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关于遗传学的一个奇怪的事情是它既包含抽象的也包含具体的。 正式的和物理的。 您可以与对分子机制的细节最感兴趣的遗传学家交谈,并且沉浸在 结构生物学. 对于这些人来说,基因是特定的和物质的 . 相比之下,还有其他遗传学家更关注基因作为单位。 分析. 在这种情况下,基因是现象交叉点中中介的语义标签。 记起 遗传学比其混凝土基质的知识早了 50 年! 到 1920 年代,孟德尔遗传学与进化生物学相融合,创建了一个系统框架,我们可以在其中了解代际遗传模式。 在 1950 年代,DNA 革命即将来临,但随着 WD汉密尔顿 回忆说,这对那个时代的进化遗传思想家的影响很小。 随着 Lewontin and Hubby allozyme 纸 在 1960 年代中期,这种良性的规避纪律已不再可能; 分子进化领域自成一体。 *

如今,随着基因组学,这些人为因素正在逐渐消失。 考虑概念 基因重组. 最初是形式孟德尔系统中的一个抽象概念,如今对于对其确切机制和目的感到好奇的分子生物学家,以及对由于其物理参数(例如, 重组热点)。 如果我们要发现外星人,我假设会有某种抽象意义上的遗传学。 但是他们会把他们的基因包装在染色体中吗? 他们的复杂有机体会倾向于 雌雄同体? 如果外来物种的遗传学有其自身特殊的扭结,受制于该过程的物理支架的偶然性,我不会感到惊讶。


但我们并不总是需要去外星物种。 现存的地球类群之间存在有趣的变异。 您几乎肯定知道某些生物体具有单倍体基因组,而其他生物体是二倍体。 有些生物是有性的,有些是无性的。 等等。 这些结构性问题与机制、种群和进化现象都相关。 考虑例如性别决定。 在许多物种中存在异配性别(例如,XY)。 这种性别具有边缘功能性决定性别的染色体(例如,Y),并且大部分剩余功能都依赖于另一对。 因此,人类男性受制于“性相关特征”。 在女性中具有隐性表达的疾病(即,两个拷贝都需要突变)在只有一个拷贝的男性中不是隐性的。 其中一个可能的进化意义是 X 染色体比常染色体受到更多的选择。 这方面的文献对于可能的影响是模糊的,所以我不打算进一步探讨这个问题。 但是,有趣的是,遗传学、染色体生物学和性二态性可以共同作用,产生特定的变异模式。 作为纯粹抽象的基因在这里对你没有帮助,你需要通过它的物理表达来了解。 或者至少它在物理表达领域的组织。

然而,正如我上面提到的,我们在现存的分类群中有很多变化。 在鸟类中,雌性是异配性别,具有 ZW 核型。 在人类中,X 在 2/3 的时间内出现在女性身上,但在鸟类中,Z 在 2/3 的时间里出现在男性身上。 为什么这很重要? 因为它允许我们“检查”交配模式的变化是否反映在基因组变异的模式中。 在一夫一妻制的物种中,生殖产出的对间差异很小(接近 ),但在非常一夫多妻的物种中,少数雄性在下一代的基因库中占主导地位。 因为在有性物种中雄性是祖先的一半,所以大大减少雄性繁殖规模会导致有效种群数量减少。 反过来,这通常会导致遗传多样性减少,因为漂移的力量增加(以及您从较少个体中取样的常识观察)。 在大多数一夫多妻制的哺乳动物中,这意味着 X 染色体将是 更多 比常染色体多样化,因为常染色体同样受到男性和女性人口统计数据的影响,而 X 染色体对男性的影响较小。

这就是理论,它具有逻辑意义。 但科学不仅仅是理论,你想检查那个理论。 我们可以打乱条件并预测不同的结果吗? 是的。 对于鸟类,您期望一夫多妻制物种的相反结果。 Z 往往比女性更多地出现在男性身上,因此多样性会降低,因为男性“赢家通吃”的动态会产生更强大的影响。

一份新的论文 进化 看看我们可以从滨鸟的模式中学到什么。 性染色体和常染色体遗传多样性中性选择的基因组特征:

基因组变异水平可以帮助揭示在其历史上影响一个物种的选择性和人口力量。 与常染色体相比,在性染色体上观察到的遗传多样性的相对数量预计在一夫一妻制和一夫多妻制物种之间存在差异。 许多物种表现出偏离一夫一妻制的预期,但很难断定这种模式是由交配系统的变异引起的,因为性选择以外的力量可以作用于性染色体遗传多样性。 作为交配系统作用的关键测试,我们比较了 Z 染色体上的遗传多样性水平和在交配系统上不同的系统发育独立的滨鸟对的常染色体。 我们发现性选择塑造性染色体多样性的普遍支持,因为与一夫一妻制物种相比,大多数一夫多妻制物种在其 Z 染色体上的遗传变异相对减少。 因此,性染色体和常染色体之间遗传多样性水平的差异可能有助于理解一个物种经历的性选择的长期历史。

 

砰! 世界一切安好。 在左图中,您可以看到他们比较了系统发育独立的配对。 这很重要,因为您需要进化过程的真实信号,而不仅仅是系统发育相关性。 如果你有两个不同的进化枝在一个给定的特征上不相交,那么仅仅忽略系统发育就会产生误导。 有人可能会将此类比为病例对照研究中的人口分层,在这种情况下,您不想选择实际上只是与您尚未考虑的现有人口结构的遗传相关性的关联。 在这种情况下,您会看到一对一夫多妻制物种的比率低于一夫一妻制。 为什么? 请记住,这是 Z(类似于 X)与常染色体的多样性之比。 在一夫多妻制物种中,雄性有效种群规模正在下降,因为少数雄性垄断了交配,Z 比常染色体更能代表这种动态。

就遗传覆盖而言,这不是人类基因组学; 我们说的是数千千碱基。 但这对于这里提出的问题可能已经足够了。 比标记集的厚度更重要的是这种分析在生命之树上的扩展。 我相信它会发生. 上面我提到了不同遗传学领域之间的融合和融合,在不久的将来,我假设许多进化遗传学将更彻底地了解系统发育。 主要的限制可能不是获得遗传物质,而是使用计算量可能很大的算法来处理它。

引文: Corl, A. 和 Ellegren, H. (2012),性染色体和常染色体遗传多样性中性选择的基因组特征。 进化,66:2138-2149。 doi: 10.1111/j.1558-5646.2012.01586.x

* 我知道“生理遗传学”中有一个传统预示着这一点。

(从重新发布 探索/ GNXP 经作者或代表的许可)
 
• 类别: 科学 •标签: 进化, 进化遗传学, 基因, 基因组学 
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  1. 也许有点跑题了,但是对于为什么雌雄同体在动物物种中如此受青睐而不是雌雄同体,你有什么更喜欢的论据吗? 解释性行为本身存在的论点是相当清楚的,但我从来没有看到一个明确的论据来说明为什么有两种交配类型应该有优势,而其中只有一种实际上可以产生后代。

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