突然変異、選択、および遺伝的浮動

対立遺伝子頻度は、突然変異が新しい変異を供給し、自然選択が適応度によってそれらを分類し、移動がそれらを個体群間で移動させ、ランダムな浮動が偶然によってそれらをシャッフルするという、少数の力によって世代を超えて変化します。

Definition

突然変異、選択、および遺伝的浮動は、マイクロ進化の主要な力であり、それぞれ、ある世代から次の世代へと個体群内の対立遺伝子頻度を導入し、選別し、ランダムに変化させます。

Scope

このトピックでは、変異の究極的な源としての突然変異、適応度と選択係数を通じた自然選択の様式と定量的記述、選択に対する優性の影響、突然変異-選択平衡、遺伝的浮動と有効個体群サイズ、創始者効果とボトルネック、および分子進化の中立説について扱います。これらの力の下での単一遺伝子座の動態を扱い、それらが摂動する平衡の基準線はハーディ・ワインバーグの法則の下でカバーされます。

Core questions

• 自然選択はどのように対立遺伝子頻度を変化させ、その強さは適応度によってどのように定量化されますか？
• なぜ遺伝的浮動は小さな個体群でより強く、有効個体群サイズとは何ですか？
• 突然変異-選択平衡はどのようにして有害対立遺伝子を低頻度に維持しますか？
• 中立説はほとんどの分子変異について何を主張していますか？

Key concepts

• 新しい対立遺伝子の源としての突然変異
• 適応度、選択係数、および選択の様式
• 遺伝的浮動と有効個体群サイズ
• 創始者効果と個体群のボトルネック
• 突然変異-選択平衡と中立説

Mechanisms

選択は、遺伝子型に関連する生存と生殖の差によって作用し、大規模な個体群では決定論的に頻度をシフトさせます。浮動は、配偶子のランダムなサンプリングを通じて作用し、その分散は有効個体群サイズに反比例します。突然変異は継続的に変異を再生し、突然変異の入力と選択的除去のバランスが有害対立遺伝子の平衡頻度を決定します。

Clinical relevance

これらの力は、なぜ一部の有害対立遺伝子がヒト集団に存続するのか、なぜ孤立した集団や最近創設された集団で特定の疾患対立遺伝子の頻度が高くなるのか、そして病原体や癌が選択圧の下でどのように耐性を進化させるのかを説明します。

History

フィッシャー、ライト、ホールデンは1920年代と1930年代に選択と浮動の数学的基礎を築きました。ライトは浮動とシフトバランス理論を強調し、木村の中立説は1960年代と1970年代に、ほとんどの分子変異は選択的に中立であり、浮動によって支配されると主張し、永続的な議論を巻き起こしました。

Debates

選択と中立的浮動の相対的な役割

中立主義者-選択主義者論争は、ほとんどの分子変異が実質的に中立であり、主に浮動によって形成されるのか、それとも選択がゲノムを遍く形成するのかを問いかけます。現代のゲノムデータは、どちらかの極端ではなく、微妙な混合を支持しています。

Key figures

• Ronald Fisher
• Sewall Wright
• Motoo Kimura
• J. B. S. Haldane

Seminal works

• fisher1930
• kimura1983

Frequently asked questions

自然選択と遺伝的浮動の違いは何ですか？

自然選択は、遺伝子型が生存と生殖にどのように影響するかに応じて対立遺伝子頻度を系統的に変化させますが、遺伝的浮動は、どの個体が繁殖するかという偶然のサンプリングを通じてそれらをランダムに変化させ、この効果は小さな個体群で最も強くなります。

有効個体群サイズとは何ですか？

これは、実際の個体群と同じ量の遺伝的浮動を経験する理想化された個体群のサイズです。性比の不均衡、家族サイズの変動、および過去のボトルネックのため、通常は実際の個体数よりも小さくなります。