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与泰诺会面

在几天前的以下评论中,有人对由于土著人口的消失而导致的遗传多样性减少表示关切。 我的回答很卑鄙 这取决于。 这里的问题是这种消失是由于同化还是灭绝。 如果一个给定的种群被遗传吸收到另一个种群中,则显然,它们的遗传多样性将基本得到维持。 消失的是特定的基因型,即基因对的组合,这对于给定的群体而言是独特的。 这是核心的相同动力 “消失的金发基因” 模因。 除非在基因座上选择编码或倾向于金发的基因座,否则“基因”就不会存在。 相反,这里的隐含问题是金发碧眼的人与非金发碧眼的人通婚,如果遗传变异具有隐性表达,那么性状的频率就会降低。 “金发基因座”具有高度纯合性的种群以非常特殊的方式与众不同,但与没有表现出相同趋势的其他种群相比,它们或多或少地具有“多样性”。

一个玩具的例子就足够了。 取两个总体A和B,以及一个基因座1,以及两个变体X和x。 假设两个种群的大小相同。 在基因座1处,种群A为100%X,种群B为100%x。 在二倍体情况下,人口A中的所有个体均为XX,而人口B中的所有个体均为xx。 当您加上A + B时​​,X的频率为0.5,x的频率为0.5(因为两个总体的大小是平衡的)。

 

现在,设想一个场景,其中人口A中的所有个人与人口B中的某人配对(假定两个人口中的性别平衡)。 在第一代F1中,所有后代都将是杂合子Xx(杂种)。 与上一代一样,X和x的频率仍为0.5。 但是,由于所有个体都是杂合子,因此现在没有一个个体能够反映父母群体的基因型。 在等位基因,特定的遗传变异水平上,您具有相同的多样性(基因座1处的X和x)。 但是在基因型水平上有很大的变化。 不再存在两种基因型(XX和xx),但是种群(Xy)中已经固定了一种新的基因型。


新颖的组合

最后,在F2代中,F1的后代 哈迪·温伯格 会重新声明自己。 由于p,25%的基因型将是XX,25%xx和50%Xx。2 + 2pq + q2 =1。在这种情况下,亲本和F1代在基因型上的某些区别是显而易见的,但是亲本和F1状态在等位基因意义上的多样性保持不变,X = 0.5和x = 0.5。 观察一下,如果您正在研究基因型多样性,那么F2代实际上比亲代更多样化(因为Xy是不同的基因型)。 换句话说,以某些方式,各种不同种群的聚集可以通过产生新颖的组合来增加多样性。

这并不是要否认,就特定群体的独特性而言,一种非常特殊的历史偶然性形式的多样性今天受到了威胁。 这就是为什么重要的是 人均国内生产总值 布希曼(Bushmen),卡拉什(Kalash)和P格米人(Pygmies)等受威胁的团体超载了。 这些人口可能很快就会被同化,并且同化将使提取历史上非常重要的信息变得更加困难,这些信息将使我们了解人类的过去。

但是另一个问题是灭绝而不是同化。 这不会消除很多遗传变异吗? 也许。 实际上,几年前,我曾考虑过这个问题 星际迷航 重启。 如果您还没有看过电影,那么接下来还有一个重要的破坏者。 因此基本上,大约有10,000名火神在他们的星球毁灭中幸存了下来。 从文化上讲,保存是相当不错的,因为保存了作为文化存放地的瓦肯人长者。 这样,完全血肉的瓦肯文化很容易从种族灭绝中重新出现。 另一方面,绝大多数的瓦肯人死亡。 这些人口瓶颈不是遗传灾难吗? 这取决于。 如果幸存的火神在遗传上是一个相对随机的种群,那么就遗传多样性而言,这场灾难并不是那么糟糕。

要弄清楚为什么,请考虑杂合性的统计信息。 这测量了整个人群中杂合子状态的程度,其中两个基因拷贝在一个基因座处不同。 它是遗传多样性的代理,因为更多的等位基因多样性会产生更多的杂合性。

由于随机遗传漂移(无突变)而导致的杂合性随时间的衰减可以像下面这样建模:

Ht = H0(1 – 1 /(2N))t

变量“ t”只是从初始时间起的生成时间。 H0指的是初始杂合度,而Ht只是在给定时间从该初始值开始的值。 N是有效人口规模。 此公式可用于对人口瓶颈进行建模。 瓦肯人的数量从数十亿减少到10,000,基本上是一个巨大的人口瓶颈。 您期望的杂合度降低将是:

高温=(1 – 1 /(2 * 10,000))1

Ht =初始值的0.99995。 基本上几乎没有。 为什么? 因为事实证明10,000人是一个相对较大的人口。 这具有一定的直观意义。 如果您的样本数量为10,000,并且具有代表性,那么样本方差就不会那么高。 如果您有无限数量的硬币翻转,所以前后比率为50:50,那么将其减少到10,000次翻转不会导致与50:50的偏差很大。

让我们看看在N的不同值下20代人口瓶颈的影响。x轴显示生成时间,而y轴显示保留的初始杂合度的比例。

这并不是要淡化瓶颈和人口统计随机性的影响。 相反,这表明种群遗传多样性相对抗拒数量暴跌。 小部落的灭绝是一个悲剧,但从遗传学上讲,这可能不是我们认为的那样大的问题。 即使在像布什曼这样具有大量遗传多样性的群体中,大部分这种多样性也有可能是 在非布什曼人中已经发现 人口。

图片来源:Ian Beatty和Lesley-Ann Brandt。

 

研究博客网站髓: 当涉及到像人类身高这样在很大程度上由生物学指定的特征的最终结果时,看起来似乎不仅仅是父母给您的基因很重要。 相反,它们的基因之间的关系也很重要。 它们在遗传上越不相似,您就可能越高(所有条件都相同)。

二烯 为我指出了一篇有趣的新论文 美国体质人类学杂志, 配偶之间的距离隔离及其对孩子身高增长的影响。 结果非常简单: 父母之间的距离越远,父母的身高就越高,尤其是在男性的情况下。 即使在控制了诸如社会经济地位之类的混杂因素之后,这些发现仍然是可靠的。 他们的解释? 杂种,是否通过 杂合子优势 或隐性有害等位基因的掩盖。

这篇论文简短而甜美,但第一个必须牢记在人类定量遗传学的模糊领域中进行此类研究的悠久历史。 这不是简单明了的分子遗传学论文,它像激光一样聚焦于一个基因座,并且机理问题很清楚也很明显。 我们正在谈论定量的连续性状,身高及其在人群中的变化情况。 我们还使用地理距离作为遗传距离的代理。 最后,当涉及到影响这些数量性状的参数时,存在许多混淆,本文将解决其中的一些问题。 换句话说,没有一个简单的解决方案可以解决自然界可能很纠结这一事实,在某些情况下比其他情况更是如此。

由于在这种统计遗传工作中必须精巧,因此必须始终谨慎对待以面值计算的结果。 我可以从中收集人类遗传学杂种优势等主题的历史,始终充满规范性的含义。 的创始人 冷泉港实验室, 查尔斯·达文波特,研究了1920年代初期与基因距离有关的各种交配产物的个体结果。 这是在他的书中总结的 牙买加的越野赛:

对三组牙买加农业成年人的定量研究:黑人,白人及其之间的杂种; 在所有发育阶段也有数百名儿童。 这些研究是形态,生理,心理,发育和优生方面的。 每个种族和性别相对于每个身体维度和许多基础的变异性都与形态特征一样变化。 在某些感官测试中,黑人优于白人。 在一些智力测验中发现了相反的情况。 一部分杂种在精神上不及黑人。 显然,黑人儿童从出生起就具有与白人儿童不同的身体比例。


由于担心20世纪初发生的人种错误,学者们强烈倾向于寻找数据以证实这一假设,即不同人类之间的混合会导致人类死亡。 分解抑郁. 与父母双方血统有关的特质值。 今天不是这样。 相反,我会说 现在至少在西方,这种偏向是相反的。 我的朋友Armand Leroi写道 认识世界上最完美的突变体 七年前。 根据阿曼德,谁是最完美的人? 她是 塞拉·莫汉(Saira Mohan),是印度,爱尔兰和法国血统的典范。 Armand得出结论:

如果有害突变夺走了我们的生命,那么当我们与亲戚结婚时,它们应该具有特殊的功效。 大多数新颖的突变至少部分是隐性的,近交应强调其负面影响。 许多奇怪的遗传病都来自巴基斯坦和沙特阿拉伯,那里有很强的表弟结婚传统。

相反,混合血统的人应该表现出隐藏隐性突变的好处。 我怀疑这就是塞拉·莫汉(Saira Mohan)的真实含义:一半旁遮普人,四分之一爱尔兰人,四分之一法国人,总让人愉悦。 她也是一个变种,但比我们大多数人都少。


Thandie Newton掩盖隐性等位基因

这完全符合全球精英的主导精神,即 泛滥症 与一组特定的世界后唯物主义模因的比对一致。 但是,正如我 指出阿曼德 在某些情况下 跨越 遗传背景之间的差异可能会带来有害的后果。 例如,特定于欧洲的 非洲裔美国人的等位基因 可能与该人群的主要非洲遗传背景有不良的适应性相互作用。 我在这里并不是在暗示科学是虚构的,是我们偏见和先入为主的观念的建构。 但是,占主导地位的文化叙事框架确实给我们解释科学带来了压力,而且在 需要一定程度的统计微妙性和个人直率的领域.

当然,现在我们可以 确切地看到 形成一种 个体在基因组水平上是突变的 Armand的假设实际上可以得到检验。 也就是说,我们可以看到在杂种来源的人群中实际上掩盖了多少有害的隐性等位基因。 至少这可能会堵塞我们的遗传背景如何在人类中相互作用的图片中的一个模糊点。

我在一篇关于婚姻距离和身高的论文的回顾中加入了一些科学史,并反思了当代价值观如何影响知识的产生和解释,因为文献中关于遗传距离和性状价值之间相关性的材料令人困惑。 结果是之间的婚姻 表弟似乎是冰岛最富饶的人。 这是因为遗传不相容性和隐性疾病表达之间的平衡吗? 也许答案就在于社会动态,只要来自相关血统的人更可能度过一段艰难的恋爱期? 这是冰岛的一项研究。 但是,当然,反对种族歧视和种族融合的少数人 道德/规范 理由将集中在文献中这一具体的积极的经验发现上。 现在,冰岛是许多人类遗传学研究的理想之选,因为它拥有出色的记录,并且在文化上是同质的。 但是到了最后 冰岛仍然是冰岛。

如今,波兰仍然是波兰。 我之所以这么说,是因为这项研究追踪了过去数千年来波兰的青年。 这是摘要:

杂种优势被认为是人类成长与发展的重要因素。 婚姻距离(父母出生地之间的距离)通常被认为是有利于杂种优势发生的因素,并且可以用作衡量其水平的一种近因。 这项研究的目的是评估由婚姻迁徙导致的预期杂种优势对后代身高的净影响,并控制父母双方的身高和社会经济地位(SES)。 分析了波兰OstrowiecŚwiętokrzyski年龄在2,675至2,603岁之间的6名男孩和18名女孩的身高测量值,以及他们父母的社会人口统计学数据。 父母中间高度计算为父母所报告身高的平均值。 分析表明,婚姻距离,父母中间身高和SES对男孩和女孩的身高都有显着影响。 婚姻距离的净影响在男孩中比女孩显着得多,而其他因素则显示出可比的影响。 婚姻距离似乎是影响后代身高的独立且重要的因素。 根据“按距离隔离”的假设,父母出生地之间的更大距离可能会增加杂合性,从而可能促进杂种优势。 我们建议这些条件可能会导致杂合子个体的生长代谢成本降低。

如您所知,高度是可遗传的。 这意味着发达国家人口中约80-90%的性状变异是由于基因变异所致。 即使在家庭中也有一定的道理。 高个子父母 往往会引起高个子的后代,尽管期望值有所不同。 换句话说,兄弟姐妹的身高有所不同,部分原因是环境因素,也部分是因为兄弟姐妹的遗传天赋不同于父母。 因此,天真地可以像这样建模:

身高〜遗传end赋+环境偶然性

遗传end赋是中亲价值的函数 标准偏差单位。 这意味着您需要将父母的标准偏差与性别控制的平均值进行平均。 让我们举一个具体的例子。 想象一下,一个5'8英寸的男性,一个5'7英寸的女性。 身高的标准偏差为〜3英寸,美国男性平均值为5'10英寸,女性平均值为5'4英寸。 这意味着,男性比平均值低了-2/3个标准差,而女性比平均值高了1个标准差。 这样,他们对后代的期望将比平均值高1/3个标准差(男性为5'11,女性为5'5)。 但是由于遗传学和环境性质的变化,后代的标准偏差实际上约为3英寸(例如,雄性在70'5至8'6之间的机率约为2%)。 还有一个现实情况是,由于环境因素无法遗传,后代应某种程度地回归到种群中,这意味着所有事物都是平等的,尽管在身高的情况下,后代的影响不是很大,因为它受到了遗传因素的影响。

几年前,我和自由派专家一起玩了这个游戏 梅根·麦克阿德(Megan McArdle)和彼得·苏德曼(Peter Suderman),他们宣布订婚。 梅根(Megan)和彼得(Peter)均为6'2。 我估计期望值是他们的任何儿子将是6英尺3.6英寸,任何女儿将是5英尺9.6英寸。 他们的儿子怎么可能比他们两个都高? 请记住,就性别而言,梅根的身高比彼得高得多。

现在,如果梅根·麦克阿德(Megan McArdle)和彼得·苏德曼(Peter Suderman)是全兄弟姐妹,那么对期望的改变将如何? (他们是 不能 全兄弟姐妹,这是一个思想实验!)在这一点上,即使您从未学习过大学遗传学,您也可能想知道计算两个全兄弟姐妹的后代身高的期望值是否有意义。 您非常了解,眼前还有更严重的遗传问题。 回到上面的关系,您可以像这样更新它:

身高〜遗传+赋+环境突发事件–乱伦减少

即使规定了后代的生存能力,任何一个全兄弟姐妹的孩子也将表现出Armand上面提到的所有问题。 父母可能会给后代带来任何潜在影响,但基因型的组合将带来极大的危害,因为近亲家具有相同的隐性遗传。 上面的论文提出了反作用,即远距离繁殖比基于中父母特征值所预期的结果要好。 在这个诉说中,身高是健康与发展的代名词。 对于人类而言,这在生物学上似乎是合理的。 与那些遗传上不相同的人结婚的人,由于杂合度提高而使其后代具有适应性。 因此,现在我们创建一个新的关系:

身高〜遗传end赋+环境偶然性+远亲繁殖的数量

在前现代社会中,个人倾向于与地理上接近的人结婚。 即使通常不进行表亲结婚,随着时间的流逝,村庄集群也会形成事实上的血缘关系网络。 在19世纪,尤其是20世纪,由于交通运输的便利,在欧洲,极端情况下的许多情况都已减弱。 LL卡瓦利-斯福尔扎(LL Cavalli-Sforza)在 意大利的血缘,近亲繁殖和遗传漂移。 现代道路导致该国山区的近亲繁殖急剧下降。 一些研究人员认为,这种转变导致欧洲人群的身高,智力和健康水平提高。

有了,这是一张不错的地图 康桑网:

回到本文,在控制了社会经济地位之后,他们发现:

1)婚姻距离的增加预示着身高比预期的要高,尤其是在男孩中。

2)在已经有相对较高的父母的男孩中,这种影响最为明显。

3)最后,父母之间的婚姻距离似乎与父母的身高更大有关!

最后一个实际上是可能根本没有理由诉诸杂种优势的可能原因。 这可能仅仅是移动性更高的高个子个体的选择性交配的功能。 在本文中,作者详细讨论了性选择,较高身高人士的流动性等问题。但是,无论出于何种原因,这恰好表明了对这类结果必须采取的谨慎态度。 例如,已知较高的个体似乎具有较高的智商,从而导致一些人断言控制身高和智商差异的基因必须相同(如果存在许多影响较小的基因座,则几乎可以肯定其中的某些基因)。 但是,事实证明,这种高度-智商的相关性在家庭中消失了(高个兄弟姐妹比矮个兄弟姐妹更聪明),这暗示这种相关性可能是分类交配的函数。

至于为什么可能存在性别差异,作者认为杂种优势可能出现在儿童发育弧的不同点。 女性的成熟速度比男性快。 可能是这样,性别是不同的。 但是我自己的偏好是,在我们提出一个进化故事之前,原始结果值得进行更深入和更广泛的考察(这在需要讨论的科学论文中是不可能的,但是我正在提出一个理想的知识生成和完善的世界!)。 从理论上讲,我们需要巩固经验。 波兰就是波兰,如果您浏览足够的数据集,将有数百万个可发布的相关性。 但是,我们生活在信息时代,所以我们最好通过它来进行筛选。 在本文结尾处,作者朝着一个方向发展,我认为将来可能会得出一些有趣的发现:

我们的研究和对结果的解释的一个可能的局限性可能来自以下事实:我们使用父母出生地之间的地理距离作为后代杂合性的唯一近似度量。 进一步的研究应侧重于更直接地检查个体的等位基因多样性及其对生理过程的影响。 特别令人感兴趣的是研究一般术语以及特定基因座的杂合度基础代谢率水平与个体杂合度之间的可能关系。 以前的研究似乎支持了这种建议,这些研究表明,静止时能量消耗的变化取决于大量的遗传成分(Bouchard等,1989; Bouchard和Tremblay,1990)和基因位点的异质性(Jacobson等, 2006; Loos等人,2007)。 在这方面进行更多的研究对于更好地和深入地了解智人的代谢和能量收支可能是至关重要的。

由于基因组学的进步,以及社会科学数据集的增加(感谢公司和政府),我希望我们能够摆脱在更多人类领域被我们的规范所误导的习惯遗传学不仅仅是研究孟德尔疾病! 那是一个希望。 我并不是说我会赌钱。

引文: SławomirKozieł,Dariusz P.Danel和MonikaZaręba(2011)。 配偶之间的距离隔离及其对儿童身高增长的影响美国自然人类学杂志: 10.1002 / ajpa.21482

图片来源: 卡罗琳·波纳德·乌西(Caroline Bonarde Ucci).

 

800像素-IMGP2147数字1得到一个 更多新闻 比-1,以及 杂合性 引起更多关注纯合性。 具体而言,后两者之间的区别非常简单。 在 二倍体 生物体基因一式两份。 如果等位基因相同,则它们是纯合的。 如果它们不同,则它们是杂合的。 性染色体可能是个例外,因为在 异配性 您通常只有一个基因的拷贝,因为其中一条染色体被截短了。 这就是为什么在男性中 X连锁隐性 与女性相比,这种特征的发生频率如此之高; 当您没有补偿性X染色体来掩盖一个等位基因的功能障碍时,隐性表达就无关紧要。

当然,隐性特征不仅是与性相关的特征的函数。 考虑 小头畸形,一种常染色体隐性遗传疾病。 要表现出这种特性,您需要两个有缺陷的基因拷贝,每个亲本一个。 换句话说,您表现出具有两个突变体拷贝的纯合基因型。 我怀疑纯合性,隐性常染色体疾病这一特别常见的情况是在专业界之外讨论较少的原因之一:整齐的医学和社会因素导致纯合性已经成为人们关注的焦点。 这 基因结构 与疾病的病因学以及家庭背景中的可能原因相比,这种特性的重要性没有引起人们的注意,这可能增加了风险的可能性,尤其是近亲繁殖的风险。 相反,杂合性通常不是那么灾难性的。 即使功能不是100%,也足够进行“政府工作”。 等位基因发生故障的有害后果被“野生型”优质复制品所掩盖。 例外是在诸如育种 混合动力时,杂合子优势可能会脱颖而出。 两个等位基因互补的细节在很大程度上影响了底线,而杂种优势的概念已经渗透到了公众中,更加了解杂合性。

研究博客网站 但是,纯合性在与隐性疾病有关的不幸情况下才引起人们的兴趣。 像杂合性一样,纯合性存在于我们基因组的黑桃中。 我的23andMe样本在我的SNP上的纯合子为67.6%(倾向于约500,000个碱基对,这些碱基对倾向于在人群中有广泛的变异),而Daniel MacArthur博士的结果显示他在他的SNP上纯合子为68.1%。 对于异族而言,这不是非典型的。 相比之下,父母是堂兄弟的人纯合子率高达72%。 这个很重要: 合子并不能简单地告诉您有关 两个等位基因(在本例中为碱基对)中,也可能会告诉您 降落 两个等位基因。 显然,这在碱基对水平上并不总是很清楚。 突变发生的频率很高,即使您携带两个较小的等位基因,也不一定能证明它们在血统(IBD)方面是相同的,或者 自合子 (只是一个术语,表示来自同一原始副本的等位基因的祖先)。 您需要寻找的是全基因组纯合模式,特别是“纯合运行”(ROH)。 这些是偏向纯合基因型的长序列。

220px-Morgan_crossover_1当您在脑海中概念化在二倍体性生物中生物复制过程中发生的基本动态时,ROH可以告诉您的有关个人(也许是人口)的信息变得更加清晰。 每个人都从每个父母那里获得一半的常染色体基因组。 尽管基因是抽象的,但复杂的因果序列的根部是映射到表型,性状的单个单元,但它们还是嵌入在DNA结构中的物理实体。 这个结构是一个物理序列,在这里您具有相邻的碱基对,它们的簇定义了基因,基因间区域,外显子,内含子,启动子等。换句话说, 分子遗传学。 沿着染色体的基因彼此之间的空间关系允许 连锁映射 几十年前,人们就已经知道DNA的生物物理底物对整个过程至关重要。 因此,等位基因的特定序列可以一起遗传,并形成一个等位基因。 单倍型。 在这些世代中,这些独特的等位基因在单倍型中的关联通过 重组,这是侵蚀染色体序列结构完整性的物理过程。

210px-Juan_de_Miranda_Carreno_002牢记这些基础,让我们来看一个具体的令人反感的例子。 想象一下,一位父亲浸渍了他的女儿。 为什么对我们如此排斥? 从结果的“基因之眼”的角度来看,父亲正在掩盖性繁殖之美,从而使个体之间的遗传变异得以混合和匹配。 口语上,女儿在基因上将占父亲的50%,女儿的子女和父亲在基因上将占父亲的75%。 从纯基因的角度来看,这可能是有利的,因为父亲越来越接近克隆自己, 但是我们都知道,这些人中“车辆”的故障率很高。 为什么? 近交导致纯合性的相对大量增加,因为通过下降而相同的染色体区段彼此配对。 我们知道,问题在于近交个体中很可能会出现许多讨厌的隐性疾病。

所有人类都携带大量有害等位基因。 其中一些可能会致命。 但是就像没有触发装置的炸弹一样,等位基因的功能性拷贝可以补充并掩盖突变体的种类,我们继续进行下去。 这些突变体中有许多是我们家庭特有的,其中一些甚至对我们自己而言都是私人的, 从头 使得每个人都具有独特遗传岛的突变(至少直到它们繁殖并传递其突变区别为止)。 因此,一个在乱伦行动中将自己的基因混合在一起的人可能会点燃导火索,从而使这些隐藏的恶意突变体将从隐性遗传畸形爆炸而走向成熟的疾病怪兽。

可以记录乱伦的一项统计数据是ROH; 自然地,当最近的IBD染色体片段的长区域彼此相邻时,您将具有很多纯合性,因为配对的等位基因是复制副本。 假设具有许多长ROH的个体可以生存并随着时间的推移繁殖,则这些大量的同质性将通过突变,重组以及近亲繁殖而被抹去。 乱伦仍然可以说是一场健康灾难,但是人们可以想象,随着时间的推移,进化变异的动力遗传引擎可以治愈这种损害。

而且不一定非得如此极端。 父女或兄弟姐妹的乱伦只是一个边界条件。 堂兄的婚姻并没有灾难性的, 英属巴基斯坦人 尽管遗传异常的发生率较高,这是明确的证据。 他们肯定比非巴基斯坦的英国人更适合进化,后者每个家庭最多只能繁殖4个孩子。 这些氏族将表现出更适度的ROH水平,因为 关系系数 表亲之间的亲戚只有1/8,而父母子女或全兄弟姐妹之间的亲戚只有1/2。

罗氏1左图是2008年的一篇论文 欧洲人的ROH。 特别是这些是Orcadians或部分Orcadians。 您应该在HGDP面板中熟悉的人群。 Orcadians是当地人 奥克尼群岛 就在苏格兰的北海岸。 尽管维京人,苏格兰人和皮克特人的起源有些不同,但由于岛上居民的隔离,他们已经发展出自己的遗传特征。 一个好的经验法则是,任何水域都是偶然基因流动的可怕障碍。 在y轴上,您可以看到给定个体基因组中ROH的总数。 我指着你 方法 如果您对在计算中指定的确切参数感到好奇。 ROH是在基因组窗口范围内评估的,自然可以改变其宽度,以及将特定区域注册为运行或不运行的严格性。 在x轴上是以碱基对表示的总长度。 您会看到ROH数量与序列的总基因组长度之间呈正相关。 由于非奥卡德人血统而在遗传上更加多样化的那些奥卡德人在其基因组中具有最低的纯合性。 那些近亲表亲结婚的产品最多。 但是请注意一个特殊的模式: 有个 曲线趋向于值。 在那些大概有很高的人 近交系数 仅基于ROH总数,ROH的总长度似乎超出了人们的预期。 为什么? 因为它们确实具有非常长的纯合性。 这正是我们从我之前描述的那种过程中所期望的,在这种过程中,长染色体序列被重组分解需要花很多代的时间。

在让您对欧洲纯合性的基因感到兴奋之前,让我们先进行更广泛的了解。 发表以上论文的一些研究人员也得出了一系列调查世界的结果。 纯合子的基因组运行记录种群历史和血缘关系:

人类基因组的特征在于许多纯合基因型的运行,其中从每个亲本继承相同的单倍型。 自从共同祖先以来,每次奔跑的时间部分决定于世代数:表亲婚姻的后代具有长期的纯合性(ROH),而许多较短的道与数十和数百代共同的祖先有关。 人口经历了广泛的人口历史,对血亲持有不同的文化态度。 在全球人口数据集中,通过对长短ROH进行全基因组分析,可以将此处抽样的主要土著人口分为四个主要类别,据推测,这些人口中的大多数具有以下特征:(a)最近的父母亲相关性(南方和西方)亚洲人); (b)数百至数千年前因长期孤立和有限的有效人口规模而产生的共同父母血统(N e),但近亲繁殖很少(大洋洲); (c)古代和近代父母之间的亲戚关系(美国原住民); (d)仅与大陆N相关的共同血统的背景水平 e(主要是城市欧洲人和东亚人;在撒哈拉以南非洲地区的农业工作者中最低),以及偶发的隐性近交个体。 此外,可以沿着代表该人口历史空间的轴定位个人。 因此,长期的纯合性是我们基因组在全球范围内普遍存在且未被重视的特征,它记录了过去的血缘关系和种群隔离,并提供了个人祖先人口史的独特记录。 单独的ROH措施还可以量化由多基因隐性效应引起的疾病风险。

他们的数据集包含HGDP样本人口,因此您自然拥有广泛的地理区域,例如非洲,欧洲,西亚,中亚/南亚,东亚,大洋洲和新世界。 ROH的模式有两个大的动态叠加在一起:“深厚的历史”人口过程,例如瓶颈和人口膨胀,以及我们周围看到的文化人类学模式,例如近亲氏族的表亲婚姻。 要找到前者,您需要仔细检查基因组。 相比之下,后者在基因组学上留下了很明显的体征,以很长的ROH以及隐性疾病簇的形式出现。

第一个数字显示了按人口划分的不同ROH长度的分布:

日记.pone.0013996.g001

这是带走的地方:

–大洋洲人的ROH较短,但是随着您增加ROH阈值的长度,他们一点也不例外

–新世界样本的ROH数量无论长度如何都保持不成比例的增长,尽管数量会随着长度阈值的增加而下降。 这是有道理的,人类基因组的长度是有限的,您只能拥有这么多非常长的ROH

–尽管西亚欧亚和中亚/南亚人口在最低类别中并不例外,但他们的ROHs似乎比其他欧亚或非洲人群更长。

–非洲人的ROH最少,尤其是在短期内

在详细评论这些模式之前,让我们快速查看下图。 它只看非洲人,但是 将样本分为猎人和农耕者。

日记.pone.0013996.g002

狩猎采集者比农耕者拥有更多,更长的ROH。 为什么? 答案在很大程度上也解释了地理格局: 更大的长期有效人口。 有效人口只是指在遗传上有助于下一代的人口比例。 小有效种群意味着由于样本方差增加而导致大量的遗传漂移,并趋于收敛 血缘。 如果您的部落足够小,您的表弟可能就是您唯一可以结婚的人。 正如我在上面提到的那样,这将产生较长的ROH,因为个体将通过同一祖先的多条血统下降,从而大大增加了自噬的可能性。 相同的过程可以解释为什么相对于除美洲印第安人以外的其他群体,西亚人和中亚/南亚人的长期LOH得以提高。 这是一张地图 康桑网:

全局颜色小

许多穆斯林社会实行表亲婚姻,许多穆斯林甚至认为这是 伊斯兰习俗(他与许多表亲结婚是他的表弟。奇怪的是,这些穆斯林并没有主张嫁给有钱的老寡妇也是穆斯林的习俗,尽管有些人确实认为嫁给几乎没有青春期的女孩很重要)。 此外,在印度,南部的许多印度教徒群体都进行近亲通婚,包括叔叔侄女通婚。 这一切现在都在发生,因此在许多家庭中会产生长ROH的特征。 最终数字将按选定的人群细分个体,其中y轴是ROH的数量,x轴是ROH的总长度:

日记.pone.0013996.g003

人口集代表更广泛的地理集群。 Karitiana来自亚马逊,Maneneka来自塞内加尔,Balochi来自巴基斯坦。 如果您不知道法语和日语的来源,请问您永远不要在此博客上发表评论。 请注意,一些法国人,曼登卡人和日本人偏离了主要人群。 这些是秘密近交的,也许他们的父母是表亲,或者他们的一些祖父母是表亲。 相比之下,Bal路支的ROH长度范围很广; 这是典型的人口,其中很大一部分人是表亲结婚的产物,但很多不是。 个人在父母之间会表现出预期的相关性差异很大的事实,这意味着他们自己的近交系数和基因组相关性(在这种情况下为ROH)也将有很大的差异。 相同的参数在Karitiana, 濒危民族 大概每个人都有一个小的“伙伴市场”。

那巴布亚人呢? 他们的族群很紧密,并且没有像亚马孙部落那样拥有ROH的总长度。 但是请记住,在第一个图中,他们有许多短ROH。 一个合理的解释是,巴布亚人经历了一个古老的瓶颈,并且从那里开始发展。 瓶颈增加了遗传漂移,因此产生了高度常见的单倍型区,这些区合在一起产生纯合。 但是随着时间的流逝,这些区块将通过突变和重组而瓦解。 那么,巴布亚的ROH只是过去人口统计事件的阴影,而Baloch中的ROH就是当前人口统计事件的证据。

罗氏2当您深入到南亚和中亚群体时,补编中清楚地说明了这两个平衡的现实。 从图中可以清楚地看出,ROH数量始终居高不下的人群是卡拉什(Kalash)。 这是有道理的。 卡拉什(Kalash)是一种遗传隔离株,因为它们传统上是在巴基斯坦偏远的奇特拉尔地区孤立的异教非穆斯林组织。 由于穆斯林无法加入他们的部落一千多年,基因流一直是单向的,因为卡拉什(Kalash)to依伊斯兰教并因此融入了更广阔的巴基斯坦社会。 相比之下,其他巴基斯坦集团的ROH总量差异很大。 样本中总长度和数量中ROH最小的个体是Baloch,Brahui和Makrani,以及在这些统计数据中具有最高值的个体! 尽管卡拉什(Kalash)在人口规模较小的压力下一直持续缓慢地下降,但the路支(Baloch),布拉威(Brahui)和马克拉尼(Makrani)受到近交氏族几代首次表亲婚姻的重击。 这些世代相传的婚姻迅速增加了ROH,因为第一代表亲在遗传上比在人类学上更紧密地联系在一起。

ro在前基因组时代,近交的计算很简单。 只看血统书。 由此得出近交系数。 关键是要记住,在计算中,祖先的总和之间的关系至关重要。 在美国,表亲之间的婚姻发生在通常与祖父母没有亲属关系的个人之间。 但是在其他社会中,祖父母的一代,也许是曾祖父母的一代,也可能是堂兄。 但家谱有局限性,可能会错过深厚的血统。 左图是我引用的第一篇论文的左图,显示了个人血统的比例关系,该关系在y轴上是通过基因组(ROH)方法计算的,在血统上是相同的,而在x轴上是传统方法的比例(谱系)。 两者之间存在明显的相关性,但观察到对最适合线以上的值略有偏差,并且y值高于x。 基因组学估计捕获了常规谱系范围之外的共同祖先!

这些模式的含义有两个方面:首先,回顾人类历史,其次,展望生物医学。 这里的ROH模式与Out of Africa的连续瓶颈模型大致相符。 来自非洲的人口越多,他们的ROH越短。 非洲人口中,由于长期有效人口规模较大,并且相对不受瓶颈过程的影响,它们所占的比例最少。 短期现象是近亲结婚模式,无论是有意识的和文化规范的(例如在穆斯林世界和南亚的部分地区),还是由于人口限制(如猎人与采集者之间的情况)。 由于在医学遗传学领域内隐性疾病的突出表现,这两个过程在一起是相关的。 很明显,ROH时间过长是近亲繁殖的迹象,因此个人对多种疾病的敏感性更高。 但是作者指出,许多短ROH的总和效应也可能是有问题的,特别是由于这些短基因可能共同构成许多种群基因组中ROH的优势。

到目前为止,我基本上已经提到了人口统计学的历史,以及它是如何通过基本中性和随机的过程塑造基因组的。 近交本身可以看作是超负荷漂移的一种形式,它是繁殖群体的长期有效种群 倒塌 本身。 但是自然选择呢? 我决定仔细研究一下 基因组解压缩 ROH。 他最长的区域之一位于2号染色体上,长度约为2 Mb,从位置134606441延伸到位置136593184。在23andMe中,有一个位置可能被解释为:136325116。 rs4988235 在23andMe数据文件中。 此SNP的变体 追踪欧洲人的乳糖酶持久性。 丹尼尔·麦克阿瑟(Daniel MacArthur)博士具有纯合子形式的乳糖酶持久性基因型。 我们是否在这种长ROH中看到了与乳糖酶持久性相关的长单倍型,由于自然选择,在过去10,000年中其频率迅速上升? 通常,本文中概述的参数可以满足人类历史的广泛需求,但是在图片边缘留有一些有趣的细节。

最后,让我们回到杂合与纯合。 我最近看了纪录片 “混血会更好吗?” 抛开明显的现实,这种程序反映了 时代精神 在那个时代(很明显,即使有相同的证据,维多利亚时代的科学家也可能制作了不同的纪录片),在接近尾声时,人们对人群和个人的ROH进行了比较。 该比较实际上是由研究小组完成的,该小组发表了我刚刚评论过的论文。 如果您跳到电影中只花38分钟,只是看他们会列出结果,但我会告诉您他们发现了什么。 他们比较了两个欧洲男人,一个南印度女人和一个父亲是英国人,母亲是尼日利亚人的男人。 欧洲人的纯合度水平符合预期; 在更高端。 这位南印度妇女的纯合子水平较低。 这是可以预料的,因为印度在泛欧范围内具有相对不同的遗传基因。 最后, 混合种族男性几乎没有纯合性可言。 首席调查员承认,在他测试和分析的5,000个人中,这是最极端的结果,因此他必须重新检查。 为什么? 三个因素:

–母亲是尼日利亚人,这是一个遗传多样性相对较高的人群

–父母之间的遗传距离相当高

–最后,由于该人是非洲人和欧洲人倾向于不同的所有基因座上的第一代杂种,因此他更有可能是杂合子

我让作者有最后的话:

长ROH是我们基因组的一个被忽略的特征,在这里我们证明了它在人类中普遍存在,并且与人口历史很好相关。 但是,从个人的背景来看,ROH只能是部分可预测的(由于继承的随机性)。 考虑到许多复杂疾病特征中存在隐性成分的证据,ROH不仅赋予人们对隐性孟德尔疾病的敏感性,而且还可能是常见复杂疾病未被充分认识的危险因素……它们将允许量化不同隐性遗传变异所产生的风险人口。

引文: Mirna Kirin,Ruth McQuillan,Christopher S.Franklin,Harry Campbell,Paul M.McKeigue和James F.Wilson(2010年)。 纯合子的基因组运行记录了人口历史和血缘关系PLoS ONE: 10.1371 / journal.pone.0013996

图片来源:Allison Stillwell

 
拉齐布汗
关于拉齐卜·汗

“我拥有生物学和生物化学学位,对遗传学,历史和哲学充满热情,虾是我最喜欢的食物。如果您想了解更多信息,请访问http://www.razib.com上的链接”