ความหลากหลายของจีโนมและจีโนมิกส์ประชากร
ความหลากหลายของจีโนมและจีโนมิกส์ประชากรคือการศึกษาว่าลำดับดีเอ็นเอแตกต่างกันอย่างไรในแต่ละบุคคล และความแตกต่างเหล่านั้นมีการกระจายตัว ก่อร่าง และจัดโครงสร้างอย่างไรในประชากรต่างๆ โดยเชื่อมโยงรายการของความแปรผันทางพันธุกรรมที่พบในจีโนมเข้ากับแรงผลักดันทางวิวัฒนาการ ได้แก่ การกลายพันธุ์ การรวมกลุ่มใหม่ การเลื่อนลอย การคัดเลือก และการอพยพ ซึ่งสร้างและปรับเปลี่ยนความหลากหลายนั้นเมื่อเวลาผ่านไป
Definition
ความหลากหลายของจีโนมและจีโนมิกส์ประชากรคือสาขาหนึ่งของจีโนมิกส์ที่เกี่ยวข้องกับการจัดทำรายการ ความถี่ และการกระจายตัวของความแตกต่างของลำดับดีเอ็นเอในประชากร ซึ่งตีความผ่านแรงผลักดันทางพันธุกรรมของประชากรที่สร้างและรักษาสิ่งเหล่านี้ไว้
Scope
สาขานี้จะนำผู้อ่านไปสู่แนวคิดหลักที่เชื่อมโยงความหลากหลายทางพันธุกรรมของแต่ละบุคคลเข้ากับรูปแบบระดับประชากร: วิธีการอธิบายและจำแนกความแปรผัน วิธีการสรุปความถี่ของความแปรผัน วิธีที่ประชากรมนุษย์แตกต่างกันและมีโครงสร้างอย่างไร วิธีที่ข้อจำกัดทางวิวัฒนาการบ่งชี้ตำแหน่งที่มีความสำคัญในการทำงาน และวิธีการอนุมานบรรพบุรุษและการผสมผสานทางพันธุกรรม นี่คือภาพรวมเชิงอ้างอิงและให้ความรู้ของสาขาวิชาทางระเบียบวิธีและชีววิทยา ไม่ใช่แหล่งข้อมูลคำแนะนำทางคลินิก
Sub-topics
Core questions
- ความแปรผันของลำดับแบบใดที่มีอยู่ในจีโนม และจำแนกได้อย่างไร?
- ความถี่ของความแปรผันสรุปอย่างไรในประชากร?
- ความแปรผันทางพันธุกรรมมีโครงสร้างอย่างไรในประชากรมนุษย์?
- ข้อจำกัดทางวิวัฒนาการบ่งชี้ส่วนสำคัญของจีโนมที่มีความสำคัญในการทำงานได้อย่างไร?
- สามารถอนุมานบรรพบุรุษและการผสมผสานทางพันธุกรรมจากข้อมูลจีโนไทป์ได้อย่างไร?
Key concepts
- ความแปรผันแบบนิวคลีโอไทด์เดี่ยวและแบบโครงสร้าง
- ความถี่ของอัลลีลและจีโนไทป์
- ความหลากหลายของนิวคลีโอไทด์
- การเลื่อนลอยทางพันธุกรรมและขนาดประชากรที่มีประสิทธิภาพ
- โครงสร้างและการแบ่งชั้นของประชากร
- ข้อจำกัดทางวิวัฒนาการและการอนุรักษ์
- บรรพบุรุษและการผสมผสานทางพันธุกรรม
Key theories
- ทฤษฎีที่เป็นกลางของวิวัฒนาการระดับโมเลกุล
- ความแปรผันระดับโมเลกุลที่มีอยู่จำนวนมากเป็นกลางต่อการคัดเลือกหรือไม่ก็ใกล้เคียง โดยความถี่ของมันถูกควบคุมส่วนใหญ่โดยการกลายพันธุ์และการเลื่อนลอยทางพันธุกรรมมากกว่าการคัดเลือกเชิงบวก ซึ่งเป็นแบบจำลองว่างที่ใช้ทดสอบสัญญาณของการคัดเลือก
Mechanisms
ความแปรผันทางพันธุกรรมเกิดขึ้นจากการกลายพันธุ์และถูกจัดเรียงใหม่โดยการรวมกลุ่มใหม่ จากนั้นความถี่ของมันในประชากรจะเปลี่ยนแปลงไปผ่านการเลื่อนลอยทางพันธุกรรม การคัดเลือกโดยธรรมชาติ และการไหลของยีนระหว่างประชากร การจัดลำดับจีโนมทั้งหมดและเอ็กโซมทำให้สามารถจัดทำรายการความแปรผันนี้ได้โดยตรง และแผงอ้างอิงประชากร เช่น โครงการ 1000 Genomes Project อธิบายการกระจายตัวทั่วโลกของมัน ข้อมูลเดียวกันนี้สนับสนุนการอนุมานประวัติศาสตร์ประชากร โครงสร้างประชากร และการทำงานของการคัดเลือก เนื่องจากแต่ละแรงผลักดันจะทิ้งร่องรอยลักษณะเฉพาะไว้บนรูปแบบและความถี่ของความแปรผัน
Clinical relevance
ความรู้เกี่ยวกับความแปรผันปกติของมนุษย์และการกระจายตัวในประชากรเป็นพื้นฐานในการตีความผลการศึกษาจีโนมทางการแพทย์ ตัวอย่างเช่น ข้อมูลอ้างอิงความถี่อัลลีลช่วยแยกแยะความแปรผันที่ไม่เป็นอันตรายที่พบบ่อยออกจากความแปรผันของโรคที่หายาก และความตระหนักถึงโครงสร้างประชากรเป็นสิ่งจำเป็นในการตีความการศึกษาความสัมพันธ์ทางพันธุกรรมได้อย่างถูกต้อง สาขานี้อธิบายว่าความแปรผันดังกล่าวมีลักษณะอย่างไร และไม่ใช่พื้นฐานสำหรับการวินิจฉัยหรือการตัดสินใจในการรักษาของแต่ละบุคคล
Evidence & guidelines
แกนหลักเชิงประจักษ์ของสาขานี้คือแหล่งข้อมูลอ้างอิงประชากรขนาดใหญ่ ซึ่งเป็นตัวอย่างโดยโครงการ 1000 Genomes Project ที่เป็นแหล่งอ้างอิงระดับโลกสำหรับความแปรผันทางพันธุกรรมของมนุษย์ และโดยการวิเคราะห์ทางประชากรศาสตร์ของการแบ่งปันอัลลีลที่หายากในประชากรต่างๆ การทบทวนระเบียบวิธีของการระบุความแปรผันและจีโนไทป์จากข้อมูลการจัดลำดับ ควบคู่ไปกับตำราพันธุศาสตร์ประชากรแบบคลาสสิก เป็นกรอบในการสร้างและตีความแหล่งข้อมูลเหล่านี้
History
พันธุศาสตร์ประชากรก่อตั้งขึ้นในช่วงต้นศตวรรษที่ 20 จากผลงานทางทฤษฎีของ Fisher, Haldane และ Wright และได้รับการปรับเปลี่ยนในช่วงกลางศตวรรษโดยการถกเถียงเกี่ยวกับทฤษฎีโมเลกุลและทฤษฎีที่เป็นกลาง การมาถึงของการจัดลำดับดีเอ็นเอขนาดใหญ่ได้เปลี่ยนสาขาวิชานี้ให้เป็นสาขาวิชาที่อุดมด้วยข้อมูลและครอบคลุมทั้งจีโนม โดยมีโครงการอ้างอิงระหว่างประเทศที่จัดทำรายการความแปรผันในประชากรจำนวนมาก และช่วยให้สามารถศึกษาความหลากหลายทางพันธุกรรมของมนุษย์ได้โดยตรง
Key figures
- Motoo Kimura
- Masatoshi Nei
- Richard Lewontin
- Daniel Hartl
- Andrew Clark
Related topics
Seminal works
- 1000g-2015
- gravel-2011
- hartl-clark-2007
Frequently asked questions
- จีโนมิกส์ประชากรแตกต่างจากพันธุศาสตร์ประชากรแบบคลาสสิกอย่างไร?
- พันธุศาสตร์ประชากรแบบคลาสสิกสร้างทฤษฎีเกี่ยวกับว่าความถี่ของอัลลีลเปลี่ยนแปลงไปอย่างไรภายใต้การกลายพันธุ์ การเลื่อนลอย การคัดเลือก และการอพยพ; จีโนมิกส์ประชากรนำทฤษฎีนั้นไปใช้กับข้อมูลลำดับทั่วทั้งจีโนม โดยระบุลักษณะความแปรผันทั่วทั้งจีโนมและในประชากรจำนวนมากพร้อมกัน
- เหตุใดการจัดทำรายการความแปรผันปกติจึงมีความสำคัญทางการแพทย์?
- รายการอ้างอิงของความแปรผันปกติของมนุษย์เป็นพื้นฐานในการตัดสินความแปรผันของโรคที่อาจเกิดขึ้น: ความแปรผันที่พบบ่อยในประชากรที่มีสุขภาพดีไม่น่าจะทำให้เกิดความผิดปกติร้ายแรงที่หายาก ดังนั้นข้อมูลความถี่ของประชากรจึงเป็นหัวใจสำคัญในการตีความความแปรผัน