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有害阻力是适应的副作用
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髓: 进化是个草率的艺术家。 在创造力适应的焦点区域可以精确雕刻,但是在遗传景观的边缘,由于注意力不集中,可能会出现令人恐惧的现象。 换句话说,适应常常有不利之处。

几周前我 审阅了一篇论文 这表明 克罗恩病 可能是一个副作用 选择性扫描。 扫荡本身可能是由于适应欧洲农民转向以谷物为基础的饮食而造成的营养缺乏所致。 原因是偶然的基因组现实: 阳性选择的遗传变异体两侧是克罗恩氏病风险等位基因。 前者的适应性增益增量恰好大于后者所引起的递减幅度,导致适合和不适合变体的频率同时增加。 您不可能总是一无所有。

但这只是针对一个基因,尽管作者确实指出这可能是全基因组的特征。 中的新论文 PLoS遗传学 认为至少在某种程度上是这种情况。 人类基因组内有害突变的搭便车证据:



有害突变会降低自然种群的适应性,必须通过自然选择不断去除。 但是,一些有害的突变会意外地达到很高的频率。 发生这种情况的机制有很多,包括遗传或环境限制条件的变化。 在这里,我们调查这样的假设:由于与正选择位点的连锁,一些有害突变已频繁发生。 使用可能受到正面选择影响的整理区域集,我们发现搭便车和非搭便车区域中有害多态性的数量相似, 但与非搭便车地区相比,搭便车中有害多态性与中性多态性的比率更高。 计算机仿真和经验数据均表明,尽管搭便车消除了许多有害突变,但某些突变的频率有所增加。 与非搭便车地区相比,搭便车中与人类疾病相关突变的分布也发生了变化。 在一起,我们的结果提供了证据,即搭便车已经影响了人类中相关的有害突变的频率,这意味着有利和有害突变的进化动力学可能经常相互依赖。

要了解这里发生的情况,请记住,基因组由一系列碱基对组成。 其中一些碱基对编码基因,并且 有些不。 在前一类中,您具有可以更改且仍不会改变最终蛋白质产物的碱基,因此是“同义词”,而那些具有改变但会改变最终蛋白质产物的碱基也就是“非同义词”。 总的来说,同义替代通常是有选择的“中立”,换句话说,它们对适应性没有正面或负面的影响(尽管您可能知道其中一些非功能性区域具有一定的选择相关性)。 非同义的更改也可以是中性的,但它们也可能带来负面或正面的功能后果。 后果往往是负面的,并且非同义突变将从基因组中“纯化”到 背景选择。 想象一下,如果您愿意,基因组总是冒着新的突变。 其中很大一部分是有害的,但是它们很快就被扼杀在萌芽状态。 净化选择,它一直在修剪和限制基因组的关键区域。 在少数情况下 尽管由于其适应性价值,可以肯定地选择突变。 该变体将不被纯化,而是会迅速增加频率,从而产生一个 选择性扫描 重组基因组的侧翼区域。 中性变体可能会“搭便车”以及它们的选择性偏爱的邻居,并且由于这种关联变体在整个群体范围内的频率增加,基因组的扫掠区域将表现出高度的均质化。 更广泛地说,这种始终如一的提纯选拔和选择扫掠的格调是您总有的。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。 中性动力,因为无辜的突变者会因偶然的命运之风而崛起而出名或逐渐淡出背景。

换言之, 基因组是一个复杂且相互联系的系统,具有自己的逻辑,可以约束和塑造进化过程。 初步近似,将其视为“黑匣子”可能是有用的,“黑匣子”仅存在于介导几代人的自然选择和随机遗传漂移的作用上。 但是,要正确地表征生物变异模式的细粒度纹理,我们需要应对基因组的具体现实以及表征其景观的广泛特征。 这些复杂的参数中的一些对于DNA结构而言是外生的。 人口遗传抽象。 随机遗传漂移受种群规模和结构的影响。 自然选择是高度依赖于上下文的,这取决于空间和时间。 但是其他参数是内生的。 染色体的数量,无论生物是二倍体,还是重组率的变化。 这些都是基因组本身的特征。

本文的核心部分是外源性参数和内源性参数的交集,即有害的等位基因在正向选择性扫描中搭便车可能比中性等位基因获得更多的结果。 中性动力学可以通过种群大小的变化来实现,而搭便车的现象则是由于基因组的生物物理结构而发生的。 这里隐约可见的问题是:为什么一些有害的等位基因以较高的频率出现? 答案之一可能是它们是寄生虫,因为它们对他们的适应性有益邻居表现出了偏爱。 通常,有害等位基因的频率分布偏向低端,大概是因为纯化选择会不断抑制频率向上的波动。 但是通过选择性的扫描,使这些有害变体受到控制的温和约束被适应性过程的锤击抛开了,适应性过程的存在不是长期对基因结构进行微调,而是在短期内取得成功,无论成本。 由于与选择性偏爱的等位基因有偶然的联系,曾经罕见的功能丧失性变异变种可能变得少得多了。 相比之下,中性变体显示的频率范围要大得多,从固定频率到中等频率再到低频。

但是本文的最终结论是暂时的和谨慎的。 显然,还有许多其他种群生物学过程负责有害等位基因的保存。 平衡选择 各种各样的想法浮现在脑海。 本文作者的目的似乎不是勾勒出一个答案,而是勾勒出这个难题的一个重要可能部分。

引文: Chun S,Fay JC(2011)人类基因组内有害突变的搭便车证据。 PLoS Genet 7(8):e1002240。 doi:10.1371 / journal.pgen.1002240

(从重新发布 探索/ GNXP 经作者或代表的许可)
 
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  1. 什么波什。 显然,上帝通过 D&D 角色表设计了生命,因此必须以这种方式最小/最大化任何功率提升,以防止它在最新版本中变得过于 OP。

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