«Нейтральная теория молекулярной эволюции» - влиятельная монография, написанная в 1983 году японским биологом-эволюционистом Мотоо Кимура . Хотя нейтральная теория молекулярной эволюции существовала со времени его статьи в 1968 году [1], Кимура почувствовал необходимость написать монографию с последней информацией и доказательствами, показывающими важность его теории в эволюции .
Автор | Мотоо Кимура |
---|
Эволюция - это изменение частоты аллелей в популяции с течением времени. Мутации происходят случайно, и в дарвиновской модели эволюции естественный отбор воздействует на генетические вариации в популяции, возникшие в результате этой мутации. [2] Эти мутации могут быть полезными или вредными и выбираются за или против на основе этого фактора. Согласно этой теории, каждое эволюционное событие, мутация и полиморфизм генов (нейтральные различия в фенотипе или генотипе) должны быть положительно или отрицательно отобраны и демонстрировать какие-то изменения на протяжении многих поколений. [3]Если эти генетические различия растут между разными популяциями, могут происходить события видообразования. Когда эта теория была впервые представлена научному сообществу, не было понимания генетических принципов, таких как дрейф или синонимичная мутация.
Когда молекулярные биологи, такие как Мотоо Кимура (1979), начали исследовать доказательства ДНК, они обнаружили, что гораздо больше мутаций происходит в областях, не кодирующих белки, или являются синонимичными мутациями в кодирующих областях (которые не изменяют структуру или функцию белка) и поэтому не участвуют в отборе, поскольку не влияют на приспособленность организма. [4] Эти открытия начали показывать, что положительный или отрицательный отбор в дарвиновской эволюции был слишком упрощен, чтобы описывать каждый эволюционный процесс. [4] Посредством различных экспериментов Кимура смог определить, что белки в клонах млекопитающих представляют собой полиморфизмы друг друга, имея только одну или две точечные мутации, которые никоим образом не влияют на действие белка, тогда как в дарвиновской эволюции наблюдается медленный образец ожидается отбор по генетическим линиям с увеличением приспособленности из поколения в поколение. [5] Молекулярные данные показали, что ДНК изменяется чаще, чем предполагалось изначально, и никаких реальных закономерностей обнаружено не было. Полиморфизмы в белках, которые не влияют на функцию, являются нейтральными или почти нейтральными и вообще не выбираются за или против. [3] Эта теория означает, что каждое изменение в ДНК, которое передается следующему поколению, не приводит к морфологическому изменению, на которое может воздействовать естественный отбор. [6]
Генетический дрейф или результат ограниченного размера популяции также может вызывать изменение частот аллелей с течением времени, которое может выглядеть как дарвиновская эволюция, хотя на самом деле является полностью случайным или, как выразился Кимура, «нейтральным» процессом. [7] В этом сценарии относительно небольшая популяция может потерять нейтральные аллели в результате случайной смерти или миграции людей, у которых они есть. Стороннему наблюдателю может показаться, что одна черта выбирается из-за другой, но на самом деле это нейтральный процесс, который не обязательно подвергается отбору, как это было бы в дарвиновской эволюции. [8]
Нейтральная теория в исследованиях
Селективное ограничение в генах млекопитающих
В рамках нейтральной теории избирательное ограничение - это тип негативного отбора, который может происходить в популяциях. Когда селективное ограничение достигается в локусе, негативный выбор становится настолько маленьким, что становится фактически нейтральным. [9] Эта концепция (также представленная Мотоо Кимурой (1979) в его расширении нейтральной теории молекулярной эволюции (1979)) была использована в работе, касающейся генов млекопитающих. [9] В исследовании, проведенном Прайсом и Граур в 2015 году пара попыталась найти доказательства того, подвергались ли гены у приматов и грызунов дарвиновскому отбору или эволюционировали нейтрально в соответствии с моделью Кимуры. [10] Число пар оснований гуанин / цитозин использовалось в псевдогенах, которые имитировали несинонимичные и синонимичные мутации, которые начались с того, что можно было бы ожидать от действительно нейтрально развивающегося генома как для грызунов, так и для приматов. Их результаты показали, что у грызунов псевдогены эволюционировали, как и следовало ожидать в нейтральных условиях, тогда как у приматов очистительный отбор оказывал влияние на столько как 20% протестированных псевдогенов. [10] По этим оценкам, у приматов 20-40% их генов могут находиться под селективным ограничением в нейтральной модели. [10]
Содержание
- От Ламарка к популяционной генетике
- Чрезмерное развитие синтетической теории и предложение нейтральной теории
- Гипотеза нейтрального мутационно-случайного дрейфа как эволюционная парадигма
- Скорость молекулярной эволюции в отличие от скорости фенотипической эволюции
- Некоторые особенности молекулярной эволюции
- Определение, виды и действие естественного отбора
- Молекулярная структура, селективное ограничение и скорость эволюции
- Популяционная генетика на молекулярном уровне
- Резюме и заключение
Смотрите также
Рекомендации
- ^ Кимура, Моту (1968). «Скорость эволюции на молекулярном уровне». Природа . 217 (5129): 624–626. Bibcode : 1968Natur.217..624K . DOI : 10.1038 / 217624a0 . PMID 5637732 .
- ^ Вагнер, Андреас (2012). «Роль случайности в дарвиновской эволюции» (PDF) . Философия науки . 79 : 95–119. DOI : 10.1086 / 663239 .
- ^ а б Кимура, Мотоо (ноябрь 1979 г.). «Нейтральная теория молекулярной эволюции». Scientific American . 241 (5): 98–129. Bibcode : 1979SciAm.241e..98K . DOI : 10.1038 / Scientificamerican1179-98 .
- ^ а б Охта, Томоко (1992). «Почти нейтральная теория молекулярной эволюции». Ежегодный обзор экологии и систематики . 23 : 263–286. DOI : 10.1146 / annurev.ecolsys.23.1.263 .
- ^ Суарес, Эдна; Бараона, Ана (1996). «Экспериментальные корни нейтральной теории молекулярной эволюции». История и философия наук о жизни . 18 : 55–81.
- ^ Дэвис, Винсент (март 2006 г.). «Нейтральная теория, филогении и взаимосвязь между фенотипическими изменениями и темпами эволюции». Эволюция . 60 (3): 476–483. DOI : 10.1554 / 04-675.1 . JSTOR 4095310 .
- ^ Линч, Майкл; и другие. (14 октября 2016 г.). «Генетический дрейф, отбор и эволюция скорости мутаций». Генетика природы . 17 (11): 704–714. DOI : 10.1038 / nrg.2016.104 . PMID 27739533 .
- ^ Дитрих, Майкл Р .; Миллштейн, Роберта Л. (2008). «Роль причинных процессов в нейтральных и почти нейтральных теориях». Философия науки . 75 (5): 548–559. CiteSeerX 10.1.1.597.5426 . DOI : 10.1086 / 594506 .
- ^ а б Кимура, Мотоо (июль 1979 г.). «Модель эффективно нейтральных мутаций, в которые включено избирательное ограничение» . Труды Национальной академии наук . 76 (7): 3440–3444. Bibcode : 1979PNAS ... 76.3440K . DOI : 10.1073 / pnas.76.7.3440 . JSTOR 70007 . PMC 383841 . PMID 16592684 .
- ^ а б в Прайс, Николай; Граур, Дэн (ноябрь 2015 г.). «Полностью ли ограничены синонимичные места у приматов и грызунов?». Журнал молекулярной эволюции . 82 (1): 51–64. DOI : 10.1007 / s00239-015-9719-3 . PMID 26563252 - через EbscoHost.
дальнейшее чтение
- Кимура, М. (1983). Нейтральная теория молекулярной эволюции . Издательство Кембриджского университета , Кембридж. ISBN 978-0-521-23109-1.
Внешние ссылки
- Рецензия на книгу Герта Кортофа