В популяционной генетике идеализированное население является тот , который может быть описан с помощью ряда упрощающих допущений. Модели идеализированных популяций используются либо для того, чтобы сделать общий вывод, либо они подходят для данных о реальных популяциях, для которых предположения могут не соответствовать действительности. Например, теория коалесценции используется для подгонки данных к моделям идеализированных популяций. [1] Наиболее распространенная идеализированная популяция в популяционной генетике описана в модели Райта-Фишера по Сьюоллу Райту и Рональду Фишеру (1922, 1930) и (1931). Популяции Райта-Фишера имеют постоянный размер, и их представители могут спариваться ивоспроизводить с любым другим членом. Другой пример - модель Морана , в которой есть перекрывающиеся поколения , а не неперекрывающиеся поколения модели Фишера-Райта. Сложности реальных популяций могут привести к тому, что их поведение будет соответствовать идеализированному населению с эффективной численностью населения, которая сильно отличается от численности реального населения при переписи. Для половых диплоидов идеализированные популяции будут иметь частоты генотипов, связанные с частотами аллелей в соответствии с равновесием Харди-Вайнберга.
Харди-Вайнберг
В 1908 году Г. Х. Харди и Вильгельм Вайнберг смоделировали идеализированную популяцию, чтобы продемонстрировать, что в отсутствие отбора, миграции, случайного генетического дрейфа частоты аллелей остаются постоянными во времени и что при случайном спаривании частоты генотипов связаны с частотами аллелей. согласно принципу биномиальных квадратов, называемому законом Харди-Вайнберга. [2]
Использование в динамике населения
Хороший пример использования идеализированной модели популяции для отслеживания естественных условий популяции можно найти в исследовании Джо Романа и Стивена Р. Палумби (2003). Используя данные о генетическом разнообразии , они задались вопросом: достаточно ли восстановились популяции больших китов в Северной Атлантике для коммерческого китобойного промысла? Для расчета генетического разнообразия авторы умножают эффективный размер популяции самок в долгосрочной перспективе на два, предполагая соотношение полов 1: 1, а затем умножают на коэффициент замены митохондриальных генов для каждого поколения. Сделав несколько предположений в зависимости от соотношения полов и количества молоди, они смогли подсчитать, что в отличие от исторических данных, современные популяции китов далеки от вылова. [3]
Применение к истории населения
Идеализированные модели населения могут не только предоставить нам информацию о нынешних условиях популяций, но также полезны для выявления естественной истории и динамики численности населения в прошлом. Используя идеализированную популяционную модель, Андерс Эрикссон и Андреа Маника (2012) проверили гипотезу о примеси архаичного человека и современного человека . Авторы сравнивают геномные последовательности двух популяций человека, неандертальцев и шимпанзе. Эрикссон и Маника создали модель ступени, согласно которой Африка и Евразия представлены как цепочка равных по размеру популяций. Они пришли к выводу, что в рамках модели ступени , в которой европейцы могут обмениваться генетической информацией с азиатами, а не с африканцами, сходство между геномом неандертальца и евразийца может быть объяснено структурой древних популяций. [4]
Компьютерное моделирование
Использование моделей также позволяет проводить симуляции , в том числе на основе кремнезема, для гипотезы эволюционных результатов. Например, PopG - бесплатная компьютерная программа , способная моделировать одновременную эволюцию популяций на основе модели Фишера-Райта. Идеализированная популяционная модель также может быть использована в нескольких простых симуляциях, разработанных для обучения. Итак, Чарльз Дарвин: Сможете ли вы выжить? Имитационное моделирование предназначено для ознакомления широкой публики с концепцией естественного отбора. Другой пример - симулятор генетического дрейфа (требуется обновленная версия Java), который предназначен для визуализации влияния генетического дрейфа на естественные популяции.
Рекомендации
- ^ . Нильсен, Расмус и Монтгомери Слаткин. Введение в популяционную генетику: теория и приложения. Сандерленд, Массачусетс: Sinauer Associates, 2013. Печать.
- ^ .Crow, Джеймс Ф. "История популяционной генетики: личный взгляд". Ежегодный обзор генетики 21, вып. 1 (1987): 1-22.
- ^ Роман, Джо ; Палумби, Стивен Р. (2003). «Киты перед китобойным промыслом в Северной Атлантике» (PDF) . Наука . 301 (5632): 508–510. CiteSeerX 10.1.1.1025.5800 . DOI : 10.1126 / science.1084524 . PMID 12881568 .
- ↑ Эрикссон, Андерс и Андреа Маника. «Влияние структуры древнего населения на степень полиморфизма, разделяемого между современными человеческими популяциями и древними гомининами». Слушания Национальной академии наук 109, вып. 35 (2012): 13956-13960.
- Hanage, WP; Spratt, BG; Тернер, KME; Фрейзер, К. (2006). «Моделирование бактериального видообразования» . Философские труды Королевского общества B: биологические науки . 361 (1475): 2039–2044. DOI : 10.1098 / rstb.2006.1926 . PMC 1764933 . PMID 17062418 .