Gibt es einen bekannten minimalen DNA-Abschnitt, der zwei beliebige Menschen auf der Welt unterscheiden kann?

Hier ist, was die Daten sagen. Die britische Regierung muss einige wissenschaftliche Beweise gehabt haben, als sie sich für 10 Abschnitte des Genoms variabler Länge für ihre Datenbank SGM+ entschied. In einem solchen variablen Abschnitt haben manche Menschen 10 CTTT-Wiederholungen, andere 11, andere 12 usw. Das größte dieser Fragmente beträgt bei seiner maximalen Länge etwa 350 Basenpaare. Die US-Regierung verwendet 13 solcher Sequenzen variabler Länge für ihre CIA-Datenbank namens CODIS. Auf beiden Seiten des Atlantiks wurden von den fortschrittlichsten Genetikern der Welt, die mit öffentlichen Geldern arbeiteten, ungefähr 3.000 bis 4.000 Basenpaare mit einer gewissen Sicherheitsmarge als ausreichend beurteilt.

Der Haken ist, dass diese Sequenzen variabler Länge disjunkt sind, sodass Sie am Ende weit mehr als 4.000 bp benötigen. Wenn Sie diese Marker auf demselben DNA-Strang (Chromosom) benötigen, sollten Sie sie um 50 Centimorgane beabstanden, in welcher Entfernung sie unabhängig voneinander rekombinieren. Aber laut http://www.sciencemag.org/site/feature/data/genomes/265-5181-2094.pdf hat das längste Chromosom nur 350-400 Centimorgan. Das bedeutet, dass Sie nicht 10 unabhängige DNA-Sequenzen auf einem menschlichen Chromosom bekommen können, sei es das längste.

Ich sage voraus, dass es keinen solchen kontinuierlichen DNA-Abschnitt gibt, der zwei Nicht-Zwillinge voneinander unterscheiden würde. Da es viel besser ist, mehrere Chromosomen beim DNA-Fingerabdruck zu verwenden, bezweifle ich, dass Sie relevantere experimentelle Daten finden werden.

Beim Entwerfen von PCR-Primern verwenden wir typischerweise eine Mindestlänge von 20 Basen, weil die Wahrscheinlichkeit, dass eine Sequenz von N Basen zufällig erscheint, hoch ist$\frac{1}{4^N}$, und$\frac{1}{4^{20}}$ist etwa 9x$10^{-13}$, oder ungefähr 1 in einer Billion. Da das menschliche Genom etwas mehr als 3 Milliarden Basen lang ist, sollte eine 20-Basen-Sequenz nur einmal vorkommen. Der größte Teil der DNA einer Person ist jedoch nicht zufällig, sie wird von ihren Eltern geerbt, und sie haben ihre von ihren Eltern usw. Um es kurz zu machen, es gibt nicht viel einzigartige DNA in einer bestimmten Person. Die Einzigartigkeit ist nur im großen Maßstab sichtbar, Sie haben die Hälfte Ihrer DNA von Ihrem Vater und die andere Hälfte von Ihrer Mutter. Das würde auch jedes Ihrer Geschwister tun, aber die spezifische DNA, die sie von jedem Elternteil erhalten haben, würde sich von Ihrer unterscheiden.

Ich denke, wir können die Chancen berechnen, einen bestimmten Chromosomensatz von einem Elternteil zu bekommen. Wenn es 23 Chromosomenpaare gibt, sollte die Wahrscheinlichkeit, einen bestimmten Satz zu erhalten, gleich sein$\frac{1}{2^{23}}$, da wir 2 Eltern haben, stehen die Chancen, Ihren spezifischen DNA-Satz zu bekommen, gut$(\frac{1}{2^{23}})^2$, das ist etwa 1 in 70 Billionen. Die Wahrscheinlichkeit, dass Sie einen zweieiigen Zwilling haben, der die gleiche DNA wie Sie hat, ist also sehr gering. Aber jede gegebene 20-Basen-Sequenz sollte eine 50-prozentige Wahrscheinlichkeit haben, in Ihnen und den Geschwistern aufzutreten.

Aber wenn wir uns 2 20-Basen-DNA-Sequenzen in Ihnen und Ihren Geschwistern ansehen und jede eine 50-prozentige Wahrscheinlichkeit hatte, aufzutreten, dann beträgt die Wahrscheinlichkeit, dass beide Sequenzen in Ihnen beiden auftauchen, 25 %. Wenn wir ein Drittel hinzufügen, sind es 12,5 % und so weiter. Wenn es 7 Milliarden Menschen auf der Erde gibt, brauchen wir eine Wahrscheinlichkeit von weniger als 1 zu 7 Milliarden, und$2^{33}$beträgt etwa 8,6 Milliarden. Wenn Sie sich also 33 verschiedene Stellen im Genom ansehen, sollte es Sie von jedem Menschen auf dem Planeten unterscheiden können

Übrigens, habe ich richtig gerechnet? Ich bin kein Mathematiker und könnte bei meinen Wahrscheinlichkeitsrechnungen einen Fehler gemacht haben. Ich bin auch davon ausgegangen, dass die spontane Mutationsrate und die Crossing-Over-Raten niedrig genug sind, um sie zu ignorieren, aber beide würden dazu dienen, Ihre DNA ein wenig einzigartiger zu machen.