Поток генов и миграция

Поток генов — это перенос аллелей из одной популяции в другую посредством перемещения и размножения мигрирующих особей. Внося аллели извне, поток генов имеет тенденцию делать связанные популяции генетически более похожими друг на друга и противодействует дифференциации, вызванной дрейфом и локальным отбором.

Definition

Поток генов (или миграция) — это перемещение аллелей между популяциями, которое происходит, когда особи или их гаметы перемещаются из одной популяции в другую и размножаются, изменяя частоты аллелей в популяции-реципиенте в сторону частот аллелей популяции-источника.

Scope

Статья охватывает вопросы перемещения аллелей между популяциями в результате миграции, гомогенизирующего эффекта потока генов на частоты аллелей, его роли в качестве противовеса дрейфу и отбору, а также способов обобщения дифференциации популяций. Это концептуальная и методологическая тема в рамках популяционной генетики, а не клиническое руководство.

Core questions

• Как перемещение особей изменяет частоты аллелей в связанных популяциях?
• Как поток генов противодействует дифференциации, вызванной дрейфом и локальным отбором?
• Как измеряется степень дифференциации между популяциями?

Key concepts

• Миграция особей
• Перенос аллелей между популяциями
• Гомогенизация частот аллелей
• Баланс миграции и дрейфа
• Изоляция по расстоянию
• Дифференциация популяций (FST)
• Смешение

Key theories

Баланс миграции и дрейфа и изоляция по расстоянию

Сьюэлл Райт описал, как поток генов гомогенизирует популяции, в то время как дрейф дифференцирует их, и показал, что ограниченное расселение приводит к картине изоляции по расстоянию, при которой близлежащие популяции генетически более похожи, чем отдаленные.

Mechanisms

Когда мигранты перемещаются в популяцию-реципиент и размножаются, они вносят свои аллели в ее генофонд, сдвигая частоты ее аллелей в сторону частот аллелей популяции-источника. Даже умеренная, повторяющаяся миграция является сильной гомогенизирующей силой: она противодействует дифференциации, которую в противном случае создавали бы дрейф и локально варьирующий отбор, поэтому генетическая структура, наблюдаемая среди популяций, отражает баланс между потоком генов и этими диверсифицирующими силами. Возникающая дифференциация обычно обобщается индексом фиксации FST, который количественно определяет, как дисперсия частот аллелей распределяется между популяциями относительно общей дисперсии.

Clinical relevance

Историческая миграция и смешение сформировали распределение аллелей заболеваний среди человеческих популяций и лежат в основе смешанного происхождения многих индивидуумов, что актуально для выбора соответствующих популяционных референсов при интерпретации генетической изменчивости. Это описывает, как распределяется изменчивость, и не является основанием для индивидуальных диагностических или лечебных решений.

Epidemiology

Модели миграции и смешения человека распространили некоторые аллели по регионам и привели к появлению популяций смешанного происхождения, поэтому частоты аллелей часто варьируют вдоль географических градиентов, а не в резко ограниченных группах.

History

Сьюэлл Райт ввел миграцию как одну из основных эволюционных сил в 1930-х годах и в своей работе 1943 года по изоляции по расстоянию формализовал, как ограниченное расселение структурирует популяции географически. Разработанный им индекс фиксации стал стандартным способом измерения дифференциации, а современные обзоры уточнили его определение, оценку и интерпретацию.

Debates

Как следует определять и интерпретировать индекс фиксации FST?

FST имеет несколько связанных определений и оценок, и его интерпретация зависит от предположений об истории популяции; комментаторы подчеркивают, что один индекс может объединять различные демографические процессы.

Key figures

• Sewall Wright
• Brian Charlesworth
• Bruce Weir
• Kent Holsinger

Seminal works

• wright-1943
• holsinger-weir-2009

Frequently asked questions

Какое влияние оказывает поток генов на различия между популяциями?

Он имеет тенденцию уменьшать их: перенося аллели из одной популяции в другую, поток генов делает связанные популяции генетически более похожими и противодействует расхождению, вызванному дрейфом и локальным отбором.

Что измеряет индекс фиксации FST?

Он обобщает, как генетическая изменчивость распределяется между популяциями относительно общей изменчивости, индексируя степень дифференциации между ними; низкие значения указывают на генетически схожие популяции, а высокие значения — на сильную дифференциацию.