Evrimin Kantitatif Genetiği
Kantitatif genetik, birçok gen tarafından kontrol edilen sürekli özelliklerin kalıtımını ve evrimini inceler, bu tür özelliklerin seçilime nasıl yanıt vereceğini tahmin eder.
Tanım
Kantitatif genetik, sürekli olarak değişen ve birçok lokus ile çevreden etkilenen özellikleri inceleyen genetik dalıdır. Fenotipik varyasyonu istatistiksel olarak modeller, popülasyonların seçilime yanıtını tahmin etmek için onu bileşenlere ayırır.
Kapsam
Bu konu, fenotipik varyansın genetik ve çevresel bileşenlere ayrıştırılmasını, kalıtım (heritability) ve aditif genetik varyans kavramlarını, seçilim yanıtını tahmin etmek için yetiştirici denklemini (breeder's equation), özellikler arasındaki genetik korelasyonları ve özellik gruplarının evrimini tanımlayan çok değişkenli çerçeveyi kapsamaktadır.
Temel sorular
- Fenotipik varyans aditif genetik, dominantlık ve çevresel bileşenlere nasıl ayrıştırılır?
- Kalıtım (heritability) neyi ölçer ve nasıl tahmin edilir?
- Yetiştirici denklemi, bir özelliğin seçilime yanıtını nasıl tahmin eder?
- Genetik korelasyonlar ve ödünleşimler (trade-offs), birden fazla özelliğin ortak evrimini nasıl şekillendirir?
Temel kuramlar
- Yetiştirici denklemi
- Kantitatif bir özelliğin seçilime yanıtı, dar anlamda kalıtımının seçilim diferansiyeli ile çarpımına eşittir ve kalıtsal varyansı evrimsel değişim hızıyla ilişkilendirir.
- Çok değişkenli evrim ve G matrisi
- Özellikler genetik olarak korele olduğundan, seçilime verdikleri ortak yanıt, evrimi en güçlü seçilim yönünden saptırabilen aditif genetik varyans-kovaryans matrisi tarafından yönetilir.
Mekanizmalar
Fenotipik varyans, aditif, dominantlık ve etkileşim genetik varyanslarına ek olarak çevresel varyansa ayrıştırılmaktadır. Dar anlamda kalıtım (narrow-sense heritability), aditif genetik varyansın toplam fenotipik varyansa oranıdır ve yavruların ebeveynlerine ne kadar sadık bir şekilde benzeyeceğini belirler. Yetiştirici denklemi, kalıtım ve seçilim diferansiyelinden bir özelliğin ortalama değerindeki nesil başına değişimi tahmin etmektedir. Birden fazla özellik için, genetik varyans-kovaryans matrisi, seçilim gradyanları vektörü ile birleşerek çok değişkenli evrimi tahmin eder, bu nedenle genetik korelasyonlar ve pleiotropi adaptasyonu kısıtlayabilir veya yeniden yönlendirebilir.
Klinik önem
Kantitatif-genetik yöntemler, karmaşık insan özelliklerinin ve hastalık riskinin kalıtımını tahmin etmekte, hayvan ve bitki ıslahında genomik tahmine temel oluşturmakta ve poligenik skorların yorumlanmasına bilgi sağlamaktadır.
Tarihçe
Fisher'ın 1918 tarihli makalesi, sürekli varyasyonu Mendel kalıtımıyla uzlaştırarak kantitatif genetiğin temelini atmıştır. Alan, yüzyıl ortasındaki kalıtım ve seçilim yanıtı üzerine yapılan çalışmalarla olgunlaşmış ve 1980'lerde Lande ve Arnold'un çok değişkenli çerçevesiyle evrimsel biyoloji için sentezlenmiştir.
Tartışmalar
- Genetik varyans-kovaryans matrisi ne kadar kararlıdır?
- G matrisinin evrimsel zaman boyunca uzun vadeli özellik evrimini tahmin edebilecek kadar sabit kalıp kalmadığı veya alel frekansları değiştikçe kayıp kaymadığı açık bir sorudur.
Öne çıkan isimler
- Ronald A. Fisher
- Sewall Wright
- Douglas Falconer
İlgili konular
Temel eserler
- falconerMackay1996
- futuyma2017
- saetreRavinet2019
Sıkça sorulan sorular
- 0.5'lik bir kalıtım (heritability) ne anlama gelir?
- Bu, o popülasyonda ve çevredeki o özelliğe ait fenotipik varyasyonun yaklaşık yarısının bireyler arasındaki aditif genetik farklılıklardan kaynaklandığı anlamına gelir; bu bir popülasyon istatistiğidir, bir bireyin özelliği değildir.
- Özellikler seçilim yönünün tersine evrilebilir mi?
- Evet. Genetik korelasyonlar nedeniyle, bir özellik, daha güçlü seçilim altındaki diğer özelliklerle genetik olarak korele olduğunda, doğrudan üzerinde etkili olan seçilimin tersi yönde değişebilir.