【基于R语言群体遗传学】-11-二倍体适应性进化

2024-07-13 1725阅读

之前的博客,我们讨论了正选择在单倍体中的情况,可以先学习之前的博客:

群体遗传学_tRNA做科研的博客-CSDN博客


分子适应的经典观点是正选择。对于一个新的突变在进化意义上起作用,它必须在罕见时通过选择增加。之前例子中有选择系数s是负数,所以该等位基因有相对适应性损失,并且通常很快从种群中移除。这种类型的选择被称为负选择,虽然它乍看起来可能微不足道(迅速丢失的罕见突变对种群的一般或长期影响很小),但它是选择的一个非常重要的类别。

现在,让我们解决二倍体选择的问题。我们之前所有的选择示例都是基因选择:选择仅作用于单个等位基因。但是,由于二倍体有两个等位基因,它可以产生三种可能的基因型(AA、Aa、aa),每种基因型根据它们自己的选择系数可能有适应性优势或劣势:

sAA、sAa和saa

我们使用w = 1 + s来表示这三种基因型的相对适应性:

wAA、wAa和waa

因为我们处理的是基因型,我们可以通过将预期的基因型频率(根据哈代-温伯格方程)乘以它们的适应性来预测下一代中仅A等位基因的频率(p(t+1))。我们必须记住,杂合子只对我们感兴趣的等位基因贡献一半的频率,因此我们需要将预期的杂合子频率2p(1−p)除以2以得到p(1−p)。

【基于R语言群体遗传学】-11-二倍体适应性进化

现在我们可以引入优势的复杂性。我们在之前讨论血型时简要提到了这个概念;具体来说,当A和B等位基因与i等位基因在杂合子中配对时,它们仍然分别赋予A型和B型血。所以我们可以说A和B等位基因对i等位基因是显性的,而i等位基因对A和B等位基因都是隐性的。就像表型一样,我们可以认为适应性效应是彼此显性和隐性的。

假设A等位基因有一个10%的适应性优势。我们的纯合子适应性值相当简单:

wAA = 1.1和waa = 1

如果A等位基因的适应性优势是显性的,我们的杂合子适应性将与AA纯合子相同:

wAa = wAA = 1.1

如果是隐性的,则与aa纯合子相同:

wAa = waa = 1

然而,显性/隐性关系并不一定如此明确。你可能会观察到一种称为不完全显性的现象,其中杂合子的适应性介于两个纯合子之间。 在不完全显性的情况下,杂合子适应性是两个纯合子基因型适应性的确切平均值,我们将使用半显性(semidominance)这个词。这些显性程度预测了不同的进化轨迹。我们将使用相同的代码为所有三种适应性场景(隐性、显性和半显性)生成等位基因频率预测:

# 设置初始等位基因频率为 0.05
init_p 
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