Adaptación molecular y detección de selección
La adaptación molecular es un cambio evolutivo en las secuencias impulsado por la selección positiva, y una serie de pruebas estadísticas detectan sus firmas frente al trasfondo neutro.
Definition
La adaptación molecular se refiere a cambios en las secuencias de ácidos nucleicos o proteínas favorecidos por la selección natural positiva. La detección de selección comprende los métodos estadísticos utilizados para identificar dicho cambio adaptativo y distinguirlo de la evolución neutra y los efectos demográficos.
Scope
Este tema abarca cómo la selección natural deja marcas detectables en los datos moleculares, la comparación de las tasas de sustitución no sinónimas y sinónimas, las pruebas que contrastan el polimorfismo con la divergencia, los barridos de selección y los desafíos de distinguir la selección de la historia demográfica.
Core questions
- ¿Cómo deja la selección positiva una firma detectable en los datos de secuencia?
- ¿Qué revela la relación de sustituciones no sinónimas a sinónimas sobre la selección?
- ¿Cómo identifican la adaptación las pruebas que contrastan el polimorfismo y la divergencia?
- ¿Cómo se pueden detectar los barridos de selección y cómo se separa la selección de la demografía?
Key theories
- Pruebas de relación de tasas de selección
- La comparación de la tasa de sustituciones que cambian aminoácidos (no sinónimas) con las silenciosas (sinónimas) revela selección purificadora cuando la relación es baja y selección positiva cuando excede uno, utilizando las expectativas neutrales como línea de base.
- Pruebas de polimorfismo-divergencia
- Los marcos que contrastan el polimorfismo dentro de las especies con la divergencia entre especies en sitios seleccionados versus neutros estiman la proporción de sustituciones impulsadas por la adaptación.
Mechanisms
La detección de selección se basa en desviaciones de las expectativas neutrales. La relación dN/dS compara las tasas de sustitución que cambian aminoácidos con las sinónimas: valores inferiores a uno indican selección purificadora y valores superiores a uno indican selección positiva recurrente. Las pruebas basadas en el espectro de frecuencia de sitios detectan la asimetría hacia variantes raras dejada por barridos recientes. Los métodos que contrastan el polimorfismo dentro de las especies con la divergencia entre especies dividen las sustituciones en clases neutras y adaptativas. Debido a que el crecimiento de la población, los cuellos de botella y la estructura pueden imitar la selección, una inferencia robusta requiere controlar la historia demográfica, a menudo comparando las regiones candidatas con fondos neutros a nivel genómico.
Clinical relevance
La detección de la adaptación molecular identifica genes que evolucionan rápidamente en conflictos huésped-patógeno, loci del sistema inmunitario y dianas farmacológicas, lo que ayuda a identificar sitios bajo selección para la resistencia o el escape inmunitario que son relevantes para el diseño de vacunas y terapias.
History
Tras la teoría neutral, los métodos para detectar la selección se desarrollaron rápidamente: los modelos dN/dS basados en codones y el contraste del polimorfismo con la divergencia aparecieron a finales de los años 80 y 90. La secuenciación a nivel genómico permitió entonces los barridos de selección y las estimaciones de la tasa de evolución adaptativa a nivel genómico.
Debates
- Separación de la selección de la demografía
- Debido a que los eventos demográficos y la selección pueden producir firmas superpuestas en los datos de secuencia, la fiabilidad de los barridos de selección a nivel genómico y las estimaciones de adaptación sigue siendo una preocupación metodológica.
Key figures
- Masatoshi Nei
- Ziheng Yang
- John McDonald
- Martin Kreitman
Related topics
Seminal works
- saetreRavinet2019
- futuyma2017
- ohta1973
Frequently asked questions
- ¿Qué indica una relación dN/dS mayor que uno?
- Indica que las sustituciones que cambian aminoácidos se han acumulado más rápido que las silenciosas, una firma de selección positiva recurrente que favorece el cambio de proteínas en ese gen o conjunto de sitios.
- ¿Por qué la demografía es un problema para detectar la selección?
- Debido a que los cambios en el tamaño de la población, los cuellos de botella y la estructura pueden producir patrones de secuencia que se asemejan a los dejados por la selección, los análisis deben tener en cuenta la historia demográfica para evitar confundirla con la adaptación.