想象一个人口，它的等位基因隐性表达，表达时适应性急剧降低。 假设有问题的等位基因， q，以0.50的比例存在。 所有其他功能性等位基因归类为 p，也为0.50。 在下一代 哈迪-温伯格平衡 这将意味着：75％的个体不会表现出隐性特征，而25％的个体会表现出*。但是，对于所表达的如此有害的等位基因副本，如此暴露于自然选择，就永远存在，还有另一种有害的等位基因副本在杂合子个体中被“掩盖”并具有一个良好的副本，因此逃避了自然选择。 由于自然选择降低了有害等位基因的频率，因此在隐性表达的个体中发现的拷贝越来越少，因此去除等位基因的选择能力将随着其自身频率的降低而降低。 当有害等位基因的频率为〜0.01时，暴露于自然选择的纯合子中仅发现1个拷贝中的大约100个。 以这种方式，甚至有害的等位基因的遗传多样性也可以作为许多低频隐性表达的变体来保存。

X染色体上的情况有所不同。 如果人口仅由女性组成，则上面的模型将成立。 该特征仅在雌性具有两个缺陷基因拷贝的情况下表达。 但是在典型人群中，每三个X染色体中就有一个存在于男性中。 这意味着，如果X上的每个有害等位基因恰好是雄性，则将承担其全部成本，即三分之一的概率。 因此，我计算出，当您遇到有害等位基因在X染色体上占〜1分数的情况时，大约会表达3个拷贝中的0.01个，绝大多数是男性。 就暴露于自然选择的有害等位基因的拷贝而言，这是X与常染色体之间的1倍差异，这都是由于男性的半合子性造成的。

但是选择的效果并不总是负面的，即从种群中纯化不良基因拷贝。 积极力量还可以通过以下方式减少多样性 选择性扫描。 这种情况的发生方式和原因相当简单。 想象一下，您有一个碱基对，而该碱基对偶然地具有一个对单个个体非常有益的突变。 为了使表达简单，可以想象它是显性的，而个体是杂合子。 携带偏爱突变的单身家庭有一个很大的家庭，因为约50％的后代也携带偏爱突变，并且比人口平均水平更适合。 等等。 这个受欢迎的变体可以非常迅速地传播。 乳糖耐量 这是一个很好的具体案例。 当我说最喜欢的变体传播时， 我实际上是在谈论一个人的一个基因拷贝，由于其适应性价值，它的频率开始增加。 但是请记住，单个碱基对嵌入基因组内，并且染色体区域通常从亲代传给后代。 这通常是一揽子交易。 当偏爱的等位基因出现时，它可以“搭便车”不具有选择优势的附近变体，只是它们很幸运地存在于具有非常适应性的等位基因旁边（认为它们是基因的“后代”或随行人员）。 当然 基因重组 随着时间的推移会打破这些关联，但是这个过程需要几代人的时间。 在那之前，您所看到的是特定基因组区段的增殖以及嵌入该特定区域的受惠基因的频率增加。 当具有相关等位基因的整个片段的频率开始增加时，通过直接的逻辑，随着变异被排除在外，总体遗传多样性降低。

然而，进化不仅仅是自然选择。 有两个与选择无关的过程，因为这可能会减少遗传变异。 这两种现象都打开的电机是随机遗传漂移。 随着您增加漂移的能力来使一代代的基因频率波动，您也增加了它的能力，一旦等位基因达到零频率边界条件，它们就会消失，从而使其灭绝。 这就是为什么经历了人口瓶颈的人口如此同质。 漂移通过反复偏爱某些等位基因并消除了其余大部分，将大部分变异从基因库中挤出来。

与这种特定情况相关的动态是男性和女性有效人口规模的差异，以及长期有效人口规模的巨大波动。 为了减少X染色体的多样性，人们必须假定女性有效种群的数量低于男性有效种群的数量。 之所以会影响X相对于常染色体的多样性，是因为 X在女性身上花费其时间的2/3，而常染色体在男性和女性中只花费其时间的1/2。 因此，如果女性的有效种群数量小于男性，那么X染色体受到的冲击力要大于常染色体。 更一般而言，即使假定性别平衡，X染色体的有效种群也较低，因为常染色体的每4个拷贝中就有3个X染色体。 由于有效种群数量的减少，X对瓶颈等更为敏感，其结果之一就是遗传多样性的减少。

在阅读新报告时，请牢记以上所有内容 “自然遗传学 选择和漂移之间的平衡，以减少X染色体和整个种群之间的变异。 第二个事实指的是 与非非洲人相比，非洲人似乎在X染色体上的变异相对减少得更少。 首先，论文的摘要 人口规模全基因组测序中X连锁和常染色体遗传变异的分析:

X染色体与常染色体上的遗传多样性之比对自然选择和人口统计学均敏感。 根据69位女性的全基因组序列，我们报告说，尽管这一比例随着跨人群基因距离的遗传距离而增加，但在欧洲人中，该比率低于西非人，而与基因接近程度无关。 这种相对减少可以用人口历史的差异来最简单地解释，而无需调用自然选择。

这项研究是我提到的研究趋势的一部分 全基因组序列。 请记住，1万个SNP论文中有很多都只关注遗传 变种3亿个碱基对中的多态性。 这些变体特别有用，但它们错过了许多基因组。 此外，在变异的选择上还存在一些统计问题，因为变异通常是针对一个人群，即欧洲人（不同的人群在整个基因组中都有一些不同的变异）。 得出的结论是，现在是时候到了我们可以以最精确，最细粒度的角度查看基因组的时候了，而不是使用近似值，无论是一个基因座还是一百万个SNP。

牢记这一宽泛的思路，如果您对基因组有了解的一件事，那就是其中的许多功能都不起作用。 它没有代码。 基因组的某些区域 基因间基因之间。 自然选择通常针对功能区域，而不是基因间区域。 如果自然选择是影响模式的主要动态因素，那么我们将在基因区和基因间区之间表现出差异，因为选择在前者中比后者在约束变异和增加等位基因频率方面的作用要大得多。

下图有四个面板。 每个面板都有一个x轴，该轴由距基因的距离定义，从左到右随着距离的增加而增加。 因此，最左边的点可以被认为是遗传的，最右边的点可以被认为是基因间的。 左侧面板定义为欧洲人，右侧面板定义为非洲人。 更确切地说，他们展示的是来自36个西非约鲁巴岛和33个欧美女性的全基因组序列的结果。 第一行显示原始数据的变化 努索洛肽多样性 对于常染色体和X，底部一行说明了两个基因组类别的多样性比率（X与常染色体）随距离的变化。

在分子进化遗传学中，通常假设零假设是 中立。 基本上，这意味着选择不是驱动变化的主要作用。 相反，它是诸如突变和漂移之类的随机作用力的函数。 当人们看到偏离中立性时，就会考虑自然选择的影响和适应的可能性。 您会在此处看到自然选择的明确证据。 与常染色体相比，X染色体上的遗传多样性与距基因的距离具有更强的关系。 这很重要，因为当您回想起X染色体时，自然选择就更加残酷地雕刻了它。 先验 理由是，较不利的等位基因将被更有效地修剪，而隐性表达偏爱的等位基因将因其偏爱的性状通常在存在时不表达（因为在杂合子中被抑制）而受到阻碍。 上面的模式与该模型完全一致。

因此，现在我们已经看到，对这些样本进行更紧密的全基因组检查意味着，X染色体与常染色体的多样性差异不仅是中性力的函数，而且可能是自然选择所致。 但是，现象的第二部分是：非非洲人通常更容易产生脱节现象。 如果是这样，这是否意味着非非洲人会受到更自然的选择？ 他们探讨这个问题的方式简洁明了：他们将比率的比率作为与基因的距离的函数进行了比较。 我的意思是说，他们研究了X和常染色体之间基因组多样性的比率，然后通过在欧洲人和非洲人之间进行比较，从该值中得出了比率。 与上面的图不同，左图没有显示出作为遗传距离的函数的差异。 这告诉我们什么？ 如果欧洲人自然​​选择比非洲人更有效，那么在遗传区域附近，这两个种群之间的多样性差异应该更大，因为这是人们最能感受到选择力的地方。 相反，您看到的是，尽管X和常染色体基因组之间的差异是真实的，但X和常染色体上非洲人和欧洲人的基因组之间却是一致的。

这表明非洲人和欧洲人之间的差异是由人口统计学驱动的，而不是适应（正选择）或功能约束（负选择或净化选择）驱动的。 随机的进化力看不到基因或基因间区域。 它们是随机的，对功能的导入是盲目的或中立的。 与选择不同，它们的影响将遍及整个基因组，就像我们在这里看到的区域间差异一样。

在这种情况下发生了什么？ 回到开始时，有两种特定的可能性：性别偏见的移民和非非洲人的有效人口规模更大的波动。 后一种模式与“非洲以外”的情况完全一致，在这种情况下，非非洲人是从离开非洲的少数祖先人口中衍生出来的。 这是巨大的“走出非洲”瓶颈，这似乎是人类分子进化论者的一致发现。 由于X染色体的有效种群较小，因此可能受到该瓶颈的均质化作用的影响更大。

第一种选择虽然很有趣，但是很有趣。 如果有多个“走出非洲”脉搏，其中不成比例的年轻男性群体呢？ 这将使非非洲人在常染色体上的遗传多样性远远超过X染色体，因为雄性每两个常染色体只能携带一个X染色体。 我认为“走出非洲”模式更合理，但我不会立即放弃这种情况。 关于现代人类的起源，我们生活在一个有趣而陌生的时代。

* p² + 2pq + q² = 1 = 0.50^{2 + 2（0.50）（0.50）+ 0.502}

引文： Gottipati，Srikanth，Arbiza，Leonardo，Siepel，Adam，Clark，Andrew G和Keinan，Alon（2011）。 相对常染色体，X连锁和X / A多样性与距最近基因的遗传距离无关。 自然遗传学： 10.1038 / ng.877

但是生物学显然不仅仅是扶手椅分析。 尽管总是有定量的思想家，例如RA费舍尔（RA Fisher）在该领域做出了巨大的贡献，但自然学家和解剖学家，例如查尔斯·达尔文（Charles Darwin）和托马斯·赫x黎（Thomas Huxley），是当今绝大多数工作生物学家的前身。 甚至分子生物学家都可以说是20世纪初期生理遗传学家的实验室的后裔。 通过对基因遗传在基因组结构中的生物物理嵌入的更深入的了解，从第一原理的分析中增加了新的维度。 遗传是通过染色体介导的事实很重要。

哺乳动物的一个明显方面是，雄性是 异配性。 所有雄性都有一个X染色体，而所有雌性都有两个X染色体。 这意味着X染色体谱系在雌性中将“花费”其“时间”的2/3，而所有情况都是相同的。 马特·里德利（Matt Ridley）的著作概述了进化生物学家对这种物理现实的引人入胜的效果。 红女王：性与人性的进化。 这样，遗传学的具体性质产生了另一种公理，可以插入到进化生物学的分析引擎中。

在最近的人类进化基因组学领域发现的一个发现是，X染色体的选择动力学可能不同于常染色体。 事实证明，这种可能性对于解释来文中回顾的一些奇怪结果至关重要。 人类X染色体与常染色体多样性的比例与与基因的遗传距离呈正相关:

通过分析六个人类基因组序列来估计X连锁与常染色体多样性的比率，发现该比率偏离了0.75的预期值。 但是，这种偏离的方向取决于特定序列是接近还是远离最近的基因。 与常染色体基因相比，对X连锁基因的更强的局部作用选择以及女性比男性更大的有效种群数量可以解释这种模式。

有争议的是两篇论文中介绍了一些统计数据， 人类扩散到非洲以外期间，X染色体上的加速遗传漂移 和 性别偏见的进化力量塑造了人类多样性的基因组模式。 第一组发现少得多 核苷酸多样性，π，在X染色体上比第二组。 从π和D（人类与灵长类动物外群之间的差异）可以确定 有效群体大小。 有效种群越小，核苷酸的多样性越少，因为漂移将趋向于消除基因组中的变异。 从X和常染色体推断出的有效种群大小之比由N给出 _eX/N _eA。 第一组的值在0.65-0.75之间（取决于所用的人类样品），第二组的值在0.75-1.08之间。

由此得出的第一组结论是，我们物种的女性有效种群数量较小。 回想一下X在女性身上花费的时间更多。 从他们的结果中很自然地，第二组得出的结论是，有更多的繁殖雌性。 在科学上，当两组使用相似的方法表面上看待同一个问题时发生冲突时，这并不是最佳选择。 但是，它们在方法上存在细微的差异，可能会使结果产生偏差。 第一组研究基因组的大区域，而第二组研究重组的基因间区域。 在第二种情况下，目的是寻找可能是自然选择目标的基因变异的模式（重组会破坏关联）。 第一组的逻辑大概是增加所调查基因组的比例将减轻一些已经自然选择的基因的扭曲影响。 为了检查这一点，他们在将数据集限制在远离基因的区域时检查了统计数据。 这并没有改变他们的发现。

但是第二组向该组提交了此信息 “自然遗传学, 观察到不是物理距离是适当的变量，而是遗传距离。 为了探讨这个问题，他们研究了π对与基因的遗传距离的依赖性，很明显，X和常染色体之间的π差异随遗传距离的变化而减小。 显然，X染色体显着降低了基因附近的遗传变异。 为什么？

普遍的答案是，X染色体经历的选择压力不同于常染色体。 这是哺乳动物细胞遗传学的功能。 不像常染色体 X染色体中的极少数在单倍体状态下暴露于自然选择的全部力。 为了使这种具体的男性只拥有X的一个副本，因此对正负健康的暗示将具有更强的直接影响。 消极方面以“与性别有关的疾病”着称，儿子的遗传是携带者的母亲有缺陷的遗传变异。 由于母亲有两个X染色体，因此他们不会患病。 但是积极的影响是，如果存在一个偏爱的等位基因，并且它仅隐性表达，那么自然选择将在X染色体上更加有效，因为即使在低频下，也有相当数量的等位基因变体会表达。 隐性特征成为正选择的主要目标的问题是，在低频率时，这些特征几乎从不表达。 另一方面，如果等位基因的频率由于其在男性中的暴露而上升，那么这将产生积极的反馈环效应，因为越来越多的女性也将以纯合子状态表达该性状。

总之，作者得出的结论是，X染色体的不同区域在告诉我们不同的故事。 遗传区域见证了自然选择对基因组的强大影响。 相反，中性位点是该物种特别是其雌性种群历史的代表。 我让他们结束：

如果这个假设是正确的，则基于完整基因组序列数据的批量比较，多个进化过程可能会混淆推论。 如果我们希望弄清选择，重组和人口统计学的历史，就需要有目标的一组精心挑选的区域，这些区域应距功能元件足够的遗传距离。 有趣的是，至少对于人类X染色体，仅由人口统计学历史留下的签名可能隐藏在远离基因的一小部分选择性中性多态性中。

引文： Hammer MF，Woerner AE，Mendez FL，Watkins JC，Cox MP和Wall JD（2010）。 人类X染色体与常染色体多样性的比率与距基因的遗传距离呈正相关。 自然遗传学PMID： 20802480