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信用：卡尔·马格纳卡（Karl Magnacca）
髓： 在这篇文章中，我将回顾一些自然选择模式的发现。 果蝇 果蝇基因组。 我将它们与人类基因组学中非常相似的发现联系起来，尽管方向相反。 在审查过程中也重点介绍了不同形式的自然选择及其对基因组结构的影响。 特别地，探讨了经典进化遗传模型的假设如何偏向于检测基因组水平适应性的具体方法。 最后，我尝试将这些细节放在更广泛的框架中，以便更好地从“全局”理解进化过程。
几天前，我给帖子加了标题 “人的进化不是卡通”。 我之所以这样称呼它，是因为随着方法的完善和我们数据集的增强，似乎以前保存的人类进化模型以及进化对我们基因组的影响也在不断完善。 进化遗传学在其最优雅的备用上可以简化为几个通用参数。 漂移，选择，迁移等。外来现象（如人口普查规模的变化或环境变化）与这些参数具有直接的关系。 但是，在某种程度上，最广泛的真理几乎是微不足道的。 归根结底 这些一般性断言告诉我们什么？ 我们还不知道。 我们正处在过渡时期，尽管不是麻烦。
回到动画片，从1970年左右开始，围绕着确定性适应力和随机中性作用在进化过程中的作用展开了一系列辩论。 您可能已经听说过诸如“适应主义者”，“超达尔文主义者”和“急速进化”之类的词。 所有这些都非常有趣，而且当然已经成熟了，吸引了公众，但最终，科学论述的那个阶段似乎已经超出了重点。 从理论时代到经验时代太少之间的过渡，到现在的经验时代到来了。 时间，当理论太少时。 生物学是一门很偶然的学科，也许选择权或中立力量的相关性问题会大大小小地出现。 依赖的 在问题要解决的生命之树的特定尖端上。 进化也许不是一个统一的神谕，而是一个共鸣，我们必须以此为自己的精神理智构建和谐的交响曲。 大自然是一个，我们从大自然的整体中剔除出来的关节是为了我们自己的利益。
分子进化的时代，通过同工酶的研究而迎来 在1960s中只是基因组学时代的序言。 如果斯蒂芬·杰伊·古尔德（Stephen Jay Gould）和理查德·道金斯（Richard Dawkins）如今处于鼎盛时期，我想知道，就他们的口头流利程度而言，就手头问题的复杂性而言，制定一个精简的手段以串动一个知识分子的反对者，是否会过于复杂。 复杂性并不能为诚实的嘲弄和倒钩提供饲料。 您也很容易因数据丛书中措辞的笨拙而给自己造成伤害，这四面八方。
无论如何，我都可以在此博客上关注人类基因组学，但很显然，宇宙中还有其他生物。 由于出于生物医学应用的原因而获得科学资助的性质，人类现在已经脱颖而出，但是在调查整个分类学领域中仍然有用。 碰巧的是 PLos遗传学我上周注意到，它是对最近的人类选择性扫描工作的完美补充。 普遍的适应性蛋白质进化在氨基酸取代周围的多样性模式中明显。 果蝇模拟:
In 果蝇，许多证据表明，对基因组的有益替代可能很普遍。 但是，所有人都受到混淆因素的困扰，因此，对证据的解释，尤其是关于有益替代的比率和强度的结论，仍然是暂定的。 在这里，我们使用全基因组多态性数据 D. 模拟物 并对其近亲的基因组进行测序，以构建对正选择作用的易于解释的特征：氨基酸置换周围平均中性多样性的形状。 正如在经常性选择性扫描中所预期的那样，我们发现氨基酸周围的多样性水平处于低谷，但同义取代周围却没有，这是在替代模型下无法预期的独特模式。 这种表征比以前的方法更为丰富，以前的方法依靠有限的数据摘要（例如，散点图的斜率），并以直接的方式与基础选择参数相关，从而使我们能够更普遍地推断出其流行程度和强度适应。 具体来说，我们为整个曲线的形状开发了一个基于聚结的模型，并使用它来以最大似然来推断自适应参数。 我们的推断表明，约13％的氨基酸取代会引起选择性扫描。 有趣的是，它揭示了两类有益的注视：一小部分（约占3％）似乎具有较大的选择性效应并占了多样性降低的大部分，而其余的10％似乎具有很弱的选择性效应。 。 因此，这些估计值有助于调和先前公布的选择强度估计值之间的明显矛盾。 更广泛地讲，我们的发现提供了明确的证据来证明在 果蝇 并说明如何利用快速积累的全基因组数据解决有关适应遗传基础的持久性问题。
图1C示出了顶线。 如您所见，非同义替换存在一个“低谷”。 非同义只是意味着在 密码子 更改编码的氨基酸。 相反，同义更改不是。 但是，替代不仅是突变体变体。 而是对人口水平从一个等位基因转移到另一个等位基因的评估。 中立理论 认为大多数替代不是由自然选择驱动的，而是随机游走的过程。 因此，大多数进化变化都不是适应性的。 在这种随机变化的背景下检查选择能力的简单方法是测量 非同义和同义基数。 但是，在比较密切相关的物种时，这种事情更合适。 在关于人类选择性扫除的论文中，这显然没有发生，他们正在寻找 中 一种。 相反，作者着眼于减少可能是自然选择目标的跨地区变异。 减少的发生是因为当一个特定的等位基因成为强阳性选择的目标时，它会在“搭便车”过程中沿着相邻的连接区域拉动。 重组对此不利，导致随着时间的流逝衰减 连锁不平衡 在选择之后会突飞猛进。
但是，这些概念基于变体出现的简单模型，并且选择针对或不针对这些变体的方式。 人们想象一种新的突变体，它是在祖先的遗传背景下出现的。 在单基因模型中，固定的可能性（即达到〜100％并在种群中替代）为1 / N（二倍体为2N）。 用简单的英语来说，突变体的固定概率与有效种群大小成反比。 相反，被选择性偏爱的突变体固定的概率与其选择系数成正比，选择系数简单地以与总体平均值之比来衡量其适合度。 中性变体的固定是随机游动，固定之前的时间与人口规模成正比。 相反，选择性偏爱的变体可以相当快地席卷固定。 非常保守的人可以推断出北欧人对乳糖耐受性的固定是由于其突变引起的。 LCT 基因花费了大约7,000年的时间，或不到300代。 由于这种快速的重组，在祖先突变的遗传背景上“砍掉”变体的物理联系所需要的休闲时间要少得多。 难怪 LCT 基因座是欧洲基因组中最长的“单倍型基因组”之一； 关联标记序列。
但是，让我们稍微修改一下思维模型。 成像遗传变异体已经以低频低频率徘徊了很长一段时间。 由于重组的影响，可能有许多拷贝的突变体，与不同的遗传变异有关。 例如，我们可以想象一个隐性有害的等位基因，由于缺乏选择的功效而在低频中持续存在（大多数等位基因是在具有正常适应性的杂合子个体中发现的）。 许多变体都有多种作用。 想象一下，该等位基因具有显性的表型效应，从中性变为 非常 有选择地受到青睐。 现在您遇到的情况是，在适应过程中基因组区域的频率会被向上拖动，但是会有很多区域 s，而不仅仅是一个。 具体而言，如果选择性事件仅在原始突变体之后的几代发生，那么就产生同质性而言，对局部基因组的影响将比如果事件在原始突变体之后的数十代中发生要强得多，因为原始遗传背景将具有被重组，因此失去了其独特的连贯性。
这是从“常规变化”中自然选择的一种形式。 在背景噪音中漂浮的是旧突变体，而不是新突变体。 在上面的论文中，作者发现了相当数量的常规选择性扫描，但是，他们认为一些研究人员发现自然选择下的基因组比例更高。 果蝇 可能是由于以下事实：某些方法会涵盖整个选择范围，而另一些方法则侧重于更易于处理的“卡通”模型。
在可以建模为经典选择性哭泣的选择中，作者还发现了“幂律”效应。 有一些强力选择的命中和许多无力选择的争夺相结合。 根据理论，这并非完全出乎意料。 一些适合全基因组关联的人类特征，例如色素沉着，可能属于这一类别。 大多数性状变异是由于少数几个影响较大的基因所致，但有大量基因座占少数变异的平衡。 毫无疑问，随着自然选择的动力学变化，进化时间也同样如此。
但是，我们也不应迷失在基因组树中，看不到森林。 进化过程不仅受到分子尺度参数（例如重组和突变率）的影响，而且还受到生物体和种群尺度参数的影响。 一个人认为果蝇承受着不同的压力，并且与人类有着不同的历史，就像两者都来自人类一样。 音韵的 两栖动物。 人类的人口普查规模巨大，人口众多，而且在过去的10,000年来，我们的生活方式已经发生了巨大的变化。 但是作为陆生哺乳动物，我们可能会比某些物种（例如范围广泛的鸟类）表现出更多的种群亚结构。 此外，由于长期的有效种群较低，我们只能处理这么多的基因变异。 如此细微的细节扭曲了对优雅的尝试，但必须牢记这些细节。
作者总结：
总之，我们的发现建立了一个独特的，全基因组的适应性特征 D. 模拟物，表明许多氨基酸取代是有益的，并且受两类选择性作用的驱动。 通过更丰富的多样性模式摘要来避免 先验 在选择量表时，这些结论为以前的推论的结果提供了连贯的解释。 现在，看看其他地方是否也出现了类似的发现将会很有趣。 果蝇 物种，它们的重组率，有效种群数量和生态状况各不相同。
我不会仅限于此 果蝇。 由于不同的果蝇种类具有不同的分布，自然历史以及共同的祖先特征和基因，因此它们是进化的极佳实验室。 但是最终，我们将开始将目光扫过生命树上所有众多的分支。 很快。
引文： Sattath S，Elyashiv E，Kolodny O，Rinott Y和Sella G（2011）。 广泛的适应性蛋白质进化在果蝇simulans PLoS遗传学周围的氨基酸取代周围的多样性模式中很明显： 10.1371 / journal.pgen.100130
