Informatie

Wat is het verschil tussen mutatie- en substitutiepercentages?


De Wikipedia-sectie over vervangingspercentages (hieronder weergegeven) is mij niet duidelijk. Wat is de precieze? definitie en verschil tussen mutatie en vervanging tarieven en hoe verhouden deze zich tot elkaar?

Vervangingstarieven

Veel plaatsen in het genoom van een organisme kunnen mutaties met kleine fitnesseffecten toelaten. Deze sites worden meestal neutrale sites genoemd. Theoretisch worden mutaties zonder selectie gefixeerd tussen organismen met precies de mutatiesnelheid. Vaste synonieme mutaties, d.w.z. synonieme substituties, zijn veranderingen in de sequentie van een gen die het door dat gen geproduceerde eiwit niet veranderen. Ze worden vaak gebruikt als schattingen van die mutatiesnelheid, ondanks het feit dat sommige synonieme mutaties fitnesseffecten hebben. Als voorbeeld zijn mutatiesnelheden direct afgeleid uit de hele genoomsequenties van experimenteel geëvolueerde replicalijnen van Escherichia coli B.

Verdere context achter deze vraag hier.


Het antwoord van @Tyersome is correct als je bedenkt dat de enige mutaties die optreden tot substituties zullen leiden. Dit is onjuist voor de biologie, als het waar is voor de manier waarop het onderwerp vaak wordt besproken. (Ik realiseer me dat ik me in de ongemakkelijke positie bevind om te zeggen dat Rich Lenski onnauwkeurig is over zijn evolutionaire terminologie). In feite zal waarschijnlijk een wat groter deel van de mutaties resulteren in andere soorten DNA-modificaties.

Voor degenen die niet bekend zijn met de verschillende soorten mutaties, zijn substituties (ook wel puntmutaties genoemd) slechts één klasse van mutaties. Andere soorten zijn transposities, inversies, invoegingen, deleties en nog veel meer.

Met andere woorden, de "mutatiesnelheid" is waarschijnlijk >2X hoger dan de "substitutiemutatiesnelheid", en ik veronderstel dat, aangezien ik erg betrokken ben bij mijn terminologie, we zouden kunnen zeggen dat er een "geaccepteerde substitutiesnelheid" is ( hetzelfde als de "substitutiegraad" waar mensen over praten) en een "aanvaarde mutatiesnelheid" die alle substituties omvat maar dan ook alle andere soorten mutaties die zijn opgenomen zoals uiteengezet in het citaat hierboven. (Ik heb alle termen behalve "substitutiepercentage" en "mutatiepercentage" verzonnen om te benadrukken dat ik denk dat het gebruik van terminologie uit het artikel van Barrick en Lenski buitengewoon misleidend is).

We hebben de neiging om ons te concentreren op vervangingen omdat ze gemakkelijk te begrijpen zijn en onze wiskunde goed voor hen werkt. Dus als mensen schrijven over het "mutatie"-percentage, hebben ze de neiging om het te gebruiken om het "mutaties die tot substituties leiden" te bedoelen. Maar dat is een benadering voor wiskundig gemak in plaats van echte biologie te weerspiegelen.

Het is goed om te onthouden dat toen Hugo de Vries "The Mutation Theory" >100 jaar geleden schreef, de mutaties waar hij het over had geen substituties waren, maar veranderingen in ploïdie - dat zijn absoluut mutaties, maar ze hebben niets met substitutie te maken. In planten behoren veranderingen in ploïdie tot de meest fenotypische dramatische klasse van mutaties, maar die zijn onzichtbaar voor analyse van substituties.

Natuurlijk heeft de benadering voor wiskundig gemak min of meer het veld overgenomen, dus vanuit dat perspectief is het antwoord van @Tyersome perfect correct, en het gaat rechtstreeks in op uw specifieke vraag. Maar ik denk dat er problemen zijn met hoe het veld in het algemeen hierover denkt.

(Vergeef me dat ik pedant ben, ik heb een recensie over het onderwerp geschreven: https://www.cell.com/trends/genetics/fulltext/S0168-9525(19)30012-5)


De mutatiesnelheid is de snelheid waarmee mutaties plaatsvinden - d.w.z. de snelheid waarmee "fouten" worden gegenereerd.

De substitutiesnelheid is de snelheid waarmee mutaties worden geaccepteerd - d.w.z. de snelheid waarmee "fouten" in een genoom worden opgenomen.

Het verschil is te wijten aan selectie - als er een mutatie optreedt die ertoe leidt dat een essentieel eiwit niet-functioneel wordt, zal die mutatie de neiging hebben om te worden verwijderd en dus niet "geaccepteerd" worden.

Een relatief duidelijke bespreking van deze verschillen:

Vak 1

Mutatiepercentages versus substitutiepercentages

Het is belangrijk om onderscheid te maken tussen de snelheid waarmee spontane mutaties optreden en de snelheid waarmee genetische veranderingen zich ophopen in een overlevende afstamming. De MUTATIESNELHEID geeft de waarschijnlijkheid weer van een verandering in de genoomsequentie tussen een ouder en zijn nakomelingen. Het is het samengestelde resultaat van niet-herstelde DNA-schade, polymerasefouten, intragenomische recombinatiegebeurtenissen, bewegingen van transponeerbare elementen en andere moleculaire processen die fouten introduceren tijdens de overdracht van genetische informatie. Alleen die mutaties in afstammingslijnen die blijven bestaan ​​- meestal in het licht van selectie - dragen echter bij aan de VERVANGINGSGRAAD die wordt gemeten door sequencing van het hele genoom. Het onvermogen om zorgvuldig onderscheid te maken tussen deze twee soorten tarieven is een aanhoudende oorzaak van verwarring en misvattingen over de vraag of mutaties willekeurig zijn. In dezelfde geest is de frequentie van een mutant allel in een populatie over het algemeen niet gelijk aan de snelheid waarmee de overeenkomstige mutatie-gebeurtenis optreedt.

Van: Barrick, J.E., & Lenski, R.E. (2013). Genoomdynamiek tijdens experimentele evolutie. Natuurrecensies Genetica, 14 (12), 827-839.

Mogelijk vindt u het volgende artikel ook interessant: Yi, S. (2013) Neutrality and Molecular Clocks. Natuureducatie Kennis 4(2):3 .


Neutrale theorie en substitutiepercentages

-
Er lijkt enige verwarring te bestaan ​​over wat de neutrale theorie zegt over vervangingspercentages. NickM lijkt te denken dat als de mutatiesnelheid 1,1x10^-8 is, er 40 (neutrale) mutaties zullen optreden bij elke geboorte en 40 vast in elke generatie omdat substitutiesnelheid = mutatiesnelheid.

NickM geeft een wikipedia-referentie voor een mutatiesnelheid van 1,1 x 10^-8.

Hoe dan ook -- een ander ding dat je duidelijk helemaal niet begrijpt, is dat zelfs onder volledig neutrale omstandigheden, zonder enige natuurlijke selectie, en met niets anders dan genetische drift, *de ​​substitutiesnelheid gelijk is aan de mutatiesnelheid*.

Als de genoomgrootte 3,2 miljard basen is, als de divergentietijd tussen mens en chimpansee 6 jaar geleden is, en als de generatiegrootte 15 jaar is, kost 1% divergentie in puntmutaties 32 miljoen mutaties. Dat is 40 mutaties/generatie.

Wat NickM niet lijkt te beseffen, is de substitutiesnelheid = 1,1 x 10^-8, niet 40 mutaties/generatie. De 40 is het aantal mutaties dat we bij elke geboorte kunnen verwachten bij een genoom van 3,2 bp.

Neutrale theorie heeft alleen betrekking op de mutatiesnelheid, niet op het aantal mutaties. Wat is je diploma?

Als je Nick ziet om vast te worden, moet elk lid van de bevolking het doen. Elk lid, biologie 101. Nou, ik denk dat als de populatiegrootte één is.

60 opmerkingen:

"Je ziet Nick om gefixeerd te worden, elk lid van de populatie moet het ontmaskeren"

& quot. vaste effecten (mutaties die aan driftverlies ontsnappen)"

Maar voel je vrij om ondersteuning voor je bewering aan te halen.

Je bent een onwetende eikel, Richie:

In populatiegenetica is fixatie de verandering in een genenpool van een situatie waarin er ten minste twee varianten van een bepaald gen (allel) bestaan ​​naar een situatie waarin slechts één van de allelen overblijft.

De fixatiekans, de kans dat de frequentie van een bepaald allel in een populatie uiteindelijk de eenheid bereikt, is een van de hoekstenen van populatiegenetica.

Wow, nog meer domheid. Neutrale theorie gaat over veel dingen, maar een van de belangrijkste onderwerpen is de substitutiesnelheid en hoe deze samenhangt met de mutatiesnelheid.

Als er bijvoorbeeld 40 mutaties plaatsvinden per individu per generatie (wat ongeveer is wat je krijgt als je mutaties-per-site-per-generatie maal genoomlengte in sites neemt), gebeurt dit in *elk individu in de populatie*.

Er vinden dus elke generatie een enorm aantal mutaties *in de populatie* plaats. Als de effectieve populatiegrootte 10.000 was, zou dit 40 x 10.000 = 400.000 nieuwe mutaties zijn die elke generatie aan de populatie worden toegevoegd.

In een neutrale situatie gaat de overgrote meerderheid van deze nieuwe mutaties uiteindelijk uit de populatie verloren door neutrale drift.

Maar toevallig zullen een paar van hen zich uitbreiden tot fixatie. De kansen zijn in wezen hetzelfde als de kansen om de loterij te winnen. De kans van elke mutatie om zich tot fixatie te verspreiden is 1/(populatiegrootte). (Ik gebruik de populatiegrootte van de haploïde loci, als je diploïde populatie als N gebruikt, is het 2N).

Dus de meeste neutrale mutaties sterven uit, maar een paar verspreiden zich naar fixatie. Gemiddeld blijkt dat de substitutiesnelheid gelijk is aan de mutatiesnelheid.

Er kan dus een groot aantal vervangingen plaatsvinden zonder dat er überhaupt wordt geselecteerd.

Of, kortere versie:
http://www.stat.berkeley.edu/users/terry/Classes/s260.1998/Week13a/week13a/node10.html

Als er bijvoorbeeld 40 mutaties plaatsvinden per individu per generatie (wat ongeveer is wat je krijgt als je mutaties-per-site-per-generatie maal genoomlengte in sites neemt), gebeurt dit in *elk individu in de populatie*.

ja, maar niet dezelfde 40 mutaties. Om die 40 mutaties te herstellen, zou elk individu, zelfs de ouders en grootouders, ze moeten hebben.

Dat is de betekenis van vast zijn - EENHEID - wat betekent dat iedereen het moet hebben.

Er vindt dus elke generatie een enorm aantal mutaties *in de populatie* plaats. Als de effectieve populatiegrootte 10.000 was, zou dit 40 x 10.000 = 400.000 nieuwe mutaties zijn die elke generatie aan de populatie worden toegevoegd.

Ja, maar om vast te worden, moet elk individu het hebben.

Maar toevallig zullen een paar van hen zich uitbreiden tot fixatie.

misschien en misschien ook niet. De vraag is hoe lang het zal duren en hoeveel zullen worden gerepareerd?

De kans van elke mutatie om zich tot fixatie te verspreiden is 1/(populatiegrootte). (Ik gebruik de populatiegrootte van de haploïde loci, als je diploïde populatie als N gebruikt, is het 2N).

Niet voor neutrale mutaties. Dan is het de mutatiesnelheid.

Ook als het een 1/N kans heeft om gerepareerd te worden, betekent dit dat het een (N - 1/N) kans heeft om te verdwalen. En dat houdt zelfs geen rekening met willekeurige effecten die alle mutaties zouden wegvagen.

Er kan dus een groot aantal vervangingen plaatsvinden zonder dat er überhaupt wordt geselecteerd.

Hoeveel en hoe lang duurt het?

Met een mutatiesnelheid van 1,1 x 10^-8 is dat best een lange, lange tijd.

OK NickM- kijk eens wat ik heb gevonden:

Voor neutrale allelen die wel fixeren, duurt het gemiddeld 4N generaties om dit te doen.

Dus wat is het probleem ook alweer, JoeG? Geen van de links die u zojuist hebt gepost, is in tegenspraak met wat ik heb gezegd.

Je beweerde dat er niet genoeg tijd was om de waargenomen hoeveelheid verschil tussen het genoom van de chimpansee en de mens te krijgen.

Eerst wees ik erop dat het "10%" verschilnummer afkomstig is van dingen als indels, die in grote brokken voorkomen in plaats van in puntmutaties. Deze vereisten alleen een indel-vervanging elke

15 generaties, niet een of ander onmogelijk aantal.

Toen gingen we naar de puntmutaties (het verschil van 1%), en ik wees erop dat de waargenomen hoeveelheid substitutieverschil tussen chimpansee en mens ongeveer gelijk is aan wat we zouden verwachten gezien de tijd van de chimpansee-mens-splitsing en de waargenomen mutatiesnelheid. Niets dat u sindsdien heeft gepost, heeft dit tegengesproken.

Geef gewoon toe dat je oorspronkelijke bewering niet klopte. Dat is de wetenschappelijke manier.

Of lees p. 239 hier: http://books.google.com/books?id=ng85sd1UR7EC&lpg=PA72&ots=pqL73i-4iH&dq=4N%20generations&pg=PA239#v=onepage&q=substitution%20rate&f=false

NickM:
Dus wat is het probleem ook alweer, JoeG? Geen van de links die u zojuist hebt gepost, is in tegenspraak met wat ik heb gezegd.

U zei dat er een aantal mutaties zouden zijn die in één/elke generatie zouden worden vastgelegd. Dat is duidelijk vals

Je beweerde dat er niet genoeg tijd was om de waargenomen hoeveelheid verschil tussen het genoom van de chimpansee en de mens te krijgen.

Er is als u op design vertrouwt. Er is niets als u op iets anders vertrouwt.

Eerst wees ik erop dat het "10%" verschilnummer afkomstig is van dingen als indels, die in grote brokken voorkomen in plaats van in puntmutaties.

Iets wat ik al jaren weet.

Deze vereisten alleen een indel-vervanging elke

15 generaties, niet een of ander onmogelijk aantal.

Meer als 10 generaties en er is niets dat een zo hoog fixatiepercentage ondersteunt. En dat is alleen voor indels, wat een fractie is van de verschillen waarmee rekening moet worden gehouden.

Toen gingen we naar de puntmutaties (het verschil van 1%), en ik wees erop dat de waargenomen hoeveelheid substitutieverschil tussen chimpansee en mens ongeveer gelijk is aan wat we zouden verwachten gezien de tijd van de chimpansee-mens-splitsing en de waargenomen mutatiesnelheid. Niets dat u sindsdien heeft gepost, heeft dit tegengesproken.

Alles wat ik heb gepost spreekt dat tegen.

4N generaties om 1 neutrale mutatie vast te stellen (schatting), waarbij N de populatiegrootte is.

Haldane publiceerde 1 op 300 generaties en experimenten hebben het op meer dan 600 generaties voor GUNSTIGE mutaties die gemakkelijker zullen worden gefixeerd dan welke neutrale mutatie dan ook.

Dus ofwel begrijp je niets van wat ik heb gepost, wat vrij duidelijk is vanwege je stroman die je weerlegde toen je voor het eerst aankwam, je vermijding van de rest van de mutaties voorbij indels, en je duidelijke fuck-up op de wiskunde.

En nu hebben we uw vertrouwen op nog nooit gehoord van vervangingspercentages voor de indels.

Maar ja, ik zal mijn oorspronkelijke bewering herzien om te zeggen:

Gegeven een genetisch verschil van 10%+ tussen chimpansees en mensen sommige het aantal mutaties zal jaarlijks moeten worden vastgesteld.

(En alles wat ik nodig heb is een-
alles wat ik nodig heb is een-
alles wat ik nodig heb is 1, 1.
1 is alles wat ik nodig heb)

Aha, ik zie je probleem. Je denkt dat de ene mutatie (indel- of puntmutatie) eerst moet ontstaan, zich vervolgens moet uitbreiden tot fixatie, en dan moet de volgende hetzelfde proces herhalen.

Dit zou inderdaad traag zijn.

Helaas voor u kunnen vele, vele mutaties tegelijkertijd in een populatie ronddrijven. Allemaal eigenlijk. Ten eerste hebben we 23 paar chromosomen en de frequentie van elke variant in de chromosoom 1-populatie kan omhoog of omlaag gaan, onafhankelijk van wat er gebeurt met de frequentie van een variant in de chromosoom 2-populatie.

Ten tweede ondergaan de chromosomen bij elke meiose veel overkruisingsgebeurtenissen, dus eigenlijk is elk chromosoom opgedeeld in vele kleine segmenten die onafhankelijk van elkaar scheiden en elke generatie opnieuw worden gecombineerd.

4N generaties om 1 neutrale mutatie vast te stellen (schatting), waarbij N de populatiegrootte is.

Dat is waar, maar dat is slechts voor één mutatie, en alleen voor de mutaties die het geluk hebben om te worden hersteld (de overgrote meerderheid wordt nooit gerepareerd en gaat in plaats daarvan verloren, dus hun "tijd tot fixatie" is oneindig).

In werkelijkheid hebben we zoiets als (20 nieuwe mutaties per individu) * (N = populatiegrootte) die elke generatie de populatie binnenkomt. De meeste zijn verloren gegaan, een paar zijn gerepareerd. De gemiddelde snelheid waarmee de populatie mutaties vastlegt is gelijk aan mu, de mutatiesnelheid.

Je hebt het over iets anders, de gemiddelde tijd tot fixatie voor een enkele mutatie waarvan we achteraf weten dat die is opgelost. Doet niets af aan mijn punt, noch aan uw onjuistheid over uw algemene claim.

JIJ bent het probleem. Je hebt ophopingen van mutaties nodig en die moeten culmineren in de individuen van nu.

320.000.000+ OPGESLAGEN verschillen.

Hoe stapelen mutaties zich op als ze niet eerst worden gefixeerd?

Eenmaal verloren kan het zich niet meer ophopen.

Kimura, Populatiegenetica, moleculaire evolutie en de neutrale theorie: "Als de mutant selectief neutraal is, is de kans op uiteindelijke fixatie gelijk aan zijn initiële frequentie, dat wil zeggen u=1/(2N) in de diploïde populatie, en dus van vgl. (1), we hebben Ks=v. Met andere woorden, voor neutrale allelen is de evolutiesnelheid gelijk aan de mutatiesnelheid."

Het is een heel eenvoudige afleiding. Een eenvoudig voorbeeld zou voldoende moeten zijn. Overweeg een haploïde populatie, maat N) met gemiddeld één neutrale mutatie per individu (zeg een genoom van 10^8 en een mutatiesnelheid van 10^-8). De kans op fixatie is het omgekeerde van de populatiegrootte, ofwel 1/N. Maar we hebben N mutaties per generatie. De verwachte fixatiesnelheid is daarom N*1/N. Dat wil zeggen dat er gemiddeld één mutatie per generatie wordt vastgesteld.

Zacho:
Dat wil zeggen dat er gemiddeld één mutatie per generatie wordt vastgesteld.

Hoe is dat zelfs mogelijk met een populatie van meer dan 3?

Als het nageslacht, dus de volgende generatie, een nieuwe mutatie krijgt, wat denk je dan? De ouders hebben het niet, dus het kan pas worden opgelost als ze overlijden. En dan wordt het vast als de volgende generatie een populatie van 1 heeft.

Als de mutatiesnelheid 1,1 x 10-8 is, dan is dat het aantal mutaties, en aangezien dat geen geheel getal is en veel minder dan 1, heb je duidelijk geen idee.

Maar bedankt voor het vermaak.

Talk Origins heeft een neutrale mutatie die elke 4N generaties wordt gefixeerd (waarbij N = populatiegrootte).

Relevante referenties (van genetische drift- zie hierboven) die mijn bewering ondersteunen, wat in feite de bewering van de evolutionaire biologie is:

Hedrick, Philip W. (2004). Genetica van populaties, 737, Jones en Bartlett Publishers.

Daniel Hartl, Andrew Clark (2007). Principes van populatiegenetica, 4e editie

Wen-Hsiung Li, Dan Graur (1991). Grondbeginselen van moleculaire evolutie, Sinauer Associates.

Kimura, Motoo (2001). Theoretische aspecten van populatiegenetica, 232, Princeton University Press.

Masel J, Koning OD, Maughan H (2007). Het verlies van adaptieve plasticiteit tijdens lange perioden van milieustilstand. Amerikaanse natuuronderzoeker 169 (1): 38-46.

Joe Go: Hoe is dat zelfs mogelijk met een populatie van meer dan 3?

De kans op fixatie is 1/N, dus als de populatie 100 is, dan is de kans dat het uiteindelijk fixatie bereikt 1/100. Echter, gezien ons voorbeeld, komen er 100 mutaties voor in elke generatie. We kunnen dus verwachten dat gemiddeld 100* 1/100 of één uiteindelijk fixatie zal bereiken. Elke generatie.

Joe Go: Talk Origins heeft een neutrale mutatie die elke 4N generaties wordt gefixeerd (waarbij N = populatiegrootte).

Dat is de *tijd* tot fixatie. Met ons voorbeeld, 4N generaties geleden, vonden er gemiddeld 100 mutaties plaats, waarvan 1/100 nu fixatie bereikt. Gemiddeld natuurlijk.

Zacho:
De kans op fixatie is 1/N, dus als de populatie 100 is, dan is de kans dat het uiteindelijk fixatie bereikt 1/100. Echter, gezien ons voorbeeld, komen er 100 mutaties voor in elke generatie. We kunnen dus verwachten dat gemiddeld 100* 1/100 of één uiteindelijk fixatie zal bereiken. Elke generatie.

Dat is gewoon dom. Als er 100 verschillende mutaties optreden, hoe kan men dan fixatie in één generatie bereiken?

Je hebt geen idee waar je het over hebt en het blijkt nog steeds.

Talk Origins heeft een neutrale mutatie die elke 4N generaties wordt gefixeerd (waarbij N = populatiegrootte).

Dat is de *tijd* tot fixatie

Nee, dat is het aantal generaties. Dus met een populatie van 100 zou dat betekenen dat het 400 generaties zou duren voordat één neutrale mutatie gefixeerd zou zijn.

Het is duidelijk dat je nog steeds geen idee hebt als het om wiskunde gaat.

Maar voel je vrij om wat positief bewijs voor je claim te leveren.

Joe Go: Dat is gewoon dom. Als er 100 verschillende mutaties optreden, hoe kan men dan fixatie in één generatie bereiken?

Ze worden niet in één generatie gerepareerd. Ongeveer één op de honderd wordt gerepareerd na 4N generaties. gemiddeld. Er vinden echter voortdurend nieuwe mutaties plaats. Degenen die in de huidige generatie worden vastgesteld, hebben gemiddeld 4N generaties geleden plaatsgevonden.

Joe Go: Dus met een populatie van 100 zou dat betekenen dat het 400 generaties zou duren voordat één neutrale mutatie gefixeerd zou zijn.

Dat klopt. Gemiddeld zou slechts één van de 100 fixatie bereiken, en het zou gemiddeld 400 generaties duren voordat dat gebeurt. Omdat mutaties in elke generatie worden geïntroduceerd, betekent dit dat er een constante stroom van mutaties is die gefixeerd worden.

Laten we het gemiddelde bit buiten beschouwing laten en aannemen dat precies 100 neutrale mutaties per generatie in een populatie van 100 en een fixatietijd van 400 generaties. In generatie 0 hebben we 100 mutaties, na verloop van tijd zullen 99 verloren gaan, maar één zal herstellen in generatie 400. In generatie 1 hebben we 100 mutaties, na verloop van tijd zullen 99 verloren gaan, maar één zal herstellen in generatie 401. In generatie 2, we hebben 100 mutaties, na verloop van tijd zullen er 99 verloren gaan, maar één zal worden hersteld in generatie 402. En zo verder. Er zal in elke generatie een mutatie zijn die voor altijd vastligt.

Zacho:
Ze worden niet in één generatie gerepareerd.

Zacho eerder:
Dat wil zeggen dat er gemiddeld één mutatie per generatie wordt vastgesteld.

Zacho:
Ongeveer één op de honderd wordt gerepareerd na 4N generaties.

Zacho:
Degenen die in de huidige generatie worden vastgesteld, hebben gemiddeld 4N generaties geleden plaatsgevonden.

Als er al 4N generaties waren.

Dus met een populatie van 100 zou dat betekenen dat het 400 generaties zou duren voordat één neutrale mutatie gefixeerd zou zijn.

Oké, dus je bent het eens met wat ik zei. Wat is je punt?

Omdat mutaties in elke generatie worden geïntroduceerd, betekent dit dat er een constante stroom van mutaties is die gefixeerd worden.

Nee. Dat betekent alleen dat er een constante stroom van variatie is.

Nogmaals, het is duidelijk dat je geen idee hebt waar je het over hebt.

In generatie 0 hebben we 100 mutaties, na verloop van tijd zullen er 99 verloren gaan, maar één zal worden hersteld in generatie 400.

Te veel onbekenden om die bewering te doen. De vergelijkingen houden geen rekening met de dagelijkse stress van de echte wereld. En dan is er nog bevolkingsgroei en concurrentie met gunstige eigenschappen.

Maar hoe dan ook, aangezien u zo zeker bent van uw uitspattingen, moet u misschien proberen het gepubliceerd te krijgen. Dan kan iemand het misschien schelen.

Joe Go: De vergelijkingen houden geen rekening met de dagelijkse stress van de echte wereld.

Gegeven het genoemde model van neutrale mutaties is de fixatiesnelheid van nieuwe neutrale mutaties gelijk aan de mutatiesnelheid. Het is een eenvoudig en direct resultaat.

Joe Go: Maar hoe dan ook, aangezien u zo zeker bent van uw uitspattingen, moet u misschien proberen het gepubliceerd te krijgen. Dan zal er misschien iemand omkijken.

Het is al gepubliceerd, door iemand genaamd Motoo Kimura.

Kimura, Populatiegenetica, moleculaire evolutie en de neutrale theorie: "Als de mutant selectief neutraal is, is de kans op uiteindelijke fixatie gelijk aan zijn initiële frequentie, dat wil zeggen u=1/(2N) in de diploïde populatie, en dus van vgl. (1), we hebben Ks=v. Met andere woorden, voor neutrale allelen is de evolutiesnelheid gelijk aan de mutatiesnelheid."

Zachiel:
Gegeven het genoemde model van neutrale mutaties is de fixatiesnelheid van nieuwe neutrale mutaties gelijk aan de mutatiesnelheid. Het is een eenvoudig en direct resultaat.

Alleen is het niet zo eenvoudig en komt het niet eens in de buurt van direct zijn.

Mutatiesnelheden variëren en het zijn allemaal zeer, zeer kleine aantallen, namelijk 10^-8.

Blijkbaar heb je geen idee wat dat betekent.

Maar hoe dan ook, aangezien u zo zeker bent van uw uitspattingen, moet u misschien proberen het gepubliceerd te krijgen. Dan zal er misschien iemand omkijken.

Zachiel:
Het is al gepubliceerd, door iemand genaamd Motoo Kimura.

Helaas voor jou zegt hij nooit iets over seriële fixatie van neutrale mutaties nadat een bepaalde drempel is overschreden.

IOW Zacho, je bent een pretentieuze leugenaar.

substitutiesnelheid = mutatiesnelheid

De mutatiesnelheid voor neutrale mutaties is echter onbekend, wat betekent dat de substitutiesnelheid ook onbekend is.

"De snelheid van fixatie voor een mutatie die niet aan selectie onderhevig is, is dus gewoon de snelheid van introductie van dergelijke mutaties."

Wow, kijk eens naar troy, die linkt naar shit die we al hebben besproken en afgesproken.

De mutatiesnelheid voor neutrale mutaties is echter onbekend, wat betekent dat de substitutiesnelheid ook onbekend is.

Al die theoretische overpeinzingen zijn prima, maar vroeg of laat moet er enig bevestigend experimenteel bewijs zijn, dat nog steeds ontbreekt voor de neutrale theorie met betrekking tot de fixatie van neutrale mutaties.

Joe Go: Alleen is het niet zo eenvoudig en komt het niet eens in de buurt van direct zijn. Mutatiesnelheden variëren en het zijn allemaal zeer, zeer kleine aantallen, namelijk 10^-8. Blijkbaar heb je geen idee wat dat betekent.

Het betekent dat *als* we een genoom hebben met een lengte van 10^8 en een mutatiesnelheid van 10^-8 per site per generatie, de verwachte waarde één mutatie per genoom per generatie is. Als er 100 genomen in de populatie zijn, dan is de verwachte waarde 100 mutaties over de populatie per generatie. Uit je originele bericht:

Joe Go: Wat NickM zich niet lijkt te realiseren, is de substitutiesnelheid = 1,1 x 10^-8, niet 40 mutaties/generatie. De 40 is het aantal mutaties dat we bij elke geboorte kunnen verwachten bij een genoom van 3,2 bp.

De substitutiesnelheid is gelijk aan de snelheid van neutrale mutaties. Dat betekent dat als het percentage 40 neutrale mutaties per geboorte per generatie is, de verwachte waarde 40 (eerder voorkomende) mutaties is die in elke generatie in de populatie worden vastgelegd. Zoals Niek zei.

Zacho:
Dat betekent dat als het percentage 40 neutrale mutaties per geboorte per generatie is, de verwachte waarde 40 (eerder voorkomende) mutaties is die in elke generatie in de populatie worden vastgelegd.

Wow, je bent of echt dom of echt onwetend.

40 is het aantal mutaties, niet de snelheid.

Al die theoretische overpeinzingen zijn prima, maar vroeg of laat moet er enig bevestigend experimenteel bewijs zijn, dat nog steeds ontbreekt voor de neutrale theorie met betrekking tot de fixatie van neutrale mutaties.

Het is verbazingwekkend wat evotards zullen geloven als ze denken dat het hun beweringen ondersteunt.

BTW Zacho- je moet de neutrale mutatiesnelheid kennen omdat de mutatiesnelheid alle soorten omvat, neutraal, schadelijk en heilzaam. En dat strookt niet met de vergelijking.

Joe Go: 40 is het aantal mutaties, niet de snelheid.

Als de snelheid 1,1e-8 per base per generatie is, en als het genoom een ​​lengte heeft van 3,2e9 basen, is de snelheid

40 per genoom per generatie.

Is er een reden waarom al onze opmerkingen met mate worden behandeld?

Zacho:
Als de snelheid 1,1e-8 per base per generatie is, en als het genoom een ​​lengte heeft van 3,2e9 basen, is de snelheid

40 per genoom per generatie.

Fout - u verwart het nummer met het tarief.

Niet alleen dat je geen experimenteel bewijs hebt om dat aantal te ondersteunen.

Daar moet je dus beginnen. En als je geen experimenteel bewijs hebt gezegd, heb je niets.

Is er een reden waarom al onze opmerkingen met mate worden behandeld?

Zachriël: Als de snelheid 1,1e-8 per base per generatie is, en als het genoom een ​​lengte heeft van 3,2e9 basen, is de snelheid

40 per genoom per generatie.

Joe Go: Fout - u verwart het nummer met het tarief.

1.1e-8 mutaties per base per generatie is een tarief. 4e1 per genoom per generatie is een snelheid.

Waarom weigert u experimentele ondersteuning te bieden voor uw beweringen?

Wat is uw bewijs dat er 40 neutrale mutaties per genoom per generatie zijn?

Waarom weigert u experimentele ondersteuning te bieden voor uw beweringen?

Wat is uw bewijs dat er 40 neutrale mutaties per genoom per generatie zijn?

Nu je eindelijk lijkt te krijgen dat 1,1 x 10^-8 mutaties PER BASIS PER GEBOORTE maal 3,2 x 10*9 basen in het menselijk genoom = 35,2 mutaties PER GENoom PER GEBOORTE, en dat *beide* van deze percentages zijn, kunnen we bespreek je bovenstaande vraag.

1. Het mutatienummer van 1,1 x 10^-8 kwam van experimentele gegevens, zie de wikipedia-pagina voor de referentie. Er zijn verschillende veelvoorkomende experimenten om mutatiesnelheden te bepalen, bijvoorbeeld:

(a) rangschik de ouders en de nakomelingen, en tel de verschillen

(b) de volgorde van een man en het DNA van sommige van zijn zaadcellen (vroeger populair vanwege de algemeenheid van die zaadcellen)

2. Hoeveel van deze mutaties zijn neutraal? Antwoord: bijna allemaal, aangezien slechts een paar procent van het genoom codeert voor genen of genregulatie, en zelfs in genen zijn de meeste puntmutaties neutraal vanwege de redundantie van de genetische code.

Er is enig bewijs dat sommige "neutrale" mutaties (zoals de derde positie in DNA-codons) mogelijk niet precies volledig selectief neutraal zijn, sommige ervan kunnen zeer licht gunstig of nadelig zijn. Maar selectie kan alleen mutaties "zien" met een bepaalde minimale selectiewaarde (de waarde is zoiets als s moet groter zijn dan 1/N, ik weet het niet precies meer). Dus als het selectieve nadeel van een mutatie slechts 1/10.000 is, zou het effectief neutraal zijn in een soort als de mens met een historische effectieve populatiegrootte van ongeveer 1/10.000. En alles met een s ergens in de buurt van 1/10.000 zou ook bijna neutraal zijn (d.w.z. genetische drift zou een grote impact hebben op zijn lot, vergeleken met selectie).

NickM:
1. Het mutatienummer van 1,1 x 10^-8 kwam van experimentele gegevens, zie de wikipedia-pagina voor de referentie.

2. Hoeveel van deze mutaties zijn neutraal? Antwoord: bijna allemaal, aangezien slechts een paar procent van het genoom codeert voor genen of genregulatie, en zelfs in genen zijn de meeste puntmutaties neutraal vanwege de redundantie van de genetische code.

Ontestbaar gebrabbel omdat er geen manier is om A) te testen welk % codeert voor noodzakelijke dingen en B) we kennen veel vermeende stille mutaties die een impact hebben - dat komt door de manier waarop de codering werkt.

Dat gezegd hebbende, hebt u enkele experimentele gegevens of gegevens uit de echte wereld nodig om uw claim van vervangingspercentages te ondersteunen.

Die heb je niet of om de een of andere reden weiger je die te presenteren.

Dus totdat je dat doet, heb je niets anders dan een kale bewering.

NickM: Maar selectie kan alleen mutaties "zien" met een bepaalde minimale selectiewaarde (de waarde is zoiets als s moet groter zijn dan 1/N, ik weet het niet precies meer).

Dat klopt. Een mutatie is effectief neutraal als |s| << 1/(2N), diploïde.

En we weigeren nog steeds experimentele ondersteuning te bieden voor uw beweringen.

Joe Go: En we weigeren nog steeds experimentele ondersteuning te bieden voor uw beweringen.

We hebben geen experimentele beweringen gedaan. In plaats daarvan beantwoordden we een vraag over hoe neutrale mutaties zich zouden verspreiden in een populatie bij een bepaalde mate van neutrale mutatie.

Zacho:
In plaats daarvan beantwoordden we een vraag over hoe neutrale mutaties zich zouden verspreiden in een populatie bij een bepaalde mate van neutrale mutatie.

Uw "antwoord" wordt niet ondersteund, wat betekent dat het helemaal geen antwoord is.

Trouwens, het "hoe"-gedeelte is gewoon toeval, dus je hebt niet geantwoord hoe.

Zacho:
Dat betekent dat als het percentage 40 neutrale mutaties per geboorte per generatie is, de verwachte waarde 40 (eerder voorkomende) mutaties is die in elke generatie in de populatie worden vastgelegd.

Pure bullshit - betekenis zonder experimentele ondersteuning. En totdat je experimentele ondersteuning krijgt, zal het pure bullshit zijn.

Dus ga ervoor of maak een tocht langs de Shenandoah en de zee op, als je begrijpt wat ik bedoel.

Joe Go: Uw "antwoord" wordt niet ondersteund, wat betekent dat het helemaal geen antwoord is.

Hoezo? We hebben niet alleen uitgelegd waarom de substitutiesnelheid gelijk is aan de mutatiesnelheid, maar we hebben Kimura direct aangehaald. Hier is het weer:

Kimura, Populatiegenetica, moleculaire evolutie en de neutrale theorie: "Als de mutant selectief neutraal is, is de kans op uiteindelijke fixatie gelijk aan zijn initiële frequentie, dat wil zeggen u=1/(2N) in de diploïde populatie, en dus van vgl. (1), we hebben Ks=v. Met andere woorden, voor neutrale allelen is de evolutiesnelheid gelijk aan de mutatiesnelheid."

Manier om je laffe aard te bewijzen door niet eens in te gaan op wat ik post.

Zacho:
We hebben niet alleen uitgelegd waarom de substitutiesnelheid gelijk is aan de mutatiesnelheid, maar we hebben Kimura direct aangehaald.

Helaas voor jou ondersteunt imura je bewering van:

Dat betekent dat als het percentage 40 neutrale mutaties per geboorte per generatie is, de verwachte waarde 40 (eerder voorkomende) mutaties is die in elke generatie in de populatie worden vastgelegd.

Je bent een leugenachtige bluffer. Wat betekent dat wat je zegt is: pure bullshit - betekenis zonder experimentele ondersteuning. En totdat je experimentele ondersteuning krijgt, zal het pure bullshit zijn.

Kijk, alles wat ik vraag is bewijs om je bewering te ondersteunen:

Dat betekent dat als het percentage 40 neutrale mutaties per geboorte per generatie is, de verwachte waarde 40 (eerder voorkomende) mutaties is die in elke generatie in de populatie worden vastgelegd.

Ik heb referenties gegeven die zeggen 4N generaties voor 1.

NickM begon met een bevolking van 10.000. Begrijp je wat dat betekent?

Joe Go: NickM begon met een bevolking van 10.000. Begrijp je wat dat betekent?

Ja, het betekent dat de ongeveer 40 neutrale mutaties die vandaag gefixeerd zijn, gemiddeld 40.000 generaties geleden plaatsvonden.

Wat is het empirische bewijs om uw bewering te ondersteunen?

Joe Go: Er lijkt enige verwarring te bestaan ​​over wat de neutrale theorie zegt over substitutiepercentages.

Joe Go: En hoe kunnen we het weten? Wat is het empirische bewijs om uw bewering te ondersteunen?

Het is geen empirische bewering, maar een gevolg van het neutrale theoriemodel van evolutie dat je in je oorspronkelijke bericht hebt geïntroduceerd.

Zacho:
Het is geen empirische bewering, maar een gevolg van het neutrale theoriemodel van evolutie dat je in je oorspronkelijke bericht hebt geïntroduceerd.

Ik heb de neutrale theorie niet geïntroduceerd. Kimura deed het.

En hoe werd vastgesteld dat het een gevolg is zonder enige empirische onderbouwing?

Joe Go: Ik heb de neutrale theorie niet geïntroduceerd. Kimura deed het.

Je bracht neutrale theorie naar voren in je oorspronkelijke post.

Joe Go: En hoe werd vastgesteld dat het een gevolg is zonder enige empirische onderbouwing?

Een theorie is een model, in dit geval een model van hoe neutrale mutaties zich door een populatie zullen voortplanten. Aangezien sommige mutaties neutraal zijn (zoals synonieme substituties of basen in een pseudogen), kan hun statistische verdeling worden voorspeld. In het bijzonder zal de fixatiesnelheid van neutrale mutaties gelijk zijn aan de neutrale mutatiesnelheid.

Joe Go: En hoe werd vastgesteld dat het een gevolg is zonder enige empirische onderbouwing?

Weet jij wat 'aanhalingsteken' betekent?

Zacho:
Weet jij wat 'aanhalingsteken' betekent?

Ja, ik wil. Dus hoe weet je dat wat je zei een gevolg is van de theorie?

Zacho:
Je bracht neutrale theorie naar voren in je oorspronkelijke post.

Dat komt omdat NickM het ter sprake bracht in de andere thread over chimpansee en menselijk DNA.

Maar het ter sprake brengen is niet hetzelfde als het introduceren.

En hoe werd vastgesteld dat het een gevolg is zonder enige empirische onderbouwing?

Een theorie is een model, in dit geval een model van hoe neutrale mutaties zich door een populatie zullen voortplanten.

Kan iets niet wetenschappelijk modelleren zonder evidetiaire ondersteuning.

Aangezien sommige mutaties neutraal zijn (zoals synonieme substituties of basen in een pseudogen), kan hun statistische verdeling worden voorspeld.

Een voorspelling zonder empirische of bewijskrachtige ondersteuning is waardeloos.

In het bijzonder zal de fixatiesnelheid van neutrale mutaties gelijk zijn aan de neutrale mutatiesnelheid.

Ja, en je mag alles zeggen zolang je het niet hoeft te steunen. En dat maakt het pure bullshit, zoals ik al eerder zei.

Zachriël: Weet jij wat 'aanhalingsteken' betekent?

Vertel ons dan wat een gevolg is.

Er zijn verschillende definities, maar ik zou zeggen dat u het gebruikt om "noodzakelijke begeleiding of consequentie" aan te duiden, daarom vroeg ik Dus hoe weet je dat wat je zei een gevolg is van de theorie?

Je hebt die vraag vermeden omdat je intellectuele integriteitsproblemen hebt.

Iets tot een consequentie verklaren en bewijzen hebben dat het echt zo is, zijn twee verschillende dingen. Niet dat je dat zou kunnen begrijpen.

Joe Go: Dus hoe weet je dat wat je zei een gevolg is van de theorie?

Omdat het direct uit het pand volgt. Uitgaande van niet-gekoppelde, willekeurige neutrale mutaties μ, in een diploïde populatie N:

De frequentie in de populatie van een nieuwe mutatie is 1/(2N).
De kans op fixatie van een mutatie is de frequentie ervan in de populatie.
Het aantal nieuwe mutaties in de populatie is 2Nμ.
Daarom is de fixatiesnelheid van neutrale mutaties 2Nμ * 1/(2N) = μ.

Sommige mutaties zijn duidelijk neutraal, zoals basen in pseudogenen. En het bewijs ondersteunt hun neutrale evolutie.

Dus hoe weet je dat wat je zei een gevolg is van de theorie?

Omdat het direct uit het pand volgt.

Maar alles wat we hebben is uw woord daarvoor. En dat betekent dat het zinloos is.

Je kunt alle niet-geverifieerde vergelijkingen die je wilt blijven herhalen, dat maakt ze niet correct. Het betekent ook niet dat je ze begrijpt.

Dus geen experimentele onderbouwing van de kale verklaring van betrokkenheid.

Toen Einstein zijn relativiteitstheorie voor het eerst publiceerde, bevatten zijn berekeningen een gevolg. Het vreemde is dat niemand hem echt geloofde totdat Eddington het bevestigde via een natuurlijk experiment. En het is keer op keer bevestigd door middel van experimenten.

De neutrale theorie met zich meebrengen is op papier geplakt en dat maakt het onaanvaardbaar voor de echte wereld.

Iets als een consequentie verklaren en bewijzen hebben dat het echt zo is, zijn twee verschillende dingen. Niet dat je dat zou kunnen begrijpen.

En dat begrijpt Zacho natuurlijk niet.

Weer een voorspelling uitgekomen.

Joe Go: Maar alles wat we hebben is uw woord daarvoor.

Um Nee. Uit de premissen van het model, dat we hebben laten zien, volgt een gevolg. Het enige wat je nog hebt is handzwaaien. Succes daarmee.

Maar alles wat we hebben is uw woord daarvoor.

Zonder empirisch bewijs hebben we alleen uw woord ervoor. En u hebt toegegeven dat uw claim geen empirische ondersteuning heeft.

Uit de premissen van het model volgt een gevolg.

Een gevolg zonder empirische ondersteuning is zinloos. En een model zonder empirische ondersteuning is een droom.

Je hebt laten zien dat je evotards bent die niet van plan zijn ooit iets te steunen wat je beweert.


Wat is het verschil tussen mutatie- en substitutiepercentages? - Biologie

Voorbeeld van substitutiemutatie: Sikkelcelanemie wordt veroorzaakt door substitutiemutatie, waarbij in codon (GAG muteert naar --> GTG) en leidt tot (Glu --> Val) verandering.


Invoeging

Inserties zijn mutaties waarbij extra basenparen op een nieuwe plek in het DNA worden ingebracht. Het aantal ingevoegde basenparen kan variëren van één tot duizenden!

Voorbeeld van insertiemutatie: De ziekte van Huntington en het fragiele X-syndroom zijn voorbeelden van insertiemutatie waarbij trinucleotide-herhalingen worden ingevoegd in de DNA-sequentie die tot deze ziekten leidt.

Verwijderingen

Deleties zijn mutaties waarbij een deel van het DNA verloren gaat of wordt verwijderd. Het aantal verwijderde basenparen kan weer variëren van één tot duizenden!
Inserties en Deletie mutaties worden vaak samen INDELS genoemd.

Voorbeeld van deletiemutatie: 22q11.2 deletiesyndroom wordt veroorzaakt door de deletie van enkele basen van chromosoom 22. Deze ziekte wordt gekenmerkt door een gespleten gehemelte, hartafwijkingen, auto-immuunziekten enz.

De volgende video beschrijft de verschillende soorten mutaties op een hele mooie manier:

Amna82
Junior Lid

ExpertScience
Post freak

Mutaties, is de verandering in de blauwdruk van het leven en die blauwdruk is ons DNA waarin alle fenotypische uitdrukkingen zijn gecodeerd. De biotechnoloog en onderzoekers op dit gebied hadden vandaag ontdekt dat mutatie niet alleen het uiterlijk verandert, maar ook betrokken is bij het gedrag van mannen en vrouwen!

Recente onderzoeken op dit gebied hebben aangetoond dat jonge vrouwen met de mutatie van het BRCA-gen (BRCA1 en BRCA2) ertoe leiden dat jonge vrouwen complexe beslissingen nemen over levensplannen en anders denken over hun kijk op behandeling, relatie, zwangerschap en carrière! Het is dus een zeer interessant feit dat mutaties ook betrokken zijn bij psychosociale gevolgen. Mutaties hebben geleid tot menselijke evoluties en kunnen tot de evolutie van hun gedrag leiden, wat vandaag wordt bewezen met de studies van BRCA-genmutaties en vele andere die aan de gang zijn! Ook het type mutaties leidt tot kansen op verschillende soorten ziekten, zoals vrouwen met een BRCA 1-mutatie, hebben een verhoogd risico op het ontwikkelen van kankers die verband houden met borst- en eierstokkanker. Terwijl de mutatie in het BRCA2-gen leidt tot een verhoogd risico op kanker van de alvleesklier, maag en galblaas. Daarom helpt onderzoek naar mutaties om de impact ervan ruim van tevoren beter te begrijpen en zo wetenschappers te helpen gerelateerde ziekten te genezen en te voorkomen.

Ook al vindt er mutatie plaats, maar het overleven van de soort vereist genetische stabiliteit! In de natuur komen mutaties voor, maar zeer zelden blijven ze ongecorrigeerd, omdat DNA, RNA-replicatie en sequentie met een zeer hoge betrouwbaarheid worden gehandhaafd. Zelfs een kleine verandering in de volgorde wordt gecorrigeerd door het DNA-reparatiemechanisme. De meeste mutaties zijn schadelijk en worden geëlimineerd door het natuurlijke selectieproces en de mutatiesnelheid. Veranderingen in erfelijkheidsonderwijs hadden de weg van evolutie op aarde getoond. Mutatie is onvoorspelbaar. Als mutatie optreedt in somatische cellen, wordt dat niet doorgegeven aan de volgende generatie, maar als het optreedt in kiemcellen, is het dodelijk, omdat dit kan worden doorgegeven aan de volgende generatie.

Mutaties worden globaal op zes manieren gecategoriseerd, aangezien puntmutatie-verandering zal plaatsvinden in één gensequentie. Frameverschuivingsmutatie - verandering treedt op als toevoeging of verwijdering van een of meer basensequenties in genen, Deletiemutatie - deze mutatie is min of meer gerelateerd aan frameverschuivingsmutatie, maar hierin worden meer basen verwijderd, wat een groot aantal genen in het chromosoom kan beïnvloeden, invoeging mutatie - is de toevoeging van extra basen in het gen, inversiemutatie - De hele DNA-streng wordt omgekeerd of zeg dat alle basensequenties worden omgekeerd, DNA-expressie Mutatie - veroorzaakt de variatie in het DNA-expressieproces, dus er wordt minder of meer eiwit gesynthetiseerd!


Resultaten

Vervangende vervangingen

Figuur 1 toont de regio's van de twee genen waarvan de sequentie is bepaald, en Figuur 2 toont bomen voor de twee bestudeerde genen. Beide outgroups zijn consistent in de positie van de knoop die de homologe X- en Y-gekoppelde sequenties wortelt. Figuur 2 toont ook de geschatte divergentiewaarden tussen de sequenties. Tussen de SlX1 en SlY1 genen van ofwel S. latifolia of S. dioica, er waren geen verschillen in vervangende sites, maar tussen SlX4 en SlY4,Keen = 2,4 ± 0,5% voor S. latifolia en 1,6 ± 0,4% voor S. dioica. Om de vervangingssubstitutiesnelheden in deze genen te vergelijken, schatten we hun niet-synonieme plaatsdivergentie van de homologe outgroup-sequentie van S. vulgaris ( tafel 1 ). De niet-synoniem substitutiepercentages zijn hoger in de SlY4 gen dan in SlX4, voor beide S. latifolia en S. dioica, maar de SlY4 synoniem tarieven zijn ook hoger ( tabel 1 ). De Keen waarden voor de SlX4 en SlY4 genen verschillen aanzienlijk. Deze conclusie werd bevestigd door ML-analyse van de substitutiepercentages in de eerste en de tweede coderingspositie (740 bp) van de SlX4-SlY4 genen. Een model met drie snelheden (X-gebonden, Y-gebonden en niet-geslachtsgebonden 2ΔL = 12,52, P < 0,001 bij χ 2 met df = 1) past significant beter bij de gegevens dan het model met twee snelheden (met X- en Y-gebonden genen met dezelfde snelheid en verschillende niet-geslachtsgebonden snelheden).

Zoals eerder uitgelegd, zijn er echter verschillende niet-synonieme substitutiepercentages in de SlX4 en SlY4 genen kunnen het gevolg zijn van ofwel verschillen in de effectiviteit van selectie in deze genen ofwel verschillende mutatiesnelheden. Het hogere stille substitutiepercentage in SlY4 dan SlX4 suggereert dat de hoge SlY4 niet-synoniem percentage duidt mogelijk niet op verminderde werkzaamheid van selectie. Om verschillende mutatiesnelheden te compenseren, hebben we daarom vergeleken Keen/Ks verhoudingen voor de X- en Y-gebonden genen. De verhouding voor SlY4 (Keen/Ks = 0,119 ± 0,0019) was slechts iets hoger dan die voor de SlX4 gen (Keen/Ks = 0,115 ± 0,0040), en het verschil is niet significant. LR-test (zie Materialen en methodes), was ook niet-significant (2ΔL = 0,0).

Evolutie van de X- en Y-gekoppelde aminozuursequenties

Als de effectiviteit van selectie lager is in Y- dan X-gekoppelde genen, is een andere voorspelling dat Y-gekoppelde genen meer substituties van niet-conservatieve aminozuren zouden moeten accumuleren. We vergeleken daarom de soorten aminozuurvervangingen in de SlY4 en SlX4 genen door de aantallen en soorten mutaties in het coderende gebied van de S. latifoliaSlX4 en SlY4 genen sinds ze gescheiden raakten (tabel 2). Silene dioica sequenties lijken erg op die van S. latifolia, en bijna alle niet-synonieme verschillen tussen SlX4 en SlY4 in S. dioica zijn identiek aan die in S. latifolia. Deze analyse is niet uitgevoerd voor de SlX1-SlY1 genen omdat er geen niet-synonieme substituties tussen deze genen zijn.

Veertien aminozuurvervangingen werden gedetecteerd in de S. latifoliaSlY4 gen maar slechts drie in SlX4 ( tabel 2 ), wat de gevoeligheid van de analyse beperkt. Voor beide SlX4 en SlY4, het aantal vervangingen in alle niet-synonieme categorieën (zie Materialen en methodes) lager was dan verwacht op basis van simulaties die waren gebaseerd op het waargenomen aantal stille substituties in deze genen (Wyckoff, Wang en Wu 2000), in overeenstemming met hun lage Keen/Ks verhoudingen. De waargenomen distributie van aminozuurvervangingen verschilde ook niet significant van wat werd verwacht, waarbij de simulaties werden geconditioneerd op het waargenomen aantal niet-synonieme substituties (het samenvoegen van de vier niet-synonieme klassen), wat suggereert dat selectie het patroon van vervangingen in de SlY4 gen.

Codonbias

Lage effectiviteit van selectie voor Y-gekoppelde genen voorspelt ook verminderde codonbias in Y- vergeleken met X-gekoppelde genen. We kunnen segregerende en vaste synonieme substituties op de X- en Y-chromosomen niet vergelijken (Akashi 1995) omdat er weinig sequentievarianten zijn in de Y-gebonden genen (Filatov et al. 2000, 2001). Als alternatief hebben we het aantal substituties vergeleken van geprefereerde naar niet-geprefereerde synonieme codons (hieronder aangeduid als "niet-geprefereerde" substituties) en niet-geprefereerde met geprefereerde codons ("geprefereerde" substituties) in de SlX4 en SlY4 genen. Als er selectie is voor codongebruik in de X-gekoppelde genen, maar het is minder effectief voor Y-gekoppelde genen, zou dit moeten leiden tot overmatige substituties die niet de voorkeur hebben boven geprefereerde substituties in de Y-gekoppelde genen. De gemiddelde codonbias van S. latifolia genen is laag, met een gemiddelde ENC (Wright 1990) van 54,7 en een bereik van 36,9-61. Slechts 11 codons, elk voor een ander aminozuur, zijn significant positief gecorreleerd met codonbias en kunnen dus worden afgeleid als belangrijke codons (TTC, CTC, ATA, GTC, TCA, ACT, CAC, AAC, AAG, GAG en GGA ). Zeven andere codons, die coderen voor nog eens zes verschillende aminozuren (CCA, GCA, CAG, GAC, TGT, CGT, AGG), vertonen substantiële positieve, maar niet-significante correlaties met codonbias, wat suggereert dat deze codons ook de voorkeur kunnen hebben in S. latifolia. Er zullen echter meer cDNA-sequenties nodig zijn om dit te testen.

Met alleen de vermeende belangrijkste codons werden acht niet-voorkeurs- en twee voorkeurssubstituties waargenomen in de SlY4 gen en slechts één voorkeurssubstitutie in SlX4. De overmaat aan niet-geprefereerde substituties in de SlY4 gen is marginaal significant (G-toets = 3,85, P < 0,05). Als we alle 18 codons gebruiken die positief gecorreleerd zijn met codonbias, ongeacht de significantie, vinden we 12 niet-geprefereerde en zeven geprefereerde synonieme substituties in SlY4 (G-test = 1,33, NS) versus een voorkeur in de SlX4 gen. Er zijn slechts zes synonieme verschillen tussen: SlY1 en SlX1, dus deze analyse is niet mogelijk voor deze genen.

Stille substitutietarieven

Zoals eerder opgemerkt, is het intron en de synonieme plaatsdivergentie van de SlY4 gen van zijn homoloog in de niet-tweehuizige S. vulgaris zijn aanzienlijk hoger dan die in SlX4 ( tafel 1 ). Een vergelijkbaar, maar minder uitgesproken effect wordt gevonden voor: SlY1 en SlX1 ( tafel 1 ). Om de significantie van de verschillen in substitutiesnelheid in de takken van de genbomen voor X- en Y-gebonden en autosomale loci te testen (fig. 1), hebben we LR-tests gedaan (Muse en Weir 1992) met behulp van de lokale moleculaire klokmodus van de baseml-programma (Yang 2001). We schatten de waarschijnlijkheid van het nulmodel met drie evolutionaire snelheidsparameters, één voor elk van de X-gebonden, Y-gebonden en niet-geslachtsgebonden takken (fig. 2). Dit werd vergeleken met de waarschijnlijkheid van de volgende alternatieve modellen met twee snelheidsparameters (tabel 3): (1) X- en Y-gebonden genen gedwongen dezelfde snelheid te hebben, (2) X-gebonden en niet-geslachtsgebonden gen percentages gedwongen gelijk te zijn, en (3) Y-gebonden en niet-geslachtsgebonden genen met hetzelfde percentage. Het model met drie parameters past significant beter bij de gegevens dan elk van de modellen met twee parameters (tabel 3). De stille substitutiesnelheden verschillen dus significant tussen de X- en Y-gebonden en niet-geslachtsgebonden genen, waarbij beide X-gebonden genen significant lagere substitutiepercentages hebben dan hun Y-gebonden of niet-geslachtsgebonden homologen.

Door mannen gedreven evolutie

Om te testen op door mannen aangestuurde evolutie, schatten we: RY/Rx en Rx/REEN verhoudingen en hun SE door ML, uitgaande van de genboomtopologieën in figuur 2 en met behulp van het model met drie eerder beschreven substitutiesnelheden. Alle verhoudingen werden geschat voor stille sites, waarbij slechts viervoudig gedegenereerde en niet-coderende (meestal intron) sites werden gebruikt (2.618 sites voor de SlY1-SlX1 genen, en 699 sites voor de SlY4-SlX4 genen). Rx/REEN is 0,25 ± 0,06 voor SlY1-SlX1 en 0,47 ± 0,15 voor SlY4-SlX4, beide beduidend lager dan 2/3. Voor SlY4-SlX4,RY/Rx is 4,24 ± 1,18, marginaal significant groter dan drie. Het verschil in substitutiepercentages voor deze genen is dus moeilijk te verklaren door door mannen aangestuurde evolutie. Voor de SlY1 en SlX1 genen, maar RY/Rx is 1,91 ± 0,39, ruim binnen het bereik dat wordt voorspeld onder door mannen aangedreven evolutie.

Mogelijke oorzaken van verschillen in mutatiesnelheid

Bij zoogdieren is gemeld dat de substitutiesnelheden van verschillende genomische regio's correleren met hun GC-inhoud (Wolfe, Sharp en Li 1989), hoewel dit onlangs in twijfel werd getrokken (Hurst en Williams 2000). De mogelijkheid van verschillende GC-gehalten van de X- en Y-gekoppelde sequenties is daarom het onderzoeken waard. Het GC-gehalte is echter vergelijkbaar in alle vergeleken soorten (gegevens niet getoond). We vonden ook geen significante niet-stationariteit van het GC-gehalte van de bestudeerde genen, met behulp van de benadering voorgesteld door Eyre-Walker (1994).

Methylering is een andere mogelijke oorzaak van verschillen in substitutiesnelheid tussen X- en Y-gebonden en autosomale genen. Het waargenomen aantal CG-paren was significant lager dan verwacht (tussen haakjes) op basis van het totale GC-gehalte. Voor S. latifolia, waren de waarden, voor SlY4 en SlX4, respectievelijk: 42 (78), 47 (78), en for S. dioicaSlY4 en SlX4 42 (76) en 49 (78). Het tekort aan CG-paren is nog groter in de SlX1 en SlY1 genen: 52 (123), 56 (124), 60 (125), 58 (124) voor S. latifoliaSlY1 en SlX1, en S. dioicaSlY1 en SlX1 genen, respectievelijk. Dit suggereert dat methylering het aantal C → T-overgangen in deze genen opblaast. Als de hogere mutatiesnelheid in Y-gekoppelde genen wordt veroorzaakt door overmethylering van het Y-chromosoom, zouden C→T-mutaties een groter aandeel moeten hebben van alle mutaties in CG-dinucleotiden, in Y-gebonden dan in X-gebonden genen. Om dit te testen, gebruikten we de gereconstrueerde voorouderlijke sequenties (zie Materialen en methodes) om deze verhoudingen voor de X- en Y-gebonden genen te schatten. Voor de twee tweehuizige soorten is het gemiddelde aandeel van C→T-overgangen in CG-dinucleotiden hoger in de X-gebonden genen (8,3% voor SlX1 en 12,5% voor SlX4) dan in hun Y-gebonden homologen (8,1% voor SlY1 en 8,9% voor SlY4). Dus, hoewel methylering een belangrijke mutagene factor is in deze genen, is het verschil in substitutiesnelheden tussen de Y- en X-chromosomale genen niet toe te schrijven aan methylering.

Om mutatiepatronen in de Y- en X-gebonden genen te vergelijken, hebben we ook de aantallen van alle soorten mutaties geteld door de voorouderlijke en de werkelijke sequenties te vergelijken. Het verschil in mutatiepatroon tussen de homologe X- en Y-gekoppelde genen was niet significant voor alle sites, noch voor alleen stille sites. Echter, de overgang (ts)/transversie (tv) verhouding voor SlY4 was veel lager (1,24 ± 0,005) dan die voor de SlX4 gen (1,82 ± 0,016). Een gelijkaardige trend werd waargenomen in de SlX1 (ts/tv = 2,14 ± 0,015) en de SlY1 (ts/tv = 1,88 ± 0,009) genenpaar. De redenen voor deze verschillen in het substitutiepatroon zijn onduidelijk, maar dit is het tegenovergestelde van wat zou worden verwacht als het verschil zou worden veroorzaakt door C→T-overgangen in CG-dinucleotiden veroorzaakt door methyleringsverschillen. Het aantal (C of G)→(A of T) substituties is niet significant verschillend van het aantal in de tegenovergestelde richting (2 × 2 onvoorziene G-test), wat onze conclusie bevestigt dat het GC-gehalte in deze genen niet significant afwijkt van stationariteit.


Inhoud: mutatie versus variatie

Vergelijkingstabel:

Definitie van mutatie

Mutatie wordt gezegd als spontane verandering, die optreedt op het genoomniveau van een organisme. Het kan voorkomen in kiembaancel of somatische cel, maar als het in een gameet of gonadale cel voorkomt, wordt het overgedragen naar verdere generatie, wat niet het geval is in somatische of kiembaancellen. Mutaties resulteren in de verandering in de DNA-sequentie, die te wijten kan zijn aan schadelijke stralingen, omgevingsfactoren, rook of fouten tijdens de DNA-replicatie.

Hoewel de mutaties tijdens de celreplicatie vaak door de cel worden herkend en opgelost, kunnen sommige mutaties schade veroorzaken en de vaste mutatie worden. Deze vaste mutaties zijn erfelijk en hebben een positief effect, terwijl sommige ook de nadelige effecten kunnen vertonen en ziekten zoals sikkelcelanemie en thalassemie kunnen optreden. Als mutaties de genactiviteit beïnvloeden, kan dit ook kanker veroorzaken.

Erfelijke of chromosomale mutatie zijn de mutaties die optreden in de geslachtscel van een eicel (vrouwelijk) of een zaadcel (mannelijk), een dergelijke genverandering wordt overgedragen of gedragen in de verder levende en delende nieuwe cel van het zich nieuw ontwikkelende organisme. Chromosomale mutaties spelen een grotere rol bij het veranderen van het genoom, aangezien de veranderingen worden aangebracht tijdens het proces van meiose.

Mutaties op chromosoomniveau zijn van verschillende typen, dit kunnen numerieke afwijkingen en structurele afwijkingen zijn. Numerieke afwijkingen zijn van twee soorten aneuploïdie en polyploïdie, terwijl structurele afwijkingen vijf soorten hebben die worden genoemd als deleties, inversies, translocaties, ringvorming. Daarnaast zijn er ook geslachtsgebonden mutaties, die gerelateerd zijn aan de mutaties in de geslachtschromosomen.

Sommige mutaties zijn: voordelig en een positief effect hebben op een organisme en zo gunstige mutaties worden genoemd, omdat ze het individu ondersteunen bij het aanpassen van de situaties van de omgeving, terwijl sommige mutaties schadelijk kunnen zijn en ziekten en ziekten aantrekken.

Definitie van variatie

Genetische variatie is het woord dat wordt gebruikt om de verschillende kenmerken van verschillende organismen aan te geven, hoe ze van elkaar verschillen, van haren tot nagels, handen, lengtes, kleuren, lichaamsvormen, enz. Het beschrijft de DNA-sequentie die het ene genoom van het andere organismen zijn uniek van elkaar.

Variaties helpen om de populaties te veranderen en te overwinnen op basis van de verandering in de omgeving. Deze variaties ondersteunen het individu om te overleven en meer van zijn eigen soort te produceren, waardoor de variaties worden doorgegeven aan de volgende generaties. Variaties zijn de belangrijkste manier voor het proces van natuurlijke selectie, omdat het de factor elimineert die het pad van variatie belemmert.

Omgevingsvariatie of variatie wordt in de populatie gezien als gevolg van veranderingen in het organisme, terwijl genetische variaties van de ene generatie op de andere worden overgedragen.Als de variatie continu is van de ene generatie naar de andere en er is een klein verschil in twee organismen, wordt dit continu genoemd, terwijl als de variatie niet doorgaat in de volgende generatie, het de discontinue variatie wordt genoemd.


Wat is het verschil tussen mutatie- en substitutiepercentages? - Biologie

Er zijn veel verschillende manieren waarop DNA kan worden veranderd, wat resulteert in verschillende soorten mutaties. Hier is een korte samenvatting van een paar van deze:

  1. een codon veranderen in een codon dat codeert voor een ander aminozuur en een kleine verandering in het geproduceerde eiwit veroorzaken. Sikkelcelanemie wordt bijvoorbeeld veroorzaakt door een substitutie in het bèta-hemoglobinegen, dat een enkel aminozuur in het geproduceerde eiwit verandert.
  2. verander een codon in een codon dat codeert voor hetzelfde aminozuur en geen verandering veroorzaakt in het geproduceerde eiwit. Dit worden stille mutaties genoemd.
  3. een aminozuurcoderend codon veranderen in een enkel "stop"-codon en een onvolledig eiwit veroorzaken. Dit kan ernstige gevolgen hebben, aangezien het onvolledige eiwit waarschijnlijk niet zal functioneren.

Denk bijvoorbeeld aan de zin: "De dikke kat zat." Elk woord vertegenwoordigt een codon. Als we de eerste letter verwijderen en de zin op dezelfde manier ontleden, heeft het geen zin.

Bij frameshifts treedt een soortgelijke fout op op DNA-niveau, waardoor de codons verkeerd worden geparseerd. Dit genereert meestal afgeknotte eiwitten die zo nutteloos zijn als "hef atc ats at" is niet informatief.

Er zijn ook andere soorten mutaties, maar deze korte lijst zou u een idee moeten geven van de mogelijkheden.


Ongebruikelijke DNA-vouwing verhoogt het aantal mutaties

UNIVERSITY PARK, Pa. - DNA-sequenties die zich in andere vormen dan de klassieke dubbele helix kunnen vouwen, hebben doorgaans hogere mutatiesnelheden dan andere regio's in het menselijk genoom. Nieuw onderzoek door een team van Penn State-wetenschappers toont aan dat de verhoogde mutatiesnelheid in deze sequenties een belangrijke rol speelt bij het bepalen van regionale variatie in mutatiesnelheden in het genoom. Het ontcijferen van de patronen en oorzaken van regionale variatie in mutatiesnelheden is belangrijk, zowel voor het begrijpen van evolutie als voor het voorspellen van locaties van nieuwe mutaties die tot ziekte kunnen leiden.

Een paper waarin het onderzoek wordt beschreven, is online beschikbaar in het tijdschrift Nucleic Acids Research.

"Meestal denken we aan DNA als de klassieke dubbele helix, deze basisvorm wordt 'B-DNA' genoemd", zegt Wilfried Guiblet, mede-eerste auteur van het artikel, een afgestudeerde student aan Penn State ten tijde van onderzoek en nu een postdoctoraal onderzoeker aan het National Cancer Institute. "Maar maar liefst 13% van het menselijk genoom kan vouwen in verschillende conformaties die 'niet-B-DNA' worden genoemd. We wilden onderzoeken welke rol dit niet-B-DNA speelde in de variatie die we zien in mutatiesnelheden onder verschillende delen van het genoom.”

Niet-B-DNA kan zich in een aantal verschillende conformaties vouwen, afhankelijk van de onderliggende DNA-sequentie. Voorbeelden zijn G-quadruplexen, Z-DNA, H-DNA, geschoven strengen en verschillende andere conformaties. Recent onderzoek heeft aangetoond dat niet-B-DNA een cruciale rol speelt in cellulaire processen, waaronder de replicatie van het genoom en de transcriptie van DNA in RNA, en dat mutaties in niet-B-sequenties geassocieerd zijn met genetische ziekten.

"In een eerdere studie hebben we aangetoond dat in het kunstmatige systeem van een DNA-sequencing-instrument, dat vergelijkbare DNA-kopieerprocessen gebruikt als in de cel, de foutpercentages hoger waren in niet-B-DNA tijdens polymerisatie", zegt Kateryna Makova, Verne M. Willaman Chair of Life Sciences bij Penn State en een van de leiders van het onderzoeksteam. "We denken dat dit komt omdat het enzym dat DNA kopieert tijdens sequencing, het moeilijker heeft om niet-B-DNA te lezen. Hier wilden we kijken of een soortgelijk fenomeen bestaat in levende cellen.”

Het team vergeleek mutatiesnelheden tussen B- en niet-B-DNA op twee verschillende tijdschalen. Om naar relatief recente veranderingen te kijken, gebruikten ze een bestaande database van menselijke DNA-sequenties om individuele nucleotiden te identificeren - letters in het DNA-alfabet - die varieerden tussen mensen. Deze "single nucleotide polymorphisms" (SNP's) vertegenwoordigen plaatsen in het menselijk genoom waar op een bepaald moment in het verleden een mutatie optrad in ten minste één individu. Om naar meer oude veranderingen te kijken, vergeleek het team ook de menselijke genoomsequentie met het genoom van de orang-oetan.

Ze onderzochten ook meerdere ruimtelijke schalen langs het menselijk genoom, om te testen of niet-B-DNA de mutatiesnelheden beïnvloedde bij nucleotiden ernaast en verder weg.

"Om verschillen in mutatiesnelheden tussen B- en niet-B-DNA te identificeren, gebruikten we statistische hulpmiddelen van 'functionele gegevensanalyse' waarin we de gegevens vergelijken als curven in plaats van naar individuele gegevenspunten te kijken," zei Marzia A. Cremona, co- eerste auteur van het artikel, een postdoctoraal onderzoeker aan Penn State ten tijde van het onderzoek en nu een assistent-professor aan de Université Laval in Quebec, Canada. "Deze methoden geven ons de statistische kracht om mutatiesnelheden voor de verschillende soorten niet-B-DNA te vergelijken met B-DNA-controles."

Voor de meeste soorten niet-B-DNA vond het team verhoogde mutatiesnelheden. De verschillen waren zo groot dat niet-B-DNA-mutatiesnelheden de regionale variatie in hun directe omgeving beïnvloedden. Deze verschillen hielpen ook een groot deel van de variatie te verklaren die langs het genoom te zien is op de schaal van miljoenen nucleotiden.

"Als we kijken naar alle bekende factoren die de regionale variatie in mutatiesnelheden in het genoom beïnvloeden, levert niet-B-DNA de grootste bijdrage", zegt Francesca Chiaromonte, Huck Chair in Statistics for the Life Sciences bij Penn State en een van de leiders van het onderzoeksteam. “We bestuderen de regionale variatie in mutatiesnelheden al heel lang vanuit veel verschillende invalshoeken. Het feit dat niet-B-DNA zo'n grote bijdrage levert aan deze variatie is een belangrijke ontdekking."

"Onze resultaten hebben cruciale medische implicaties", zegt Kristin Eckert, hoogleraar pathologie en biochemie en moleculaire biologie aan het Penn State College of Medicine, onderzoeker van het Penn State Cancer Institute, een auteur op het papier en de oude medewerker van het team. "Bij het evalueren van kandidaat-genetische varianten voor menselijke genetische ziekten moeten menselijke genetici bijvoorbeeld rekening houden met het potentieel van een locus om niet-B-DNA te vormen. Ons huidige en toekomstige onderzoek is gericht op het ontrafelen van de mechanistische basis achter de verhoogde mutatiesnelheden bij niet-B-DNA.”

De resultaten hebben ook evolutionaire implicaties.

"We weten dat natuurlijke selectie de variatie in het genoom kan beïnvloeden, dus voor deze studie hebben we alleen gekeken naar regio's van het genoom waarvan we denken dat ze niet onder invloed zijn van selectie", zegt Yi-Fei Huang, assistent-professor biologie aan Penn State en een van de leiders van het onderzoeksteam. "Hierdoor kunnen we een baseline-mutatiesnelheid vaststellen voor elk type niet-B-DNA dat we in de toekomst mogelijk zouden kunnen gebruiken om handtekeningen van natuurlijke selectie in deze sequenties te identificeren."

Vanwege hun verhoogde mutatiesnelheid kunnen niet-B-DNA-sequenties een belangrijke bron van genetische variatie zijn, wat de ultieme bron van evolutionaire verandering is.

"Van mutaties wordt gewoonlijk gedacht dat ze zo zeldzaam zijn, dat wanneer we dezelfde mutatie bij verschillende individuen zien, de veronderstelling is dat die individuen een voorouder hebben die de mutatie aan hen beiden heeft doorgegeven", zegt Makova, een onderzoeker van het Penn State Cancer Institute. "Maar het is mogelijk dat de mutatiesnelheid zo hoog is in sommige van deze niet-B-DNA-regio's dat dezelfde mutatie onafhankelijk kan optreden bij verschillende individuen. Als dit waar is, zou het onze manier van denken over evolutie veranderen.”


Wat is het verschil tussen mutatie- en substitutiepercentages? - Biologie

We hebben geleerd hoe selectie de frequenties van allelen en genotypen in populaties kan veranderen. Selectie elimineert typisch variatie binnen populaties. (De algemene uitzondering op deze bewering zijn de klassenselectiemodellen die we "balancerende" selectie hebben genoemd, waarbij allelen in de populatie worden gehandhaafd door overdominantie, habitatspecifieke selectie of frequentieafhankelijke selectie). Als selectie variatie verwijdert, zal er binnenkort geen variatie meer zijn waarop selectie kan reageren, en zal de evolutie tot stilstand komen, toch? Dit zou waar zijn zonder de realiteit van Mutatie, die de genetische variatie zal herstellen die door selectie is geëlimineerd. Mutaties zijn dus de fundamentele grondstof van evolutie.

We zullen beginnen door te overwegen wat mutatie zal doen als een evolutionaire kracht die op zichzelf werkt. Simpel gezegd, mutatie zal allelfrequenties veranderen, en dus genotypefrequenties. Laten we eens kijken naar een "gevecht" tussen voorwaartse en achterwaartse mutatie. Voorwaartse mutatie verandert het A-allel in het a-allel met een snelheid (u) achterwaartse mutatie verandert a in A met een snelheid (v). We kunnen de frequentie (p) van het A-allel in de volgende generatie (p t+1 ) uitdrukken in termen van deze tegengestelde voorwaartse en achterwaartse mutaties, net zoals voorwaartse en achterwaartse chemische vergelijkingen: (p t+1) = pt (1 -u) + qt (v). Het eerste deel aan de rechterkant is verantwoordelijk voor allelen die niet zijn gemuteerd (1-u), en het tweede deel is verantwoordelijk voor de toename van p als gevolg van mutatie van a naar A (de frequentie van a maal de mutatiesnelheid naar A). We kunnen de verandering in allelfrequentie tussen generaties ( D p ) ook beschrijven als: D p = (p t+1 ) - (pt ) . Dit is nuttig omdat het ons in staat stelt een theoretische evenwichtsfrequentie te berekenen die wordt gedefinieerd als het punt waarop er geen verandering meer is in de allelfrequenties, dwz wanneer D p = 0 dat is wanneer (p t+1 ) = (pt ) van bovenaf : pt (1-u) + (1-p) t (v) = pt [onthoud, q=(1-p)]. Los nu p op en overtuig jezelf ervan dat de evenwichtsfrequentie = p = v/(u+v) . Evenzo is de evenwichtsfrequentie van q = u/(u+v).

MUTATIE- EN SELECTIEBALANS

In de echte wereld zullen we over het algemeen geen specifieke evolutionaire krachten vinden die alleen werken, er zal altijd een andere kracht zijn die een specifieke kracht van belang kan tegenwerken. Ons vermogen om deze tegengestelde evolutionaire krachten te detecteren hangt natuurlijk af van de relatieve sterktes van de twee (of meer) krachten. Het is echter leerzaam om de omstandigheden te onderzoeken waarin evolutionaire krachten elkaar tegenwerken om ons een gevoel te geven voor de complexiteit van evolutionaire processen. Hier zullen we een eenvoudig geval beschouwen waarin mutatie een schadelijk allel in de populatie introduceert en selectie probeert dit te elimineren.

Zoals hierboven definiëren we de mutatiesnelheid (u) als de mutatiesnelheid naar het "a" allel. Dit zal de neiging hebben om de frequentie van a te verhogen (d.w.z. q zal toenemen). In feite neemt q toe met een snelheid van u(1-q), onthoud, (1-q) = p, of de frequentie van het A-allel. Deze mutatiedruk zal het aantal allelen verhogen waartegen selectie kan optreden.

Om tegen het a-allel te selecteren, gaan we eerst uit van volledige dominantie, d.w.z. dat de schadelijke effecten van het a-allel alleen worden waargenomen bij de aa-homozygoot. Onder deze omstandigheden neemt de frequentie van "quota" (q) door selectie af met een snelheid van -sq 2 (1-q), waarbij s de selectiecoëfficiënt is. We zullen dit niet voor u afleiden, maar merk op dat de hoeveelheid verandering die door deze selectie wordt gegenereerd, een functie is van de frequentie van de aa-homozygoot (q 2 ) en de frequentie van het A-allel (1-q). Met andere woorden, de hoeveelheid verandering is evenredig met de hoeveelheid genetische variatie in de populatie, zoals we vorige lezing lieten zien.

Als we deze termen voor mutatie en selectie samenvoegen, is de hoeveelheid verandering in het a-allel:

Nu, als het "gevecht" tussen selectie en mutatie een "gelijkspel" is, hebben we een aandoening waarbij er geen verandering is in de frequentie van het a-allel omdat mutatie q net zo snel toeneemt als selectie het vermindert. Onder deze omstandigheden is D q = 0, en we zeggen dat de evenwichtsallelfrequentie, q-hat, is bereikt (in formele notatie is q-hat q met een circonflex erover). We herschikken eenvoudig de bovenstaande formule zodat dit wordt: u(1-q) = sq 2 (1-q) . We lossen dit op voor q om de evenwichtsallelfrequentie te geven, q-hat: q = sqrt(u/s) (sqrt staat voor vierkantswortel).

De meeste mutatiesnelheden zijn vrij kleine aantallen (ongeveer 10-6), dus deze vergelijking suggereert dat schadelijke allelen bij vrij lage frequenties in mutatieselectie zullen worden gehandhaafd. Deze verklaring is echter precies wat deze modus wil illustreren: we kunnen niet zeggen wat die frequentie is totdat we zowel de mutatiesnelheid als de selectiecoëfficiënt kennen. We zullen tijdens de cursus echter meerdere keren teruggrijpen op mutatieselectiebalans, dus het is essentieel dat je gevoel hebt voor de dynamiek van deze evolutionaire interactie.

In de populatiegenetica is de term "migratie" eigenlijk bedoeld om genenstroom te beschrijven, gedefinieerd als de beweging van allelen van het ene gebied (deme, populatie, regio) naar het andere. Genenstroom veronderstelt een vorm van verspreiding of migratie (windbestuiving, zaadverspreiding, vliegende vogels, enz.) maar verspreiding is geen genenstroom (genen moeten worden overgedragen, niet alleen hun dragers)

We kunnen gene flow (migratie) beschrijven op een manier die vergelijkbaar is met mutatie. Beschouw twee populaties, x en y met frequenties van het A-allel van p x en p y . Bedenk nu dat sommige individuen van populatie y naar populatie x migreren. Het aandeel van deze y individuen die in de volgende generatie ouders worden in populatie x = m . Na de migratiegebeurtenis kan populatie x worden geacht te bestaan ​​uit allochtone individuen (aandeel m) en niet-migranten individuen (aandeel [1-m]). Dus de frequentie van het A-allel in populatie x in de volgende generatie (p x t+1 ) is gewoon de frequentie in het niet-migrantendeel (= p x [1-m]) plus de frequentie in het migrantendeel (p y m). Dus: p x t+1 = p x t [1-m] + p y m .

De verandering in allelfrequentie als gevolg van genenstroom is D p = (p x t+1 ) - p x t, wat precies

[p x t [1-m] + p y m] - p x t Door termen te vermenigvuldigen en te annuleren, krijgen we:

D p = -m(p x t - p y t ). Dit is intuïtief logisch: de verandering in p hangt af van de migratiesnelheid en het verschil in p tussen de twee populaties. Als we een raster of een reeks populaties beschouwen en ons concentreren op een van die populaties als de ontvangende populatie, waarbij alle andere populaties er in gelijke mate aan bijdragen, dan zou p y worden vervangen door de gemiddelde p voor alle andere populaties. Er zijn veel scenario's mogelijk.

Om de gecombineerde effecten van genenstroom en selectie aan te pakken, zullen we een "gevecht" aanroepen dat vergelijkbaar is met wat we hierboven hebben beschreven voor de balans van mutatieselectie. Bedenk dat een zwak allel naar de andere kant van de sporen zweeft, om zo te zeggen, waar ze niet overleven (bijvoorbeeld vissen die de haven van New York binnenzwemmen). Er is een evolutionaire druk die de allelfrequenties in één richting verandert (in de haven), en een tegengestelde evolutionaire kracht die die allelen elimineert (riolering doodt genetisch intolerante vissen). Afhankelijk van de relatieve sterkte van deze twee tegengestelde krachten kan een evenwichtstoestand ontstaan.

Laten we eens kijken naar de beweging van het 'quota'-allel en aannemen dat het volledig recessief is in zijn fenotype van dood door rioolwater. De verandering in allelfrequentie van de migratie naar de haven kan worden gedefinieerd als hierboven: D q = -m(q x t - q y t ) . (Merk op dat we p in q hebben veranderd omdat we het a-allel x beschouwen en y verwijst naar de twee populaties). De verandering in allelfrequentie als gevolg van selectie tegen dit allel is -sq 2 (1-q) (merk op dat dit dezelfde uitdrukking is die we gebruikten in de mutatieselectiebalans hierboven). Door deze twee stukken samen te voegen, kunnen we de uitdrukking schrijven voor de verandering in allelfrequentie die te wijten is aan zowel de genenstroom als de selectie: D q = -m(q x t - q y t ) - sq x 2 (1-q x ) . Wanneer het "gevecht" tussen genenstroom en selectie een "gelijkspel" is, zal het systeem in evenwicht zijn en zal er geen verandering zijn in q,

en -m(q x t - q y t ) = sq 2 (1-q) .

Dus terug naar de vis. Laten we zeggen dat homozygoten dood neervallen zodra ze de East River binnenkomen (maar dat AA- en Aa-vissen prima zijn). Buiten New York Harbor zijn de frequenties van de twee allelen gelijk (p = q= 0,5). Er is ontdekt dat in de East River, q = 0,1 over vele generaties, en de burgemeester wil weten welk deel van de vis in de East River elke generatie van buiten komt. Deze informatie geeft ons alles wat we nodig hebben: het is in evenwicht, q x = 0.1 (East River), q y = 0.5 (buiten), en s = 1.0 aangezien de aa's dood zijn. Vul de waarden in en je krijgt m = 0,023. Dit zegt dat 2,3% van de vissen in de East River van buiten elke generatie moet komen om de allelfrequentie op q = 0,1 te houden


Sandwalk

Een ding waar mannen echt goed in zijn, is fouten maken en vraag het maar aan een vrouw. Als het op mutaties aankomt, zijn we tien keer beter dan vrouwen in het verzekeren van de evolutie van de soort.

Het kennen van de werkelijke snelheid van mutatie bij mensen en andere soorten is om vele redenen belangrijk. Om te beginnen vertelt het ons over de maximaal mogelijke evolutiesnelheid. Ten tweede geeft het ons een belangrijke aanwijzing over de verschillen tussen gunstige, schadelijke en neutrale allelen.

Het is veel moeilijker om mutatiesnelheden te meten dan je zou denken. In theorie zou je de genomen van honderden ouders en hun nakomelingen kunnen sequensen en mutaties identificeren die in de kiemlijnen van de ouders moeten zijn opgetreden. Dit is in de praktijk veel te duur en tijdrovend en bovendien mist het eventuele ernstig nadelige mutaties.

Maar laten we zeggen dat je het experiment hebt gedaan ondanks de tijd en het geld. Als de gemeten mutatiesnelheid dicht bij de berekende waarde bleek te liggen, dan zou je kunnen aannemen dat de meeste mutaties neutraal waren. Een paar kunnen nuttig zijn.

Een andere mogelijkheid is om het aantal verschillen te meten tussen twee individuen die door een groot aantal generaties van elkaar zijn gescheiden. In dit geval meet je het gecombineerde effect van mutatie en de fixatie van allelen in een populatie. Dit is wat we doen wanneer we gensequenties van verschillende soorten vergelijken.

Allelen kunnen worden vastgesteld door natuurlijke selectie of door willekeurige genetische drift. Als de meeste worden vastgesteld door natuurlijke selectie (adaptatie), dan leer je heel weinig over de totale mutatiesnelheid, afgezien van een minimale schatting. Dat komt omdat je niet de geschiktheid van elk allel kent en hoe snel het in de populatie werd vastgelegd en je weet niet hoeveel mutaties schadelijk of neutraal waren en wat ermee gebeurde.

Het berekenen van de evolutiesnelheid in termen van nucleotidesubstituties lijkt een waarde te geven die zo hoog is dat veel van de mutaties neutraal moeten zijn.

Motoo Kimura (1968)
Je hebt echter een vechtkans als de meeste mutaties aanleiding geven tot neutrale allelen. In dat geval is de algehele fixatiesnelheid door willekeurige genetische drift hetzelfde als de mutatiesnelheid [zie: Willekeurige genetische drift en populatiegrootte]. De gegevens suggereren dat dit het juiste scenario is.Wanneer we individuele genen van verschillende soorten vergelijken, zijn de waargenomen verschillen consistent met het verwachte resultaat als de meeste verschillen te wijten zijn aan de fixatie van neutrale allelen door willekeurige genetische drift.

Voor de vergelijking tussen mensen en chimpansees zijn de geschatte percentages opmerkelijk consistent. Ze variëren van ongeveer 2 keer 10-8 tot ongeveer 5 keer 10-8 mutaties per nucleotide (basenpaar) per generatie (Nachman, 2004 Britten, 2002). Dit komt overeen met het bekende foutenpercentage van DNA-replicatie, dat ongeveer 10 -10 per nucleotide per replicatie. Aangezien er ongeveer 400 DNA-replicaties zijn tussen de mannelijke zygote en het rijpe sperma, vertaalt dit zich naar 4 & keer 10-8 mutaties per nucleotide per generatie [zie Mutatiepercentages].

Dit is waar mannen binnenkomen. Er zijn veel minder celdelingen in de vrouwelijke lijn&mdashongeveer 30&mdashdus het ei draagt ​​​​minder mutaties bij dan het sperma. In feite kunnen we voor de meeste doeleinden vrouwen negeren in deze berekeningen. Mannen hebben nog een groot voordeel. Ze hebben een Y-chromosoom dat rechtstreeks van vader op zoon wordt doorgegeven en het recombineert niet met vrouwelijke chromosomen. 1 U hoeft zich geen zorgen te maken over fixatie.

Als u Y-chromosomen van verwante mannen sequentieert, kunt u een directe schatting krijgen van de mutatiesnelheid, op voorwaarde dat de meeste allelen neutraal zijn. Het is het beste om mannen te kiezen die in de verte verwant zijn, aangezien er niet veel verschillen zullen zijn tussen nauw verwante mannen. Twee zonen hebben bijvoorbeeld waarschijnlijk identieke Y-chromosomen.

Xue et al. (2009) deden het experiment [Menselijke mutatiesnelheid onthuld]. Ze hebben de Y-chromosomen gesequenced van twee mannen die 13 generaties van elkaar waren gescheiden. Na het elimineren van repetitieve gebieden was het relevante gebied van vergelijking 10,15 & maal 106 nucleotiden (basenparen, 10,15 Mb). De mannen verschillen op vier bevestigde locaties. Dit geeft een mutatiesnelheid van 3,0 × 10 -8 per generatie of 0,75 × 10 -10 per nucleotide per DNA-replicatie.

De overeenkomst is opmerkelijk. Wat dit betekent is dat we de mutatiesnelheid bij mensen goed in de hand hebben en we hebben steeds meer bewijs dat de meeste mutaties neutraal zijn (d.w.z. het grootste deel van ons genoom is rommel).

1. Dit is niet strikt correct, maar u kunt de kleine regio's waar recombinatie mogelijk is negeren.


Ongebruikelijke DNA-vouwing verhoogt het aantal mutaties

Nieuw onderzoek toont aan dat DNA dat zich vouwt in andere conformaties dan de klassieke dubbele helix (niet-B-DNA), dat maar liefst 13% van het menselijke genoom omvat, leidt tot verhoogde nucleotidesubstitutiesnelheden in zowel de niet-B-motieven zelf als hun flankerende gebieden. Deze verhoogde mutatiesnelheden leveren een belangrijke bijdrage aan de regionale variatie in mutatiesnelheden over het genoom. Krediet: Wilfried Guiblet en Dani Zemba, Penn State

DNA-sequenties die kunnen vouwen in andere vormen dan de klassieke dubbele helix hebben de neiging om hogere mutatiesnelheden te hebben dan andere regio's in het menselijk genoom. Nieuw onderzoek door een team van Penn State-wetenschappers toont aan dat de verhoogde mutatiesnelheid in deze sequenties een belangrijke rol speelt bij het bepalen van regionale variatie in mutatiesnelheden in het genoom. Het ontcijferen van de patronen en oorzaken van regionale variatie in mutatiesnelheden is belangrijk, zowel voor het begrijpen van evolutie als voor het voorspellen van locaties van nieuwe mutaties die tot ziekte kunnen leiden.

Een paper waarin het onderzoek wordt beschreven, is online beschikbaar in het tijdschrift Onderzoek naar nucleïnezuren.

"Meestal denken we aan DNA als de klassieke dubbele helix, deze basisvorm wordt 'B-DNA' genoemd", zegt Wilfried Guiblet, mede-eerste auteur van het artikel, een afgestudeerde student aan Penn State ten tijde van onderzoek en nu een postdoctoraal onderzoeker aan het National Cancer Institute. "Maar maar liefst 13% van het menselijk genoom kan vouwen in verschillende conformaties die 'niet-B-DNA' worden genoemd. We wilden onderzoeken welke rol dit niet-B-DNA speelde in de variatie die we zien in mutatiesnelheden tussen verschillende regio's van het genoom."

Niet-B-DNA kan zich in een aantal verschillende conformaties vouwen, afhankelijk van de onderliggende DNA-sequentie. Voorbeelden zijn G-quadruplexen, Z-DNA, H-DNA, geschoven strengen en verschillende andere conformaties. Recent onderzoek heeft aangetoond dat niet-B-DNA een cruciale rol speelt in cellulaire processen, waaronder de replicatie van het genoom en de transcriptie van DNA in RNA, en dat mutaties in niet-B-sequenties geassocieerd zijn met genetische ziekten.

"In een eerdere studie hebben we aangetoond dat in het kunstmatige systeem van een DNA-sequencing-instrument, dat vergelijkbare DNA-kopieerprocessen gebruikt als in de cel, de foutpercentages hoger waren in niet-B-DNA tijdens polymerisatie", zegt Kateryna Makova, Verne M. Willaman Chair of Life Sciences bij Penn State en een van de leiders van het onderzoeksteam. "We denken dat dit komt omdat het enzym dat DNA kopieert tijdens sequencing, het moeilijker heeft om niet-B-DNA te lezen. Hier wilden we zien of een soortgelijk fenomeen bestaat in levende cellen."

Het team vergeleek mutatiesnelheden tussen B- en niet-B-DNA op twee verschillende tijdschalen. Om naar relatief recente veranderingen te kijken, gebruikten ze een bestaande database van menselijke DNA-sequenties om individuele nucleotiden te identificeren - letters in het DNA-alfabet - die varieerden tussen mensen. Deze "single nucleotide polymorphisms" (SNP's) vertegenwoordigen plaatsen in het menselijk genoom waar op een bepaald moment in het verleden een mutatie optrad in ten minste één individu. Om naar meer oude veranderingen te kijken, vergeleek het team ook de menselijke genoomsequentie met het genoom van de orang-oetan.

Ze onderzochten ook meerdere ruimtelijke schalen langs het menselijk genoom, om te testen of niet-B-DNA de mutatiesnelheden beïnvloedde bij nucleotiden ernaast en verder weg.

"Om verschillen in mutatiesnelheden tussen B- en niet-B-DNA te identificeren, gebruikten we statistische hulpmiddelen van 'functionele data-analyse' waarin we de gegevens vergelijken als curven in plaats van naar individuele gegevenspunten te kijken," zei Marzia A. Cremona, co- eerste auteur van het artikel, een postdoctoraal onderzoeker aan Penn State ten tijde van het onderzoek en nu een assistent-professor aan de Université Laval in Quebec, Canada. "Deze methoden geven ons de statistische kracht om mutatiesnelheden voor de verschillende soorten niet-B-DNA te vergelijken met B-DNA-controles."

Voor de meeste soorten niet-B-DNA vond het team verhoogde mutatiesnelheden. De verschillen waren zo groot dat niet-B-DNA-mutatiesnelheden de regionale variatie in hun directe omgeving beïnvloedden. Deze verschillen hielpen ook een groot deel van de variatie te verklaren die langs het genoom te zien is op de schaal van miljoenen nucleotiden.

"Als we kijken naar alle bekende factoren die de regionale variatie in mutatiesnelheden over het genoom beïnvloeden, levert niet-B-DNA de grootste bijdrage", zegt Francesca Chiaromonte, Huck Chair in Statistics for the Life Sciences bij Penn State en een van de leiders van het onderzoeksteam. "We bestuderen de regionale variatie in mutatiesnelheden al heel lang vanuit veel verschillende invalshoeken. Het feit dat niet-B-DNA zo'n grote bijdrage levert aan deze variatie is een belangrijke ontdekking."

"Onze resultaten hebben kritische medische implicaties", zegt Kristin Eckert, hoogleraar pathologie en biochemie en moleculaire biologie aan het Penn State College of Medicine, onderzoeker van het Penn State Cancer Institute, een auteur op het papier en de oude medewerker van het team. "Human genetici zouden bijvoorbeeld het potentieel van een locus om niet-B-DNA te vormen moeten overwegen bij het evalueren van kandidaat-genetische varianten voor menselijke genetische ziekten. Ons huidige en toekomstige onderzoek is gericht op het ontrafelen van de mechanistische basis achter de verhoogde mutatiesnelheden bij niet-B DNA."

De resultaten hebben ook evolutionaire implicaties.

"We weten dat natuurlijke selectie de variatie in het genoom kan beïnvloeden, dus voor deze studie hebben we alleen gekeken naar regio's van het genoom waarvan we denken dat ze niet onder invloed zijn van selectie", zegt Yi-Fei Huang, assistent-professor biologie aan Penn State en een van de leiders van het onderzoeksteam. "Dit stelt ons in staat om een ​​baseline-mutatiesnelheid vast te stellen voor elk type niet-B-DNA dat we in de toekomst mogelijk zouden kunnen gebruiken om handtekeningen van natuurlijke selectie in deze sequenties te identificeren."

Vanwege hun verhoogde mutatiesnelheid kunnen niet-B-DNA-sequenties een belangrijke bron van genetische variatie zijn, wat de ultieme bron van evolutionaire verandering is.

"Van mutaties wordt meestal gedacht dat ze zo zeldzaam zijn, dat wanneer we dezelfde mutatie bij verschillende individuen zien, de veronderstelling is dat die individuen een voorouder hebben die de mutatie aan hen beiden heeft doorgegeven", zegt Makova, een onderzoeker van het Penn State Cancer Institute. "Maar het is mogelijk dat de mutatiesnelheid zo hoog is in sommige van deze niet-B-DNA-regio's dat dezelfde mutatie onafhankelijk kan optreden bij verschillende individuen. Als dit waar is, zou dit de manier waarop we over evolutie denken veranderen."


Bekijk de video: Pengertian Mutasi dan Sebab sebab Mutasi (Januari- 2022).