Генетика популяций - Хедрик Ф.
ISBN 5-94836-007-5
Скачать (прямая ссылка):
На практике необходимо определить, что представляет собой такая частота. Для самых обычных аллелей произвольно выбираются крайние частоты. Полиморфными считаются локусы, по которым частота обычных аллелей меньше 0,99 или меньше 0,95. Используются обе произвольные границы, но величина 0,99 чаще употребляется для репрезентативных выборок с размером около 100 особей и больше. Для оценки доли полиморфных локусов (Р) в популяции с известным числом локусов сначала вычисляют количество полиморфных локусов, а затем их долю среди всех проверенных локусов. Другими словами,
Р = —, (2.20)
т
где х - число полиморфных локусов в выборке из т локусов. Эта величина наиболее подходит для аллоферментных локусов и менее всего - для высоковариабельных локусов с высоким полиморфизмом.
Иногда используется и другая величина - число действительных аллелей, п, т.е. количество аллелей данного локуса, наблюдаемых в определенной популяции. Однако эта величина сильно зависит от размера выборки, поэтому сравнение популяций по выборкам разного размера следует проводить с осторожностью. В главе 9 мы рассмотрим на нейтральной модели, как зависит число аллелей от размеров выборки. Иногда используется также число эффективных аллелей, пе - величина, противоположная ожидаемой гетерозиготности. Левонтин, (Lewontin, 1972), применивший в популяционной генетике методы информационной теории, предложил определять различия'между аллелями следующим образом:
#'=-?А1пА.
(2.21)
В отличие от верхней границы гетерозиготности, равной для любого числа аллелей единице, максимальная величина Н' равна 1п(я). Хотя биологическое значение этой величины не вполне понятно, она может пригодиться для измерения изменчивости высоковариабельных локусов.
VI. Оценка разнообразия нуклеотидного и аминокислотного состава
В последние годы стали известны нуклеотидные и аминокислотные последовательности большинства генов особей в пределах популяций. Изменчивость этих последовательностей внутри и между популяциями исследуется в молекулярной генетике популяций (см. главу 9). Здесь мы рассмотрим две величины изменчивости нуклеотидного состава: долю вариабельных нуклеотидных сайтов и разнообразие (ожидаемую гетерозиготность) на уровне нуклеотидов. Сходные величины можно использовать для определения изменчивости аминокислотного состава. В дальнейшем, при обсуждении молекулярно-генетических вопросов мы проверим, согласуется ли такая изменчивость с нейтральной моделью и другими факторами, которые могут вносить вклад в вариабельность последовательностей ДНК и белков.
Самый простой путь измерения изменчивости нуклеотидного состава состоит в определении количества различающихся нуклеотидных сайтов (5) по сравнению с общим числом сайтов (N). Доля различающихся нуклеотидных сайтов равна:
Эта величина означает генетическое расстояние между нуклеотидными последовательностями, равное р (Nei, Kumar, 2000).
Другой способ количественной оценки нуклеотидной изменчивости в популяции состоит в определении доли нуклеотидных различий между парами последовательностей с последующим взвешиванием этих различий с частотой последовательностей. Суммируя все возможные пары последовательностей, получим величину нуклеотидного разнообразия:
S
(2.22а)
и
(2.22Ь)
(2.23а)
где р. - частота последовательности i, я - доля нуклеотидов, различающихся между последовательностями ДНК i и j. Нуклеотидное разнообразие можно оценить по формуле:
где N - число исследуемых последовательностей, а р1 - доля i-той последовательности в выборке. (Для иллюстрации см. пример с данными по локусу Adh у D.melanogastef). Ней (Nei, 1987) приводит формулы для оценки вариансы величины нуклеотидного разнообразия, а Ней и Кумар (Nei, Kumar, 2000) предлагают использовать для оценки такой вариансы повторные выборки с помощью бутстрепного метода (см. ниже).
Пример 2.10. Одним из первых оценили нуклеотидное разнообразие по гену Adh у D.melanogaster (Kreitman, 1983). Было описано 11 последовательностей гена Adh из выборок со всего мира. Локус Adh полиморфен по двум аллелям F и S. Было просеквенировано шесть медленных и пять быстрых образцов ДНК (кодирующих медленные и быстрые аллоферменты), (Kreitman, 1983). Оказалось, что три F- последовательности длиной 2379 нуклеотидов: Fr-F, Wa-F, Af-F не различаются по нуклеотидному составу (Af-F отличается только по инсерции в 3' - районе.) В результате р. для этой последовательности равно 0,273 и 0,091 для других восьми последовательностей. Удивительно, что три образца ДНК одинакового нуклеотидного состава были получены из географически удаленных популяций во Франции, США (Вашингтон) и в Африке (Бурунди). Нуклеотидное разнообразие во всей выборке составило 0,0065. Если эту выборку разделить на две аллоферментных категории, среднее разнообразие для аллеля S составит 0,0056, а для аллеля F - 0,0029, при том, что три аллеля идентичны. Величина среднего разнообразия при сравнении между разными аллоферментными аллелями гораздо выше и равна 0,0084.
