Quantitative und erbliche Variation

Viele wichtige Merkmale, von der Körpergröße bis zum Ertrag, variieren kontinuierlich, da sie von vielen Genen mit geringer Wirkung zusammen mit der Umwelt geformt werden; die quantitative Genetik beschreibt diese Variation statistisch und fragt, wie viel davon erblich ist.

Definition

Heritabilität ist der Anteil der phänotypischen Varianz eines Merkmals in einer bestimmten Population, der auf genetische Unterschiede zwischen Individuen zurückzuführen ist, die zentrale Größe, die beschreibt, wie stark ein kontinuierliches Merkmal vererbt wird.

Scope

Dieses Thema behandelt das polygene Modell kontinuierlicher Merkmale, die Aufteilung der phänotypischen Varianz in additive, Dominanz- und Umweltkomponenten, die Unterscheidung zwischen Heritabilität im weiten und engen Sinne, die Züchtergleichung und die Selektionsantwort sowie die Verwendung der Ähnlichkeit zwischen Verwandten zur Schätzung genetischer Parameter. Es befasst sich mit der statistischen Struktur der quantitativen Variation; die Lokalisierung der beitragenden Loci wird im angrenzenden Thema behandelt.

Core questions

• Wie kann ein Merkmal, das kontinuierlich variiert, durch diskrete Mendelsche Gene erklärt werden?
• Wie wird die phänotypische Varianz in genetische und Umweltkomponenten aufgeteilt?
• Was ist der Unterschied zwischen Heritabilität im weiten und engen Sinne?
• Wie sagt die Züchtergleichung die Reaktion eines Merkmals auf Selektion voraus?

Key concepts

• Polygenie und das infinitesimale Modell
• Phänotypische, genetische und Umweltvarianz
• Heritabilität im weiten versus engen Sinne
• Die Züchtergleichung und Selektionsantwort
• Ähnlichkeit zwischen Verwandten

Mechanisms

Kontinuierliche Variation entsteht, wenn viele Loci, jeder mit einer kleinen additiven Wirkung, zu einem Merkmal beitragen, dessen Verteilung durch Umweltvariationen weiter geglättet wird; die additive genetische Varianz bestimmt, wie vorhersagbar Nachkommen ausgewählten Eltern ähneln, weshalb die Heritabilität im engen Sinne die Selektionsantwort steuert.

Clinical relevance

Die quantitative Genetik ist der Motor der Pflanzen- und Tierzucht durch Selektion auf erbliche Variation, und Heritabilitätsschätzungen rahmen die Interpretation komplexer menschlicher Merkmale und Krankheiten, obwohl solche Schätzungen populations- und umweltspezifisch sind und nicht implizieren, dass ein Merkmal unveränderlich ist.

History

Fischers Arbeit von 1918 versöhnte die von den Biometrikern untersuchte kontinuierliche Variation mit der Mendelschen Vererbung, indem sie zeigte, dass viele Gene mit geringer Wirkung eine Normalverteilung erzeugen, und begründete damit die quantitative Genetik; Wright, Falconer und später Lynch und Walsh entwickelten den Varianzkomponenten- und Selektionsantwort-Rahmen.

Key figures

• Ronald Fisher
• Sewall Wright
• Douglas Falconer
• Michael Lynch

Seminal works

• fisher1918
• falconerMackay1996

Frequently asked questions

Bedeutet eine hohe Heritabilität eines Merkmals, dass die Umwelt keine Rolle spielt?

Nein. Heritabilität misst den Anteil der Variation zwischen Individuen in einer bestimmten Population, der auf genetische Unterschiede zurückzuführen ist; ein Merkmal kann hochgradig erblich sein und dennoch stark von der Umwelt geprägt werden, und eine Änderung der Umwelt kann die gesamte Population verschieben.

Wie können viele Gene eine glatte, glockenförmige Verteilung eines Merkmals erzeugen?

Wenn zahlreiche Gene jeweils einen kleinen Zuwachs hinzufügen und sich mit zufälligen Umwelteffekten verbinden, summieren sich die vielen möglichen Kombinationen zu einer annähernd normalen Verteilung, weshalb polygene Merkmale kontinuierlich und nicht in diskreten Klassen variieren.