Генетика популяций - Хедрик Ф.
ISBN 5-94836-007-5
Скачать (прямая ссылка):
390
близка к равновесной, а частота гетерозигот (Н) задана уравнением 8.4Ь. Его можно записать в следующем виде:
где и - оценка скорости мутирования. Для доминантных мутаций эти оценки случайны, поскольку частота этого аллеля в популяции не может быть равновесной и оценка величины s (при s < 1) затруднена.
Ь. Рецессивные мутации
Оценивать скорость мутирования для рецессивных мутаций несколько труднее, чем для доминантных. Прямой метод оценки темпов мутирования в одном поколении состоит в скрещивании гомозигот по доминантному аллелю с гомозиготами по рецессивному с последующим исследованием потомков с рецессивными признаками (Russel, Russel, 1996). Такое потомство должно быть гетерозиготным и оценка скорости прямой мутации равна:
В знаменателе стоит величина N, поскольку только одна из гамет может мутировать от доминантного аллеля к рецессивному. Однако такие мутации не всегда обнаруживаются тотчас, т.к. в предыдущем поколении они могли возникнуть у гомозигот по доминантному аллелю. В зависимости от системы скрещиваний, которая используется для поддержания инбредных линий, вводятся специальные поправки (Falconer, 1949).
Поскольку Х-сцепленные рецессивные аллели экспрессируются у особей мужского пола, то аналогичный метод применим и для анализа Х-сцепленных мутаций в человеческих популяциях. При наличии родословных можно предполагать с той или иной вероятностью мутации в половых клетках родителей или в гаметах у предыдущих поколений. Такой метод позволил оценить скорость мутирования по целому ряду Х-сцепленных аллелей, обусловливающих наследственные болезни человека (Vogel, Motulsky, 1997).
Как показано в главе 1, у дрозофилы можно проверить наличие или отсутствие леталей в отдельных хромосомах. В таблице 8.6 представлены некоторые результаты оценки скорости появления спонтанных летальных мутаций в хромосоме I (Х-хромосоме) и хромосоме II у D.melanogaster (Crow, Temin, 1964). Скорость появления мутаций в хромосоме II почти в два раза выше, чем в Х-хромосоме. Это согласу-
(8.10с)
ется с фактом, что хромосома II содержит генов почти в два раза больше, чем Х-хромосома. Хромосома II включает около 40% всего генома D.melanogaster, поэтому скорость появления деталей в одном поколении в перерасчете на гаплоидный геном составит примерно 0,013.
При непрямом методе оценки скорости появления вредных рецессивных мутаций используется уравнение 8.2с. Тогда скорость возникновения прямых мутаций составит:
u = sQ, (8.11а)
где Q - частота пораженных гомозигот по вредному рецессивному аллелю. Однако использовать аналогичный подход для оценки скорости появления вредных доминантных аллелей проблематично. Дело в том, что относительная приспособленность гетерозигот сильно зависит от равновесных частот генотипов. Даже при слабой невыгодности гетерозигот, допустим, 1 %, предыдущее уравнение дает неточные результаты.
Клековски и Годфрей (Klekowski, Godfrey, 1989) исследовали скорость возникновения рецессивных хлорофилльных мутаций у самоопыляющихся растений мангровых зарослей, которые прорастают из семян прямо на материнском растении. Анализируя потомство, они оценили частоту гетерозиготных материнских растений и определили скорость появления хлорофилльных мутаций в целом геноме (около 300 генов) у растений из двух популяций, равную 6,6 х 10~3.
ТАБЛИЦА 8.6. Скорость возникновения спонтанных летальных мутаций в хромосоме
II и в Х-хромосоме D.melanogaster из природных популяций и лабораторных линий (по Crow, Temin, 1964)
Число Число Скорость
исследованных полученных возникновения
хромосом леталей мутаций
Хромосома II
Природа (3 исследования) 19,997 115 0,0058
Лаборатория (7 исследований) 38,499 179 0,0046
Всего 58,496 294 0,0050
-хромосома
Природа (6 исследований) 271,050 669 0,0025
Лаборатория (14 исследований) 346,719 898 0,0026
Всего 617,769 1567 0,0025
с. Оценка накопления мутаций
У некоторых модельных организмов, которые в течение многих поколений поддерживаются в виде чистых лабораторных линий, происхо-
дящих от одной особи, можно оценить темпы накопления мутаций. Скорость мутаций по определенному локусу оценивается как число наблюдаемых мутаций, деленное на число аллельных поколений (произведение числа поколений, числа линий и числа исследуемых аллелей или локусов). У D.melanogaster линии-накопители мутаций обычно создаются с помощью модифицированного метода идентификации деталей (см. стр. 54). При исследовании аллоферментного состава таких линий среди 3 миллионов вероятных мутаций было выявлено всего 4 мутации и оценочная скорость мутирования составила 1,28 х ЮЛ В примере 8.6 приведены оценки скорости мутирования для микросателлитных локусов. Линии-накопители мутаций используются и для оценки уровня вредных мутаций.
