انتخاب طبیعی و برازندگی
انتخاب طبیعی تغییر سیستماتیک در فراوانی آللها است که در نتیجه تفاوت ژنوتیپها در برازندگی — سهم نسبی فرزندان آنها در نسل بعدی — ایجاد میشود. برخلاف رانش ژنتیکی، انتخاب در یک جهت ثابت عمل میکند و فراوانی آللهای مرتبط با موفقیت تولیدمثلی بالاتر را افزایش و آنهایی که آن را کاهش میدهند را کم میکند.
Definition
انتخاب طبیعی تغییر در فراوانی آلل یا ژنوتیپ در طول نسلها است که ناشی از تفاوتهای پایدار در برازندگی بین ژنوتیپها است، جایی که برازندگی سهم نسبی حاملان یک ژنوتیپ در خزانه ژنی نسل بعدی است.
Scope
این مدخل برازندگی و ضریب انتخاب را تعریف میکند، حالتهای اصلی انتخاب (جهتدار، تثبیتکننده، متعادلکننده) را متمایز میسازد و چگونگی شناسایی نشانههای انتخاب در ژنومها را تشریح میکند. این یک موضوع مفهومی و روششناختی در ژنتیک جمعیت است که به عنوان ماده مرجع و نه راهنمای بالینی ارائه شده است.
Core questions
- چگونه تفاوتها در برازندگی، فراوانی آللها را در طول نسلها تغییر میدهند؟
- حالتهای اصلی انتخاب کدامند و چگونه در تأثیر متفاوت هستند؟
- چگونه میتوان نشانههای ژنومی انتخاب گذشته و جاری را شناسایی کرد؟
Key concepts
- برازندگی
- ضریب انتخاب
- انتخاب جهتدار
- انتخاب تثبیتکننده
- انتخاب متعادلکننده (شامل مزیت هتروزیگوت)
- جاروب انتخابی
- نشانههای ژنومی انتخاب
Key theories
- انتخاب به عنوان یک نیروی تکاملی
- ژنوتیپهایی که به طور نامتناسب به نسلهای آینده کمک میکنند، فراوانی آللهایشان افزایش مییابد؛ قدرت این تغییر جهتدار توسط ضریب انتخاب نشان داده میشود و در مدلهای ژنتیک جمعیت سنتز مدرن رسمی شد.
Mechanisms
هنگامی که ژنوتیپها در بقا یا تولیدمثل متفاوت باشند، آللهایی که حمل میکنند به نسبتهای نابرابر به نسل بعدی منتقل میشوند، بنابراین فراوانی آنها به طور سیستماتیک تغییر میکند؛ قدرت این تغییر در هر نسل توسط ضریب انتخاب خلاصه میشود. انتخاب جهتدار یک آلل مطلوب را به سمت تثبیت سوق میدهد، انتخاب تثبیتکننده یک بهینه میانی را حفظ میکند، و انتخاب متعادلکننده — به عنوان مثال مزیت هتروزیگوت — چندین آلل را در جمعیت نگه میدارد. یک جاروب قوی و اخیر از یک آلل مطلوب، ردپاهای قابل تشخیصی را در تنوع اطراف، مانند هموزیگوسیتی هاپلوتایپ گسترده، بر جای میگذارد که اسکنهای ژنومی از آنها برای شناسایی جایگاههای تحت انتخاب استفاده میکنند.
Clinical relevance
چندین آلل مرتبط با پزشکی از طریق انتخاب حفظ شده یا گسترش یافتهاند — مثال کلاسیک مزیت هتروزیگوت برای برخی هموگلوبینها و سایر واریانتها در مناطق دارای مالاریای بومی است — و اسکنهای ژنومی برای انتخاب به توضیح اینکه چرا آللهای خاصی در جمعیتهای خاص رایج هستند کمک میکنند. این فرآیندهای تکاملی شکلدهنده تنوع را توصیف میکند و مبنایی برای تصمیمات تشخیصی یا درمانی فردی نیست.
Epidemiology
انتخاب متعادلکننده ناشی از فشار بیماریهای عفونی یکی از توضیحات برای فراوانی بالای برخی آللهای مرتبط با بیماری در مناطق خاص است، و اسکنهای سراسر ژنوم بسیاری از جایگاهها را که دارای نشانههای انتخاب مثبت اخیر در جمعیتهای انسانی هستند، شناسایی کردهاند.
History
ایده داروین در مورد موفقیت تولیدمثلی افتراقی توسط فیشر، هالدین و رایت در طول سنتز مدرن دهههای ۱۹۲۰ و ۱۹۳۰ به شکلی کمی و در سطح ژن ارائه شد، که مدلسازی کردند چگونه ضرایب انتخاب فراوانی آللها را تغییر میدهند. با دادههای سراسر ژنوم، توجه به شناسایی ردپاهای مولکولی انتخاب معطوف شد، و مطالعاتی مانند نقشه انتخاب مثبت اخیر وویت و همکاران نشان میدهد که چگونه این نشانهها اکنون به صورت تجربی شناسایی میشوند.
Debates
- انتخاب مثبت در ژنوم انسان چقدر فراگیر است؟
- اسکنهای ژنومی در تعداد جایگاههایی که به عنوان اخیراً انتخاب شده علامتگذاری میکنند و در میزان اطمینان از تمایز جاروبها از اثرات جمعیتی مانند گلوگاهها متفاوت هستند، بنابراین میزان کلی انتخاب مثبت اخیر همچنان مورد بحث است.
Key figures
- Charles Darwin
- Ronald A. Fisher
- J. B. S. Haldane
- Sewall Wright
- Jonathan Pritchard
Related topics
Seminal works
- wright-1931
- voight-2006
Frequently asked questions
- برازندگی در ژنتیک جمعیت به چه معناست؟
- برازندگی سهم نسبی یک ژنوتیپ در خزانه ژنی نسل بعدی است که منعکسکننده تفاوتها در بقا و تولیدمثل است؛ ژنوتیپهایی با برازندگی بالاتر، آللهای خود را بیشتر منتقل میکنند.
- انتخاب طبیعی چه تفاوتی با رانش ژنتیکی دارد؟
- انتخاب فراوانی آللها را به طور سیستماتیک و جهتدار بر اساس تفاوتهای برازندگی تغییر میدهد، در حالی که رانش آنها را به طور تصادفی تغییر میدهد زیرا جمعیتها محدود هستند. هر دو بر فراوانی آللها عمل میکنند اما تنها انتخاب به طور مداوم جهتدار است.