Genetika Kuantitatif Evolusi

Genetika kuantitatif mempelajari pewarisan dan evolusi sifat-sifat kontinu yang dikendalikan oleh banyak gen, memprediksi bagaimana sifat-sifat tersebut merespons seleksi.

Definition

Genetika kuantitatif adalah cabang genetika yang berhubungan dengan sifat-sifat yang bervariasi secara kontinu dan dipengaruhi oleh banyak lokus serta lingkungan. Genetika ini memodelkan variasi fenotipik secara statistik, membaginya menjadi komponen-komponen untuk memprediksi respons populasi terhadap seleksi.

Scope

Topik ini mencakup pembagian varians fenotipik menjadi komponen genetik dan lingkungan, konsep heritabilitas dan varians genetik aditif, persamaan pemulia untuk memprediksi respons seleksi, korelasi genetik antar sifat, dan kerangka multivariat yang menggambarkan evolusi serangkaian sifat.

Core questions

• Bagaimana varians fenotipik dibagi menjadi komponen genetik aditif, dominansi, dan lingkungan?
• Apa yang diukur oleh heritabilitas, dan bagaimana cara memperkirakannya?
• Bagaimana persamaan pemulia memprediksi respons sifat terhadap seleksi?
• Bagaimana korelasi genetik dan pertukaran (trade-off) membentuk evolusi bersama dari beberapa sifat?

Key theories

Persamaan pemulia

Respons terhadap seleksi suatu sifat kuantitatif sama dengan heritabilitas dalam arti sempit dikalikan dengan diferensial seleksi, menghubungkan varians yang dapat diwariskan dengan laju perubahan evolusioner.

Evolusi multivariat dan matriks G

Karena sifat-sifat berkorelasi secara genetik, respons gabungan mereka terhadap seleksi diatur oleh matriks kovarians-varians genetik aditif, yang dapat membelokkan evolusi dari arah seleksi terkuat.

Mechanisms

Varians fenotipik diuraikan menjadi varians genetik aditif, dominansi, dan interaksi, ditambah varians lingkungan. Heritabilitas dalam arti sempit adalah rasio varians genetik aditif terhadap total varians fenotipik dan menentukan seberapa setia keturunan menyerupai induknya. Persamaan pemulia memprediksi perubahan rata-rata sifat per generasi dari heritabilitas dan diferensial seleksi. Untuk beberapa sifat, matriks kovarians-varians genetik yang dikombinasikan dengan vektor gradien seleksi memprediksi evolusi multivariat, sehingga korelasi genetik dan pleiotropi dapat membatasi atau mengarahkan kembali adaptasi.

Clinical relevance

Metode genetika kuantitatif memperkirakan heritabilitas sifat-sifat manusia yang kompleks dan risiko penyakit, mendasari prediksi genomik dalam pemuliaan hewan dan tumbuhan, serta menginformasikan interpretasi skor poligenik.

History

Makalah Fisher tahun 1918 merekonsiliasi variasi kontinu dengan pewarisan Mendel, mendirikan genetika kuantitatif. Bidang ini berkembang melalui pekerjaan pertengahan abad tentang heritabilitas dan respons seleksi, dan disintesis untuk biologi evolusi oleh kerangka multivariat Lande dan Arnold pada tahun 1980-an.

Debates

Seberapa stabil matriks kovarians-varians genetik?

Apakah matriks G tetap cukup konstan selama waktu evolusi untuk memprediksi evolusi sifat jangka panjang, atau bergeser seiring perubahan frekuensi alel, adalah pertanyaan yang masih terbuka.

Key figures

• Ronald A. Fisher
• Sewall Wright
• Douglas Falconer

Seminal works

• falconerMackay1996
• futuyma2017
• saetreRavinet2019

Frequently asked questions

Apa arti heritabilitas 0,5?

Ini berarti sekitar setengah dari variasi fenotipik untuk sifat tersebut dalam populasi dan lingkungan itu disebabkan oleh perbedaan genetik aditif antar individu; ini adalah statistik populasi, bukan properti individu.

Dapatkah sifat berevolusi berlawanan dengan arah seleksi?

Ya. Karena korelasi genetik, suatu sifat dapat berubah ke arah yang berlawanan dengan seleksi yang bekerja langsung padanya ketika sifat tersebut berkorelasi secara genetik dengan sifat lain yang berada di bawah seleksi yang lebih kuat.