hissələrində vahid əvəzetmə dərəcələri yaradır. Və bu, molekulyar təkamülün Həyat Ağacını yenidən qurarkən irəli sürdüyü fərziyyədir. Bu, son ortaq əcdadlara budaq uzunluqlarını və budaq nöqtələrini təxmin etməyə imkan verir. Bu bizə filogenetik ağaclar haqqında müqayisəli nəticələr çıxarmağa imkan verir. Və buna görə də neytral təkamül təkamül çərçivəsinin qurulmasında əslində mərkəzi vasitədir. Bu, diqqətdən kənarda qalacaq bir şey deyil, başa düşülməli bir şeydir, çünki bu, bizi dərin zamanlara qaytara biləcək müntəzəmlik mənbəyi verir.

Nümunə olaraq, burada qripdə baş verən nukleotid əvəzetmələri var. Bunlar hələ də dondurucuda olan izolatlardır. Yaxşı? Və onlar burada təxminən 1925-ci ildən 1990-cı ilə qədər işləyirlər. Onların təcrid olunduğu zaman bildiyimiz yaşla bağlı heç bir səhvimiz yoxdur. Yaxşı? Əhalinin sayı kəskin şəkildə dəyişdi. Bir nöqtədə, bu qrip suşlarının bəziləri Çinin cənub-şərqində bir neçə ördək və ya donuzda oturmuşdu. Digər nöqtələrdə onlar dünyada bir milyard insan yaşayırdılar. Onlar böyük dalğalanmalardan və gözəl sabit əvəzetmə sürətindən keçdilər. Yaxşı?

Meyoz istisna olmaqla, genetik sürüşmənin bütün mexanizmləri burada işləyir, çünki qrip virusdur, meiozdan keçmir. Populyasiyanın sayındakı dəyişkənliyin təsiri tam olaraq daha böyük populyasiyalarda neytral mutasiyaların fiksasiyasının daha yavaş sürəti ilə kompensasiya edilmişdir. Beləliklə, hətta qrip kimi bir epidemik xəstəlikdə də molekulyar saat gözəl və sabitdir.

Bununla bağlı bir neçə xəbərdarlıq. Fərqli zülallar və zülalların müxtəlif hissələri fərqli sürətlə inkişaf edir. Onlar yalnız transkripsiya edilməmiş DNT ardıcıllığından istifadə edirlər. Fərqli nəsil dövrlərinə görə nəsillər arasında bəzi fərqlər var.

Və mən uyğunsuzluq haqqında danışmayacağam, çünki neytrallıq haqqında danışmaq çox uzun sürdü. Beləliklə, siz uyğunsuzluq haqqında oxuya bilərsiniz və mən sizə sadəcə əsas ideyanı verəcəyəm. Uyğunsuzluğun əsas ideyası budur. Əgər təbii seçmə bir yerdə güclüdürsə və orqanizmlər buna həqiqətən yaxşı uyğunlaşırsa, lakin onlar başqa yerə köçürlərsə, orada yaxşı getmirlərsə, hər hansı səbəbdən çoxlu orqanizmlər istehsal edən yerə mənbə deyirik. orqanizmlər üçün yaxşı olmayan yer isə lavabodur. Lavabondakı genlər adətən mənbəyə uyğunlaşdırılmış orqanizmləri təmsil edir. Beləliklə, əgər orqanizmlər bir yerə yaxşı uyğunlaşır və tamamilə fərqli olan başqa yerə köçürlərsə və onlar heç vaxt lavabo dediyimiz o yeni yerlə təkamül tarazlığına gəlmək imkanı əldə etmirlərsə, deməli, onlar lavaboya uyğunlaşmamış olurlar. Uyğunsuzluğun necə baş verə biləcəyinin əsas ideyası budur. Yaxşı?

Odur ki, qoy irəli atım. Növbəti dəfə nə baş verdiyini sizə bildirmək üçün bu nümunələri tez bir zamanda nəzərdən keçirəcəyəm və sona çatacağam. Bunlar yadda saxlamağınızı istədiyim açarlardır. Meyozun ədalətli sikkə kimi olduğunu xatırlamağınızı istəyirəm. Neytral allelin fiksasiyasının radioaktiv parçalanma kimi olduğunu xatırlamağınızı istəyirəm. Nəzərə almaq istəyirəm ki, neytral allellərin müntəzəm fiksasiyası mikro və makrotəkamülləri birləşdirməyə imkan verən molekulyar saat yaradır. Tamam, budur.

Genetik fərqləndirmə coğrafi məsafə ilə müəyyən edilir Clarkia pulchella

Həm ekoloji fərqlər, həm də coğrafi məsafələr landşaftda populyasiyaların genetik diferensiallaşmasına kömək edə bilər. Bu sürücülərin nisbi əhəmiyyətini başa düşmək coğrafi diapazon məhdudiyyətləri kontekstində xüsusi maraq doğurur, çünki həm bataqlıq gen axını, həm də genetik müxtəlifliyin olmaması diapazon məhdudiyyətlərinin hipotezləşdirilmiş səbəbləridir. Birillik çöl çiçəyinin 32 populyasiyasının landşaft genetik quruluşunu araşdırdıq Clarkia pulchella Sakit okeanın şimal-qərbində növlərin coğrafi diapazonundan. Biz populyasiyalar arasında iqlim fərqlərinin onların genetik diferensiallaşmasının miqyasına təsir edib-etmədiyini sınaqdan keçirdik. Biz, həmçinin, genetik müxtəliflikdə populyasiya strukturunun və coğrafi qradiyentlərin qanunauyğunluqlarını araşdırdıq. Gözləntilərimizin əksinə olaraq, növlərin şimal silsiləsi kənarında genetik müxtəliflikdə artım tapdıq. İqlim fərqlərinin genetik differensiasiyaya heç bir nəzərəçarpan töhfəsi tapmadıq ki, bu da onu göstərir ki, temperatur və ya yağışa görə populyasiyaları fərqləndirmək üçün işləyə biləcək hər hansı proseslər bu təhlillərdə ehtimal olunan neytral yerlərə təsir etmir. Əksinə, bu nəticələr növlərin əhatə dairəsinə nisbətən məhdud məsafələrdə toxum və tozcuqların hərəkətini dəstəkləyir və bu hərəkət və immiqrantların yerli genofondda sonrakı birləşməsi populyasiyalar arasında temperatur və ya yağıntı oxşarlığından təsirlənmir. Aralığın şimal və cənub hissələrindəki populyasiyaların fərqli genetik qruplara aid olduğunu və mərkəzi və şərq populyasiyalarının bu iki qrup arasında qarışdığını aşkar etdik. Bu nümunə Kolumbiya Yaylası ilə əlaqəli keçmiş və ya indiki coğrafi maneənin nəticəsi ola bilər və ya son buzlaq maksimumundan sonra ayrı-ayrı qaçqın dəstələrinin yayılmasının nəticəsi ola bilər.

Qan Hüceyrəsinin Fərqlənməsinin Daha Yaxşı Anlanmasına Doğru

Kök hüceyrələrin diferensiasiyasının tənzimlənməsi qan əmələ gəlməsinin normal prosesinin saxlanmasında mühüm rol oynayır&rdquo ETH Sürix Biosistemlər Elmi və Mühəndisliyi Departamentinin professoru Timm Schroeder izah etdi. "Əgər bu sistem nasazlaşmağa başlayarsa, anemiya və leykemiya kimi həyati təhlükəsi olan xəstəliklərə yol aça bilər. Buna görə də biz bu tənzimləmədə iştirak edən molekulyar mexanizm haqqında daha yaxşı başa düşməliyik."

Tədqiqatın diqqət mərkəzində olan iki zülal var - GATA1 və PU.1. Bu zülalların qan hüceyrələrinin diferensiasiya mexanizmində mühüm rol oynadığı düşünülür. "Onlar çoxlu hədəf genləri olan hərtərəfli genetik proqramları aktivləşdirə və ya söndürə bilən transkripsiya faktorlarıdır. Bu, onları hüceyrə taleyinin güclü tənzimləyicilərinə çevirir” dedi Şröder.

Tək hüceyrələrdə GATA1 və PU.1 zülallarının ölçülməsi tədqiqatçılara həmin zülalların qan hüceyrələrinin diferensiasiyasında mərkəzi oyunçu olmadığını görməyə imkan verdi. "Onilliklər ərzində bu iki transkripsiya faktorunun kök hüceyrələr üçün nəsil qərarlarının verilməsindən məsul olduğu düşünülürdü. İndi biz bunun belə olmadığını, lakin digər mexanizmlərin bu qərarlara görə məsuliyyət daşımalı olduğunu göstərə bilirik” deyə professor Şröder izah edir.

Gələcək tədqiqatlar, qan kök hüceyrələrinin differensiasiyasının inanılmaz dərəcədə mürəkkəb rejimi haqqında daha çox anlamaq və qan hüceyrəsi xəstəliklərindən əziyyət çəkənlərə potensial olaraq kömək etmək üçün alternativ molekulyar mexanizmləri sorğulamalıdır.

---