Dòng gen và Di cư

Dòng gen là sự dịch chuyển alen từ quần thể này sang quần thể khác thông qua sự di chuyển và sinh sản của các cá thể di cư. Bằng cách đưa các alen từ bên ngoài vào, dòng gen có xu hướng làm cho các quần thể có liên hệ trở nên tương đồng về mặt di truyền hơn và chống lại sự phân hóa do trôi dạt di truyền và chọn lọc cục bộ tạo ra.

Definition

Dòng gen (hay di cư) là sự di chuyển của các alen giữa các quần thể xảy ra khi các cá thể hoặc giao tử của chúng di chuyển từ quần thể này sang quần thể khác và sinh sản, làm thay đổi tần số alen của quần thể nhận theo hướng của quần thể nguồn.

Scope

Mục này đề cập đến cách di cư di chuyển các alen giữa các quần thể, hiệu ứng đồng nhất hóa của dòng gen đối với tần số alen, vai trò của nó như một đối trọng với trôi dạt di truyền và chọn lọc, và cách tóm tắt sự phân hóa quần thể. Đây là một chủ đề khái niệm và phương pháp luận trong di truyền học quần thể, không phải là hướng dẫn lâm sàng.

Core questions

• Sự di chuyển của các cá thể làm thay đổi tần số alen trong các quần thể có liên hệ như thế nào?
• Dòng gen chống lại sự phân hóa do trôi dạt di truyền và chọn lọc cục bộ gây ra như thế nào?
• Mức độ phân hóa giữa các quần thể được đo lường như thế nào?

Key concepts

• Di cư của các cá thể
• Chuyển alen giữa các quần thể
• Đồng nhất hóa tần số alen
• Cân bằng di cư-trôi dạt
• Cô lập theo khoảng cách
• Phân hóa quần thể (FST)
• Pha trộn

Key theories

Cân bằng di cư-trôi dạt và cô lập theo khoảng cách

Sewall Wright đã mô tả cách dòng gen đồng nhất hóa các quần thể trong khi trôi dạt di truyền làm phân hóa chúng, và chỉ ra rằng sự phân tán hạn chế tạo ra một mô hình cô lập theo khoảng cách trong đó các quần thể gần nhau tương đồng về mặt di truyền hơn các quần thể ở xa.

Mechanisms

Khi những người di cư di chuyển vào một quần thể nhận và sinh sản, họ đóng góp các alen của mình vào vốn gen của quần thể đó, làm dịch chuyển tần số alen của quần thể đó theo hướng của quần thể nguồn. Ngay cả sự di cư khiêm tốn, lặp đi lặp lại cũng là một lực đồng nhất hóa mạnh mẽ: nó chống lại sự phân hóa mà trôi dạt di truyền và chọn lọc biến đổi cục bộ sẽ tạo ra, do đó cấu trúc di truyền quan sát được giữa các quần thể phản ánh sự cân bằng giữa dòng gen và các lực đa dạng hóa này. Sự phân hóa kết quả thường được tóm tắt bằng chỉ số cố định FST, định lượng cách thức phương sai tần số alen được phân chia giữa các quần thể so với tổng thể.

Clinical relevance

Sự di cư và pha trộn trong lịch sử đã định hình cách các alen gây bệnh được phân bố trong các quần thể người và là cơ sở cho tổ tiên pha trộn của nhiều cá thể, điều này có liên quan đến việc lựa chọn các quần thể tham chiếu thích hợp khi diễn giải biến thể di truyền. Nó mô tả cách biến thể được phân bố và không phải là cơ sở cho các quyết định chẩn đoán hoặc điều trị cá nhân.

Epidemiology

Các mô hình di cư và pha trộn của con người đã làm lan truyền một số alen qua các khu vực và tạo ra các quần thể có tổ tiên hỗn hợp, do đó tần số alen thường thay đổi theo các gradient địa lý hơn là trong các nhóm có ranh giới rõ ràng.

History

Sewall Wright đã giới thiệu di cư như một trong những lực tiến hóa chính vào những năm 1930 và, trong công trình cô lập theo khoảng cách năm 1943 của ông, đã chính thức hóa cách thức phân tán hạn chế cấu trúc quần thể theo địa lý. Chỉ số cố định mà ông phát triển đã trở thành cách tiêu chuẩn để đo lường sự phân hóa, và các đánh giá hiện đại đã tinh chỉnh định nghĩa, ước tính và diễn giải của nó.

Debates

Chỉ số cố định FST nên được định nghĩa và diễn giải như thế nào?

FST có một số định nghĩa và ước tính liên quan, và việc diễn giải nó phụ thuộc vào các giả định về lịch sử quần thể; các nhà bình luận nhấn mạnh rằng một chỉ số duy nhất có thể gộp chung các quá trình nhân khẩu học khác nhau.

Key figures

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

Seminal works

• wright-1943
• holsinger-weir-2009

Frequently asked questions

Dòng gen có tác động gì đến sự khác biệt giữa các quần thể?

Nó có xu hướng làm giảm sự khác biệt: bằng cách chuyển các alen từ quần thể này sang quần thể khác, dòng gen làm cho các quần thể có liên hệ trở nên tương đồng về mặt di truyền hơn và chống lại sự phân kỳ do trôi dạt di truyền và chọn lọc cục bộ gây ra.

Chỉ số cố định FST đo lường điều gì?

Nó tóm tắt cách biến thể di truyền được phân chia giữa các quần thể so với tổng thể, lập chỉ mục mức độ phân hóa giữa chúng; giá trị thấp cho thấy các quần thể tương đồng về mặt di truyền và giá trị cao cho thấy sự phân hóa mạnh mẽ.