Teori Netral Evolusi Molekuler

Teori netral menyatakan bahwa sebagian besar variasi molekuler dalam spesies dan substitusi antarspesies bersifat netral secara selektif dan diatur oleh hanyutan genetik acak daripada seleksi positif.

Definition

Teori netral evolusi molekuler mengemukakan bahwa sebagian besar perubahan evolusioner pada tingkat molekuler tidak disebabkan oleh seleksi, melainkan oleh hanyutan acak alel mutan yang netral secara selektif. Teori hampir netral memperluas hal ini ke mutasi yang sedikit merugikan yang nasibnya bergantung pada ukuran populasi efektif.

Scope

Topik ini mencakup teori netral Kimura dan perluasan hampir netral Ohta, prediksi mereka tentang laju substitusi dan variasi yang ada, perdebatan netralis-seleksionis historis, dan peran sentral model netral sebagai hipotesis nol dalam genetika populasi molekuler.

Core questions

• Apa yang diprediksi teori netral tentang laju substitusi dan variasi genetik?
• Mengapa laju substitusi netral tidak bergantung pada ukuran populasi?
• Bagaimana teori hampir netral menggabungkan mutasi yang sedikit merugikan?
• Mengapa model netral berfungsi sebagai hipotesis nol untuk mendeteksi seleksi?

Key theories

Teori netral Kimura

Sebagian besar polimorfisme dan substitusi molekuler bersifat netral secara selektif, sehingga laju substitusi netral sama dengan laju mutasi netral dan tidak bergantung pada ukuran populasi, memprediksi akumulasi perubahan yang kira-kira seperti jam.

Teori hampir netral Ohta

Sebagian besar mutasi hanya sedikit merugikan; apakah mutasi tersebut berperilaku netral dan hanyut atau dihilangkan oleh seleksi bergantung pada hasil kali koefisien seleksi dan ukuran populasi efektif, mengaitkan laju molekuler dengan demografi.

Mechanisms

Untuk mutasi yang benar-benar netral, probabilitas fiksasi akhirnya sama dengan frekuensi awalnya, dan laju substitusi jangka panjang sama dengan laju mutasi netral per generasi, terlepas dari ukuran populasi. Variasi genetik dalam populasi mencerminkan keseimbangan antara mutasi yang memperkenalkan alel netral dan hanyutan yang menghilangkannya, diskalakan oleh ukuran populasi efektif. Dalam teori hampir netral, mutasi dengan koefisien seleksi kecil secara efektif netral dalam populasi kecil tetapi terlihat oleh seleksi dalam populasi besar, sehingga laju substitusi dan efisiensi seleksi bervariasi dengan demografi. Prediksi-prediksi ini memberikan nol kuantitatif yang menjadi dasar deteksi seleksi positif dan penyeimbang.

Clinical relevance

Kerangka netral mendasari metode yang mengidentifikasi wilayah genom yang dibatasi secara fungsional, dan oleh karena itu kemungkinan penting secara klinis, dengan mendeteksi penyimpangan dari ekspektasi netral, dan mengkalibrasi penanggalan molekuler yang digunakan dalam pengawasan patogen.

History

Kimura mengusulkan teori netral pada tahun 1968, dengan King dan Jukes secara independen mengemukakan evolusi molekuler non-Darwinian pada tahun 1969. Ohta menambahkan teori hampir netral pada awal tahun 1970-an, dan buku Kimura tahun 1983 mensintesis kerangka kerja tersebut, yang tetap menjadi model nol standar meskipun telah terjadi perdebatan selama puluhan tahun mengenai prevalensi seleksi.

Debates

Seberapa netralkah evolusi molekuler?

Perdebatan netralis-seleksionis menyangkut berapa fraksi variasi dan divergensi molekuler yang netral versus terseleksi; data genomik menunjukkan evolusi adaptif yang substansial pada beberapa organisme, menyempurnakan daripada membatalkan nol netral.

Key figures

• Motoo Kimura
• Tomoko Ohta
• Jack King
• Thomas Jukes

Seminal works

• kimura1983
• ohta1973
• saetreRavinet2019

Frequently asked questions

Apakah teori netral berarti evolusi itu acak?

Hanya pada tingkat molekuler untuk perubahan netral. Teori ini menyatakan bahwa sebagian besar substitusi molekuler bersifat netral dan difiksasi oleh hanyutan, sementara tetap menerima bahwa evolusi adaptif organisme didorong oleh seleksi alam.

Mengapa laju substitusi netral tidak bergantung pada ukuran populasi?

Karena dalam populasi yang lebih besar, lebih banyak mutasi netral muncul setiap generasi tetapi masing-masing memiliki peluang fiksasi yang secara proporsional lebih kecil; kedua efek tersebut saling meniadakan, menyisakan laju substitusi sama dengan laju mutasi.