Genetisk varians

Ronald Fisher 1913

Genetisk varians är ett begrepp som beskrivs av den engelske biologen och statistikern Ronald Fisher i hans grundläggande teorem om naturligt urval . I sin bok från 1930, The Genetical Theory of Natural Selection, postulerar Fisher att förändringshastigheten för biologisk kondition kan beräknas genom den genetiska variansen i själva konditionen. Fisher försökte ge en statistisk formel om hur förändringen av konditionen i en population kan hänföras till förändringar i allelfrekvensen . Fisher gjorde inga restriktiva antaganden i sin formel angående konditionsparametrar, kompisval eller antalet inblandade alleler och loci .

Definition

Fenotypisk varians, kombinerar vanligtvis genotypvariansen med miljövariansen. Genetisk varians har tre huvudkomponenter: den additiv genetiska variansen, dominansvariansen och epistatisk varians.

Additiv genetisk varians innebär nedärvning av en viss allel från din förälder och denna allelens oberoende effekt på den specifika fenotypen, vilket kommer att orsaka fenotypens avvikelse från den genomsnittliga fenotypen. Dominans genetisk varians hänvisar till fenotypavvikelsen orsakad av interaktioner mellan alternativa alleler som kontrollerar en egenskap på ett specifikt lokus. Epistatisk varians innebär en interaktion mellan olika alleler i olika loci.

Ärftlighet

Ärftlighet avser hur mycket av den fenotypiska variansen som beror på varians i genetiska faktorer. Vanligtvis efter att vi vet den totala mängden genetisk varians som är ansvarig för en egenskap, kan vi beräkna egenskapens ärftlighet. Ärftlighet kan användas som en viktig prediktor för att utvärdera om en population kan svara på artificiellt eller naturligt urval.

Broad-sense hereitability, H ² = V _G /V _P , Involverar andelen fenotypisk variation på grund av effekterna av additiv, dominans och epistatisk varians. Narrow-sense hereitability, h ² = VA _/ V _P , avser andelen fenotypisk variation som beror på additiva genetiska värden (VA ₎ .

Kvantitativ formel

Den fenotypiska variansen (V _P ) i en population påverkas av genetisk varians (V _G ) och miljökällor (V _E )

V _P = V _G + V _E

Den totala mängden genetisk varians kan delas in i flera grupper, inklusive additiv varians (VA ₎ , dominansvarians (VD ₎ och epistatisk varians (VI ₎ .

V _G = V _A + V _D + V _I

Mätmetod

1. Traditionellt använder man härstamningsdata hos människor, växter och boskapsarter för att uppskatta additiv genetisk varians.

2. Använda en enkelnukleotidpolymorfismer ( SNP ) regressionsmetod för att kvantifiera bidraget av additiv, dominans och präglingsvarians till den totala genetiska variansen.

3. Genetisk varians–kovarians (G) matriser sammanfattar bekvämt de genetiska sambanden mellan en svit av egenskaper och är en central parameter i bestämningen av det multivariata svaret på selektion.

Forskningsexempel

1. Fördelningen av genetisk varians över fenotypiskt utrymme och svaret på selektion.

Förstå hur empirisk spektralfördelning av G förutsäger svaret på selektion över fenotypiskt utrymme. Speciellt egenskaperskombinationer som bildar ett nästan noll genetiskt delrum med liten genetisk varians svarar endast inkonsekvent på selektion. De anger ett ramverk för att förstå hur den empiriska spektralfördelningen av G kan skilja sig från de slumpmässiga förväntningar som har utvecklats under slumpmatristeori (RMT). Använda en datamängd som innehåller ett stort antal genuttrycksegenskaper.

2. Jämföra uppskattningar av genetisk varians mellan olika relationsmodeller .

I denna forskning använder forskarna de olika relationsmodellerna för att jämföra uppskattningar av genetiska varianskomponenter och ärftligheten. Olika modeller kan dock ge olika uppskattningar av genetiska varianser. De fann att förväntade genetiska varianser vanligtvis är lika med den uppskattade variansen gånger en statistik, Dk, och för de mest typiska modellerna av relationer är Dk nära 1, vilket betyder att de flesta av dessa modeller kan användas för att uppskatta den genetiska variansen.

3. Uppskattning av additiv, dominans och intryck av genetisk varians med hjälp av genomiska data

Utvecklingen av singelnukleotidpolymorfismer (SNP) kartläggning hjälper till att utforska den genetiska variationen av komplexa egenskaper vid individuella loci. Forskare kan kvantifiera bidraget av additiv, dominans och präglingsvarians till den totala genetiska variansen genom att använda en SNP-regressionsmetod.

^ Crow, JF (2002). "Perspektiv: Här är till Fisher, additiv genetisk varians och det grundläggande teoremet om naturligt urval". Evolution . 56 (7): 1313–6. doi : 10.1554/0014-3820(2002)056[1313:phstfa]2.0.co;2 . PMID 12206233 . S2CID 198157405 .
^ Fishers grundläggande sats om naturligt urval Revisited av Sabin Lessard
^ MONNAHAN, PJ; KELLY, JK. Epistas är en viktig determinant för den additiv genetiska variansen i Mimulus guttatus. PLoS Genetik . 11, 5, 1-21, maj 2015. ISSN 1553-7390
^ Byers, D. (2008) Komponenter av fenotypisk varians. Naturpedagogik 1(1):161
^ Byers, D. (2008) Komponenter av fenotypisk varians. Naturutbildning 1(1)
^ Hill, WG, et al. Data och teori pekar på huvudsakligen additiv genetisk varians för komplexa egenskaper . PLoS Genetics 4 , e1000008 (2008)
^ Falconer, DS, & Mackay, TCF Introduktion till kvantitativ genetik (London, Longman, 1996)
^ Lynch, M., & Walsh, B. Genetik och analys av kvantitativa egenskaper (Sunderland, MA, Sinauer Associates, 1998)
^ Byers, D. (2008) Componentsof fenotypic varians. Naturpedagogik 1(1):161
^ Slag, MW; McGuigan, K. (2015). "Fördelningen av genetisk varians över fenotypiskt utrymme och svaret på urval". Molekylär ekologi . 24 (9): 2056–2072. doi : 10.1111/mec.13023 . PMID 25438617 . S2CID 2242258 .
^ Lande, R (1979). "Kvantitativ genetisk analys av multivariat evolution, tillämpad på allometri av hjärn-kroppsstorlek". Evolution . 33 (1): 402–416. doi : 10.2307/2407630 . JSTOR 2407630 . PMID 28568194 .
^ SLAG, MW; MCGUIGAN, K. Fördelningen av genetisk varians över fenotypiskt utrymme och svaret på urval. Molekylär ekologi . 9, 2056, 2015. ISSN 0962-1083
^ Legarra, Andres (2016). "Jämföra uppskattningar av genetisk varians mellan olika relationsmodeller" . Teoretisk populationsbiologi . 107 : 26–30. doi : 10.1016/j.tpb.2015.08.005 . PMID 26341159 .
^ Lopes, Marcos S., et al. "Uppskattning av additiv, dominans och intryck av genetisk varians med hjälp av genomiska data." G3: Gener| Genom| Genetics 5.12 (2015): 2629-2637.

externa länkar

[1] Crow, JF (2002). "Perspektiv: Här är till Fisher, additiv genetisk varians och det grundläggande teoremet om naturligt urval". Evolution . 56 (7): 1313–6. doi : 10.1554/0014-3820(2002)056[1313:phstfa]2.0.co;2 . PMID 12206233 . S2CID 198157405 .

[2] Fishers grundläggande sats om naturligt urval Revisited av Sabin Lessard

[3] MONNAHAN, PJ; KELLY, JK. Epistas är en viktig determinant för den additiv genetiska variansen i Mimulus guttatus. PLoS Genetik . 11, 5, 1-21, maj 2015. ISSN 1553-7390

[4] Byers, D. (2008) Komponenter av fenotypisk varians. Naturpedagogik 1(1):161

[5] Byers, D. (2008) Komponenter av fenotypisk varians. Naturutbildning 1(1)

[6] Hill, WG, et al. Data och teori pekar på huvudsakligen additiv genetisk varians för komplexa egenskaper . PLoS Genetics 4 , e1000008 (2008)

[7] Falconer, DS, & Mackay, TCF Introduktion till kvantitativ genetik (London, Longman, 1996)

[8] Lynch, M., & Walsh, B. Genetik och analys av kvantitativa egenskaper (Sunderland, MA, Sinauer Associates, 1998)

[9] Byers, D. (2008) Componentsof fenotypic varians. Naturpedagogik 1(1):161

[10] Slag, MW; McGuigan, K. (2015). "Fördelningen av genetisk varians över fenotypiskt utrymme och svaret på urval". Molekylär ekologi . 24 (9): 2056–2072. doi : 10.1111/mec.13023 . PMID 25438617 . S2CID 2242258 .

[11] Lande, R (1979). "Kvantitativ genetisk analys av multivariat evolution, tillämpad på allometri av hjärn-kroppsstorlek". Evolution . 33 (1): 402–416. doi : 10.2307/2407630 . JSTOR 2407630 . PMID 28568194 .

[12] SLAG, MW; MCGUIGAN, K. Fördelningen av genetisk varians över fenotypiskt utrymme och svaret på urval. Molekylär ekologi . 9, 2056, 2015. ISSN 0962-1083

[13] Legarra, Andres (2016). "Jämföra uppskattningar av genetisk varians mellan olika relationsmodeller" . Teoretisk populationsbiologi . 107 : 26–30. doi : 10.1016/j.tpb.2015.08.005 . PMID 26341159 .

[14] Lopes, Marcos S., et al. "Uppskattning av additiv, dominans och intryck av genetisk varians med hjälp av genomiska data." G3: Gener| Genom| Genetics 5.12 (2015): 2629-2637.