طرق استدلال الاختلاط والنسب

تقوم طرق استدلال الاختلاط والنسب بتقدير نسب الجينوم المستمدة من مجموعات سكانية مصدرية مختلفة، من الأنماط الجينية للفرد، وتختبر ما إذا كانت المجموعات السكانية قد تبادلت الجينات في الماضي. وهي تحول أنماط مشاركة الأليلات إلى بيانات كمية حول النسب والاختلاط السكاني.

Definition

استدلال النسب هو تقدير المصدر (المصادر) الأبوي لجينوم الفرد من البيانات الجينية؛ ويقدر استدلال الاختلاط على وجه التحديد النسب التي ساهمت بها المجموعات السكانية الأبوية المتميزة ويختبر التدفق الجيني التاريخي بينها.

Scope

يغطي المدخل التجميع القائم على النموذج وتقدير نسبة النسب، ومناهج تقليل الأبعاد، والاختبارات الرسمية للاختلاط، بالإضافة إلى الافتراضات التي تعتمد عليها هذه الطرق. إنه موضوع منهجي؛ يصف الاستدلال الإحصائي للنسب الوراثي ولا يقدم أي ادعاءات سريرية أو اجتماعية حول فئات النسب.

Core questions

• كيف يتم تقدير نسب النسب من بيانات النمط الجيني؟
• كيف تختلف مناهج التجميع القائمة على النموذج ومناهج المكونات الرئيسية؟
• كيف يتم اختبار التدفق الجيني السابق بين المجموعات السكانية رسميًا؟
• ما هي الافتراضات والقيود التي تؤثر على تقديرات النسب؟

Key concepts

• نسب النسب
• التجميع القائم على النموذج (STRUCTURE/ADMIXTURE)
• عدد المجموعات السكانية المصدرية (K)
• تحليل المكونات الرئيسية
• إحصائيات f واختبارات الاختلاط
• لوحات مرجعية للنسب

Key theories

نموذج اختلاط النسب

يتم نمذجة جينوم كل فرد كمزيج مستمد من K من المجموعات السكانية الأبوية ذات ترددات أليلات مميزة؛ وتقدر الطرق القائمة على الاحتمالية أو البايزية بشكل مشترك ترددات الأليلات الأبوية ونسب نسب كل فرد، مما يوفر تحليلًا احتماليًا للبنية.

Mechanisms

تتعامل الطرق القائمة على النموذج مع كل جينوم كمزيج من K من المجموعات السكانية الأبوية وتقدر، بالاحتمالية أو الاستدلال البايزي، كلاً من ترددات الأليلات الأبوية ونسب اختلاط كل فرد؛ وقد أتاح تطبيق فعال لأقصى احتمالية ذلك على نطاق الجينوم. تستخدم المناهج التكميلية تحليل المكونات الرئيسية لوضع الأفراد في فضاء نسب منخفض الأبعاد دون تحديد المجموعات السكانية مسبقًا. تقارن اختبارات الاختلاط الرسمية المبنية على إحصائيات f أنماط مشاركة الأليلات بين المجموعات السكانية للكشف عن التدفق الجيني التاريخي وقياسه كميًا. تعتمد كل هذه الطرق على المجموعات السكانية المرجعية المناسبة وعلى اختيار عدد المجموعات السكانية المصدرية.

Clinical relevance

يدعم استدلال النسب المعالجة الصحيحة للبنية السكانية في الدراسات الجينية والاستخدام المناسب للبيانات المرجعية المطابقة للنسب عند تفسير النتائج الجينومية. يصف هذا المدخل الطرق الإحصائية المستخدمة لتقدير النسب الوراثي وليس أساسًا لقرارات التشخيص أو العلاج الفردية، ولا لمساواة النسب الوراثي بالهوية الاجتماعية.

Evidence & guidelines

تم تأسيس تقدير النسب القائم على النموذج بواسطة إطار عمل STRUCTURE وجعله قابلاً للتطوير من خلال تطبيقات أقصى احتمالية، بينما توفر طرق المكونات الرئيسية واختبارات الاختلاط بإحصائيات f مناهج تكميلية وشائعة الاستخدام؛ وتوضح المسوحات الشاملة للجينوم للتنوع البشري العالمي تطبيقها عبر المجموعات السكانية.

History

تم تقديم التجميع القائم على النموذج للأنماط الجينية متعددة المواقع حوالي عام 2000 وسرعان ما أصبح معيارًا لوصف البنية السكانية؛ تبعتها تطبيقات أسرع لأقصى احتمالية مع نمو البيانات الشاملة للجينوم. تم تكييف طرق المكونات الرئيسية لاستدلال النسب في منتصف العقد الأول من القرن الحادي والعشرين، وأطرت أطر عمل إحصائيات f اختبارات الاختلاط القديم، مما جعل استدلال النسب والاختلاط أدوات مركزية في جينوميات السكان.

Debates

كيف ينبغي اختيار وتفسير عدد المجموعات السكانية المصدرية (K)؟

تتطلب الطرق القائمة على النموذج تحديد أو اختيار K، لكن المجموعات المستنتجة هي بناءات إحصائية يعتمد تفسيرها على أخذ العينات وعلى K؛ وقد يكون التعامل معها كمجموعات سكانية طبيعية ومنفصلة مضللاً.

Key figures

• Jonathan Pritchard
• John Novembre
• David Reich
• Nick Patterson

Seminal works

• pritchard-2000
• alexander-2009
• patterson-2012

Frequently asked questions

ماذا تعني نسبة نسب، على سبيل المثال، 30% من مجموعة سكانية واحدة؟

إنه تقدير قائم على النموذج يشير تقريبًا إلى أن 30% من جينوم الفرد يمكن تفسيره بشكل أفضل من خلال ترددات الأليلات لذلك المصدر الأبوي المستنتج؛ إنه تحليل إحصائي نسبيًا للمجموعات السكانية المرجعية المختارة، وليس تسمية بيولوجية ثابتة.

كيف يتم الكشف عن الاختلاط بين المجموعات السكانية؟

تقارن الاختبارات الرسمية القائمة على إحصائيات f أنماط التباين المشترك بين عدة مجموعات سكانية؛ وتوفر الانحرافات عما هو متوقع بدون تدفق جيني دليلًا على حدوث الاختلاط.