علم الوراثة الكمي للتطور
يدرس علم الوراثة الكمي وراثة وتطور السمات المستمرة التي تتحكم فيها العديد من الجينات، ويتنبأ بكيفية استجابة هذه السمات للانتقاء.
Definition
علم الوراثة الكمي هو فرع من علم الوراثة يتعامل مع السمات التي تتنوع باستمرار وتتأثر بالعديد من المواقع الجينية والبيئة. يقوم بنمذجة التباين المظهري إحصائيًا، ويقسمه إلى مكونات للتنبؤ باستجابة المجموعات للانتقاء.
Scope
يغطي هذا الموضوع تقسيم التباين المظهري إلى مكونات وراثية وبيئية، ومفاهيم القابلية للتوريث والتباين الوراثي التجميعي، ومعادلة المربي للتنبؤ بالاستجابة للانتقاء، والارتباطات الوراثية بين السمات، والإطار متعدد المتغيرات الذي يصف تطور مجموعات السمات.
Core questions
- كيف يتم تقسيم التباين المظهري إلى مكونات وراثية تجميعية، وسيادية، وبيئية؟
- ماذا تقيس القابلية للتوريث، وكيف يتم تقديرها؟
- كيف تتنبأ معادلة المربي باستجابة السمة للانتقاء؟
- كيف تشكل الارتباطات الوراثية والمقايضات التطور المشترك للسمات المتعددة؟
Key theories
- معادلة المربي
- تساوي استجابة السمة الكمية للانتقاء قابليتها للتوريث بالمعنى الضيق مضروبة في الفرق الانتقائي، مما يربط التباين الموروث بمعدل التغير التطوري.
- التطور متعدد المتغيرات ومصفوفة G
- نظرًا لأن السمات مرتبطة وراثيًا، فإن استجابتها المشتركة للانتقاء تحكمها مصفوفة التغاير-التباين الوراثي التجميعي، والتي يمكن أن تحرف التطور بعيدًا عن اتجاه الانتقاء الأقوى.
Mechanisms
يتم تحليل التباين المظهري إلى تباينات وراثية تجميعية، وسيادية، وتفاعلية، بالإضافة إلى التباين البيئي. القابلية للتوريث بالمعنى الضيق هي نسبة التباين الوراثي التجميعي إلى إجمالي التباين المظهري وتحدد مدى تشابه النسل مع الآباء. تتنبأ معادلة المربي بالتغير في متوسط السمة لكل جيل من القابلية للتوريث والفرق الانتقائي. بالنسبة للسمات المتعددة، تتنبأ مصفوفة التغاير-التباين الوراثي جنبًا إلى جنب مع متجه تدرجات الانتقاء بالتطور متعدد المتغيرات، لذا فإن الارتباطات الوراثية والتأثيرات المتعددة (pleiotropy) يمكن أن تقيد أو تعيد توجيه التكيف.
Clinical relevance
تقدر طرق علم الوراثة الكمي قابلية توريث السمات البشرية المعقدة ومخاطر الأمراض، وتدعم التنبؤ الجينومي في تربية الحيوانات والنباتات، وتثري تفسير النتائج متعددة الجينات.
History
صالح ورقة فيشر عام 1918 بين التباين المستمر والوراثة المندلية، مؤسسة علم الوراثة الكمي. نضج المجال من خلال عمل منتصف القرن على القابلية للتوريث والاستجابة للانتقاء، وتم تجميعه للبيولوجيا التطورية بواسطة إطار لاند وأرنولد متعدد المتغيرات في الثمانينيات.
Debates
- ما مدى استقرار مصفوفة التغاير-التباين الوراثي؟
- ما إذا كانت مصفوفة G تظل ثابتة بما يكفي على مدى الزمن التطوري للتنبؤ بتطور السمات على المدى الطويل، أو تتغير مع تغير ترددات الأليلات، هو سؤال مفتوح.
Key figures
- Ronald A. Fisher
- Sewall Wright
- Douglas Falconer
Related topics
Seminal works
- falconerMackay1996
- futuyma2017
- saetreRavinet2019
Frequently asked questions
- ماذا يعني أن تكون القابلية للتوريث 0.5؟
- يعني ذلك أن حوالي نصف التباين المظهري لتلك السمة في تلك المجموعة السكانية والبيئة يرجع إلى اختلافات وراثية تجميعية بين الأفراد؛ إنها إحصائية سكانية، وليست خاصية فردية.
- هل يمكن للسمات أن تتطور عكس اتجاه الانتقاء؟
- نعم. بسبب الارتباطات الوراثية، يمكن لسمة أن تتغير في اتجاه معاكس للانتقاء الذي يؤثر عليها مباشرة عندما تكون مرتبطة وراثيًا بسمات أخرى تخضع لانتقاء أقوى.