Darvin i genetika
Brian Charlesvorth i Deborah Charlesvorth
GENETIKA 1. novembar 2009 god. 183 no. 3 757-766; https://doi.org/10.1534/genetics.109.109991
Apstrakt
Darvinovoj teoriji prirodne selekcije nedostajao je adekvatan prikaz nasleđa, čineći je logički nepotpunom. Preispitujemo interakciju između evolucije i genetike, pokazujući kako ga je, za razliku od Mendela, Darvinov nedostatak modela mehanizma nasleđivanja ostavio nesposobnim da protumači sopstvene podatke koji su pokazali mendelske proporcije, iako je s Mendelom delio više matematički i verovatno izgled nego većina biologa svog vremena. Darvinov model „pangeneze“ obezbedio je mehanizam za generisanje dovoljno varijabilnosti na koje bi selekcija mogla da deluje. To je, međutim, uključivalo nasleđivanje likova stečenih tokom života organizma, za koje je i sam Darvin znao da ne mogu objasniti neke evolutivne situacije. Jednom kada se shvatila genetička osnova, videlo se da se dozvoljava da se varijacije netaknute prenesu na nove generacije, a evolucija se tada može shvatiti kao proces promene učestalosti stabilnih varijanti. Evoluciona genetika se kasnije razvila kao centralni deo biologije. Darvinovski principi sada igraju veću ulogu u biologiji nego ikada ranije, što ilustrujemo nekim primerima studija prirodne selekcije koje koriste podatke o sekvenci DNK i nekim nedavnim napretkom u odgovorima na pitanja koja je prvi postavio Darvin.
Anegdotski, istorijski i kritički komentari o genetici
Moć Selekcije, bilo da ju je čovek primenjivao ili je u prirodu uveden kroz borbu za postojanje i posledični opstanak najsposobnijih, apsolutno zavisi od promenljivosti organskih bića. Bez varijabilnosti ništa se ne može postići; male individualne razlike, međutim, dovoljne su za rad i verovatno su glavno ili jedino sredstvo u proizvodnji novih vrsta. Čarls Darvin (1868)
CHARLES Darvin je bio prva osoba koja je jasno shvatila da evolucija zavisi od postojanja nasledne varijabilnosti unutar vrste koja generiše razlike između predačkih i potomačkih populacija. Razvoj Darvinovih misli o prirodi i uzrocima evolucije jasno je dokumentovan u njegovim sveskama o „transmutaciji“ iz 1836–1838 (Barrett et al. 1987). Nakon što je odlučio da su vrste nastale „porijeklom s modifikacijom“, Darvin je brzo shvatio potrebu da se pronađe mehanizam za postizanje uključenih promjena. U formulisanju ideje prirodne selekcije na njega je uveliko uticalo iskustvo uzgajivača u veštačkom odabiru populacija domaćih životinja i biljaka. Poglavlje 1 Porekla vrsta (Darvin 1859) poznato je posvećeno dokumentovanju postojanja varijabilnosti u ovim populacijama i efikasnosti veštačke selekcije:
Ključ je čovekova moć kumulativne selekcije: priroda daje uzastopne varijacije; čovek ih sabira u određenim pravcima korisnim za sebe (Darvin 1859, str. 30).
Bio je to samo kratak korak u primeni ovog zapažanja na izbor u prirodi:
Može li se, dakle, smatrati neverovatnim, budući da su se nesumnjivo dogodile varijacije korisne za čoveka, da bi se druge varijacije koje su na neki način korisne za svako biće u velikoj i složenoj životnoj bici, ponekad trebale dogoditi tokom hiljada generacija? … Ovo očuvanje povoljnih varijacija i odbacivanje štetnih varijacija nazivam prirodnom selekcijom (Darvin 1859, str. 81–82).
Većina knjiga i radova koje je Darvin objavio nakon porijekla vrsta bile su posvećene opisivanju kako se širok spektar bioloških pojava – od polnih sistema biljaka do ljudske anatomije i ponašanja – može tumačiti u smislu evolucije prirodnom selekcijom ili poseban oblik prirodne selekcije predstavljen seksualnom selekcijom. Iznenađujuće (barem iz današnje perspektive), mnogi biolozi dugo vremena nisu bili uvereni da je prirodna selekcija dominantna sila vodilja u evoluciji. To se nastavilo do 1920 -ih. U uvodu u Tom 1 svoje rasprave o evolucionoj genetici, Sevall Vright je primetio:
Zajedno sa univerzalnim prihvatanjem evolucije kao činjenice, biolozi su tokom poslednjeg dela devetnaestog veka počeli da rastu nezadovoljstvo, sa prirodnom selekcijom kao glavnom teorijom uzročnosti (Vright 1968, str. 7–8).
SKEPTICIZAM O PRIRODNOM ODABIRU
Istaknuti rani genetičari kao što su Villiam Bateson, Hugo de Vries i Richard Goldschmidt bili su ozloglašeni skeptici po pitanju prirodne selekcije i evolucione uloge malih individualnih razlika na koje se oslanja Darvin, naglašavajući umesto toga ulogu mutacija sa velikim i višestrukim efektima (Provine 1971) . Mnogi prirodnjaci i paleontolozi držali su ono što nam se sada čini kao polumistične teorije, poput unutrašnjih nagona za poboljšanjem ili savršenstvom; mnogi od njih su zastupali lamarckovske poglede sve do 1930 -ih (u Francuskoj i u Soviju
et Union i njegovih satelita, lamarkizam se zadržao i do 1960 -ih). U svojoj klasičnoj istoriji moderne nauke, The Edge of Objectiviti, Charles Coulston Gillispie citira vodećeg istoričara biologije 1929. godine, Erika Nordenskiolda, rekavši da se svakako mora uzeti stav da prirodna selekcija „ne funkcioniše u obliku koji je zamislio Darvin kao što je dokazano “(Gillispie 1960, str. 320). Knjiga Evolucija u svetlu savremenog znanja, zbirka eseja 13 vodećih britanskih biologa, koju su Blackie i Son objavili 1925. godine, pružajući (prema napomeni izdavača) „autoritativnu izjavu“ o „doktrini evolucije … nakon opšteg preokreta fundamentalnih teorija u proteklih 20 godina ”, nema indeks koji upućuje na prirodnu selekciju. Ovo je u suprotnosti sa 3253 članka koji spominju prirodnu selekciju i evoluciju 2008. u bazi podataka Veb of Science. Za detaljnu raspravu o anti-darvinističkim evolucionim idejama, videti Bovler (1983) i Gaion (1998).
Zašto je postojao takav skepticizam prema prirodnoj selekciji i zašto su se stvari toliko promenile? Jedan od razloga bio je nedostatak Darvinovog života direktnih dokaza za prirodnu selekciju. Ovo se počelo menjati krajem 19. i početkom 20. veka radom Bumpusa (1899) u Sjedinjenim Državama, i Veldona (1895, 1901) i njegovog učenika Di Cesnola (1907) u Evropi. Ovi naučnici pokrenuli su polje koje je sada poznato kao ekološka genetika, i sada imamo doslovno hiljade primera gde su prirodnjaci na terenu demonstrirali delovanje prirodne selekcije u divljini i na diskretnim polimorfizmima i na kvantitativnim osobinama (Kingsolver et al. 2001; Bell 2008; Leimu i Fischer 2008).
DARVINOVE TEŠKOĆE SA NASLEĐIVANJEM: MENDELIVO SPASAVANJE
Drugi glavni faktor, naravno, bila je činjenica da Darvin nije uspio doći do razumijevanja mehanizma nasljeđivanja, uprkos tome što je shvatio njegovu važnost i uložio veliki napor u prikupljanje dokaza u svojoj varijaciji Životinje i biljke pod domestifikacijom (Darvin 1868) . Nažalost, on nije bio svestan Mendelovog rada, uprkos objavljivanju dve godine ranije (Mendel 1866). Mendelovo delo sada je, naravno, trajno promenilo naše razumevanje nasleđa, a njegov tragični neuspeh da za života dobije priznanje je dobro poznata priča. Manje je poznato da je Mendel bio svestan značaja za evoluciju razumevanja genetike:
Čini se da je ovo jedini ispravan način da se konačno dođe do rešenja pitanja čiji se značaj za evolucionu istoriju organskih oblika ne može potceniti (Mendel 1866, str. 2).
Nažalost, čak i da je Mendel doživeo ponovno otkriće svog rada, verovatno ne bi imao zadovoljstvo videti da to doprinosi evolutivnom razumevanju jer, čak i nakon što je genetika započela svoj brzi razvoj u prvim decenijama 20. veka, evolucionarna biolozi u početku nisu razumeli kako da uključe genetiku u svoj rad. Kasnije ćemo opisati ove neuspehe u postizanju sinteze, ali prvo razmotrimo Darvinove napore da razume nasleđe i kako je njegov pristup zaostao za Mendelovim.
Mendelova sposobnost da reši najteži problem u biologiji 19. veka nakon mehanizma evolucije počiva na njegovoj upotrebi tada jedinstvenog pristupa: kombinovanju rigoroznih genetskih eksperimenata sa kvantitativnim, verovatnosnim predviđanjima o njihovim očekivanim ishodima: drugim rečima, korišćenjem bioloških podataka za proveri kvantitativnu hipotezu. Trijumf je produktivnog teorijskog zaključivanja da je Mendel predložio svoju hipotezu o nasleđivanju čestica mnogo pre nego što su biološki ili biljni biolozi postigli pravilno razumevanje ćelijske osnove seksualne reprodukcije (Farlei 1982).
Ovo dostignuće je izmaklo Darvinu, drugom najvećem umu biologije 19. veka, iako je bio blizu da vidi iste fenomene kao i Mendel i često je kvantitativno posmatrao podatke (Hovard 2009). Darvin se više puta pozivao na fenomen povratka na pretke u varijacijama životinja i biljaka pod domestikacijom (Darvin 1868). On je takođe sastavio primere prenošenja osobina na nekoliko generacija rodoslova i zatražio pomoć od matematičkog fizičara ser Džordža Stoksa da pokaže da ti slučajevi verovatno nisu slučajni, jedan od prvih primera testa statističke značajnosti u biologiji (Darvin 1868, pogl. 12).
Ironično, Darvin je analizirao podatke iz svojih eksperimenata ukrštanja na distili u vrstama Primula (sažeto u Darvin 1877, poglavlje 5), koji su dali ono što sada vidimo kao jasne dokaze za mendelske omjere (vidi također Bulmer 2003, str. 112 i Hovard 2009). Kod bezobzirnih vrsta (slika 1) sada je poznato da su dugo oblikovani morfi (L) homozigoti ss za alele na nekoliko lokusa u supergenu koji kontroliše dužinu stila, položaj prašnika, polen i stigmu, morfologiju i nekompatibilnost, dok kratkog stila (S) je heterozigonas Ss. Jedino parenje koje uvek uspeva je L × S i S × L (Darvin je to nazvao „legitimnim oprašivanjima“), i oni daju odnos 1 i 1 biljaka L i S (Tabela 1). Povremeno je moguće dobiti seme samooplodnjom, u tom slučaju L biljke daju samo L potomstvo (Tabela 1). Darvin je izjavio:
Od dugo oblikovanog oblika, uvek oplođenog peludom sopstvenog oblika, podigao sam u prvoj generaciji tri biljke dugog stila, od njihovog semena 53 unuka dugog stila, od njihovog semena 4 praunuka dugog stila, od svojih seme 20 dugo-stilizovanih praunučadi, i na kraju, od njihovog semena 8 dugo-stilizovanih i 2 kratkih-pra-praunučadi. … ukupno je podignuto 162 biljaka, … 156 dugo stilizovanih i 6 kratkih stilova (Darvin 1877, str. 228–229).
Nekoliko biljaka kratkog stila u poslednjoj generaciji verovatno su bile zagađivači (Darvinovi eksperimenti su bili izuzetno slobodni od njih). Samooprašivanje S biljaka trebalo bi da generiše odnos 3: 1, kako je Darvin otkrio (vidi Tabelu 1; nijedan od odnosa ne odstupa značajno od očekivanog odnosa). On je primetio:
Prvo sam podigao iz kratkog stila [P. sinensis] biljka oplođena vlastitim oblikom polena, jedna dugo stilizovana i sedam nezakonitih sadnica sa kratkim stilom…. Dr Hildebrand je podigla četrnaest biljaka, od kojih je jedanaest kratkog stila i tri dugačko (Darvin 1877, str. 216).
DARVINOVE TEŠKOĆE SA BLENDNIM NASLEĐIVANJEM I NJEGOVA TEORIJA PANGENEZE
Darvin nije shvatio značaj ovih rezultata jer nije imao model nasleđivanja čestica koji bi se mogao primeniti na genetske podatke. Čini se da je Darvin i dalje verovao u dominaciju mešanog nasleđa, kao i skoro svi njegovi savremenici. Kao što je Fisher istakao u prvom poglavlju Genetičke teorije prirodne selekcije (Fisher 1930), u Darvinovim objavljenim radovima postoji nekoliko eksplicitnih izjava o tome, iako se pojavljuju u nekim od njegovih neobjavljenih beležaka i eseja. Osim toga, poglavlje 15 Varijacije životinja i biljaka u domestifikaciji (Darvin 1868) počinje odeljkom O prelasku kao uzroku ujednačenosti karaktera, koji implicitno pretpostavlja da ukrštanje dovodi do mešanja. Nije jasno, međutim, u kojoj meri je mislio da je potomstvo proizvod potpune fuzije genetskih doprinosa njegovih roditelja (Bulmer 2003, poglavlje 4).
Spajanje nasleđa dovodi do poteškoća na koje je snažno ukazao Fleeming Jenkin (Jenkin 1867), profesor inženjerstva na Univerzitetu u Edinburgu (zgrada pored naše, nažalost, možda, nazvana po njemu). Pod mešajućim nasleđivanjem, varijacije brzo propadaju jer su genotipovi potomaka ukrštanja isti i međuprostorni su između dva roditelja. Kod slučajnog parenja, genetska varijansa kvantitativne osobine tada opada za polovinu svake generacije (Fisher 1930, str. 4). Prihvatanje kombinovanog nasleđa očigledno izaziva sumnju u sposobnost prirodne ili veštačke selekcije da izvrši trajne promene u populaciji. U šestom izdanju Porekla vrsta, objavljenom 1872., Darvin je na Jenkina reagovao na sledeći način:
Ipak, sve dok nisam pročitao sposoban i vredan članak u „North British Reviev-u“ (1867), nisam cenio koliko retko se pojedinačne varijacije, bile one blage ili snažno izražene, mogle održati (Darvin 1859, str. 111–112).
Pošto je nasledna varijabilnost potrebna da bi selekcija bila efikasna, a Darvinovo istraživanje rezultata veštačke selekcije ga je uverilo da postoji dovoljno varijacija da bi ona bila efikasna, Darvin je tražio način da generiše obilje takvih varijacija. To je obezbedila njegova teorija pangeneze, prema kojoj se varijacije koje je pojedinac doživeo tokom svog života prenose na zametne ćelije pomoću hipotetičkih „gemula“ (Darvin 1868, poglavlje 27). Ovo je hipoteza o nasleđivanju stečenih likova, koju je Darvin prihvatio kao eksperimentalno utvrđenu činjenicu (postoji opsežna rasprava o prenošenju sakaćenja u Darvinu 1868, poglavlje 12).
Međutim, Darvin očigledno nije bio siguran u ovo. Na primer, pomenuo je da obrezivanje muške novorođenčadi nije dovelo do gubitka prepucija u jevrejskoj zajednici (Darvin 1868, tom 1, str. 558). Takođe je primetio da postoje neki slučajevi evolucije koji se ne mogu objasniti ovom hipotezom, posebno adaptivne karakteristike sterilnih kasta društvenih insekata:
Jer nijedna vježba, navika ili volja, kod potpuno sterilnih članova zajednice nije mogla utjecati na strukturu ili instinkte plodnih članova, koji sami ostavljaju potomke. Iznenađen sam što niko nije unapredio ovaj demonstrativni slučaj insekata srednjeg roda, protiv poznate Lamarckove doktrine (Darvin 1859, str. 242).
Darvinova upotreba ovog prirodnog slučaja selekcije braće za pobijanje lamarkizma predviđa kasnije upotrebe istog rezonovanja, koje je dostiglo vrhunac savršenstva u Lederbergovim eksperimentima na presvlačenju replikama u Escherichia coli (Lederberg i Lederberg 1952).
EVOLUCIJA KAO PROCES PROMENE UČESTALOSTI MENDELIJANSKIH VARIJANTA U NARODU
Za razliku od Darvina, koji je nasleđe stečenih likova u velikoj meri razmatrao
kao izvor varijacija na osnovu kojih bi selekcija mogla delovati, zagovornici lamarckovskog nasleđa u 20. veku gledali su na to kao na alternativno objašnjenje adaptivne evolucije. Kao što je Fisher sjajno izložio u prvom poglavlju Genetske teorije prirodne selekcije, i što je nesumnjivo poznato čitaocima Genetike, sve poteškoće koje nastaju spajanjem nestaju s mendelskim naslijeđem: varijabilnost unutar populacije se čuva, a ne gubi, kada ne deluju evolucione sile, genetski ekvivalent Galilejevom zakonu inercije. Nasleđivanje stečenih karaktera stoga nije potrebno za regeneraciju genetske varijabilnosti.
Naravno, dobro je poznato da naše poznavanje fizičke osnove gena i njihovog ponašanja u velikoj meri isključuje Lamarckovsko nasleđe. Međutim, nedavne studije otkrile su neke situacije u kojima se DNK određenih regija genoma modificira tokom života pojedinca, a te epigenetske oznake s funkcijama u kontroli razvoja i drugim procesima ponekad mogu preći putem mejotskih podjela na potomke (npr. et al. 1999; Richards 2006; Namekava et al. 2007; Heijmans et al. 2008; Sidorenko i Chandler 2008). Ako se varijante koje nastaju na ovaj način stabilno prenose, onda se mogu tretirati kao mendelske varijante koje se mogu eksploatirati u evoluciji. Ako je njihovo nasleđe nestabilno, kao što se često dešava, ne mogu značajno doprineti evoluciji.
Do otkrića u razumevanju prirode varijacija u kvantitativnim osobinama (ekvivalent Darvinovim „malim razlikama, koje se mogu nazvati“ individualnim razlikama; pogledajte epigraf ovog članka) došlo je u prvim godinama genetike, počevši od eksperimenata sa čistim linijama, čiji pojedinci imaju gotovo identične genotipove. Ovi eksperimenti su pokazali da među takvim pojedincima postoje brojne fenotipske varijacije, ali da se ne mogu preneti na potomstvo (Johannsen 1909; Vright 1920), što je dovelo do odbacivanja lamarckovskog nasleđa od strane genetske zajednice. Štaviše, varijabilnost kvantitativnih osobina (koje često pokazuju očigledno mešanje u F1 ukrštanjima između čistih linija) raste u F2 i kasnijim generacijama (Nilsson-Ehle 1909; Istok 1910), što se i očekivalo sa česticama Mendelskog nasleđa. Štaviše, odgovorni faktori mogu se mapirati u hromozomske regione, a ponekad (sa savremenim metodama) u pojedinačne gene ili varijante nukleotida (Flint i Mackai 2009). Čak su i u početku zagonetni slučajevi veoma složenih obrazaca nasleđivanja, poput krila sa perlama i krnjem u Drosophili, praćeni faktorima povezanim sa hromozomskim genima, a virtuelna univerzalnost Mendelizma uspostavljena je početkom 1920 -ih (Altenburg i Muller 1920). Za razliku od nasleđivanja stečenih karaktera, otkriveno je da su mutacije veoma retke, stabilne modifikacije gena i da nastaju nezavisno od toga da li one daju povećanu sposobnost u datom okruženju ili ne (Muller 1932).
Do 1920 -ih godina bilo je jasno da je (suprotno verovanjima mnogih ranih genetičara, koji su naglašavali velike efekte dramatičnih mutacija i ignorisali dokaze za mendelsku osnovu kvantitativne varijacije osobina), darvinovska evolucija prirodnom selekcijom, zapravo, omogućeno mendelskim nasleđem: mutacije u genima pružaju izvor novih, stabilnih varijanti na koje selekcija može delovati. Ovo je postavilo temelje za razumevanje da je evolucija u osnovi proces promene učestalosti mendelskih varijanti unutar populacija i vrsta, što dovodi do razvoja klasične populacije i kvantitativne genetike. Fascinantnu borbu za postizanje ovog razumevanja vešto opisuje Provine (1971).
KOLIKO JE PRIRODAN IZBOR ZNAČAN ZA SAVREMENU BIOLOGIJU?
Glavna post-Darvinova komponenta od velikog značaja u savremenom evolucionom razmišljanju je ideja genetskog drifta i, konkretno, mogućnosti da je značajan deo varijabilnosti i evolucije varijanti DNK sekvence vođen slučajnim fluktuacijama u frekvencijama varijanti sa malim ili nema uticaja na fitnes (Kimura 1983). Sam Darvin je imao ideju selektivne neutralnosti:
Na varijacije koje nisu ni korisne ni štetne prirodna selekcija ne bi uticala i ostavile bi fluktuirajući element, što možda vidimo kod vrsta koje se nazivaju polimorfne (Darvin 1859, str. 81).
U iznenađujućem zaokretu, koncept selektivne neutralnosti postao je kamen temeljac modernih testova za prirodnu selekciju, pružajući nultu hipotezu koja se može testirati u odnosu na podatke o varijaciji sekvence i evoluciji. Evoluciona biologija je sada dovoljno zrela da otplati dug genetici i zaista je sada (zajedno sa genetskim i molekularno -genetskim pristupima) ključna za rad započet uglavnom funkcionalnim genetskim motivacijama, uključujući sekvenciranje genoma.
S obzirom na neke genetske varijacije u fenotipu od interesa, ekološki genetski pristupi mogu povezati podobnost sa razlikama među jedinkama unutar jednog n
prirodnu populaciju, ponekad koristeći podatke o neometanim pojedincima (Bell 2008). Uz veće ometanje organizama, razlike među populacijama se takođe mogu testirati na njihovu selektivnu važnost korišćenjem metoda kao što su eksperimenti uzajamne transplantacije. Promene u učestalosti genotipa mogu se vremenom pratiti u takvim eksperimentima ili nakon uznemiravanja alela sa njihovih prirodnih frekvencija. Ovi pristupi su čvrsto dokumentovali radnju selekcije, ponekad na neočekivanim likovima, poput inverzijskih polimorfizama Drosophile (Vright i Dobzhanski 1946). Međutim, ovaj pristup može propustiti mnoge slučajeve selekcije, jer čak ni najveći i najosetljiviji eksperimenti, poput onih koji uključuju konkurenciju između sojeva kvasca ili bakterija, ne mogu otkriti selektivne razlike <∼0,1% po veličini (Dikhuizen 1990).
Na drugoj krajnosti evolucionog vremenskog okvira, uporedni pristup se može koristiti za povezivanje razlika u ekološkim uslovima koje doživljavaju različite evoluirajuće loze sa razlikama u ishodu evolucije prirodnom selekcijom (Harvei i Pagel 1991). Darvin je bio prvi biolog koji je u tu svrhu eksplicitno koristio uporedni pristup. Ovaj pristup je sada visoko statistički (Felsenstein 2004) i često koristi filogenije zasnovane na sekvencama, koje imaju prednost što su mnogo manje podložne delovanju prirodne selekcije u izazivanju varijacija u stopi i smeru promene karaktera od morfoloških osobina koje su se ranije koristile u filogenetskoj analizi. Čak i bez savremenih metoda, Darvin je uporednu metodu dobro iskoristio u svom radu na evoluciji sistema za parenje biljaka, na primer, u svom pregledu literature kako bi pokazao da inbreeding biljke imaju manje cvetove i da su generalno manje privlačne oprašivačima u odnosu na one koje se križaju (Darvin 1876), nalaz koji se zadržao u opsežnijim savremenim studijama i koji nam govori da privlačenje oprašivača troši resurse (npr. Ornduff 1969). Uporedni pristup, međutim, nije u stanju da pruži procene intenziteta selekcije uključene u izazivanje uočenih promena.
Savremena tehnologija sekvenciranja DNK daje populacionim genetičarima mogućnost da prouče u kojoj meri selekcija deluje na varijante u celom genomu, za razliku od mutacije i nasumičnog genetskog zanošenja. Nakon nekoliko decenija korišćenja ekoloških genetskih i uporednih pristupa za otkrivanje selekcije u prirodi na vidljivim ili fiziološkim osobinama, biolozi sada mogu da testiraju selektivne efekte specifičnih genetskih razlika među pojedincima bez potrebe da znaju njihove fenotipske efekte. Za ove testove neutralnost pruža suštinsku nultu hipotezu. S našom novostečenom sposobnošću primjene statističkih metoda populacijske genetike na analizu obrazaca varijacija unutar vrsta i divergencije među vrstama u velikim skupovima podataka u cijelom genomu, mogu se otkriti izuzetno slabi pritisci selekcije, znatno ispod razlučivosti eksperimentalnih metoda i odmereno. Mnogi pristupi koji se trenutno koriste blisko su zasnovani na klasičnom radu Fisher -a, Kimure i Vrighta na ponašanju varijanti podložnih mutaciji, selekciji i genetskom zanosu, koje su sažete u Kimurinoj knjizi (1983), The Neutral Theori of Molecular Evolution. Ove metode su često izuzetno kompjuterski intenzivne, posebno kada se uzmu u obzir komplikacije poput nedavnih promena u veličini populacije.
Sa sve većom dostupnošću velikih skupova podataka o varijacijama DNK sekvence u genomima ljudi i Drosophila melanogaster, sve smo bliži odgovorima na pitanja kao što su: Kakva je distribucija koeficijenata selekcije za novonastale štetne aminokiselinske mutacije? Koji deo varijanti aminokiselina koje razlikuju srodne vrste je fiksiran prirodnom selekcijom, za razliku od genetskog pomeranja koje deluje na neutralne ili blago štetne varijante? U kojoj meri su varijante na sinonimnim kodirajućim lokacijama i nekodiranim lokacijama podložne izboru i koliko je snažan ovaj izbor?
Rezultati su ponekad prilično zapanjujući. Prilično je konačno utvrđeno, na primer, da je tipično ljudsko biće heterozigotno za nekoliko stotina mutacija aminokiselina, od kojih većina ima vrlo male efekte na fitnes (reda 10-3) (Boiko et al. 2008) , da je ∼50% aminokiselinskih varijanti koje razlikuju srodne vrste Drosophila fiksirano selekcijom (Sella et al. 2009), te da više nekodirajućih lokacija nego kodirajućih lokacija i kod ljudi i kod Drosophila može mutirati do selektivno štetnih alternativa koje se brzo uklanjaju izbor (Encode Project Consortium 2007; Haag-Liautard et al. 2007).
Pored ovih direktnih testova selekcije na varijantama, možemo takođe koristiti informacije o neutralnim ili skoro neutralnim varijantama koje same nisu pod selekcijom da bismo zaključili o selekciji na povezanim mestima u genomu. Jedan primer je otkrivanje selektivnih brisanja
Like this:
Sviđa mi se Učitavanje...