Из Википедии, бесплатной энциклопедии
Перейти к навигации Перейти к поиску
«Положительный выбор» перенаправляется сюда. О положительном отборе тимоцитов во время созревания см. Тимоциты .
О теориях целенаправленной эволюции см. Ортогенез .
Различные типы генетического отбора: на каждом графике переменная оси x представляет собой тип фенотипического признака, а переменная оси y - количество организмов. Группа A - это исходная популяция, а Группа B - это популяция после отбора. График 1 показывает направленный отбор, при котором предпочтение отдается одному крайнему фенотипу. График 2 изображает стабилизирующий отбор, при котором промежуточный фенотип предпочтительнее крайних признаков. График 3 показывает разрушительный отбор, при котором крайние фенотипы предпочтительнее промежуточных.
Три типа отбора

В популяционной генетике , направленная селекции или позитивная селекция является режимом естественного отбора , в котором крайний фенотип благоприятствует по сравнению с другими фенотипами, в результате чего аллели частоты перекладывать с течением времени в направлении этого фенотипа. При направленном отборе выгодный аллель увеличивается как следствие различий в выживаемости и воспроизводстве среди разных фенотипов. Увеличение не зависит от доминирования аллеля, и даже если аллель рецессивный , в конечном итоге он станет фиксированным . [1]

Направленный отбор был впервые описан Чарльзом Дарвином в книге «Происхождение видов» как форма естественного отбора. [2] Другие типы естественного отбора включают стабилизирующий и разрушительный отбор . Каждый тип выбора основан на одних и тех же принципах, но немного отличается. Подрывной отбор благоприятствует обоим крайним фенотипам, отличным от одного крайнего направленным отбором. Стабилизирующий отбор благоприятствует среднему фенотипу, вызывая снижение изменчивости в популяции с течением времени. [3]

Доказательства [ править ]

Направленный отбор чаще всего происходит при изменении окружающей среды и когда популяции мигрируют в новые районы с различными экологическими нагрузками. Направленный отбор позволяет быстро изменять частоту аллелей и играет важную роль в видообразовании. Анализ эффектов QTL был использован для изучения влияния направленного отбора на фенотипическую диверсификацию. Этот анализ показал, что генетические локусы, коррелирующие с направленным отбором, были выше, чем ожидалось; Это означает, что направленный отбор является основной причиной фенотипической диверсификации, ведущей к видообразованию. [4]

Методы обнаружения [ править ]

Существуют различные статистические тесты, которые можно запустить для проверки наличия направленного отбора в популяции. Некоторые из тестов включают тест знака QTL, тест отношения Ka / Ks и тест относительной скорости. Тест знака QTL сравнивает количество антагонистических QTL с нейтральной моделью и позволяет тестировать направленный отбор против генетического дрейфа . [5] Тест отношения Ka / Ks сравнивает количество несинонимичных и синонимичных замен, а соотношение, превышающее 1, указывает на направленный выбор. [6] Тест относительного соотношения рассматривает накопление преимуществ по сравнению с нейтральной моделью, но для сравнения требуется филогенетическое дерево. [7]

Примеры [ править ]

Примером направленного отбора являются записи окаменелостей, которые показывают, что размер черных медведей в Европе уменьшался в межледниковые периоды ледниковых периодов, но увеличивался в течение каждого ледникового периода. Другой пример - размер клюва у популяции зябликов . В течение влажных лет мелкие семена были более обычными, и было так много мелких семян, что зяблики редко поедали крупные семена. В засушливые годы семян не было в большом количестве, но птицы обычно ели более крупные семена. Изменение рациона зябликов повлияло на глубину клюва птиц в будущих поколениях. Их клювы варьируются от больших и жестких до маленьких и гладких. [8]

Африканские цихлиды [ править ]

Африканские цихлиды, как известно, являются одними из самых разнообразных рыб и эволюционировали очень быстро. Эти рыбы развивались в пределах одной среды обитания, но имеют различную морфологию , особенно в отношении рта и челюсти. Albertson et al. 2003 проверил это, скрестив два вида африканских цихлид с очень разными морфологиями рта. Крест между лабеотрофеусами fuelleborni (субтерминальным ртом для кусаете водоросли от скала) и Metriaclima зебры (клемма рот для подачи всасывания) допускается для картирования QTL ,влияющие на морфологию кормления. С помощью теста знака QTL было продемонстрировано окончательное доказательство того, что направленный отбор происходил в оральном челюстном аппарате. Однако это не относится к суспензору или черепу (что предполагает генетический дрейф или стабилизирующий отбор). [9]

Нерка [ править ]

Нерка - один из многих проходных видов рыб . Особи мигрируют в те же реки, в которых они родились, для размножения. Эти миграции происходят примерно в одно и то же время каждый год, но Куинн и др. 2007 показывает, что нерка, обнаруженная в водах Бристольского залива на Аляске , недавно подверглась направленному отбору по срокам миграции. В данном исследовании наблюдались две популяции нерки ( Егегик и Угашик ). Данные за 1969-2003 гг. Предоставлены Департаментом рыбы и дичи Аляски.были разделены на пять наборов по семь лет и нанесены на график для среднего прихода на промысел. После анализа данных было определено, что в обеих популяциях средняя дата миграции была более ранней и проходила направленный отбор. Популяция Egegik испытала более сильный отбор и сместилась на 4 дня. Считается, что температура воды является причиной более ранней даты миграции, но в этом исследовании не было статистически значимой корреляции. В документе предполагается, что промысел может быть фактором, определяющим этот выбор, поскольку рыболовство чаще происходит в более поздние периоды миграции (особенно в районе Эгегик), что препятствует размножению этой рыбы. [10]

Экологическое воздействие [ править ]

Направленный отбор может быстро привести к огромным изменениям частот аллелей в популяции. Поскольку основная причина направленного отбора различна и меняющееся давление на окружающую среду, быстро меняющаяся среда, такая как изменение климата, может вызвать радикальные изменения в популяциях.

Шкала времени [ править ]

Обычно направленный отбор сильно действует на короткие всплески и не поддерживается в течение длительных периодов времени. [11] Если бы это было так, популяция могла бы столкнуться с биологическими ограничениями и перестать реагировать на отбор. Однако для выбора направления может потребоваться очень много времени, чтобы найти даже локальный оптимум в фитнес-ландшафте . [12] Возможным примером долгосрочного направленного отбора является тенденция белков становиться более гидрофобными с течением времени [13], а их гидрофобные аминокислоты более чередуются по последовательности . [14]

См. Также [ править ]

  • Адаптивная эволюция в геноме человека
  • Выбор балансировки
  • Подрывной отбор
  • Частотно-зависимый поиск пищи опылителями
  • Отрицательный отбор (естественный отбор)
  • Стабилизирующий отбор
  • Эволюция берёзовой пяденицы
  • Неустойчивый выбор

Ссылки [ править ]

  1. ^ Molles, MC (2010). Концепции и приложения экологии . Высшее образование Макгроу-Хилла.
  2. ^ Дарвин, C (1859). О происхождении видов посредством естественного отбора или о сохранении привилегированных рас в борьбе за жизнь . Лондон: Джон Мюррей.
  3. ^ Митчелл-Олдс, Томас; Уиллис, Джон Х .; Гольдштейн, Дэвид Б. (2007). «Какие эволюционные процессы влияют на естественную генетическую изменчивость фенотипических признаков?». Природа Обзоры Генетики . Springer Nature. 8 (11): 845–856. DOI : 10.1038 / nrg2207 . ISSN 1471-0056 . PMID 17943192 . S2CID 14914998 .   
  4. ^ Ризеберг, Лорен Х .; Видмер, Алекс; Арнц, А. Микеле; Берк, Джон М. (17 сентября 2002 г.). «Направленный отбор - основная причина фенотипической диверсификации» . Труды Национальной академии наук Соединенных Штатов Америки . 99 (19): 12242–5. Bibcode : 2002PNAS ... 9912242R . DOI : 10.1073 / pnas.192360899 . PMC 129429 . PMID 12221290 .  
  5. ^ Орр, HA (1998). «Проверка естественного отбора против генетического дрейфа в фенотипической эволюции с использованием количественных данных локуса признаков» . Генетика . 149 (4): 2099–2104. PMC 1460271 . PMID 9691061 .  
  6. Перейти ↑ Hurst, Laurence D (2002). «Отношение Ka / Ks: диагностика формы эволюции последовательности». Тенденции в генетике . Elsevier BV. 18 (9): 486–487. DOI : 10.1016 / s0168-9525 (02) 02722-1 . ISSN 0168-9525 . PMID 12175810 .  
  7. ^ Криви, Кристофер Дж .; Макинерни, Джеймс О. (2002). «Алгоритм для обнаружения направленного и ненаправленного положительного отбора, нейтральности и отрицательного отбора в последовательностях ДНК, кодирующих белок». Джин . Elsevier BV. 300 (1–2): 43–51. DOI : 10.1016 / s0378-1119 (02) 01039-9 . ISSN 0378-1119 . PMID 12468084 .  
  8. ^ Кэмпбелл, Нил А .; Рис, Джейн Б. (2002). Биология (6-е изд.). Бенджамин Каммингс. С. 450–451. ISBN 978-0-8053-6624-2.
  9. ^ Альбертсон, RC; Streelman, JT; Кочер, Т.Д. (18.04.2003). «Направленный отбор сформировал челюсти цихлид из озера Малави» . Труды Национальной академии наук . 100 (9): 5252–5257. Bibcode : 2003PNAS..100.5252A . DOI : 10.1073 / pnas.0930235100 . ISSN 0027-8424 . PMC 154331 . PMID 12704237 .   
  10. ^ Куинн, Томас П .; Ходжсон, Сэйр; Флинн, Люси; Хилборн, Рэй; Роджерс, Дональд Э. (2007). "Направленный отбор промыслом и сроки миграции нерки (Oncorhynchus Nerka)". Экологические приложения . Вайли. 17 (3): 731–739. DOI : 10.1890 / 06-0771 . ISSN 1051-0761 . PMID 17494392 .  
  11. ^ Hoekstra, HE; Hoekstra, JM; Berrigan, D .; Виньери, С. Н.; Hoang, A .; Хилл, CE; Beerli, P .; Кингсолвер, Дж. Г. (24 июля 2001 г.). «Сила и темп направленного отбора в дикой природе» . Труды Национальной академии наук . 98 (16): 9157–9160. Bibcode : 2001PNAS ... 98.9157H . DOI : 10.1073 / pnas.161281098 . ISSN 0027-8424 . PMC 55389 . PMID 11470913 .   
  12. ^ Kaznatcheev, Артем (май 2019). «Вычислительная сложность как крайнее ограничение эволюции» . Генетика . 212 (1): 245–265. DOI : 10.1534 / genetics.119.302000 . PMC 6499524 . PMID 30833289 .  
  13. ^ Уилсон, Бенджамин А .; Фой, Скотт Дж .; Неме, Рафик; Масел, Джоанна (24 апреля 2017 г.). «Молодые гены сильно неупорядочены, как предсказывает преадаптационная гипотеза рождения гена de novo» (PDF) . Природа, экология и эволюция . 1 (6): 0146–146. DOI : 10.1038 / s41559-017-0146 . ЛВП : 10150/627822 . PMC 5476217 . PMID 28642936 .   
  14. ^ Фой, Скотт G .; Wilson, Benjamin A .; Бертрам, Джейсон; Кордес, Мэтью HJ; Масел, Джоанна (апрель 2019 г.). «Сдвиг в стратегии предотвращения агрегации отмечает долгосрочное направление эволюции белков» . Генетика . 211 (4): 1345–1355. DOI : 10.1534 / genetics.118.301719 . PMC 6456324 . PMID 30692195 .  

Дальнейшее чтение [ править ]

  • Sabeti PC; и другие. (2006). «Положительный естественный отбор в человеческом происхождении». Наука . 312 (5780): 1614–1620. Bibcode : 2006Sci ... 312.1614S . DOI : 10.1126 / science.1124309 . PMID  16778047 . S2CID  10809290 .
  • Пикрелл JK, Coop G, Novembre J, et al. (Май 2009 г.). «Сигналы недавнего положительного отбора во всемирной выборке человеческих популяций» . Геномные исследования . 19 (5): 826–837. DOI : 10.1101 / gr.087577.108 . PMC  2675971 . PMID  19307593 .
  • Типы отбора
  • Естественный отбор
  • Современные теории эволюции